Thạch anh (silic dioxide, SiO2) hay còn gọi là thủy ngọc là một trong số những khoáng vật phổ biến trên Trái Đất. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic – oxi (SiO4), trong đó mỗi oxi chia sẻ giữa hai tứ diện nên nó có công thức chung là SiO2.
Thạch anh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: điện tử, quang học,… và trong ngọc học. Các tinh thể thạch anh trong suốt có màu sắc đa dạng: tím, hồng, đen, vàng,… và được sử dụng làm đồ trang sức từ rất xa xưa. Ametit loại biến thể màu tím của thạch anh được coi là đá quý của tháng hai và là loại được ưa chuộng nhất của họ thạch anh.
Xem thêm: Silicagen và công dụng
1. Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể
Trong thành phần của thạch anh ngoài thành phần chính còn có thể chứa một số chất hơi, chất lỏng: CO2, H2O, NaCl, CaCO3,… Các khoáng vật của nhóm thạch anh có công thức rất đơn giản SiO2, là một loạt biến thể đa hình gồm 3 biến thể độc lập: thạch anh, tridimit và cristobalit và tuỳ thuộc vào nhiệt độ, chúng sẽ tồn tại ở các dạng nhất định.
Biến thể nhiệt độ cao của thạch anh kết tinh trong hệ lục phương, biến thể thạch anh vững bền ở nhiệt độ dưới 573 °C kết tinh trong hệ tam phương. Dạng tinh thể thường hay gặp là dạng lưỡng tháp lục phương với các mặt lăng trụ rất ngắn hoặc không có. Thạch anh chỉ thành những tinh thể đẹp trong các hỗng hoặc các môi trường hở, có trường hợp gặp các tinh thể nặng tới một vài tấn có khi tới 40 tấn.
Dạng tinh thể của thạch anh khá đa dạng nhưng đặc trưng là thường gặp các mặt m [0111], và có vết khía ngang trên mặt, mặt khối thoi r [1011] và z [0111], lưỡng tháp phức tam phương s [1121], khối mặt thang x [5161]… Ngoài hai biến thể kết tinh thạch anh còn có loại ẩn tinh có kiến trúc tóc: canxedon và thạch anh khác nhau chỉ do quang tính.
Trong thạch anh thường gặp các bao thể thể khí lỏng tạo thành bao thể hai pha. Các bao thể rắn thường gặp nhất là các bao thể kim que của rutin tạo thành những đám bao thể dạng búi tóc hay “tóc thần vệ nữ” cùng với các bao thể tourmalin, actinolit dạng sợi, clorit màu lục, gơtit, hematit màu nâu đỏ và màu cam và một số các bao thể khác nữa.
2. Nguồn gốc hình thành và phân bố
Thạch anh là khoáng vật rất phổ biến trong tự nhiên và là thành phần của rất nhiều loại đá và khoáng sản quặng. Thạch anh thường gặp ở dạng thành phần chính của nhiều loại đá magma axit xâm nhập và phun trào ở dạng hạnh nhân như mã não và onix, một số đá trầm tích cơ học như đá thạch anh, đá biến chất từ các loại đá trên như quartzit. Trong các quá trình biến chất thạch anh hình thành do sự khử nước của các đá trầm tích chứa opal để thành tạo ngọc bích. Trong các quá trình ngoại sinh thạch anh và conxedon thành tạo do sự khử nước và tái kết tinh của keo silic. Ngoài ra còn gặp các tinh thể lớn của thạch anh trong các hỗng pegmatit cộng sinh với fenspat, muscovit, topaz, beryl và một số khoáng vật khác, và là khoáng vật phổ biến trong các khoáng sàng nhiệt dịch.
Các tinh thể thạch anh xuất hiện trong tự nhiên có độ tinh khiết cao thường dùng trong công nghiệp bán dẫn thì cực kỳ đắc và hiếm. Các mỏ thạch anh có độ tinh khiết cao như mỏ đá quý Spruce Pine ở Spruce Pine, Bắc Carolina.[3] Bên cạnh đó, loại citrin được khai thác chủ yếu ở Brasil (Minas Gerais), Mỹ (Colorado), Nga (Ural), Pháp và Scotland. Còn ametit được khai thác chủ yếu ở Brasil, Uruguay…đặc biệt kết tinh trong các tinh hốc với kích thước rất lớn.
Ở Việt Nam thạch anh tinh thể đẹp gặp rất nhiều ở nam Thanh Hoá, Pia oắc, miền sông Đà ở Vạn Yên có những tinh thể lặng trụ rất dài, thạch anh tím được khai thác nhiều ở Kontum, thạch anh tinh thể, pha lê gặp nhiều ở Bảo Lộc, Gia Nghĩa…
3. Các tính chất vật lý và quang học
Tính đa sắc: Thay đổi tuỳ thuộc vào màu của viên đá
Tính phát quang: Loại rose quartz phát quang màu tím lam nhạt, các biến thể của thạch anh trơ dưới tia cực tím.
Màu sắc của thạch anh rất đa dạng nhưng phổ biến nhất là những loại không màu, màu trắng sữa và màu xám và theo màu sắc thạch anh mang các tên khác nhau như: Pha lê trong suốt; Amethyst: màu tím; Citrine: Màu vàng; Smoky quartz: màu ám khói, khi rất tối gọi là “Morion”; Rose quartz: màu đỏ; Aventurin quartz: màu lục; Dumortierit quartz: màu lam đậm hoặc lam tím; Milky quartz: màu trắng tới màu xám; Siderit hoặc sapphire quartz rất ít gặp, chúng thường có màu lam pha chàm.
4. Các hiệu ứng quang học đặc biệt:
Hiệu ứng mắt hổ (tiger’s eye): Là một hiệu ứng đặc biệt thường thấy ở các biến thể của thạch anh và đặc trưng cho các biến thể có màu từ vàng nâu nhạt tới nâu và đỏ nhạt, lam nhạt hoặc thậm chí màu đỏ và ở các loại bán trong. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự sắp xếp có định hướng của các bao thể dạng sợi bên trong viên đá. Khi viên đá được mài cabochon sự phản xạ của ánh sáng trên bề mặt sẽ cho ta hiệu ứng “mắt hổ” rất đẹp.
Hiệu ứng mắt mèo “cat’s eye”: Cũng giống như hiệu ứng mắt hổ nhưng chúng thể hiện đẹp hơn và rõ nét hơn và thường gặp trong các biến thể bán trong và có màu trắng tới màu xám nâu vàng lục nhạt, đen hoặc màu lục oliu tối.
Hiệu ứng sao: Thạch anh hồng và một số biến thể màu xám hoặc màu sữa thường có hiện tượng sao 6 cánh giống như hiệu ứng sao trong ruby và saphia.
4. Các loại đá thạch anh tự nhiên
– Thạch anh trắng (Clear quartz)
Thạch anh trắng hay thạch anh pha lê, đây là loại tinh thể phổ biến trong tự nhiên và phân bố rộng rãi ở nhiều nơi. Nó bao gồm nhiều màu sắc khác nhau từ không màu trong suốt đến trắng, trắng đục hay trắng sữa. Chúng thường phân bố ở Madagascar và Barsil. Loại thạch anh này được xem như biểu tượng của sự trong trắng, sắc đẹp cùng tình yêu cao thương. Nhiều người tìm đến thạch anh trắng để có thể giúp: Hỗ trợ quá trình tuần hoàn, cân bằng năng lượng, giảm căng thẳng, mệt mỏi; Kích thích hệ miễn dịch hỗ trợ điều trị các bệnh liên quan đến não bộ như hoa mắt, đau nửa đầu,…;Giúp giảm sốt, kháng viên, chống sưng; Ổn định hệ thần kinh, điều hòa khỉ huyết, thanh trừ độc khí,…;Hỗ trợ cải thiện trí nhớ.
– Thạch anh tím (Amethyst)
Đây được xem là loại được ưa chuộng và có giá thành cao trong họ thạch anh. Đúng theo tên gọi nó có màu tím tới màu tím phớt hồng. Chủ yếu phân bố ở Brasil và Uruguay, cũng có thể tìm thấy ở Madagascar, Nga, Úc hay một số nước khác.. Từ xưa, chúng được sử dụng như là một thứ giúp cải thiện sức khỏe, làm vật giải rượu, ổn định giấc ngủ và thần kinh. Các nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc tăng bức xạ hồng ngoại tương ứng có trong thạch anh tím có thể thúc đẩy sự phát triển các tế bào khỏe mạnh, làm tăng năng lượng trong cơ thể. Amethyst thường được cho là có thể giảm căng thẳng cải thiện bệnh mất ngủ; Tốt cho não bộ, tim cùng hệ thống tiêu hóa,…;Chống oxy hóa, tái tạo tế bào, giải độc, giải rượu,…;Điều hòa huyết áp, làm dịu các cơn đau đầu, giảm sự viêm nhiễm của các vết thương, hạ sốt, điều trị hoặc giả đau phong thấp, nhức mỏi,…
Tuy nhiên thạch anh tím thường được sử dụng chủ yếu với mục đích công nghệ hơn là làm trang sức.
Hình ảnh về thạch anh tím
– Thạch anh vàng (Citrine)
Phân bố chủ yếu ở Brazil, Nga, Mỹ, Tây Ban Nha. Đây là loại thạch anh được sử dụng nhiều với mục đích cầu tài. Nó còn được mệnh danh là “Chiêu tài thạch” hay viên đá kinh doanh vì chúng mang ý nghĩa mang đến tiền tài cùng sự may mắn. Màu của Citrine thay đổi từ vàng tinh khiết tới vàng tôi hoặc vàng mật ong và vàng nâu nhạt. Các doanh nhân thường đăt tại các quầy thu ngân nhằm mục đích thu hút tài lộc. Ngoài ra thạch anh vàng cũng được nhiều người sử dụng để điều trị các bệnh liên quan đến hệ thống tiêu hóa như bệnh đau bao tử, viêm loét dạ dày,.. giúp điều hòa khí áp, cân bằng cảm xúc, giảm căng thẳng, xua tan mệt mỏi,…
– Thạch anh hồng (Rose quartz)
Nó có màu hồng biến đổi từ nhạt đến vừa và phân bố chủ yếu ở Brasil, Nga, Trung Quốc, Được xem là loại đá có năng lực lớn trong tình duyên, thường được đặt dưới giường ngủ của vợ chồng với mong muốn duy trì hạnh phúc gia đình, tránh xảy ra bất hòa, kết chặt tình yêu. Chủ yếu được sử dụng trong trang trí hơn là làm trang sức. Ngoài ra, nhiều người sử dụng nó như là một vật tăng cường sự tự tin, khả năng sáng tạo, điều hòa giấc ngủ, hỗ trợ hồi phục trí nhớ, có thể để cạnh máy tính để chống các tia bức xạ,…
– Thạch anh ám khói (Smoky quartz)
Thạch anh ám khói hay còn gọi là pha lê thiên nhiên ám khói hoặc topa ám khói thường có màu khói nhẹ đến nâu sẫm. Hai dạng thường gặp là ám khói đen và ám khói vàng, trong một số điều kiện nhất định nó có thể chuyển thành một dạng tinh thể cực hiếm của đá thạch anh là thạch anh đen. Thạch anh ám khói được cho là có thể giúp tăng cường lưu thông máu, hỗ trợ bệnh liên quan đến gân khớp, kích thích khả năng thụ tinh đồng thời cân bằng cảm xúc và điều hòa khí huyết. Nó cũng được sử dụng để hạn chế các tia bức xạ hay để trán các khu vực xấu và yếu kém.
– Thạch anh đen (Morion)
Thực chất nó cũng là biến thể của thạch anh ám khỏi đen nhưng với số lượng cực hiếm, được quan niệm dùng trong chế ngự năng lượng xấu, trấn trạch, bảo vệ và mang lại sức khỏe, may mắn, tài lộc cho gia chủ.
– Thạch anh xanh (Green Aventurine)
Đây là loại thạch anh thường được dùng như một lá bùa may mắn có thể giúp thư giãn, hộ trợ một số bệnh liên quan đến tim mạch cùng các rối loạn liên quan đến phổi và họng, giảm triệu chứng mất ngủ, dị ứng hay bệnh về da liễu.
– Thạch anh tóc (Rutilayed quartz)
Thạch anh tóc là loại thạch anh có chứa các bao thể kim hay que thường tạo bởi các khoáng thể tuamalin, hematit, actinolit, clorit,… nhiều màu ẩn trong thạch anh. Nó cũng được cho là có tác dụng chữa bệnh, phong thủy.
Các mẫu đẹp được tìm thấy ở Australia, Brazil, Pakistan, Madagascar, Mỹ, Na Uy và Indonesia.
Thạch anh tóc đen có công thức hóa học là SiO2, độ cứng từ 6 đến 7 được tính trên độ cứng thang Mohs. Màu sắc của viên đá được phân bố từ đen trắng đến đen đậm, hệ tinh thể lục phương và chúng có khả năng kết nối với luân xa số 1.
Ngoài những dạng thạch anh này ra còn có thạch anh tóc tím, thạch anh tóc trắng,… tùy vào cấu tạo của bao thể kết tinh bên trong viên đá. Tuy nhiên những dạng đá này lại không phổ biến như ba loại đá thạch anh trên.
5, Ứng dụng của thạch anh
Một đặc tính quan trọng của tinh thể thạch anh là nếu tác động bằng các dạng cơ học đến chúng (âm thanh, sóng nước…) vào tinh thể thạch anh thì chúng sẽ tạo ra một điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác động vào chúng, do đó chúng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực.
- Kiểm soát những sự rung động trong các động cơ xe hơi để kiểm soát sự hoạt động của chúng và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghệ như: làm vật cộng hưởng, vật liệu áp điện hiệu ứng phát quang âm cực.
- Sử dụng vào trong các mạch điện tử do tính chất “áp điện” đặc biệt của thạch anh.
- Ứng dụng tinh thể thạch anh vào điều khiển sự hoạt động của các đồng hồ, ngày nay chúng ta hay gọi là đồng hồ Quartz.
- Thạch anh ở dạng hạt (cát, bột) được sử dụng làm vật liệu đánh bóng, là vật liệu quan trọng trong công nghệ bán dẫn.
- Các ứng dụng trong phong thủy.
- Ứng dụng trong lĩnh vực trang sức, thạch anh thường được chế tác thành các chuỗi hạt để đeo bên người nhằm tăng năng lượng cho cơ thể.
Hoahocngaynay.com
