Granat (Garnet)

1. Khái quát chung

Tên granat xuất phát từ chữ La tinh granatum có nghĩa là “dạng hạt”.

Pyrop chữ Hylạp có nghĩa là “giống như lửa” vì pyrop có màu đỏ sẫm

Anmandin theo tên của vùng Alabada của Ấn Độ.

Spexactin do địa điểm Spessart ở Baravi.

Grozule lấy tên theo một thứ quả vì nó có màu lục

Andradit do tên nhà khoáng vật học Bồ Đào Nha Andrada mô tả lần đầu tiên năm 1800.

Uvarovit lấy theo tên của Bộ trưởng Uvarop được tìm thấy ở Ural.

2. Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể

2.1. Thành phần hoá học : Nhóm granat bao gồm những khoáng vật có công thức chung A₃B₂[SiO₄]₃ trong đó:

A = Mg, Fe²⁺, Mn²⁺, Ca và

B = Al, Fe³⁺, Cr³⁺

Có hai loạt đồng hình:

Loạt anmandin           (Mg, Fe, Mn)₃Al₂[SiO₄]₃

Pyrop:             Mg₃Al₂[SiO₄]₃

Anmandin:      Fe₃Al₂[SiO₄]₃

Spexactin:      Mn₃Al₂[SiO₄]₃

Loạt andradit :            Ca₃(Al, Fe, Cr)₂[SiO₄]₃

Grozule :        Ca₃Al₂[SiO₄]₃

Andradit:        Ca₃Fe₂[SiO₄]₃

Uvarovit :       Ca₃Cr₂[SiO₄]₃

Thành phần hoá học của granat được đưa ra trong bảng dưới đây:

Trong thành phần của granat đôi khi còn lẫn K₂O, Na₂O, cả P₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, BeO, ...

2.2. Cấu trúc tinh thể

- Tinh hệ : lập phương 

Mô hình cấu trúc của các tinh thể hệ lập phương

- Dạng tinh thể : Phổ biến nhất là các hình tá điện thoi [110] có khi kết hợp với dạng tam bát diện tứ diện, cũng có thể có hình tam bát diện độc lập. Các mặt đều có sọc song song với đường chéo góc dài.

3. Các tính chất vật lý và quang học

3.1. Các tính chất vật lý

Các tính chất vật lý của các khoáng vật trong nhóm granat được cho theo bảng dưới đây:

3.2. Tính chất quang học

- Chiết suất, độ tán sắc : Bảng trên.

- Màu sắc: granat có nhiều màu, thứ không màu rất hiếm, các màu chính cho ở bảng trên.

Các màu khác nhau của granat

- Ánh : mỡ, thuỷ tinh, đôi khi gần ánh kim cương.

- Tính phát quang: Không

- Phổ hấp thụ :  Tuỳ thuộc vào từng biến thể mà có phổ hấp thụ khác nhau.

Pyrop : 6870, 6850, 6710, 6500, 6200, 5200, 5050

Anmandin : 6170, 5760, 5260, 5050, 4760, 4620, 4380, 4280, 4040, 3930

Spexactin : 4950, 4845, 4810, 4750, 4620, 4350, 4320, 4240, 4120

Grozule: 6300

Demantoit: 7010, 6930, 6400, 6220, 4850, 4640, 4430

- Các hiệu ứng quang học đặc biệt: Một số biến thể của granat (anmandin) có có chứa các bao thể dạng kim que và tạo nên hiệu ứng sao khá đẹp khi mài cabochon và sao trong granat thường là sao 4 cánh.

 

4. Đặc điểm bao thể:

Tuỳ thuộc vào điều kiện thành tạo mà trong các khoáng vật của nhóm granat ta có thể gặp các bao thể khác nhau. Trong anmandin ta thường gặp các bao thể apatit và rutin, trong demantoit ta thường gặp các bao thể sợi actinolit và tạo thành các bao thể dạng "đuôi ngựa" rất đặc trưng. Trong hessonit hay gặp apatit và canxit, trong umbalit gặp apatit, rutin, pirit và zircon.

Bao thể dạng "đuôi ngựa" trong demantoit

Bao thể apaiti và rutin

Trong granat của Việt Nam thường gặp các bao thể rutin dạng tinh thể và dạng kim que, các bao thể flogopit, apatit, zircon với riềm phóng xạ...

5. Nguồn gốc và phân bố

5.1. Nguồn gốc

Granat được thành tạo chủ yếu trong các đới biến chất tiếp xúc trao đổi phát sinh do tác dụng của các macma axit với đá cacbonat ở điều kiện nhiệt độ tương đối cao. Thường thấy những khối đặc xít hoặc là thành phần của các skarn với các khoáng vật silicat vôi như diopxit, epidot, hedenbecgit... Ngoài ta còn gặp granat trong granit, pecmatit, kimbeclit.

- Pyrop: Thường liên quan tới các đá siêu bazơ như peridotit, kimbeclit và các sản phẩm biến đổi của chúng.

- Spexactin: Thường gặp trong các đá granit pecmatit hoặc các đá giàu silic.

- Andradit: Thường được hình thành trong các đới biến chất tiếp xúc đặc biệt là tiếp xúc giữa macma bazơ giàu Fe với đá hoa.

- Grozule: Đặc trưng cho cả quá trình biến chất nhiệt và biến chất khu vực.

- Anmandin: Thường là sản phẩm của quá trình biến chất nhiệt.

- Uvarovit: Thường gặp trong các thân skarn.

5.2. Đặc điểm phân bố

Các khu vực phân bố granat chủ yếu trên thế giới

Ở Việt Nam grozule thấy trong đá vôi kết tinh ở Thanh Mọi (Lạng Sơn), Trọng Lộc (Quảng Nam).

Andradit gặp nhiều trong đá vôi tiếp xúc ở Tĩnh Túc, Thái Nguyên, Thanh Mọi, Phong Thổ.

Anmandin thấy ở Lào Cai, trong pecmatit và trong phiến kết tinh ở Yên Bái.

Granat có giá trị trang sức trên thế giới chủ yếu được khai thác ở Sri Lanka, Ấn Độ, Madagasca, Brazil, Alaska và Băng đảo.

Pyrop thường gặp trong các ống nổ của vùng Kimbecley, De Beers, ít hơn ta gặp ở Arizona, New Mexico, Zimbabwe, Braxin, úc...

Spexactin gặp ở Sri Lanka, Madagasca, Braxin và một lượng nhỏ từ San Diego, California.

 Spexactin cộng sinh với thạch anh

Grozule và Tsavorit gặp chủ yếu ở Kenya và Tanzania.

Demantoit và Uvarovit được phát hiện ở vùng núi Ural và một số khu vực khác ở Hymalaya.

6. Mài cắt

Granat trong suốt có thể được mài cắt ở các dạng khác nhau: kiểu kim cương (brilliant cut), kiểu bậc (step cut), hay kiểu hỗn hợp (mixed cut).

Đối với anmandin hay pyrop nếu có tông màu quá tối người ta thường mài ở dạng caboson trống đáy (hollowed cabochon). Dạng caboson cũng có thể dùng cho loại grozule có màu lục bán trong.

Với loại tsavorit có màu lục tối người ta thường mài kiểu emơrôt hoặc kiểu gối cổ (antique cushion) và khi có tông màu sáng hơn người ta lại mài ở kiểu oval hỗn hợp.

7. Các loại đá giả và phương pháp nhận biết

- Anmandin:  anmandin có màu đỏ rất dễ nhầm với ruby kể cả ruby tổng hợp và đôi khi cũng nhầm với thuỷ tinh màu đỏ. Tuy nhiên có thể dễ dàng phân biệt với ruby bởi tính dị hướng, bên cạnh đó ruby thường phát huỳnh quang mạnh hơn dưới tia cực tím sóng dài còn anmandin thì không. Phân biệt với rubelit bởi tính lưỡng chiết và đa sắc.

Tinh thể anmandin

- Pyrop : Người ta rất dễ nhầm pyrop với spinen bởi chúng có màu sắc và một số thuộc tính gần trùng nhau.

Pyrop rất dễ nhầm với ruby và spinen

Dấu hiệu để phân biệt có ý nghĩa nhất là giá trị chiết suất của chúng. Pyrop thường có chiết suất > 1,73 trong khi đó spinen có giá trị chiết suất < 1,72. Dấu hiệu thứ hai có thể căn cứ vào là đặc điểm bao thể. Trong spinen thường chứa các bao thể dạng 8 mặt tự hình trong khi đó pyrop thường chứa các bao thể dạng hạt tòn cạnh có độ nổi thấp và các bao thể dạng kim.

Đôi khi ta cũng hay nhầm pyrop với những viên ruby có màu tối khi đó bằng việc xem xét tính đẳng hướng, dị hướng quang học và đặc tính phát quang ta dễ dàng phân biệt chúng (cần chú ý một điều pyrop nhiều khi cũng có hiệu ứng giả dị hướng). Bên cạnh đó cũng có thể dùng tính đa sắc để phân biệt pyrop không trở thành đỏ sáng dưới ánh sáng mạnh.

Trước kia khi giá của pyrop còn cao chúng được làm giả bằng thuỷ tinh, nhưng cũng dễ phân biệt bởi thuỷ tinh có độ cứng thấp hơn. Pyrop không được tổng hợp trong công nghiệp.

- Spexactin: Với giá trị chiết suất cao spexactin rất dễ nhầm với zircon và một số loại granat khác, tuy nhiên có thể căn cứ vào tính đẳng, dị hướng để phân biệt với zircon, căn cứ vào giá trị chiết suất, tỷ trọng, phổ hấp thụ để phân biệt với các loại granat khác. Giá trị của spexactin cao hơn pyrop và anmandin chút ít và ngang với giá của rhodolit. Không được làm giả và cũng không được sản xuất trong công nghiệp.

Tinh thể grozule (trái) và spexactin (phải)

- Grozule : Dễ nhầm với topaz tuy nhiê topaz có giá trị chiết suất thấp hơn, cũng có thể căn cứ vào đặc điểm bao thể để phân biệt chúng, grozule thường chứa các bao thể dạng lăng trụ tròn cạnh còn topaz thì hầu như không thấy. Dựa vào ánh để phân biệt với citrin, phân biệt với zircon bởi tính lưỡng chiết.

Grozule có giá trị tương tự như anmandin và pyrop và cũng không bị làm giả và tổng hợp trong công nghiệp.

- Andradit : Loại demantoit có ánh và giá trị lưỡng chiết gần đạt tới giá trị của kim cương. Tuy nhiên dấu hiệu đặc trưng của demantoit là những bao thể dạng sợi sắp xếp toả tia bên trong viên đá.

Demantoit phân biệt với zircon màu lục, peridot, emơrôt, tuamalin màu lục bởi tính đẳng hướng, dị hướng quang học.

- Rhodolit : Rhodolit rất dễ nhầm với ruby nhưng phân biệt chúng bởi tính phát quang và tính đa sắc, cũng phân biệt với rubelit bởi tính đa sắc và ánh. Phân biệt với spinen bởi các tính chất vật lý và đặc tính phát quang. Rhodolit có chiết suất 1,755 - 1,765 và tỷ trọng 3,74 - 3,94 cao hơn spinen.