Peridot hình thành thế nào: viên đá từ lớp phủ Trái Đất theo bazan lên

Peridot là olivine chất lượng đá quý, khoáng vật chiếm phần lớn lớp phủ trên của Trái Đất. Nó không hình thành trong vỏ như đa số đá quý khác mà kết tinh ở độ sâu hàng chục kilomet, rồi được dung nham bazan cuốn theo lên mặt đất thành những cục đá xanh lục gọi là thể tù. Một phần nhỏ peridot còn đến từ đá lớp phủ bị đẩy trồi lên do vận động kiến tạo, và từ thiên thạch.

Olivine: khoáng vật của lớp phủ

Bên dưới lớp vỏ mỏng mà con người sống, Trái Đất có lớp phủ dày gần 2.900 km. Phần trên của lớp phủ chủ yếu là đá peridotit, và khoáng vật chính trong peridotit là olivine, một silicat của magie và sắt. Nói cách khác, olivine có lẽ là một trong những khoáng vật nhiều nhất hành tinh, chỉ có điều phần lớn nằm sâu ngoài tầm tay.

Olivine trong lớp phủ giàu magie hơn sắt, màu lục vàng đặc trưng. Màu đó do chính sắt trong cấu trúc tạo ra, nên peridot chỉ có một gam màu: từ lục vàng đến lục ô liu, đậm nhạt theo lượng sắt. Đây là điểm khác với nhiều đá quý có cả bảng màu như sapphire hay tourmaline.

Olivine có độ cứng khoảng 6,5 đến 7, mềm hơn thạch anh một chút, và không bền ở bề mặt Trái Đất. Gặp nước và không khí, nó phong hoá khá nhanh thành khoáng vật sét nâu đỏ hoặc biến thành serpentin. Vì vậy olivine tươi, trong, đủ lớn để mài là thứ hiếm: nó phải được đưa lên nhanh và được che chắn tốt.

Thể tù lớp phủ: những mảnh đá "đi nhờ" bazan

Khi lớp phủ nóng chảy một phần ở độ sâu vài chục kilomet, nó sinh ra magma bazan. Magma nhẹ hơn đá xung quanh nên đi lên theo các khe nứt. Trên đường đi, nó có thể bứt ra những mảnh đá peridotit từ thành khe và cuốn theo. Những mảnh đá lạ nằm trong một loại đá khác như vậy gọi là thể tù (xenolith).

Điều đáng chú ý là thể tù peridotit nặng hơn magma bazan. Muốn chúng không chìm lại, magma phải đi lên đủ nhanh, thường là các dòng bazan kiềm giàu khí phun trào mạnh. Đến gần mặt đất, magma nguội nhanh thành bazan đen, còn những thể tù vẫn nằm trong đó như những hạt đậu xanh trong khối xôi đen. Thợ mỏ gọi chúng là "bom" olivine; khi đập ra, bên trong là khối hạt olivine lục sáng lẫn ít pyroxen và spinel.

Phần lớn thể tù này bở và nhiều vết nứt. Chỉ một tỷ lệ nhỏ hạt olivine đủ lớn và đủ sạch để mài thành peridot, thường dưới vài carat. Viên lớn rất hiếm.

Những vùng peridot bazan tiêu biểu

• San Carlos, Arizona (Mỹ): vùng đất của người Apache bản địa, một trong những nguồn peridot thương mại lớn nhất thế giới, đến từ thể tù trong dòng bazan.
• Gia Lai, Việt Nam: peridot trong bazan vùng cao nguyên Pleiku, được giới ngọc học ghi nhận từ khoảng cuối thế kỷ 20. Chi tiết vùng mỏ có ở bài riêng về peridot Gia Lai.
• Trung Quốc, Ethiopia, Tanzania: các vùng bazan kiềm khác cũng cho peridot với quy mô khác nhau.

Đảo Zabargad: peridot từ lớp phủ trồi thẳng lên

Không phải peridot nào cũng đi nhờ bazan. Trên đảo Zabargad (còn gọi đảo St. John) ở Biển Đỏ, ngoài khơi Ai Cập, có một khối đá lớp phủ bị đẩy trồi lên gần như nguyên khối khi Biển Đỏ bắt đầu tách giãn. Peridot ở đây mọc trong các khe nứt của peridotit, nhờ dung dịch nóng hoà tan rồi kết tinh lại, nên có thể to và trong hơn hạt olivine trong thể tù.

Zabargad là nguồn peridot từ thời cổ đại. Nhiều tài liệu cho rằng một phần đá xanh mà người xưa gọi là "topazos" thực ra là peridot từ hòn đảo này, và không ít viên "ngọc lục bảo" trong kho báu trung đại châu Âu về sau được nhận ra là peridot. Những nhận định lịch sử này dựa vào giám định hiện đại từng món cụ thể, nên cần đọc theo từng nguồn chứ không nên khái quát cho mọi cổ vật.

Một trường hợp tương tự là vùng núi Kohistan ở bắc Pakistan. Từ thập niên 1990, nơi đây cho những tinh thể peridot lớn, trong, mọc trong đá siêu mafic của một phức hệ ophiolit, tức một mảnh vỏ đại dương và lớp phủ bị đẩy lên lục địa khi mảng Ấn Độ va vào châu Á.

Peridot từ vũ trụ: thiên thạch pallasit

Có một loại thiên thạch gọi là pallasit, gồm những hạt olivine vàng lục lồng trong khung hợp kim sắt niken. Các nhà khoa học cho rằng pallasit hình thành ở ranh giới giữa nhân kim loại và lớp phủ đá của một tiểu hành tinh cổ, hoặc do va chạm trộn hai phần đó vào nhau; cơ chế cụ thể vẫn còn tranh luận.

Olivine trong một số pallasit, như thiên thạch Esquel tìm thấy ở Argentina, đủ trong để mài thành viên đá rất nhỏ. Đó là đá quý ngoài Trái Đất theo đúng nghĩa đen. Olivine cũng được phát hiện trên Sao Hỏa, trên Mặt Trăng và trong bụi sao chổi, cho thấy khoáng vật này phổ biến khắp Hệ Mặt Trời.

Kimberlit: thang máy sâu hơn, mang theo kim cương

Bazan mang thể tù từ độ sâu vài chục kilomet. Kimberlit là loại magma hiếm hơn, xuất phát từ độ sâu lớn hơn nhiều và phun lên rất nhanh. Nó cũng mang theo mảnh lớp phủ chứa olivine, garnet pyrope đỏ thẫm, và đôi khi kim cương, khoáng vật chỉ bền ở độ sâu khoảng 150 đến 200 km. Thợ thăm dò kim cương lần theo olivine và garnet pyrope trong sỏi suối như những "khoáng vật chỉ thị". Câu chuyện kim cương và ống kimberlit được bàn riêng ở danh mục kim cương.

So sánh ba con đường đưa peridot lên mặt đất

Góc nhìn hôm nay: thấy lớp phủ ngay dưới chân

Ít người biết rằng có thể cầm trên tay một mảnh lớp phủ Trái Đất mà không cần khoan sâu. Vài cách để thấy:

• Tìm thể tù trong bazan: ở các vùng bazan Tây Nguyên, đôi khi gặp cục đá xanh lục lốm đốm trong khối bazan đen. Đó là thể tù olivine. Ngắm, chụp ảnh tại chỗ là đủ; việc đào lấy khoáng sản cần giấy phép theo Luật Địa chất và Khoáng sản.
• Bãi cát xanh: bãi Papakōlea ở Hawaii có cát màu lục vì giàu hạt olivine phong hoá ra từ đá núi lửa, một hình ảnh trực quan về độ phổ biến của khoáng vật này.
• Nhìn dưới kính lúp: peridot có khúc xạ kép mạnh. Nhìn xuyên qua viên đá mài, mép mặt đáy hiện thành hai đường. Bao thể đặc trưng là những vết nứt tròn nhỏ quanh tinh thể chromit, được gọi vui là "lá súng".
• Đọc thêm: tài liệu của GIA và Smithsonian về peridot, mục olivine trên Mindat.org.

Ở nhiều nơi, peridot được gắn với quan niệm văn hoá như đá tháng Tám hoặc bùa may mắn. Đó là truyền thống buôn bán và tín ngưỡng, khoa học không xác nhận tác dụng nào của đá với sức khoẻ hay vận may.