Quá trình sinh trưởng của các tinh thể đá quý trong tự nhiên có thể hình dung một cách đơn giản như sau:

Phần lớn đá quý được hình thành từ các dung dịch hoặc dung thể. Ở nhiệt độ và áp suất cao (ở dưới sâu lòng đất), các chất có thể hòa tan nhiều trong dung thể hoặc dung dịch. Khi nhiệt độ giảm xuống đến một mức nào đó, sẽ tới thời điểm khi mà một chất nào đó không thể tiếp tục hòa tan được nữa. Lúc đó ta có dung dịch (dung thể) bão hòa. Nếu nhiệt độ tiếp tục giảm, chất đó sẽ bị đẩy ra khỏi dung dịch dưới dạng các tinh thể lớn dần. Quá trình sinh trưởng thường diễn ra từ tâm ra ngoài, thành các lớp, các đới, nhiều khi còn để lại vết tích trên mặt ngoài dưới dạng các vết khía.

Sự sinh trưởng của tinh thể phụ thuộc vào tốc độ giảm nhiệt độ và môi trường xung quanh. Nếu nhiệt độ giảm nhanh, chỉ có những tinh thể rất nhỏ được hình thành, tạo nên các tập hợp vi tinh. Trong điều kiện nhiệt độ giảm từ từ trong một không gian rộng rãi, quá trình kết tinh diễn ra chậm và lâu dài, tạo nên các tinh thể lớn hoặc tập hợp của chúng (trong địa chất học người ta gọi là tinh đám và tinh hốc).

Tùy thuộc vào kích thước của các tinh thể khoáng vật hình thành, người ta chia ra:

Đơn tinh thể là những tinh thể đá quý có kích thước lớn như topaz, thạch anh, tourmaline…

Tập hợp đa tinh thể, kích thước vừa đủ để phân biệt bằng kính lúp hoặc kính hiển vi. Ví dụ về các đá quý thuộc loại này là jadeit và nephrit…

Tập hợp ẩn tinh, kích thước các tinh thể còn nhỏ hơn nữa và khó phân biệt bằng kính hiển vi thông thường, canxedon và biruza (ngọc lam turquoise) là các đá quý thuộc loại này.

Hình dạng của các tập hợp tinh thể khác nhau được trình bày trên hình 2.18

Dạng quen của tinh thể

Quá trình sinh trưởng của tinh thể phụ thuộc vào thành phần hóa học, lực liên kết hóa học trong tinh thể và điều kiện kết tinh (nhiệt độ và áp suất). Chính vì vậy mà các tinh thể khoáng vật có thành phần hóa học khác nhau mặc dù cùng thuộc về một hệ tinh thể, thường có hình dạng bên ngoài khác nhau. Mỗi loại đá quý lại có những hình dạng tinh thể đặc trưng thường gặp, khác với các loại đá quý khác. Khái niệm đó được gọi là dạng quen của tinh thể khoáng vật. Ví dụ kim cương và granat (ngọc hồng lựu) cùng thuộc hệ lập phương, nhưng dạng quen thường gặp của kim cương là hình tám mặt và mười hai mặt, trong khi của granat chủ yếu là hình mười hai mặt và hình tám mặt ba tứ giác (icositetrahedron).

Trong khái niệm dạng quen của khoáng vật còn bao gồm cả loại tinh thể và được chia thành dạng tấm, hay que kéo dài, dạng phân phiến, dạng cột hoặc dạng khối (hình 2.19).

Thành phần hóa học cũng như cấu trúc tinh thể của đá quý ít có ý nghĩa giám định, nhưng lại là những nội dung quan trọng để có thể hiểu được bản chất các tính chất giám định (tính chất vật lý) của chúng. Đối với mục đích giám định đá quý, hình dạng đặc trưng bên ngoài (dạng quen) và các dấu hiệu sinh trưởng có ý nghĩa nhất định trong việc phân biệt các loại đá quý với nhau, cũng như phân biệt đá quý tự nhiên và đá tổng hợp, đá xử lý và sản phẩm nhân tạo.

Dạng quen và các dấu hiệu sinh trưởng thường gặp của những loại đá quý phổ biến được trình bày ở bảng 2.2.

Hiện tượng song tính

Hiện tượng song tính là hiện tượng mọc ghép đối xứng của hai hoặc nhiều tinh thể của cùng một chất và tuân theo những quy luật nhất định. Đây là hiện tượng thường gặp đối với một số loại đá quý và tuân theo những quy luật nhất định.

Tùy thuộc vào nguồn gốc xuất hiện người ta chia ra:

Song tính sinh trưởng, liên quan với quá trình sinh trưởng của các tinh thể.

Song tính biến dạng, xuất hiện do các quá trình biến đổi diễn ra sau khi các tinh thể đã hình thành.

Theo quy luật mọc ghép, song tính sinh trưởng lại chia thành:

Song tính tiếp xúc, có một mặt phẳng phân chia hai cá thể, gọi là mặt song tính (hình 2.20)

Song tính thâm nhập, tạo nên từ các cá thể mọc xuyên vào nhau và quy luật song tính được xác định bằng phương của trục song tính (hình 2.21)

Ngoài ra còn gặp song tính đa hợp (trong albit), song tính chu kỳ hay song tính kết vòng (trong chrysoberyl) (hình 2.22).

Hiện tượng đồng hình, đa hình và giả hình

Hiện tượng đồng hình là hiện tượng các chất có thành phần hóa học khác nhau nhưng lại có cùng cấu trúc tinh thể. Ví dụ điển hình là nhóm granat.

Hiện tượng thay thế đồng hình là hiện tượng thay thế một thành phần (nguyên tố) này trong khoáng vật bằng thành phần khác mà vẫn giữ nguyên cấu trúc và hình dạng bên ngoài. Sự thay thế đồng hình phụ thuộc vào kích thước tương đối của các ion thay thế nhau. Chúng thường là những ion có bán kính ion và hóa trị tương tự nhau. Các khoáng vật tạo thành như vậy thường có tính chất vật lý thay đổi từ từ, tạo nên dãy theo thế đồng hình hoặc dãy dung dịch cứng.

Ví dụ, sự thay thế đồng hình giữa spinel (MgAl2O4) và ganit (ZnAl2O1) tạo thành ganospinel; thay thế đồng hình giữa các khoáng vật thuộc nhóm olivin là forsterit (Mg2SiO4) và fayalit (Fe2SiO4) tạo nên peridot.

Hiện tượng đa hình là hiện tượng các chất có cùng thành phần hóa học nhưng lại có các cấu trúc tinh thể khác nhau. Khi đó chúng sẽ có các tính chất vật lý khác hẳn nhau. Ví dụ điển hình của hiện tượng đa hình là kim cương và graphit (bảng 2.3;hình 2.23)

Trong quá trình sinh trưởng của tinh thể trong tự nhiên còn gặp hiện tượng một khoáng vật này nhưng lại có dạng quen của khoáng vật hoặc vật thể khác. Đó là hiện tượng giả hình. Thạch anh hoặc canxedon dưới dạng gỗ hóa đá là ví dụ điển hình của hiện tượng này.