Opal

Opal được biết đến từ rất lâu do có hiệu ứng màu sặc sỡ (màu cầu vồng) nên viên đá opal có các màu của những loại đá quý khác gộp lại. Opal bắt nguồn từ tiếng La Mã opalus, diễn tả một vẻ đẹp đặc biệt của loại đá quý này: có màu sặc sỡ. Thời Trung Cổ và người Hy Lạp gọi opal là ophthalmios, nghĩa là đá mắt, do nhiều người tin rằng đá này giúp tăng thị lực. Một số khác lại nghĩ rằng opal giúp cho người đeo nó có thể trở nên vô hình. Có người còn cho là opal giúp giữ tóc màu vàng không bị bạc. 

1.1. Thành phần hoá học: Với công thức hoá học SiO2.nH2O, opal có thành phần hoá học không cố định. Nó chứa nước từ 1% tới 5% và nhiều khi tới 34%. Loại opal quý thường chứa khoảng 6 - 10% nước. Nước trong opal rất dễ mất khi ta nung nóng khi đó kèm với quá trình mất nước viên đá sẽ bị nứt vỡ, làm mất màu và làm giảm độ tinh khiết.

1.2. Cấu trúc tinh thể: Thường thấy thành khối đặc xít giống thuỷ tinh, bề ngoài như thạch nhũ. Nó là thành phần chính của một vài cơ thể như xác diatomê, gai của hải miên, bộ xương của phóng xạ trùng, các giống này ăn các dung dịch keo silit. Nhờ có bộ xương silit các sinh vật đó được bảo tồn thành hoá thạch rất nhiều, ngay trong các lớp đọng thời cổ nhất.

Thường tạo thành các mạch nhỏ nhiều khi tới 10 cm hoặc hơn dạng nodule bên trong các lỗ trống hoặc khe nứt trong các đá giàu silicat. Cũng thường gặp opal ở dạng giả hình của các khoáng vật khác.

Cấu trúc phóng đại của opal

Dưới kính hiển vi điện tử cấu trúc của opal bao gồm các vi tinh SiO2 ở dạng hình cầu nằm chồng khít lên nhau và sắp xếp thep từng lớp. Sự giao thoa và nhiễu xạ của ánh sáng trên bề mặt các lớp vi cầu này đã làm cho opal có hiện tượng (opalesence). Phụ thuộc vào kích thước của các vi cầu mà chúng sẽ cho các màu khác nhau.

Cấu trúc của opal dưới kính hiển vi điện tử và màu của nó
 

2. Các tính chất vật lý và quang học

- Tỷ trọng : 1,9 - 2,5 loại opal quý thường có tỷ trọng trong khoảng 2,1 - 2,2 (tỷ trọng của opal thay đổi tuỳ thuộc vào lượng nước trong thành phần).

- Màu sắc : Opal là khoáng vật có màu tự sắc, bình thường chúng không màu nhưng do lẫn các tạp chất mang màu nhất là Fe và một số tạp chất mang màu khác chúng có các màu khác nhau vàng, nâu, đỏ, lục và đen, opal quý thường có màu sặc sỡ như cầu vồng.

Opal nhiều khi đọng trong các suối nhiệt dịch và suối phun ở các khu vực núi lửa (tup silit, greyserit...), đôi khi thành những thạch nhũ trắng, trong suốt, có quang thái ngọc. Opal cũng thường liên quan tới các loại đá macma phun trào như ryolit, andezit và trachit trong đó opal thường được lắng đọng trong các lỗ hổng ở nhiệt độ thấp. Ở Australia thường gặp opal liên quan tới phun trào trachit và bazan, trong cát kết silic ở đó opal được tái lắng đọng.

Các khu vực khai thác opan chủ yếu trên thế giới và 

cảnh khai thác opal tại Australia

Đặc trưng nổi bật của loại opal này là hiệu ứng opal (opalescence) tức là khi ta quan sát viên đá ở các hướng khác nhau sẽ thấy hiện tượng như cầu vồng xuất hiện trên bề mặt viên đá.

Mãi cho tới những năm 1960 người ta vẫn cho rằng nguyên nhân của hiện tượng này là do sự khúc xạ ánh sáng trên các lớp bề mặt rất mỏng của viên đá. Tuy nhiên gần đây bằng việc nghiên cứu cấu trúc của opal dưới kính hiển vi điện tử ở độ phóng đại đến 20.000 lần cho thấy opal được cấu tạo bởi các hình cầu SiO2 rất nhỏ sắp xếp thành các lớp cực kỳ đều đặn. Màu của opal sẽ xuất hiện khi đường kính của các quả cầu này nhỏ hơn các bước sóng khả kiến. Điều kiện dễ nhiễu xạ có màu là khi khoảng cách giữa các lớp xấp xỉ bằng bước sóng của màu đó chia cho hệ số phản xạ của hình cầu. Hệ quả là bước sóng nhiễu xạ sẽ tỷ lệ thuận với kích thước của các hạt. Ví dụ, màu đỏ đậm tạo bởi các hạt kích thước 250 nm, các màu khác tạo ra bởi cá hạt nhỏ hơn với đường kính cỡ 140 nm. Khi khoảng cách giữa các hàng cầu quá lớn thì hiệu ứng tán sắc sẽ không còn nữa khi đó chúng trở thành loại opal thường.

Opal đen có nhiều màu là do hiện tượng opalesence

- Nguồn gốc : Opal quý được khai thác nhiều ở Australia ở các vùng New South Wales và Queensland, một số khác cũng được khai thác ở Braxil, Nhật Bản...

Opal quý trong hoá thạch và gắn liền với đá gốc

- Để phân biệt opal quý người ta chia ra làm 3 loại là opal đen, opal lửa và opal trắng.

Opal lửa (trái) và opal thường (bên phải)

- Dấu hiệu nhận biết: Rất dễ nhận biết bởi hiệu ứng opalescence.

- Giả và tổng hợp: Khó có loại đá nào làm giả opal quý. Tuy vậy đôi khi cũng gặp một số loại thuỷ tinh được làm giả opal và khá giống với tự nhiên. Do được ưa chuộng nên opal quý thường gặp ở dạng ghép đôi (doublet) và ghép 3 (triplet). Ở dạng ghép đôi phần trên thường là một tấm mỏng opal quý còn phần dưới là opal thường hoặc onix. Ở dạng ghép 3 thì lớp trên mặt thường là thạch anh pha lê. Hiện nay opal cũng đã được tổng hợp trong công nghiệp bởi một số nhà sản xuất, tuy nhiên dấu hiệu để nhận biết opal tổng hợp cũng không khó lắm.

Opal tổng hợp của hãng Gilson (Pháp)

Là loại opal khá phổ biến và không có các hiệu ứng màu như ở opal quý và chúng mang một số loại tên khác nhau trên thương trường như: agat, hyalit (không màu, trong), opal mật ong (honey opal) khi chúng có màu vàng mật ong, opal sữa (bán trong màu trắng, ánh ngọc), chrysopa (đục, xanh táo), ...

Các đặc tính của opal cơ lý và ngọc học của opal thường cũng tương tự như opal quý.