Nhóm quặng kim loại

Yếu tố gắn kết cả họ khoáng vật

Hematit là oxit sắt, Fe2O3, và tên gọi của nó xuất phát từ từ gốc Hy Lạp chỉ máu, bởi dù vẻ ngoài của mẫu đá có màu đen sẫm cỡ nào thì vệt vạch (bột mịn để lại khi vạch lên đĩa sứ nhám chưa tráng men) luôn có màu đỏ sẫm. Hematit đánh bóng trông như một khối kim loại sẫm màu; cùng một chất đó khi nghiền mịn sẽ tạo thành bột thổ hoàng đỏ, loại chất màu cổ xưa nhất được con người sử dụng.

Pirit là sắt sunfua, FeS2, thuộc hệ lập phương, và nó kết tinh thành những khối lập phương và khối mười hai mặt ngũ giác chuẩn xác đến mức những người lần đầu nhìn thấy đều ngỡ là do bàn tay con người mài gọt. Tên của nó bắt nguồn từ chữ Hy Lạp mang nghĩa lửa, bởi nó toé ra tia lửa khi đập vào thanh thép, một công dụng đánh lửa có từ thời đồ đá mới. Ánh vàng đồng thau khiến nó có biệt danh là vàng của kẻ ngốc, nhưng phân biệt nó với vàng thật rất dễ dàng: vàng thật rất mềm, cực kỳ nặng và có tính dẻo dát mỏng được, còn pirit thì giòn, cứng và sẽ vỡ vụn khi bị tác động lực.

Đá nam châm là khoáng vật magnetit, Fe3O4, đã được tự nhiên nhiễm từ, nguyên nhân phổ biến nhất là do sét đánh. Nó chính là vật liệu làm nên những chiếc la bàn đầu tiên trong lịch sử nhân loại, được ghi chép vào thời nhà Hán ở Trung Quốc và sau đó xuất hiện tại châu Âu. Mọi quan niệm dân gian về khả năng thu hút tài lộc hay những điều may mắn đều bắt nguồn từ một loại đá thực sự thực hiện hành động hút vật chất ngay trước mắt chúng ta.

Quá trình hình thành

Hematit hình thành chủ yếu trong các dải sắt trầm tích, một trong những kiến trúc đá quy mô lớn cổ xưa nhất trên hành tinh, ghi lại dấu ấn quá trình oxy hóa các đại dương sơ khai hơn hai tỷ năm trước. Nó cũng kết tinh trong các mạch nhiệt dịch, tạo ra các dạng quặng gương phản chiếu như mặt kính và dạng khối hình thận mấp mô.

Pirit phát triển trong vô số môi trường địa chất khác nhau: các mạch nhiệt dịch, đá trầm tích bao gồm cả các vỉa than đá, và thông qua quá trình hóa thạch thay thế khoáng chất, điều lý giải vì sao một số hóa thạch cúc đá khi khai quật lại có màu vàng óng ánh như đúc bằng vàng.

Magnetit hình thành trong các đá mácma và đá biến chất, thường tích tụ thành các dải cát đen nặng ở đáy sông suối. Chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ ở gần bề mặt tự nhiên bị nhiễm từ vĩnh viễn để trở thành đá nam châm, và lời giải thích khoa học vững chắc nhất chính là những tia sét đánh trúng các khối quặng lộ thiên.

Về mặt lịch sử, các loại quặng này giữ vai trò kinh tế then chốt rất lâu trước khi được trân trọng như vật phẩm trang trí. Hematit từ đảo Elba đã cung cấp sắt cho các lò luyện của người Etruria và La Mã cổ đại; pirit từng được khai thác quy mô công nghiệp để sản xuất axit sunfuric cho đến tận thế kỷ hai mươi.

Những thành viên trong họ thạch anh

• Hematit (Fe₂O₃, độ cứng Mohs 5.5). Oxit sắt luôn để lại vệt vạch đỏ như máu bất kể màu sắc bên ngoài, nguồn gốc của tên gọi và danh tiếng ngàn đời. Bột thổ hoàng từ nó là loại thuốc vẽ cổ xưa nhất.
• Pirit (FeS₂, độ cứng Mohs 6). Vàng của kẻ ngốc trong những khối lập phương tự nhiên sắc nét như được mài giũa. Dùng để đánh lửa từ thời đồ đá, nhưng kém bền trong không khí ẩm khi có thể vụn nát và sinh ra axit.
• Đá nam châm (Fe₃O₄ nhiễm từ tự nhiên, độ cứng Mohs 6). Magnetit có từ tính vĩnh cửu tự nhiên, nguyên liệu làm nên la bàn sơ khai thời nhà Hán và ngọn nguồn của niềm tin về lực hút.

Tên thương mại và các dạng tương tự

Sự nhầm lẫn và mập mờ phổ biến nhất trong nhóm này là loại được gọi là hematit từ tính, được bán rất nhiều dưới dạng chuỗi hạt, vòng đeo tay và đá viên mài nhẵn có thể tự dính chặt vào nhau. Hematit tự nhiên hoàn toàn không có từ tính đủ mạnh để tay người cảm nhận được. Vật liệu có từ tính trên thị trường là gốm ferit bari hoặc stronti do nhà máy sản xuất nhân tạo, đôi khi được gọi là hematin, hoàn toàn không phải khoáng vật tự nhiên. Nó là một sản phẩm thủ công hữu ích, nhưng không phải là hematit.

Pirit hiếm khi bị làm giả do sản lượng trong tự nhiên rất dồi dào và giá thành rẻ. Vấn đề nan giải nhất của nó là bệnh phân rã pirit: trong điều kiện không khí ẩm ướt, nó bị oxy hóa thành sắt sunfat và axit sunfuric, khiến mẫu vật phồng rộp, nứt nẻ và cuối cùng rã thành bột xám, trong khi lượng axit thoát ra sẽ ăn mòn nhãn giấy, hộp đựng và các khoáng vật lân cận. Bất kỳ mẫu pirit nào xuất hiện bột trắng hoặc bốc mùi lưu huỳnh nồng nặc cần phải được cách ly ngay.

Marcasit đính trên đồ trang sức hầu như luôn là pirit, vì marcasit thực sự quá kém bền để có thể gắn vào chấu kim hoàn. Một viên đá nam châm được bán kèm những mạt sắt bám dính tự nhiên là đá thật; một cục nam châm thông thường gắn thêm một lớp đá bên ngoài là đồ giả.

Bảo quản xuất phát từ cấu trúc

Toàn bộ nhóm khoáng vật này đòi hỏi môi trường lưu trữ tuyệt đối khô ráo. Sự phân hủy của pirit là nguy cơ đáng ngại nhất trong việc bảo quản bộ sưu tập khoáng vật, và độ ẩm không khí thấp là biện pháp phòng ngừa hiệu quả duy nhất. Hãy cất giữ pirit tách biệt khỏi giấy, bìa cứng và các mẫu vật khoáng sản khác.

Hematit có độ cứng từ 5.5 đến 6.5 nên khá bền khi đeo hàng ngày, tuy nhiên bột mài mòn có thể làm mờ bề mặt sáng bóng như gương của nó, và việc ngâm nước kéo dài có thể gây gỉ sét trên bề mặt.

Đá nam châm sẽ mất vĩnh viễn từ tính tự nhiên nếu bị nung nóng ở nhiệt độ cao hoặc chịu những cú va đập cơ học mạnh.

Tuyệt đối không được dùng các loại đá này để ngâm trực tiếp làm nước ngâm tinh thể. Pirit trong nước sẽ sinh ra axit sunfuric độc hại; hematit làm nước vẩn đục và rỉ sét; còn đá nam châm thì hút các hạt bụi sắt li ti khó thấy bằng mắt thường. Nguyên tắc cốt lõi là các khoáng vật quặng kim loại và sunfua không bao giờ được tiếp xúc với nước dùng để uống.