Turmalin (Tourmaline)

Tuamalin bắt nguồn từ chữ "turamali" thuộc ngôn ngữ vùng Singhalase, có nghĩa là “màu trộn lẫn”. Do chúng có rất nhiều màu khác nhau và dễ nhầm với các loại đá quý khác. Có lẽ đó là lý do mà các nhà thần bí xưa kia tin rằng tuamalin có thể cho họ sức mạnh trực giác nghệ thuật: đá này có đủ các màu để diễn tả mọi cảm xúc. 

1. Khái quát chung

Turmalin là một trong những khoáng vật có đặc tính kỹ thuật thú vị và là đá quý có dải màu phong phú nhất so với các đá quý khác, một số tinh thể có 2 màu hoặc nhiều màu.

 Một số biến thể của turmalin có màu khác nhau mang các tên khác nhau và có xuất xứ khác nhau. Dravit mang tên theo vùng Drave (Áo); Schorl mang tên theo một vùng mỏ cổ của Đức; Elbait mang tên theo vùng Elba (Italia); Buergerit mang tên theo nhà tinh thể học J. Buerger; Liddicoatit mang tên nhà ngọc học Richard T. Liddicoat (thuộc Viện ngọc Hoa Kỳ); Uvit tên một địa phương thuộc Srilanka,…

2.1. Thành phần hoá học

Turmalin có công thức hoá học chung: XY3Z6 (BO3)3Si6O18(O,OH,F)4

Trong đó: X là các nguyên tố Na và Ca, đôi khi là K, Mg;

Y: Fe+2, Fe+3; Mg; Al và Li; Mn+2; V+3

Z: chủ yếu là Al đôi khi là Cr+3, Fe+3 (V+3, Fe+2, Ti).

Thành phần hoá học của turmalin không nhất định do có hiện tượng thay thế đồng hình phổ biến: SiO2: 30-44%; B2O3: 8 - 12%; Al2O3: 18 - 44%; FeO+ Fe2O3: 0 - 38%; MgO: 0 - 25%; Na2O: 0 - 6%; CaO: 0-4%; H2O: 1-4%; Ngoài ra còn có các nguyên tố sau: K, Li, Mn, Cr và cả F, Cl.

Nhẫn mặt đá tumalin thô

2.2. Cấu trúc tinh thể

• Tinh hệ : turmalin kết tinh trong tinh hệ 3 phương, với các yếu tố đối xứng: một trục đối xứng bậc 3 và 3 mặt phẳng đối xứng (L33P).
• Dạng tinh thể: thường gặp tinh thể hình trụ 3 phương (kéo dài theo trục bậc 3), đôi khi gặp các tinh thể hình trụ ngắn. Các tinh thể thường nhỏ có khi mức hiển vi, nhưng đôi khi có những tinh thể lớn tới vài chục cm chiều dài và đường kính tới 10 - 20 cm. Các hình hay gặp là lăng trụ [1010] và [1120], tháp tam phương [1011], [0221]. Phần lớn các tinh thể có một đỉnh tháp, đôi khi cũng gặp tinh thể có 2 đỉnh tháp với các mặt nghiêng những góc khác nhau vì tinh thể không có tâm đối xứng và trục đối xứng bậc 2; các mặt lăng trụ luôn mang dấu vết tăng trưởng dưới dạng vết khía dọc.
• Tập hợp thường thành tập hợp que, tập hợp phóng xạ hoặc hình tóc rối. Hiếm khi thành khối hạt đặc xít, đôi khi ẩn tinh.

3. Các tính chất vật lý và quang học

3.1. Các tính chất vật lý

• Cát khai, vết vỡ: Thực tế tuamalin không có cát khai hoặc cát khai rất không hoàn toàn theo mặt lăng trụ [1120] và mặt tháp [1011]. Turmalin có vết vỡ không bằng phẳng.
• Tỷ trọng: 2,9 - 3,3. Nhìn chung ít biến đổi, phần lớn rơi vào khoảng 3,05 - 3,2.
• Độ cứng: 7 - 7,5 (theo thang Mohs), nhưng dòn nên mặc dù không có cát khai turmalin có nhiều vết vỡ, điều này làm giảm độ trong suốt của nó.
• Tính chất điện: Do cấu trúc tinh thể, turmalin có tính hoả điện và tính áp điện: Khi nung nóng tinh thể, ở hai đầu của nó xuất hiện điện tích trái dấu - gọi là tính hoả điện; khi nén chặt hai đầu tinh thể cũng sinh ra một điện áp (sự tích điện này có thể hút được những hạt bụi hoặc những mẩu giấy nhỏ). Sự tích điện này sẽ mất đi khi làm nguội hoặc thôi nén. Ngược lại nó sẽ xuất hiện sự chênh lệch nhiệt độ và điện áp theo chiều dài tinh thể khi nạp cho nó một điện trường.
• - Phản ứng hoá học: turmalin không bị hoà tan trong axit ngay cả HF. Sau khi nóng chảy nó tác dụng với axit HCl thành dạng đông cứng. Tuamalin cũng có thể hoà tan trong hỗn hợp 2 sulphat kali & fluorit, và cũng phản ứng với axit boric.

3.2. Các tính chất quang học:

- Màu sắc: Turmalin gặp rất nhiều màu sắc từ sáng đến tối màu, từ đậm đến nhạt, phổ biến là các màu xanh lục, xanh đen, đen tuyền, lục vỏ bí hoặc xanh nõn chuối, xanh lục vàng, vàng lục... Sở dĩ turmalin có nhiều màu như vậy là do hiện tượng thay thế đồng hình các nguyên tố phổ biến trong thành phần các nguyên tố hoá học của khoáng vật này.

Các màu cơ bản của turmalin

-  Tính đa sắc: Rất mạnh (rất đặc trưng) với độ hấp thụ cao nhất theo chiều dài tinh thể:

+ Màu lục: lục sẫm/ lục nhạt, lục vàng.
+ Màu nâu: nâu/ nâu vàng
+ Màu tím hồng: tím nhạt/ hồng nhạt
+ Màu đen: đen nâu/ xám nâu                
+ Màu vàng tính đa sắc yếu hơn.

-  Tính phát quang: Không rõ ràng trừ một số trường hợp: màu đỏ và hồng đôi khi thấy phát quang dưới tia cực tím và chỉ thấy lân quang nhẹ; màu vàng phát quang cực yếu; loại dravit và uvit phát quang màu vàng hoa cải. Nhìn chung turmalin là loại lỳ dưới bức xạ.

- Phổ hấp thụ: Đặc tính quang phổ của turmalin rất yếu, do đó nó không đặc trưng và cũng không phải là dấu hiệu quan trọng để giám định.

-  Chiết suất: 1,62 - 1,64; Đối với tia thường: 1,635 - 1,775; tia bất thường: 1,6 - 1,645. Riêng loại ferridravit có chiết suất cao: 1,80 - 1,743.

- Lưỡng chiết suất: thay đổi tuỳ theo loại turmalin, từ 0,014 - 0.021 nhưng thường phổ biến 0,018.

- Độ tán sắc: 0,017.

- Đặc tính quang học: Một trục quang âm.

4. Đặc điểm bao thể

Bao thể trong turmalin thường là bao thể hai pha, dạng hang hang hốc được lấp đầy chất lỏng chứa những bọt khí nhỏ có thành phần là H2O và CO2.

Đặc biệt trong turmalin hay có vết nứt phẳng phân bố song song với trục C. Các bao thể rắn là apatit - fluor dạng lăng trụ hoàn hảo, glogopit-mica, microlit, pyrit.

5. Các phương pháp xử lý và tổng hợp

Turmalin ít được xử lý và hầu như không được tổng hợp trong công nghiệp.

6. Nguồn gốc và phân bố

6.1. Nguồn gốc

Turmalin thường có trong các đá magma, pegmatit, gneis granulit. Ngoài ra còn thấy trong các đá biến chất do tác dụng của khí nóng và dung dịch nhiệt dịch.

Riêng dravit hay gặp trong đá biến chất, đá skarn, đá siêu bazơ, đá bazơ bị biến chất trao đổi.

6.2. Sự phân bố

+ Brazil có turmalin màu lục, xanh lam và màu đỏ, ngoài ra còn có các tinh thể nhiều màu.

+ Namibia có turmalin màu lục emơrôt.

+ Tanzania có mỏ turmalin màu lục và nâu.

+ Những năm gần đây ở Mỹ cũng khai thác một số mỏ turmalin với nhiều màu sắc hấp dẫn.

7. Mài cắt:

Có lẽ kiểu chế tác tốt nhất đối với turmalin là mài cắt hỗn hợp: phần đáy cắt bậc, phần trên đỉnh cắt kiểu brilliant. Những viên đặc biệt được cắt kiểu bậc thang để giữ được trọng lượng lớn hơn. Những loại turmalin rạn nứt mà có kích thước lớn đáng kể có thể tạc tượng hoặc khảm tranh.

8. Đá giả, đá tương tự, đá nhân tạo và cách nhận biết.

Cho đến nay chưa có turmalin tổng hợp với mục đích thương mại, còn các loại đá tự nhiên khác có màu sắc giống với turmalin bao gồm: thạch anh (citrin, ametit, thạch anh ám khói), demantoit, peridot, emerald, ruby, topaz hồng, zircon, spinel tổng hợp và thuỷ tinh mô phỏng. Để phân biệt ta dựa vào tính chất của chúng, sử dụng các thiết bị giám định xác định các tính chất đó kết hợp với nhận định cảm quan để kết luận tên đá. Bảng dưới đây đưa ra các tính chất của các đá tự nhiên có thể nhầm với turmalin:

Các đá tương tự turmalin và cách phân biệt

9. Chất lượng và giá trị

Nói chung giá trị của turmalin kém xa ruby, saphir về giá cả, nhưng những viên có màu đẹp thì giá trị của chúng cũng tăng lên đáng kể. Trong các màu của nhóm turmalin thì màu ưa chuộng nhất và có giá trị cao nhất là màu lục (còn có tên gọi là paraiba) với những viên trọng lượng >10cts giá có thể lên tới 500$/cts. Tiếp theo là loại turmalin màu đỏ ruby (còn có tên là rubelit) có giá trung bình 150-300$/cts.

Các màu khác đạt chất lượng cao có trọng tượng từ 5 - 10 cts có 45-75 $/1ct;  > 10 cts có giá 64-90 $/1ct.

Chất lượng trung bình:

• 1 - 5 ct có giá từ 9 - 23 và 18 - 27 $/1ct
• 5 - 10 ct có giá từ 18 - 27 và 27 - 45 $/1ct
• > 10 ct có giá từ 27 - 36 và 36 - 54 $/1ct
• Loại chất lượng thấp : 2 - 7 $/ct và 2 - 9 $/ct.