Topa (Topaz)

1. Khái quát chung

Tên gọi của Topaz bắt nguồn từ chữ Hy Lạp là topazos có nghĩa là tìm kiếm, theo ngôn ngữ Sanskrit cổ topaz có nghĩa là lửa.

Trước đây topaz đã được dùng cho một số loại đá quý có màu vàng, thậm chí cả những loại màu lục cũng được gọi là topaz.

Lần đầu tiên topaz được sử dụng làm đá quý trong đồ trang sức năm 1737 do Henekel (khi ông mô tả mỏ Saxon) bởi lẽ topaz có độ cứng tương đối cao, ánh thuỷ tinh tương đối mạnh và đặc biệt là có màu sắc đa dạng.
2. Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể

2.1. Thành phần hoá học

Công thức hoá học : Al₂[SiO₄](F,OH)₂

Thành phần hoá học : Al₂O₃ : 62-48%;  SiO₂: 39,0 - 28,2%;  F: 13.20,4%;  H₂O: 2,45%;  F & OH có thể thay thế cho nhau vì vậy topaz không có OH sẽ có công thức là Al₂F₂SiO₄ không có F là topaz hydroxyl Al₂(OH)₂SiO₄.

2.2. Cấu trúc tinh thể

- Tinh hệ: Topaz kết tinh ở tinh hệ trực thoi (tà phương) với các yếu tố đối xứng: 3L₂3PC. 

Tinh hệ trực thoi

- Dạng tinh thể thường gặp: Là lăng trụ có các khía sâu chạy song song với chiều dài tinh thể. Dạng tinh thể hoàn chỉnh 2 tháp hiếm gặp mà thường có một tháp dạng vòm còn đầu kia là mặt cát khai cơ sở do nó bị vỡ tách ra từ đá gốc. Các tinh thể đẹp chỉ thấy trong các hỗng, chúng có nhiều mặt hoàn hảo, kích thước lớn (có khi nặng tới 25 - 32 kg). Dạng phổ biến nhất là lăng trụ với các hình đơn [110]; [120]; [041] song diện [001], lưỡng tháp [111], [223] ...

Một số dạng tinh thể thường gặp của topaz

3. Các tính chất vật lý và quang học

3.1. Các tính chất vật lý

- Độ cứng: 8 thang theo Mohs; độ cứng tuyệt đối:  1427 kg/mm².

- Tỷ trọng:  3,52 - 3,57 (trung bình 3,53 ± 0,04).

- Cát khai, vết vỡ: Hoàn toàn theo mặt cơ sở [001], vết vỡ vỏ sò.

Do tính cát khai hoàn toàn theo mặt cơ sở nên topaz được mài cắt có chiều dài của hình oval hoặc hình giọt nước chạy theo chiều dài tinh thể sẽ có khuynh hướng nứt đôi viên đá thậm chí bị vỡ làm 2 phần. 

3.2. Các tính chất quang học:

- Màu sắc: Topaz thường không màu, màu lam, lam-lục giống màu aquamarin, màu vàng, còn hồng và đỏ thì hiếm.

- Chiết suất: Np=1,607-1,629; Ng=1,610-1,638; Nm=1.61-1.649.

- Lưỡng chiết: 0,008 - 0,01

- Ánh: topaz có ánh thuỷ tinh và có đặc tính trơn, nhưng có một chút ánh lửa.

- Độ tán sắc:  0,014.

- Đặc tính quang học : hai trục, quang dương.

- Topaz luôn luôn trong suốt, trừ những trường hợp có nhiều bao thể tạo hiện tượng đám mây.

- Tính đa sắc : Rõ nhưng không mạnh, trừ tường hợp màu hồng có ánh lửa: màu hồng và không màu.

Những viên màu đỏ vàng (màu Sherry) cho 3 màu: vàng mật ong, vàng đỏ, vàng hồng nhạt.

Màu lam: màu lam, hồng nhạt, xanh lam.

- Dưới kính lọc Chelsea những viên màu lam cho màu lam phớt lục.

- Phổ hấp thụ: Phổ hấp thụ của topaz không thể quan sát để giám định trừ màu Sherry; màu này do nguyên tố Cr, nhưng nó không cho phổ hấp thụ. Tuy nhiên khi chúng được xử lý nhiệt sẽ có vạch kép tại 6828, và có thể nhìn thấy tốt hơn nếu ánh sáng đi vào viên đá được lọc bằng CuSO₄.

- Tính phát quang: Thay đổi tuỳ theo 2 loại giầu hydroxyl (OH) và loại giầu F: Topaz màu xanh lam và không màu phát quang màu vàng nhạt, lục nhạt yếu dưới sóng dài, còn dưới sóng ngắn thì cường độ yếu hơn nhiều.

Topaz màu lam nhạt và màu hồng

 

 Tinh thể topaz (màu hồng) cộng sinh với thạch anh

4. Đặc điểm bên trong:

Đối với topaz không màu, màu lam, màu nâu loại giàu F thường có các bao thể hang hốc chứa 2 hoặc 3 pha. Các hang hốc thường có dạng giọt nước và dạng bóng, một trong chúng có thể là khí CO₂.

Ngoài ra còn có các bao thể rắn như: anbit dạng tấm, apatit, brucit, muscovit, fluorit, gơtit, granat, hematit ...

5. Các phương pháp xử lý và tổng hợp

- Xử lý nhiệt: Topaz thường bị nhạt màu đi khi nung ở nhiệt độ cao. Topaz màu đỏ nâu của Brazil chuyển sang không màu ở nhiệt độ 450⁰C, nhưng khi nguội nó chuyển sang màu hồng cá hồi đến màu đỏ tím tuỳ theo màu sắc ban đầu và độ mạnh của nhiệt độ.

- Chiếu xạ: Topaz không màu khi chiếu xạ ở các điều kiện khác nhau sẽ chuyển sang màu lam. Tuỳ thuộc vào loại tia chiếu, cường độ tia và thời gian chiếu mà ta thu được các tông màu khác nhau. Màu lam nhạt (sky blue - nếu chiếu bằng tia X), màu lam trung bình (Swiss blue - nếu chiếu bằng tia X và tia điện tử), màu lam đậm (London blue - nếu chiếu bằng tia nơtron). Hiện nay hơn 99% lượng topaz lam trên thị trường là topaz do chiếu xạ.
- Topaz ít được tổng hợp trong công nghiệp.

6. Nguồn gốc và phân bố

- Nguồn gốc: Topaz phổ biến trong các thành tạo pegmatit, cộng sinh với tuamalin, fluorit, thạch anh, berin, felspat. Đôi khi cũng gặp topaz trong các mạch nhiệt dịch.

- Phân bố: Các mỏ nổi tiếng ở Brazil (bang Minas, Gerais); Mỏ Lapaz của Mehico có nguồn topaz màu vàng; ở Mỹ có mỏ topaz màu hồng, vàng và xanh lam rất đẹp. Một số nước khác cũng khai thác nhiều topaz như Úc, Myanma và đặc biệt là ở Nga khai thác nhiều topaz màu lam, màu lục ở vùng núi Ural.

-  Việt Nam: Topaz gặp trong pegmatit ở Thạch Khoán, Vĩnh Phú, đi cùng với thạch anh, berin và một số khoáng vật khác.

Topaz vùng Xuân Lệ, Thường Xuân, Thanh Hoá cũng có nguồn gốc pegmatit, cộng sinh với aquamarin và thạch anh.

Topaz Lâm Đồng trong pegmatit cộng sinh với felspat, thạch anh.

7. Phân biệt topaz với các đá tự nhiên và đá tổng hợp:

7.1. Phân biệt với đá tự nhiên:

- Thạch anh : Dùng chất lỏng bromofor: topaz chìm xuống còn thạch anh sẽ nổi lên.

- Berin, octolaz và brazilianit cũng dùng phương pháp tỷ trọng và đo chiết suất (berin - 1,57; octolaz 1,53; brarilianit - 1,602 - 1,623).

- Danburit, tuamalin và apatit: dùng khúc xạ kế hoặc chất lỏng Di-iodmetan (tỷ trọng 3,33). Mặt khác apatit cò cho phổ hấp thụ mạnh ở vùng lục tại 511, 490 và vùng da cam 631, 622; còn 5 hay có các bao thể và vết nứt trong khi topaz thường sạch hơn.

- Corindon, cryzoberin và zircon: dùng khúc xạ kế là phân biệt được rõ ràng. 

7.2. Phân biệt với đá tổng hợp

Topaz tổng hợp đã được làm để cho mục đích nghiên cứu lý thuyết chứ không phải để thăm dò thị trường. Quá trình đã được thực hiện do tác dụng của axit hydrofluosilic trên Si và Al với sự có mặt của H₂O ở nhiệt độ 500⁰C.

Loại đá mà được gọi là topaz tổng hợp chính là saphia tổng hợp có màu thích hợp với màu sắc của topaz. 

8. Mài cắt

Hầu hết topaz được mài cắt theo kiểu hỗn hợp, và do hình dạng tinh thể kéo dài, nên viên đá được cắt theo kiểu oval dài hoặc hình giọt nước. Những viên có màu đậm trung bình được mài cắt kiểu emơrôt (cắt bậc).