Đá quý nứt hoặc vỡ khi mài chủ yếu vì bốn nguyên nhân: cát khai (đá có sẵn mặt yếu theo cấu trúc tinh thể), sốc nhiệt (đá nóng hoặc lạnh đột ngột), ứng suất bên trong từ bao thể hay vết nứt cũ, và lực tác động sai cách của thợ. Độ cứng cao không có nghĩa là không vỡ: kim cương cứng nhất nhưng vẫn tách đôi được theo mặt cát khai. Thợ giỏi không tránh được hết, nhưng đọc trước viên đá để giảm rủi ro.
Cứng không có nghĩa là bền
Người mới hay nhầm ba khái niệm:
- Độ cứng: khả năng chống trầy xước, đo bằng thang Mohs. Kim cương 10, corundum 9, topaz 8, thạch anh 7.
- Độ dai: khả năng chống vỡ, sứt mẻ khi va đập. Ngọc nephrite và jadeite có độ cứng chỉ khoảng 6–7 nhưng rất dai vì gồm vô số sợi, hạt đan cài vào nhau.
- Độ ổn định: khả năng chịu nhiệt, hóa chất, ánh sáng mà không đổi.
Một viên topaz độ cứng 8 có thể tách đôi chỉ vì rơi xuống sàn gạch đúng hướng, trong khi một miếng ngọc nephrite mềm hơn lại chịu được va đập tốt. Khi mài, thợ phải lo cả độ cứng (mài bằng gì) lẫn độ dai và cát khai (mài thế nào để đá không vỡ).
Cát khai: mặt yếu có sẵn trong tinh thể
Cát khai là xu hướng tách theo những mặt phẳng nhất định, nơi liên kết giữa các nguyên tử yếu hơn. Đá có cát khai hoàn toàn có thể tách ra với mặt phẳng nhẵn như gương chỉ sau một va chạm nhỏ, kể cả va chạm từ đĩa mài.
| Đá | Cát khai | Hệ quả khi mài |
|---|---|---|
| Topaz | Hoàn toàn, một hướng (song song mặt đáy tinh thể) | Không để mặt giác nào song song mặt cát khai; tránh ép mạnh, tránh va đập khi gắn và tháo que |
| Kim cương | Hoàn toàn, bốn hướng (song song mặt bát diện) | Thợ xưa lợi dụng để tách đá; khi mài, cạnh mỏng song song cát khai dễ mẻ |
| Fluorite | Hoàn toàn, bốn hướng | Mềm, giòn, rất khó giác; chủ yếu cho người sưu tầm |
| Spodumene (kunzite) | Hoàn toàn, hai hướng | Nổi tiếng khó giác, mặt dễ bong vảy, viền dễ mẻ |
| Feldspar (đá mặt trăng) | Hoàn toàn đến tốt, hai hướng | Vết cát khai nhỏ hay lộ ra trên mặt cabochon như vết rạn |
| Corundum, thạch anh, beryl | Không có cát khai thật sự hoặc rất kém (corundum có mặt tách kiểu tách lớp) | Ít nguy cơ tách phẳng, nhưng vẫn vỡ vỏ sò nếu có vết nứt hay va đập mạnh |
Các đá không có cát khai rõ khi vỡ thường cho mặt vỡ cong như vỏ sò (vết vỡ vỏ sò), như thủy tinh. Corundum đôi khi có hiện tượng tách lớp theo các mặt song tinh hoặc mặt chứa bao thể; về hình thức giống cát khai nhưng nguyên nhân khác.
Sốc nhiệt: kẻ thù của opal, topaz và nhiều loại đá khác
Khi một phần viên đá nóng lên nhanh hơn phần còn lại, phần nóng giãn nở, phần lạnh không giãn kịp, ứng suất xuất hiện và đá nứt. Đá có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau theo các hướng tinh thể, hoặc chứa bao thể giãn nở khác đá chủ, càng dễ bị.
Những tình huống gây sốc nhiệt thường gặp trong xưởng:
- Mài khô hoặc thiếu nước: ma sát làm mặt đá nóng cục bộ. Đá kêu lách tách hoặc thấy vết rạn ngay dưới mặt mài là dấu hiệu quá nóng.
- Hơ sáp gắn que: đưa đá trực tiếp vào lửa hoặc áp sáp nóng chảy lên viên đá lạnh. Thợ làm ấm đá từ từ trên bếp sưởi trước khi gắn.
- Nhúng nước lạnh khi đá đang nóng: để đá nguội tự nhiên sau khi tháo que.
- Đá ướp lạnh rồi đem mài, hoặc mang đá từ ngoài trời lạnh vào máy mài có nước ấm.
Các loại đá thường được coi là nhạy nhiệt gồm opal, topaz, tanzanite, fluorite, peridot, kunzite, apatite, và ngọc lục bảo (vì nhiều vết nứt nhỏ thường được tẩm dầu hoặc nhựa, nóng lên làm chất tẩm giãn nở hoặc chảy ra).
Riêng opal
Opal là silica vô định hình chứa nước trong cấu trúc, phần nước có thể vài phần trăm trở lên tùy loại. Opal gặp nhiệt hoặc bị để khô quá nhanh sau khi khai thác có thể nứt thành mạng vết rạn mảnh như mạng nhện, gọi là "rạn chân chim" (crazing). Có loại opal rạn ngay khi mài, có loại rạn sau nhiều tháng. Vì thế một số thợ để opal thô "nghỉ" một thời gian sau khai thác trước khi mài, để những viên dễ rạn tự lộ ra. Mài opal luôn phải ướt, nhẹ tay, tốc độ thấp.
Bao thể và vết nứt cũ: ứng suất nằm sẵn bên trong
Nhiều viên đá đã mang ứng suất từ khi sinh ra trong lòng đất:
- Bao thể tinh thể: một tinh thể khoáng vật khác bị nhốt trong đá chủ, giãn nở khác đá chủ khi nhiệt độ thay đổi. Quanh nó thường có vết nứt nhỏ hình vầng hào quang. Mài lộ hoặc sát bao thể này dễ làm vết nứt lan ra.
- Bao thể lỏng, khí: các túi nhỏ chứa chất lỏng và bọt khí. Nóng lên, áp suất trong túi tăng, có thể làm nứt.
- Vết nứt cũ, vết nứt đã lành: đá bị nứt trong lòng đất rồi được dung dịch khoáng hàn lại, để lại những "vân tay" bao thể. Vết đã lành khá bền; vết chưa lành chạm bề mặt thì như đường xé sẵn.
- Đá đã xử lý: đá trám thủy tinh, đá tẩm dầu hoặc nhựa có những vết nứt được lấp đầy. Mài chạm vào vết lấp có thể làm vết nứt mở lại, hoặc chất lấp bị nhiệt làm hỏng.
Cách thợ xử lý là xem kỹ trước, cắt bỏ vết nứt lớn, đặt bao thể ra xa mặt bàn và viền, giảm áp lực khi mài gần chỗ nghi ngờ.
Lực và thao tác: lỗi của thợ
- Ép quá mạnh trên đĩa thô: đĩa hạt to cắt nhanh nhưng tạo vi nứt dưới bề mặt. Với đá giòn, những vi nứt này có thể nối lại thành vết mẻ ở cạnh.
- Viền quá mỏng: đẹp trên giấy nhưng viền mỏng như lưỡi dao rất dễ mẻ khi giác, khi gắn ổ và khi đeo. Thợ thường để viền một độ dày tối thiểu.
- Va đập khi gắn, tháo que: bẻ que ra khi sáp chưa mềm, gõ que lên bàn, làm rơi đá. Với topaz hay kunzite, một cú gõ nhẹ đúng hướng là đủ tách đôi.
- Cưa bị kẹt: đẩy đá quá nhanh vào lưỡi cưa, lưỡi kẹt và bẻ gãy viên đá.
Góc nhìn hôm nay: học từ những viên đá vỡ
Thợ giác nào cũng có một hộp đá vỡ. Những viên đó là tài liệu học quý: mặt cát khai phẳng gương của topaz cho thấy rõ hướng cát khai; vết rạn chân chim của opal cho thấy hậu quả của nhiệt; vết vỡ vỏ sò của thạch anh cho thấy đá không có cát khai nhưng vẫn vỡ. Người học nghề nên giữ và soi chúng dưới kính lúp.
Với người đeo trang sức, hiểu nguyên nhân đá nứt giúp giữ đồ lâu hơn: tránh để nhẫn topaz, tanzanite va vào mặt bàn đá; tránh đưa đá nhạy nhiệt qua nước sôi, máy rửa siêu âm hay hơi nước nóng nếu chưa hỏi thợ; tháo trang sức opal khi rửa bát nước nóng. Tra cứu thêm về cát khai, độ cứng, độ dai từng loại đá trên Mindat.org hoặc tài liệu của GIA.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao đá quý bị nứt khi mài?
Nguyên nhân thường gặp là cát khai (đá có mặt yếu sẵn theo cấu trúc tinh thể), sốc nhiệt do mài khô hoặc hơ sáp gắn đá, ứng suất từ bao thể và vết nứt cũ, và lực tác động quá mạnh. Mài ướt, nhẹ tay và xem kỹ viên đá trước giúp giảm rủi ro.
Cát khai là gì?
Cát khai là xu hướng của khoáng vật tách theo những mặt phẳng nhất định, nơi liên kết nguyên tử yếu hơn. Đá có cát khai hoàn toàn như topaz có thể tách đôi với mặt phẳng nhẵn chỉ sau một va chạm. Đá không có cát khai như thạch anh khi vỡ cho mặt cong như vỏ sò.
Kim cương cứng nhất có vỡ được không?
Có. Kim cương cứng nhất về chống trầy xước nhưng có cát khai hoàn toàn theo bốn hướng. Một va đập mạnh đúng hướng có thể làm mẻ hoặc tách kim cương. Thợ xưa còn lợi dụng cát khai để chẻ viên kim cương thô.
Vì sao opal hay bị rạn?
Opal là silica vô định hình có chứa nước trong cấu trúc. Khi gặp nhiệt hoặc mất nước quá nhanh, opal có thể rạn thành mạng vết nứt mảnh gọi là rạn chân chim. Vì vậy opal phải mài ướt, nhẹ tay và tránh nhiệt.
Độ cứng và độ dai của đá quý khác nhau thế nào?
Độ cứng là khả năng chống trầy xước, đo bằng thang Mohs. Độ dai là khả năng chống vỡ, sứt mẻ khi va đập. Ngọc nephrite không cứng bằng topaz nhưng dai hơn nhiều, còn topaz cứng nhưng dễ tách theo cát khai.
