Cấu Trúc Tinh Thể Đá Quý Có Bao Nhiêu Loại? Quyết Định Yếu Tố Nào Của Đá?

Đá quý là sản phẩm phản ánh quá trình hình thành và phát triển của chúng qua hàng triệu năm. Không chỉ được biết đến với vẻ đẹp lấp lánh và màu sắc rực rỡ, mà còn ẩn chứa những bí ẩn về cấu trúc tinh thể độc đáo. Cấu trúc tinh thể của đá quý rất đa dạng và phụ thuộc vào loại khoáng vật mà chúng được hình thành. Sự đa dạng này không chỉ tạo nên vẻ đẹp của viên đá, mà còn ảnh hưởng đến tính chất vật lý và giá trị của từng loại đá. Cùng khám phá những cấu trúc tinh thể này để hiểu rõ hơn về từng loại đá quý. 

Các loại cấu trúc tinh thể của đá quý

Mỗi loại đá quý đều được hình thành từ các tinh thể khác nhau, những cấu trúc này sẽ quyết định độ cứng và độ tán xạ của từng loại đá. Cùng tìm hiểu chi tiết đá quý có bao nhiêu dạng cấu trúc tinh thể. Và những cấu trúc này có những ưu điểm gì thông qua thông tin chúng tôi cung cấp dưới đây. 

Hệ lập phương (Cubic)

Cấu trúc hệ lập phương còn có tên gọi khác là hệ Cubic là một trong những cấu trúc tinh thể phổ biến trong đá quý, đặc biệt với những viên đá có độ lấp lánh và độ cứng cao. Đây là hệ tinh thể có đặc điểm đối xứng cao với các trục tinh thể vuông góc nhau và chiều dài của các trục này bằng nhau. Hệ lập phương được hiểu như là cấu trúc tinh thể mà nhiều loại đá quý đang có. Đặc điểm chung của hệ lập phương như sau:

Khối lập phương Cubic là hệ tinh thể rất phổ biến trong đá quý

• Tính đối xứng cao: Các tinh thể trong hệ lập phương có ba trục đối xứng vuông góc với nhau, có chiều dài bằng nhau và các góc giữa các mặt đều là 90°.
• Hình dạng tinh thể: Các tinh thể của hệ lập phương xuất hiện dưới dạng hình khối vuông, hình cầu, hình lăng trụ hoặc dạng hình lập phương.
• Khả năng phân tán ánh sáng mạnh: Các tinh thể trong hệ lập phương có khả năng phân tán ánh sáng rất mạnh, tạo ra hiệu ứng lấp lánh nổi bật.
• Độ cứng cao: Các loại đá thuộc hệ lập phương thường có độ cứng khá cao, đặc biệt là kim cương nên sẽ bền vững trong quá trình sử dụng.

Hệ lập phương là tinh thể được hiển thị ở các loại đá có giá trị trên thị trường rất cao. Với hình dạng cùng màu sắc được tương hoà tạo nên vẻ đẹp lấp lánh của mỗi viên đá. Hiện thân nhất chính là: Kim cương, Spinel, Garnet, Fluorit,… Mỗi viên đá không chỉ có độ bền cao mà còn toát lên sự lấp lánh, thường được sử dụng trong chế tạo trang sức và ứng dụng cao cấp.

Hệ tứ phương (Tetragonal)

Cấu trúc tinh thể theo hệ tứ phương (Tetragonal) là hệ tinh thể, trong đó có 3 trục không đều nhau nhưng hai trục có độ dài bằng nhau, trong khi trục thứ ba dài hơn hoặc ngắn hơn và vuông góc với hai trục còn lại. Các tinh thể trong hệ này có tính đối xứng đặc biệt với các mặt vuông góc và các trục phân bố đối xứng.

Hệ tứ phương trong đá quý với đặc trưng về cấu trúc tinh thể, tạo ra những viên đá có vẻ đẹp riêng, dễ nhận diện và được ưa chuộng trong ngành trang sức. Cụ thể:

• Trục tinh thể: Ba trục tinh thể, 2 trục có độ dài bằng nhau và vuông góc với nhau. Trục thứ 3 có độ dài khác biệt và vuông góc với hai trục còn lại.
• Mặt đối xứng: Các tinh thể trong hệ tứ phương có ít đối xứng hơn so với hệ lập phương nhưng vẫn đảm bảo tính đối xứng.
• Góc: Các góc giữa các trục đều là 90° nhưng độ dài của các trục không đều.

Hệ tứ phương tạo ra những viên đá quý với vẻ đẹp riêng, các tinh thể trong hệ này thường được đánh giá cao nhờ độ bền tốt và khá đặc biệt. Tuy không phổ biến bằng hệ lập phương nhưng nhờ những đặc tính vượt trội về màu sắc và độ lấp lánh, đá hệ tứ phương vẫn chiếm vị trí quan trọng trong ngành chế tác trang sức.

Được mệnh danh là hệ phổ biến nhất trong đá quý nhưng nhiều người dùng mới sưu tầm đá vẫn chưa nhìn nhận được loại nào là lý tưởng. Một số loại đá có hệ tứ phương như là: Zircon, Rutile, Tungsten,…

Hệ tinh thể tứ phương tâm khối là hệ tinh khá phức tạp

Hệ lục phương ( Hexagonal)

Hệ lục phương là một trong bảy hệ tinh thể chính, với đặc điểm đối xứng và cấu trúc đặc biệt. Nhiều loại đá quý nổi tiếng thuộc hệ tinh thể này, mang lại vẻ đẹp độc đáo và các tính chất quang học tuyệt vời. Cấu trúc của những viên đá này thường mang một nét riêng biệt hơn so với nhiều loại khác, có trục đối xứng cao, gồm 4 trục tinh thể:

• 3 trục ngang (a1, a2, a3) nằm trong cùng một mặt phẳng và cách đều nhau, tạo thành góc 120°.
• 1 trục dọc (c) vuông góc với mặt phẳng của ba trục ngang, thường dài hơn hoặc ngắn hơn các trục ngang.

Cấu trúc này mang lại tính đối xứng cao, tạo nên các tinh thể cân đối và hài hòa. Tỷ lệ giữa chiều dài trục c và các trục ngang (a) cũng là yếu tố quan trọng để xác định các đặc điểm của từng loại đá trong hệ này. Đồng thời, các viên đá trong hệ lục phương thường có cấu trúc rất hài hòa nên sẽ có độ bền cao, phù hợp để chế tác trang sức.

Những loại có hệ lục phương cần được nhắc đến chính là ngọc lục bảo, Aquamarine, Thạch anh (Quartz), Apatite,… Đây là viên đá hiếm với màu sắc lấp lánh được nhiều khách hàng tin chọn.

Hệ lục phương không chỉ làm phong phú thế giới đá quý bằng sự đa dạng về loại và màu sắc, đây còn là hiện thân của sự tinh tế và giá trị thẩm mỹ cao. Những viên đá thuộc hệ này luôn được săn đón bởi các nhà chế tác trang sức và những người yêu thích đá quý.

Hệ lục phương các nguyên tử xếp chặt lại với nhau tạo nên sự liên kết bền vững

Hệ trực thoi (Crystal)

Hệ trực thoi là một tròn những hệ tinh thể chính trong cấu trúc của khoáng vật, bao gồm nhiều loại đá quý có giá trị cao. Đặc trưng của hệ này là các tinh thể có hình dạng đối xứng trên 3 trục vuông góc nhưng chiều dài của các trục này không bằng nhau, tạo nên các hình dạng độc đáo và đặc sắc. Để hiểu thêm về tinh hệ này trong cấu trúc của đá thì khách hàng, bạn cần phải am hiểu về đặc điểm chính, cụ thể:

• 3 trục (a, b, c) vuông góc với nhau.
• Chiều dài của các trục không bằng nhau (a không bằng b và b cũng không bằng c)
• Tinh thể thường có hình dạng hình hộp chữ nhật kéo dài.
• Hệ trực thoi có 3 mặt phẳng đối xứng.
• Có trục đối xứng quay bậc 2 (xoay 180°).
• Tinh thể trong hệ này thường có dạng lăng trụ, lưới hoặc phiến mỏng.

Hệ trực thoi mang lại những viên đá quý với vẻ đẹp độc đáo và sự khác biệt, không chỉ có giá trị cao về mặt thẩm mỹ mà còn là lựa chọn lý tưởng cho các thiết kế trang sức tinh xảo và đẳng cấp. Bao gồm một số như:

• Topaz: Khá phổ biến với nhiều màu sắc rực rỡ như vàng, xanh lam, hồng,…
• Peridot: Có màu xanh lục đặc trưng, thường được sử dụng để làm trang sức cao cấp.
•  Ngọc mắt mèo (Chrysoberyl): Được đánh giá cao với hiệu ứng ánh sáng dạng dải sáng giống như mắt mèo.
•  Zoisite: Có màu sắc đa dạng từ xanh, tím đến đỏ.
• Andalusite: Có hiệu ứng màu sắc đa chiều, thay đổi theo góc nhìn.

Trực thoi là một tròn những hệ tinh thể chính trong cấu trúc của khoáng vật, bao gồm nhiều loại đá quý có giá trị cao

Hệ đơn tà (Monoclinic)

Hệ đơn tà (Monoclinic) là 1 trong 7 hệ tinh thể chính trong cấu trúc khoáng vật, có sự bất đối xứng nhẹ nhưng vẫn mang lại vẻ đẹp tự nhiên độc đáo. Tinh thể trong hệ này có 3 trục không bằng nhau, bao gồm 2 trục vuông góc và trục còn lại nghiêng một góc khác 90°. Một số yếu tố đặc trưng để xác định hệ đơn tà như sau:

• 3 trục (a, b, c): Các trục không bằng nhau về chiều dài.
• Góc nghiêng: 2 trục vuông góc (a và b), trong khi đó trục thứ 3 (c) nghiêng với góc khác 90°.
• Hình dạng tinh thể: Dạng lăng trụ nghiêng, phiến mỏng hoặc dạng khối không đều.
• Mặt phẳng đối xứng: Có 1 mặt phẳng đối xứng và một trục đối xứng quay bậc 2.

Hệ đơn tà bất đối xứng nhẹ nên sẽ tạo nên vẻ đẹp tự nhiên và độc đáo, làm nổi bật các tinh thể thuộc hệ này. Đồng thời, một số loại đá còn tạo hiệu ứng quang học, đa sắc, thay đổi màu sắc tùy theo góc nhìn. Độ bền của hệ đơn tà cũng được đánh giá cao nên khá phù hợp với các thiết kế trang sức tinh xảo.

Hệ đơn tà mang lại vẻ đẹp khác biệt cho đá quý với cấu trúc nhẹ nhàng, bất đối xứng nhưng cân đối. Các loại đá thuộc hệ này thường được yêu thích trong chế tác trang sức nhờ hiệu ứng màu sắc phong phú và giá trị thẩm mỹ cao. Một số loại đá tiêu biểu phải kể đến như: Orthoclase, Monazite, Spodumene, Augite, Gypsum,…

Hệ ba tà (Triclinic)

Hệ ba tà (Triclinic) là một trong bảy hệ tinh thể chính, có cấu trúc tinh thể đơn giản nhất và đối xứng thấp nhất. Tinh thể trong hệ này không có trục vuông góc và chiều dài của các trục không bằng nhau, tạo nên các hình dạng độc đáo và bất đối xứng, được xác định bởi các yếu tố sau:

• 3 trục (a, b, c): Các trục không bằng nhau về chiều dài và không vuông góc.
• Góc giữa các trục: Tất cả các góc đều khác 90°, làm cho cấu trúc tổng thể trở nên bất đối xứng hoàn toàn.
• Hình dạng tinh thể: Các tinh thể thuộc hệ này thường có dạng méo mó, không đều hoặc dạng khối bất đối xứng.
• Mức độ đối xứng thấp: Không có trục đối xứng, mặt phẳng đối xứng, hoặc tâm đối xứng.

Hệ 3 tà là hệ tinh thể đơn giản nhất tròn các tinh thể đá quý

Do tính bất đối xứng, các tinh thể thuộc hệ này thường có hình dạng tự nhiên và không theo quy tắc thông thường. Một số loại còn có màu sắc đa dạng với nhiều hiệu ứng quang học đặc biệt, như sự thay đổi màu sắc khi nhìn từ các góc độ khác nhau. Tuy nhiên, độ cứng của Triclinic không cao, dễ chế tác nhưng trong quá trình thực hiện cần được bảo quản cẩn thận.

Một số loại tiêu biểu như: Labradorite, Amazonite, Kyanite, Rhodonite, Turquoise (Ngọc lam),… Hệ ba tà mang đến sự đa dạng và khác biệt trong thế giới đá quý, không chỉ hấp dẫn bởi màu sắc và cấu trúc tự nhiên độc đáo mà còn thể hiện giá trị thẩm mỹ cao, được ưa chuộng trong ngành chế tác trang sức và nghệ thuật.

Hệ vô định hình (Amorphous)

Amorphous là một dạng cấu trúc đặc biệt của đá quý và khoáng vật không tuân theo bất kỳ trật tự tinh thể nào. Thay vì có cấu trúc tinh thể đối xứng và lặp lại như các hệ khác, hệ vô định hình có sự sắp xếp nguyên tử ngẫu nhiên, mang lại vẻ đẹp tự nhiên, độc đáo.

Các nguyên tử trong vật liệu vô định hình không sắp xếp theo trật tự lặp lại mà được phân bố theo thứ tự ngẫu nhiên. Điều này làm cho các loại đá thuộc hệ vô định hình có hình dạng và đặc tính quang học không theo quy tắc cố định. Do không có sự phân vùng tinh thể, hệ vô định hình có các tính chất vật lý đồng nhất ở mọi hướng. Một số đặc trưng cơ bản của hệ này phải kể đến như:

• Vẻ đẹp tự nhiên: Nhờ vẻ ngoài không tuân theo khuôn mẫu, Amorphous sẽ tạo nên những viên đá quý độc đáo nhất.
• Độ bóng cao: Một số loại còn có khả năng phản xạ ánh sáng mạnh, giúp sản phẩm có độ bóng mượt mà.
• Quang học: Đá thường có hiệu ứng đổi màu hoặc lấp lánh.
• Dễ chế tác: Đá vô định hình thường có độ cứng và độ bền vừa phải, dễ dàng được chế tác thành trang sức hoặc đồ vật trang trí.

Cấu trúc tinh thể có ảnh hưởng đến đá quý không?

Cấu trúc tinh thể của đá quý có ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý và quang học, quyết định đến giá trị và vẻ đẹp của mỗi viên đá. Cấu trúc này mô tả cách các nguyên tử, phân tử hoặc ion sắp xếp trong không gian, ảnh hưởng đến nhiều yếu tố như độ cứng, độ sáng, độ bền và màu sắc của đá quý:

• Độ cứng: Những viên đá có cấu trúc tinh thể chặt chẽ, liên kết nguyên tử mạnh mẽ thường có độ cứng cao và khó bị trầy xước.
• Đặc tính quang học: Các viên đá quý với cấu trúc tinh thể có độ đối xứng cao thường tạo ra hiệu ứng quang học đặc biệt, chẳng hạn như lấp lánh và tán sắc ánh sáng mạnh mẽ.
• Màu sắc: Cấu trúc tinh thể ảnh hưởng đến sự phân bổ và hấp thụ ánh sáng trong viên đá, tạo ra màu sắc đặc trưng.

Cấu trúc tinh thể ảnh hưởng đến chất lượng của viên đá

Xác định cấu trúc tinh thể

Xác định cấu trúc tinh thể của một khoáng vật hay đá quý là quá trình phân tích cách mà các nguyên tử, phân tử hoặc ion sắp xếp trong không gian. Hiện tại có một số phương pháp xác định cấu trúc tinh thể như sau:

• X-quang tinh thể học (X-ray Crystallography): Sử dụng tia X để chiếu vào mẫu đá quý hoặc khoáng vật. Khi tia X đi qua tinh thể sẽ bị khúc xạ và tạo thành các mẫu hình học đặc trưng, được ghi lại bởi các detector.
• Tán xạ neutron (Neutron Diffraction): Tương tự như tán xạ X-quang nhưng sẽ sử dụng các chùm neutron thay vì tia X. Neutron có thể tương tác tốt hơn với các nguyên tử nhẹ như hydro nên phương pháp này sẽ có lợi hơn khi phân tích các khoáng vật có hàm lượng nước cao hoặc các mẫu hữu cơ.
• Quang phổ Raman (Raman Spectroscopy): Sử dụng ánh sáng laser để chiếu vào mẫu vật và đo đạc sự tán xạ của ánh sáng này. Các thay đổi trong bước sóng ánh sáng tán xạ giúp xác định các đặc tính của cấu trúc tinh thể và các loại liên kết hóa học trong khoáng vật.

Cấu trúc tinh thể của đá quý đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc xác định các tính chất vật lý và quang học của chúng. Tùy vào từng hệ tinh thể khác nhau, đá quý sẽ thể hiện những đặc điểm về độ cứng, khả năng phân tán ánh sáng, màu sắc và vẻ đẹp tổng thể.