Tưởng chỉ cần đi sâu vào thạch học, nhưng đá lại được tạo thành từ các khoáng vật. Do đó, tìm hiểu thêm về khoáng vật sẽ giúp ta nắm vững hơn về chất liệu của đá.
Cho đến nay, có khoảng 3500 loại khoáng khác nhau đã được biết và tồn tại nhưng chỉ có trên trăm loại là thông dụng. Hầu hết, các khoáng vật ở thể rắn nhưng một vài loại ở thể lỏng hoặc khí. Nước là một ví dụ khoáng ở dạng lỏng.
Cách tốt nhất để học về đá và khoáng là tìm nhiều các loại đá và khoáng khác nhau ngay trong khu vực ta sinh sống, ta dễ dàng tìm thấy khoáng mica trong đống cát xây dựng hay đá granite lát bên vệ đường, đá xanh xây dựng có nguồn gốc ở Biên Hòa, hoặc khi đi chơi ở các bờ biển, bờ suối. Dùng kính lúp để quan sát tìm ra có bao nhiêu loại khoáng chất tạo nên mẫu đá mà ta lượm được, ta cũng phải xem kiến trúc, màu, độ cứng…
Khoáng chất: là thành phần tạo các loại đá (đá Granite có các khoáng chất như thạch anh, feldspar, plagioclase, mica, hornblende).
Tính chất vật lý của khoáng vật:
- Độ trong suốt: Khi ánh sáng chiếu vào môi trường khoáng vật, một phần ánh sáng bị phản xạ, phần khác xuyên qua môi trường. Phần ánh sáng xuyên qua này sẽ quyết định độ trong suốt của khoáng vật. Một khoáng vật tuyệt đối trong suốt là khoáng vật để ánh sáng xuyên qua hoàn toàn, nghĩa là không hấp thụ một chút ánh sáng nào.
- Ánh và chiết suất: Năng lực phản xạ của khoáng vật khi được chiếu tia sáng lên bề mặt của nó gọi là ánh của khoáng vật. Ánh là khả năng phản xạ của khoáng vật. Có các loại ánh:
- Ánh thủy tinh: (chiết suất: 1,3-1,9) thạch anh, nước đá, granate.
- Ánh kim cương: (chiết suất: 1,9-2,6) kim cương, zircon.
- Ánh bán kim: (chiết suất: 2,6-3,0) hematite.
- Ánh kim: (chiết suất: lớn hơn 3) Antimonite.
Ngoài 4 loại ánh kể trên còn có một số loại ánh khác như ánh mỡ và ánh nhựa để chỉ những khoáng vật có ánh kim cương hay thủy tinh , nhưng vì mặt phản chiếu không nhẵn làm cho phần ánh sáng chiếu qua phản xạ phân tán theo nhiều phương khác nhau, năng suất phản xạ giảm xuống, gây cảm giác giống như mặt phản chiếu có tráng một lớp mỡ hay nhựa. Điều kiện quan sát khoáng vật tốt nhất là quan sát dưới ánh sáng mặt trời.
- Màu của khoáng vật: Màu sắc là đặc tính quan trọng của khoáng vật. Là một trong những tiêu chí để nhận dạng chúng. Có thể phân thành 3 loại:
- Màu tự sắc: Màu tự sắc là màu của bản thân của khoáng vật, tương đối ổn định, là dấu hiệu giám định quan trọng.
- Màu ngoại sắc: Màu ngoại sắc là do các tạp chất cơ học phân tán nhỏ lẫn vào dưới hình thức các tinh dung giao. Các hợp chất đó có thể là vô cơ hoặc hữu cơ. Các tạp chất đó hoặc phân tán đều trong khoáng vật hoặc tập trung lại thành các đường vân hoa rất đẹp như khoáng vật Mã não. Ví dụ : thạch anh SiO2 nhưng nếu lẫn actinolite hoặc clorite thì có màu xanh lục.
- Màu giả sắc: Màu giả sắc không liên quan đến bản sắc bên trong của khoáng vật, mà do hiện tượng giao thoa ánh sáng trên mặt khoáng vật của ánh sáng tới và ánh sáng phản xạ. Màu giả thường xuất hiện giống như màu cầu vồng.
- Thông thường những màu sắc được lấy làm tiêu chuẩn là những màu dưới đây: màu tím – thạch anh tím, màu xanh – azurite, Màu lục – Malachite, màu vàng – thư hoàng, màu đỏ – thần sa, màu nâu – limonite, màu đen – piroluzite, màu trắng thiếc – acsenpirite, màu đen sắt – manhetite, màu đỏ đồng – đồng tự nhiên, màu vàng đồng – chancopirite, màu vàng kim – vàng tự nhiên.
Tính chất cơ học của khoáng vật:
- Cát khai: cát khai là đặc tính đặc biệt của vật chất kết tinh. Các tinh thể khoáng vật hay hạt khoáng vật dưới tác dụng ngoại lực tách thành những mặt phẳng rất nhẵn theo phương hướng kết tinh nhất định, những mặt tách ra như vậy gọi là mặt cát khai. Sự phân bố các mặt cát khai trên tinh thể hoàn toàn phù hợp với quy luật đối xứng và song song với những mặt có mật độ lớn nhất trong kiến trúc tinh thể. Tính cát khai đối với một số khoáng vật là dấu hiệu giám định đặc trưng. Trong khoáng vật có thể chia ra 5 mức độ cát khai:
- Cát khai rất hoàn toàn: khoáng vật dễ bị tách theo các phương nhất định thành những lớp mỏng như mica, clorite.
- Cát khai hoàn toàn: lấy búa đập nhẹ lên khoáng vật, chúng bị tách ra những mảnh nhỏ giống tinh thể mẹ, mặt cát khai tương đối nhẵn như galen, canxit.
- Cát khai trung bình: khi bị tác dụng của lực ngoài khó tách ra thành những mặt phẳng nhất định. Trên mặt mảnh vụn của khoáng vật vừa thấy có mặt cát khai vừa thấy có vết vỡ, mặt cát khai không liên tục như piroxen, amphibon.
- Cát khai không hoàn toàn: rất khó nhìn thấy những mặt cát khai, đại bộ phận là những vết vỡ như cassiterite.
- Cát khai rất không hoàn toàn: trên thực tế là không có cát khai, chỉ trong những trường hợp đặc biệt mới phát hiện ra những mặt cát khai như thạch anh.
- Tách khai: là tính chất của khoáng vật chịu tác dụng của ngoại lực thì tách theo một số phương nào đó. Bên ngoài, mặt tách khai cũng tương tự như mặt cát khai nên người ta còn gọi là giả cát khai. Không quan trọng như cát khai.
- Vết vỡ: dưới tác dụng của ngoại lực khoáng vật bị vỡ ra không theo bất cứ một phương kết tinh nào mà thành những vết vỡ lồi lõm trên bề mặt khoáng vật. Cát khai chỉ phát hiện được trên các vật chất kết tinh, còn vết vỡ thì đều có thể phát hiện trên cả vật kết tinh hay vô định hình. Có các loại vết vỡ sau:
- Vết vỡ vỏ sò: trên mặt vết vỡ có những vòng tròn đồng tâm như vỏ sò. Thạch anh là điển hình.
- Vết vỡ dạng sợi: trên các khoáng vật có cấu tạo dạng sợi khi vỡ thành những mảnh nhỏ có dạng sợi như vết vỡ của atbet.
- Vết vỡ răng cưa: dùng để chỉ những vết vỡ sắc nhọn lởm chởm giống như hình răng cưa. Những khoáng vật có tính kéo dài mạnh thường có vết vỡ dạng này như đồng tự nhiên, bạc tự nhiên.
- Vết vỡ xớ: là vết vỡ của nhưng khoáng vật có cấu tạo sợi khi tách thành mảnh nhỏ thì bị xước chứ không liên tục như amphibon.
- Vết vỡ dạng đất: chỉ những khoáng vật trên mặt vỡ có bột mịn như đất sét : Kaolin.
- Độ cứng: dùng để chỉ sức chống lại những lực tác động bên ngoài lên khoáng vật. Có nhiều phương pháp thử độ cứng như rạch, nghiền, ép. Thông thường dùng phương pháp rạch để thử độ cứng tương đối. Trong khoáng vật học thường dùng 10 khoáng vật phổ biến để làm thang độ cứng “thang độ cứng của nhà khoáng vật học người Áo – Friedrich Mohs phát triển nó vào năm 1825”
Cần lưu ý:
- Trên cùng một tinh thể có thể có độ cứng khác nhau ở những mặt tinh thể khác nhau.
- Để thử độ cứng chính xác, hiện nay thế giới có máy đo độ cứng bằng siêu âm, hay sóng điện từ.
- Khi có khoáng vật thô cần thử độ cứng tương đối, ta có thể làm như sau:
- Bước 1: Dự đoán khoáng vật cứng đến cỡ nào?
- Bước 2: Dùng khoáng vật mẫu (gọi là thang thử) có độ cứng gần với độ cứng ta đã dự đoán để rạch vào vật cần thử (gọi là mẫu thử), nhớ dùng đỉnh nhọn hoặc cạnh sắc của thang thử), sẽ xảy ra 2 trường hợp như sau: một là nếu trên mặt mẫu thử để lại bột đá, thì mẫu thử có độ cứng lớn hơn thang thử, vậy ta cần dùng thang thử có độ cứng lớn hơn (0,5 hay 1 đơn vị) để thử, rồi cứ thế tiếp tục cho đến khi tìm ra thang thử có độ cứng lớn hơn mẫu thử mới thôi, lúc này độ cứng trung bình giữa độ cứng lớn hơn và độ cứng nhỏ hơn vừa thử chính là độ cứng của mẫu thử hay khoáng vật cần thử, tất nhiên ở mức độ tương đối thôi. Nếu vết rạch hằn xuống mặt mẫu, ta có thể thay thang thử có độ cứng nhỏ hơn (0,5 hay 1 đơn vị), cứ thế cho đến khi tìm ra thang có độ cứng nhỏ hơn mẫu thử là xong. Lưu ý dùng kính lúp để xem vết rạch, thử 2 đến 3 lần ở nhiều chỗ.
Tỷ trọng của khoáng vật:
Tỷ trọng của khoáng vật là một trong những hằng số vật lý trong khi giám định. Mặt khác, trong tìm kiếm và tuyển khoáng, trong nghiên cứu đồng hình đều lợi dụng tính chất này. Tỷ trọng của khoáng vật khác nhau rất nhiều. Từ những chất khí thiên nhiên tỷ trọng rất thấp tới các khoáng vật nhóm Os-Ir có tỷ trọng đến 23. Nhưng tuyệt đại bộ phận khoáng vật có tỷ trọng từ 2,5 đến 4. Có hai phương pháp thử tỷ trọng là phương pháp bình tỷ trọng và phương pháp dung dịch nặng.
Ngoài những đặc tính trên còn những tính chất vật lý khác như từ tính, tĩnh điện, tính phóng xạ, tính phát quang…
Tác giả: Ninh Hữu Hiệp
