Dạng quen của tinh thể (crystal habit) là hình dáng bên ngoài mà một khoáng vật hay mọc thành: hình kim, lăng trụ, tấm, khối, chùm nho, cành cây hay sợi. Song tinh là khi hai hay nhiều tinh thể cùng loài mọc gắn vào nhau theo một quy luật đối xứng nhất định, như hình chữ thập của staurolit hay "đuôi én" của thạch cao. Cả hai là manh mối nhận diện rất mạnh, nhưng khác với hệ tinh thể: một khoáng vật chỉ có một hệ tinh thể, song có thể có nhiều dạng quen.
Hệ tinh thể và dạng quen: đừng nhầm hai khái niệm
Hệ tinh thể là chuyện của mạng nguyên tử bên trong. Dạng quen là chuyện của tinh thể lớn lên thế nào ngoài thực tế. Pyrit luôn thuộc hệ lập phương, nhưng có mẫu mọc thành khối lập phương vuông vức, có mẫu thành khối mười hai mặt ngũ giác (gọi là pyritohedron), có mẫu thành khối tám mặt. Canxit thuộc hệ ba phương, vậy mà được ghi nhận với hàng trăm tổ hợp mặt tinh thể khác nhau; hai dạng nổi tiếng là "răng chó" nhọn hoắt và "đầu đinh" dẹt bẹt.
Dạng quen phụ thuộc vào điều kiện lúc tinh thể lớn: nhiệt độ, áp suất, tốc độ kết tinh, độ bão hoà của dung dịch, tạp chất có mặt và không gian trống. Mặt tinh thể nào lớn nhanh sẽ "tự xoá mình", mặt nào lớn chậm sẽ còn lại và chiếm ưu thế. Vì vậy dạng quen là một cuốn nhật ký nhỏ về môi trường sinh ra khoáng vật.
Những dạng quen thường gặp và cách gọi tên
| Dạng quen | Trông như | Khoáng vật ví dụ |
|---|---|---|
| Hình kim (acicular) | Kim mảnh, thường thành chùm | Natrolit, millerit, rutil trong thạch anh |
| Hình sợi (fibrous) | Sợi tơ, có thể tách được | Thạch cao sợi, chrysotil |
| Lăng trụ (prismatic) | Thanh dài, mặt cắt nhiều cạnh | Tourmalin, beryl, thạch anh |
| Bản dài (bladed) | Lưỡi dao dẹt | Kyanit |
| Dạng tấm (tabular) | Tấm dày hoặc mỏng | Barit, wulfenit |
| Dạng lá (foliated, micaceous) | Xấp lá mỏng | Mica, clorit |
| Khối lập phương, tám mặt, mười hai mặt | Khối hình học rõ | Pyrit, halit, fluorit; magnetit, spinel; granat |
| Chùm nho (botryoidal) | Chùm quả nhỏ tròn | Hematit, malachit, chalcedon |
| Hình thận (reniform) | Khối tròn to như quả thận | Hematit "quặng thận" |
| Thạch nhũ (stalactitic) | Cột rủ từ trên xuống | Canxit, malachit, rhodochrosit |
| Hình cành cây (dendritic) | Cành dương xỉ phẳng | Ôxit mangan trên mặt đá, đồng tự sinh |
| Hoa hồng (rosette) | Những tấm xếp như cánh hoa | "Hoa hồng sa mạc" thạch cao hoặc barit |
| Hốc tinh thể (drusy) | Lớp tinh thể nhỏ phủ mặt hốc | Thạch anh trong geode |
| Dạng khối, dạng hạt (massive, granular) | Không thấy tinh thể riêng | Rất nhiều khoáng vật, đặc biệt trong đá |
Tên tiếng Anh trong ngoặc là thuật ngữ dùng trên Mindat và trong sách khoáng vật học, giúp tra cứu dễ hơn.
Cây dương xỉ trên mặt đá không phải hoá thạch
Một nhầm lẫn rất phổ biến: những hình cành cây đen nâu, phân nhánh tinh tế trên mặt đá vôi hay mặt nứt đá phiến, trông giống hệt hoá thạch cây dương xỉ. Thật ra đó là dạng cành cây của ôxit mangan (và đôi khi ôxit sắt) kết tủa từ dung dịch thấm vào khe nứt. Chúng được gọi là giả hoá thạch. Cách nhận biết: chúng nằm phẳng trên mặt khe nứt, không có cấu trúc gân lá thật và không có vết thịt lá nào. "Mã não rêu" cũng là một dạng tương tự, với tạp chất dạng sợi nhánh bên trong chalcedon.
Song tinh là gì
Trong song tinh, hai (hoặc nhiều) phần tinh thể cùng loài chia sẻ một phần mạng nguyên tử chung, nhưng phần này là "ảnh" của phần kia qua một yếu tố đối xứng không có trong tinh thể đơn: một mặt gương, một trục xoay, hoặc một tâm. Đây không phải hai tinh thể tình cờ dính nhau; góc giữa hai phần luôn cố định và lặp lại ở mọi mẫu cùng kiểu song tinh. Mặt hay trục định nghĩa song tinh gọi là quy luật song tinh, nhiều quy luật mang tên nơi tìm ra mẫu điển hình.
Ba kiểu song tinh chính
- Song tinh tiếp xúc: hai phần gặp nhau trên một mặt phẳng. Ví dụ thạch cao "đuôi én" và thạch anh "song tinh Nhật Bản", hai lăng trụ dẹt hợp với nhau một góc khoảng 84–85°, thành hình chữ V hay hình trái tim.
- Song tinh xuyên: hai phần mọc xuyên qua nhau. Staurolit cho hình chữ thập, có kiểu cắt nhau gần 90° và kiểu khoảng 60°. Fluorit hay cho hai khối lập phương xuyên nhau, góc khối này lòi ra khỏi mặt khối kia. Pyrit có song tinh "chữ thập sắt".
- Song tinh lặp lại: nhiều phần nối tiếp nhau. Khi các mặt song song lặp đi lặp lại thật mỏng, ta có song tinh đa hợp, ví dụ plagioclas với những vạch thẳng song song trên mặt cát khai — dấu hiệu kinh điển để phân biệt plagioclas với orthoclas. Khi các phần xoay quanh một trục, ta có song tinh vòng: chrysoberyl, kể cả biến thể alexandrit, hay mọc thành song tinh ba (trilling) trông như một tinh thể sáu cạnh giả.
Song tinh Carlsbad của orthoclas, đặt theo tên vùng Karlovy Vary ở Séc, là một kiểu song tinh xuyên rất hay gặp trong đá granit hạt to: nghiêng mẫu dưới đèn sẽ thấy nửa tinh thể sáng, nửa kia tối, rồi đảo ngược khi nghiêng sang bên kia.
Spinel và kim cương có kiểu song tinh tiếp xúc theo mặt tám mặt, gọi là "luật spinel". Kim cương song tinh dạng tam giác dẹt có tên nghề là macle; thợ cắt kim cương phải tính kỹ vì hướng mạng đổi ở đường song tinh, làm việc mài và đánh bóng khó hơn.
Giả hình: khi một khoáng vật mượn hình của khoáng vật khác
Có những mẫu mang hình dạng hoàn hảo của một khoáng vật, nhưng bên trong lại là chất khác. Đó là giả hình (pseudomorph). Ví dụ thường thấy nhất là limonit giả hình theo pyrit: một khối lập phương vuông vức màu nâu gỉ, vạch ra vàng nâu chứ không đen xanh. Pyrit ban đầu đã bị ôxy hoá hoàn toàn, nhưng hình khối vẫn giữ nguyên.
Gỗ hoá đá cũng là một kiểu giả hình: silica thay thế dần chất gỗ, giữ lại cả vân gỗ và vòng năm. Mắt hổ từng được giải thích là thạch anh thay thế sợi khoáng vật amiăng xanh crocidolit; nghiên cứu gần đây cho rằng phần lớn là thạch anh và sợi mọc cùng lúc, và vấn đề này vẫn còn được bàn.
Ý nghĩa của giả hình: hình dạng bên ngoài không đủ để kết luận. Một khối lập phương không chắc là pyrit; phải kiểm tra vết vạch, độ cứng, tỷ trọng.
Dạng quen trong nghề đá quý
Người thợ mài và người mua đá thô đều đọc dạng quen:
- Ruby và sapphire hay mọc thành lăng trụ sáu cạnh hoặc hình thùng có hai đầu nhọn kiểu chóp đôi. Dạng tinh thể giúp người thợ xác định trục c — hướng quan trọng vì màu ruby, sapphire thay đổi khi nhìn theo hướng song song hay vuông góc với trục này.
- Kim cương thô thường có dạng tám mặt, đôi khi khối mười hai mặt tròn cạnh. Thợ đọc hình dạng viên thô để lên phương án cắt ít hao nhất.
- Tourmalin lăng trụ dài với rãnh dọc; màu thường đậm nhất khi nhìn dọc trục, nên thợ đặt mặt bàn viên đá theo hướng cho màu đẹp.
- Spinel khối tám mặt sắc cạnh là dấu hiệu dễ nhận trong sỏi đá quý ở các bãi sa khoáng.
Góc nhìn hôm nay: nhìn dạng quen trong bếp và ở bảo tàng
Tự nuôi tinh thể phèn chua hay muối là cách đẹp nhất để thấy dạng quen thay đổi theo điều kiện. Phèn kali kết tinh chậm trong dung dịch nguội từ từ cho khối tám mặt trong suốt; muối kết tinh từ dung dịch bay hơi nhanh có thể thành "tinh thể phễu" rỗng giữa, vì cạnh khối lớn nhanh hơn mặt. Đây là bài học trực quan về tốc độ lớn của từng mặt tinh thể. Làm thí nghiệm với nước nóng thì cần người lớn đứng cạnh nếu có trẻ em, và không nếm dung dịch phèn.
Ở bảo tàng, thử chơi một bài tập: đứng trước mỗi tủ, gọi tên dạng quen trước khi đọc nhãn — hình kim, chùm nho, lăng trụ, tấm. Sau đó tìm xem có song tinh nào không: một chữ V, một chữ thập, một khối lòi góc. Mắt quen dần sẽ thấy song tinh xuất hiện thường xuyên hơn ta tưởng.
Tài liệu tra cứu: trang của từng khoáng vật trên Mindat có mục "Habit" và "Twinning" kèm ảnh mẫu thật; sách tinh thể học khoáng vật bậc đại học có hình vẽ chuẩn các quy luật song tinh.
Câu hỏi thường gặp
Dạng quen của tinh thể là gì?
Dạng quen là hình dáng bên ngoài mà một khoáng vật thường mọc thành, như hình kim, lăng trụ, tấm, khối hay chùm nho. Dạng quen phụ thuộc điều kiện lúc tinh thể lớn lên, nên cùng một khoáng vật có thể có nhiều dạng quen khác nhau.
Song tinh là gì?
Song tinh là hai hay nhiều phần tinh thể cùng loài mọc gắn vào nhau theo một quy luật đối xứng cố định, ví dụ đối xứng qua một mặt gương hoặc xoay quanh một trục. Hình chữ thập của staurolit và đuôi én của thạch cao là những song tinh nổi tiếng.
Hình cây dương xỉ trên đá có phải hoá thạch không?
Thường là không. Đó là dạng cành cây của ôxit mangan kết tủa trong khe nứt đá, gọi là giả hoá thạch. Chúng nằm phẳng trên mặt nứt và không có gân lá thật như hoá thạch thực vật.
Vì sao pyrit có lúc hình lập phương, có lúc hình khác?
Pyrit luôn thuộc hệ lập phương, nhưng tuỳ điều kiện nhiệt độ, độ bão hoà và tạp chất, các mặt tinh thể lớn với tốc độ khác nhau. Kết quả là pyrit có thể mọc thành khối lập phương, khối mười hai mặt ngũ giác hoặc khối tám mặt.
Giả hình khoáng vật là gì?
Giả hình là khi một khoáng vật thay thế khoáng vật khác nhưng giữ nguyên hình dạng ban đầu. Ví dụ limonit thay pyrit vẫn giữ hình khối lập phương. Vì vậy hình dạng một mình không đủ để nhận diện khoáng vật.
