Thạch anh (quartz) là một trong những khoáng vật phổ biến trên trái đất, thuộc nhóm silicat, có công thức hóa học là SiO2 (silicon dioxide).
Xem nhanh
Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể
Ngoài thành phần chính là SiO2, thạch anh còn có thể chứa một số chất khí, chất lỏng như CO2, H2O, NaCl, CaCO3, …
Cấu trúc tinh thể của thạch anh được sắp xếp một cách tinh tế và phức tạp trong tự nhiên. Thạch anh thuộc hệ tinh thể hexagonal và có cấu trúc dựa trên mạng lưới của các tứ diện SiO4. Mỗi tứ diện này gồm một nguyên tử silicon ở trung tâm và bốn nguyên tử oxy ở các đỉnh.
Các tính chất vật lý và quang học
Tính đa sắc
Thạch anh có khả năng phân cực ánh sáng thành các màu khác nhau từ những góc nhìn khác nhau. Đây là hiệu ứng của tính chất lưỡng chiết. Ánh sáng đi qua khoáng vật được tách thành hai tia sáng di chuyển với tốc độ khác nhau, vì thế phản chiếu các màu khác nhau.
Tính phát quang
Thạch anh có khả năng phát quang. Phát quang là một hiện tượng vật lý trong đó vật liệu hấp thụ năng lượng ánh sáng và sau đó phát ra ánh sáng. Đặc tính phát quang của thạch anh có thể khác nhau tùy thuộc vào loại thạch anh và các tạp chất có trong cấu trúc của thạch anh.
Màu sắc
Màu sắc của thạch anh rất đa dạng nhưng phổ biến nhất là những loại trong suốt (Clear quartz), màu tím (Amethyst quartz), màu vàng (Citrine quartz), màu đỏ (Rose quartz), màu khói (Smoky quartz), màu lục (Aventurin quartz), …
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.
Nguồn gốc và phân bố
Thạch anh là một khoáng vật phổ biến và có nguồn gốc từ nhiều quá trình địa chất khác nhau trên trái đất, từ quá trình hình thành trong lớp mạch đến các quá trình liên quan đến hoạt động của núi lửa và thậm chí cả các dạng lắng đọng.
Đây là các nguồn gốc chính của thạch anh:
Quá trình Hydrothermal
Đây là một trong những nguồn gốc phổ biến nhất của thạch anh. Thạch anh hình thành trong các dung dịch nóng giàu silicon trong các khe nứt, các hốc và các kẽ nứt của đá. Nước nóng giàu khoáng chất này từ từ làm nguội và kết tinh thành thạch anh khi các điều kiện như nhiệt độ và áp suất thay đổi.
Quá trình Pegmatitic
Thạch anh cũng có thể hình thành trong các mạch pegmatit, là những mạch đá phong phú các khoáng vật được hình thành từ dung nham núi lửa giàu silicon trong giai đoạn cuối của quá trình đông đặc. Các mạch này thường có kích thước lớn và có thể chứa các tinh thể thạch anh rất to và rõ ràng.
Quá trình Metamorphic
Trong các môi trường biến chất, thạch anh có thể phát triển từ đá chứa silicon khi chúng bị biến đổi do áp suất và nhiệt độ cao.
Lắng đọng vật lý
Thạch anh cũng có thể được tìm thấy như là thành phần của cát và sỏi, nơi mà nó đã được vận chuyển và lắng đọng bởi gió và nước. Đáy sông và bãi biển thường chứa lượng lớn cát thạch anh.
Tác động phong hóa
Thạch anh có thể được giải phóng từ các loại đá chứa nó thông qua quá trình phong hóa hóa học và cơ học, sau đó được tích tụ trong đất và các trầm tích khác.
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; Citrine được khai thác chủ yếu ở Brasil (Minas Gerais), Mỹ (Colorado), Nga (Ural), Pháp và Scotland; Còn Amethyst được khai thác chủ yếu ở Brasil, Uruguay, …
Ở Việt Nam thạch anh tinh thể đẹp gặp rất nhiều ở nam Thanh Hoá, Phia Oắc, miền sông Đà ở Vạn Yên có những tinh thể lăng 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, …
Các thước đo liên quan đến thạch anh
Có nhiều chỉ tiêu khác nhau để đánh giá chất lượng, cấu trúc và đặc tính của khoáng vật này, từ các thước đo vật lý, hóa học đến quang học. Dưới đây là một số thước đo và phương pháp phổ biến:
Độ cứng
Thạch anh có độ cứng 7 trên thang độ cứng Mohs, điều này cho phép nó kháng lại được sự xước xát. Độ cứng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá khả năng sử dụng của thạch anh trong trang sức và các ứng dụng công nghiệp.
Khối lượng riêng và tỷ trọng
Khối lượng riêng của thạch anh khoảng 2.65 g/cm³, giúp phân biệt thạch anh với các khoáng vật khác có cùng màu sắc nhưng khối lượng riêng khác nhau.
Đặc tính quang học
Thạch anh là khoáng vật lưỡng chiết, có khả năng tạo ra hiện tượng ánh sáng kép khi ánh sáng đi qua. Đo độ lưỡng chiết giúp xác định chính xác loại thạch anh và phát hiện thạch anh tự nhiên so với nhân tạo.
Phổ hấp thụ và phát quang
Phân tích phổ hấp thụ có thể cung cấp thông tin về các tạp chất và đặc điểm cấu trúc của thạch anh. Thạch anh cũng có thể được kiểm tra tính phát quang dưới tác động của ánh sáng cực tím để đánh giá các đặc tính khác biệt.
Đo khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt
Khả năng chịu nhiệt của thạch anh làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng cần sự ổn định ở nhiệt độ cao. Đo độ dẫn nhiệt có thể giúp đánh giá khả năng này.
Độ trong suốt và màu sắc
Đánh giá bằng mắt thường hoặc sử dụng các thiết bị quang học để xác định độ trong suốt và màu sắc của thạch anh.
Phân tích hóa học
Xác định thành phần hóa học của thạch anh thông qua các phương pháp như phổ hồng ngoại, phân tích huỳnh quang tia X (XRF), và phân tích phá hủy plasma cảm ứng cao tần (ICP) để xác định tạp chất và các nguyên tố vi lượng.
Đối với thị trường trang sức, thị trường sưu tầm và những người quan tâm đến chữa lành, phong thủy, tâm linh thì những thước đo quan trọng nhất của viên đá thạch anh là độ trong suốt, màu sắc và chất lượng.
AAA
Đây là cấp độ cao nhất cho hầu hết các loại đá, bao gồm cả kim cương và đá màu. AAA phải hoàn toàn sạch sẽ từ trong ra ngoài, không bị hư hỏng, không có vết rạn và trầy xước. Một trong những tiêu chí để xác định cấp độ AAA ngoài những thứ nói trên là sự trong suốt đồng nhất, đều màu của toàn bộ viên đá.
AA
Thạch anh ở cấp độ này có thể có vết tiếp xúc hoặc tạp chất nhỏ, nhưng không phải cả hai. Thạch anh phải sạch từ trong ra ngoài, không bị hư hại, trong suốt và đều màu.
A
Thạch anh ở cấp độ này có thể có vết tiếp xúc và tạp chất nhỏ nhưng phải trong suốt và đều màu.
B
Thạch anh ở cấp độ này có thể có tiếp xúc, hư hỏng, tạp chất nhưng không phải cả ba cùng một lúc.
C
Thạch anh ở cấp độ này có tiếp xúc, hư hỏng và tạp chất.
Ngoài ra, ở thị trường bán lẻ, chúng ta cũng biết đến những “thuật ngữ” phi chính thức trong lĩnh vực đá quý ví dụ “thạch anh 10A”. Ký hiệu “A” trong định dạng này thường dùng để chỉ độ tinh khiết và màu sắc của đá. Trong đó, “10A” có thể được coi là mức cao nhất, tương đương với đá có độ trong suốt cao, hoàn toàn không tạp chất và có màu sắc đồng đều, rực rỡ. Hiển nhiên, 9A thì thấp hơn 10A, 3A sẽ thấp hơn 9A, …
Ứng dụng của thạch anh
Thạch anh là một trong những khoáng vật đa dụng nhất, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào tính chất vật lý và hóa học đặc biệt của nó. Dưới đây là một số ứng dụng chính của thạch anh:
Trong trang sức và đá quý
Thạch anh được sử dụng rộng rãi trong ngành trang sức do độ cứng cao và sự đa dạng màu sắc. Các biến thể như thạch anh hồng, thạch anh tím (amethyst), và thạch anh vàng (citrine) là những loại đá quý phổ biến.
Trong công nghiệp điện tử và thông tin
Thạch anh có khả năng biến đổi áp suất thành điện năng thông qua hiệu ứng piezoelectric, làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị điện tử như đồng hồ thạch anh, màn hình LCD, bộ phận truyền thông và vi mạch.
Trong công nghiệp xây dựng và sản xuất
Cát thạch anh là thành phần chính trong sản xuất kính và các loại gốm bởi khả năng chịu nhiệt và tính chất cơ học của nó. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng làm chất độn trong xi măng và các hỗn hợp xây dựng khác.
Trong lọc nước và xử lý môi trường
Dạng hạt của thạch anh được sử dụng trong các hệ thống lọc nước để loại bỏ các tạp chất, cải thiện chất lượng nước.
Trong khoa học và công nghệ
Các tính chất quang học và điện của thạch anh làm cho nó trở thành một công cụ quan trọng trong nghiên cứu khoa học, nhất là trong các lĩnh vực như quang học và vật liệu học.
Trong phong thủy và tâm linh
Thạch anh cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tâm linh và phong thủy. Nó được cho là có khả năng cân bằng năng lượng, thay đổi trường khí, hỗ trợ và bảo vệ chủ nhân của nó.
Trong mỹ phẩm
Bột thạch anh được sử dụng trong một số sản phẩm mỹ phẩm như kem tẩy da chết và trong các liệu pháp spa.
Nhờ sự đa dạng trong cấu trúc và tính chất, thạch anh không chỉ đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại mà còn có mặt trong đời sống hàng ngày, đặc biệt:
Trong lĩnh vực sức khỏe
Sử dụng thạch anh để chữa bệnh là một phần quan trọng trong bộ môn Thạch liệu pháp. Thạch liệu pháp hay còn gọi là liệu pháp bằng đá quý hoặc liệu pháp tinh thể là một phương pháp chữa bệnh bằng cách sử dụng các loại đá quý và khoáng vật. Người ta tin rằng các loại đá hấp thụ năng lượng từ đất trời hàng triệu năm có khả năng ảnh hưởng đến các trường năng lượng của cơ thể, cải thiện sức khỏe và cân bằng tâm trạng.
Nguyên tắc của Thạch liệu pháp
Cân bằng năng lượng
Theo truyền thống này, mỗi loại đá có một tần số rung động đặc trưng mà có thể tương tác và điều chỉnh các trường năng lượng của cơ thể, giúp mang lại sự cân bằng và hòa hợp.
Chữa lành
Các loại đá khác nhau được cho là có khả năng chữa trị các vấn đề sức khỏe cụ thể, từ giảm lo âu, căng thẳng cho đến việc thúc đẩy năng lượng và tăng cường sự tập trung.
Các phương pháp thường gặp
Đặt đá
Việc đặt đá trên các điểm chakra (luân xa) hoặc các vùng cụ thể trên cơ thể để hấp thụ năng lượng từ đá và thúc đẩy quá trình chữa lành.
Mang đá
Đeo hoặc mang theo đá trên người như một loại trang sức để liên tục nhận được năng lượng từ đá.
Xếp đá
Bố trí các loại đá trong không gian sống, văn phòng làm việc để cải thiện năng lượng của môi trường xung quanh.
Lưu ý: Mặc dù nhiều người đã trải nghiệm thực tế và tin tưởng hoàn toàn vào sức mạnh chữa bệnh của thạch anh cũng như các loại đá khác, tuy nhiên, việc sử dụng các khoáng vật này không nên thay thế cho việc chẩn đoán cũng như điều trị y khoa. Trước khi sử dụng bất kỳ hình thức chữa bệnh bổ sung nào, tốt nhất là nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia y tế.
