Bảng tin tháng 01/2011

Phenakite Từ Nigeria

Phenakite (Be₂SiO₄) được biết là một khoáng bất thường trong nhóm chất lượng quý từ nhóm đá granit pegmatite và quặng emerald/alexandrite trong đá chủ diệp thạch. Tháng 10 năm 2009, ông Robert Lavinsky (iRocks.com, Dallas, Texas) thông báo với tác giả một phát hiện mới về các tinh thể phenakite không màu chất lượng quý từ Nigeria (hình 1). Trong thời gian cộng tác với Bill Larson (Pala International, Fallbrook, California), ông đã có được 5 tinh thể được chọn lựa ra từ một lô hàng được chào bán từ Bangkok. Trong tháng 9, ông có thêm ~ 30 tinh thể khác ở Hội chợ đá quý và khoáng vật Denver có viên có kích thước đến 5,1 x  3,8 x 3,4 cm. Ông Larson cho rằng khoáng được tìm thấy hồi tháng 8 năm 2009 ở vùng Jos thuộc miền Trung Nigeria, nơi nó được xem là okuta didan (nghĩa là “đá chiếu sáng” theo ngôn ngữ địa phương). Tinh thể nổi tiếng là do độ trong suốt và độ chiếu sáng của nó, bên ngoài chói sáng; chúng thường có các hoa văn phức tạp trên bề mặt, nó xuất hiện là do sự ăn mòn axit hóa tạo nên các vết dạng chạm khắc.

Mặc dù nhiều phenakite được bán dưới dạng các mẫu khoáng vật thô, nhưng cũng có một số khoáng được mài giác thành các viên đá hấp dẫn. Mark Smith (Công ty TNHH thương mại Thai Lanka, Bangkok) cho biết là họ đã cắt mài ~ 100 viên đá tháng 10 năm 2009 từ một lô hàng nặng 973 g chứa khoảng 45 viên (mỗi viên khoảng 10 – 65 g) mà ông có được từ cuối tháng 8. Hầu hết các viên đá cắt mài nặng từ 1 – 10 ct, nhưng cũng có vài viên lớn nặng đến 23 ct (sạch) và 33 ct (rất ít tạp chất) được mài giác. Viên phenakite cắt mài lớn nhất nặng 83,45 ct và hầu như không có tạp chất (hình 2). Ông Smith cũng đã bán một tinh thể nặng 136,2 g, ông dự đoán sẽ mài giác được một viên sạch, nặng đến 200 ct.

Theo tài liệu nghiên cứu cho thấy thì chỉ một ít tài liệu tham khảo có liên quan đến phenakite từ Nigeria: J. Malley và A. Banerjee, “Ferbloser phenakit aus Nigeria [Phenakite không màu từ Nigeria]”, Kurzmitteilungen aus dem Institut fuer Edelsteinforschung der Johannes-Gutenberg-Universitaet Mainz, Vol. 2, 1987, trang 3. Với phát hiện mới này, chúng tôi có thể bổ sung thêm một khoáng nữa vào bảng liệt kê các đá chất lượng quý được sản sinh từ Nigeria, bảng liệt kê bao gồm tourmaline, topaz, emerald, aquamarine, nhiều loại garnet, sapphire và nhiều khoáng khác (J-C. Michelou, “Le Nigeria. Source de pierres de couleur ”, Revue de Gemmologie, số 159, 2007, trang 30 – 41).

 (Theo Brendan M. Laurs trong Gem News Iternational, G&G Winter 2009)

 

Bảo Thể Nhiều Pha Bất Thường Trong Corundum

Phòng giám định ở New York vừa mới xác định vài bao thể trong corundum, các bao thể này trước đây chưa từng được công bố trong các tài liệu ngọc học. Trong khi kiểm tra một viên sapphire không xử lý nhiệt có nguồn gốc từ đá biến chất, chúng tôi bị chú ý bởi một tinh thể nhỏ, trong suốt, được xác định là zircon bằng phân tích phổ Raman. Chúng tôi hết sức ngạc nhiên, kính hiển vi với độ phóng đại cao được kết nối với máy phổ Raman cho thấy có nhiều (hơn 10) bao thể bên trong tinh thể zircon này (hình 3). Chúng tôi lưu ý đến vài bao thể trong suốt bao quanh, một vài tinh thể euhedral và một vật chất màu phớt đỏ. Phân tích Raman trên các mặt nứt bao quanh cho thấy những đỉnh phổ liên quan đến CO₂, trong khi phổ từ vùng vật chất màu phớt đỏ cho thấy có sự hiện điện của hematite. Từ trước đến nay chúng tôi chưa từng quan sát dạng bao thể trong bao thể như thế trên zircon trong sapphire.

Phòng giám định ở New York đã từng mô tả trên 500 mẫu corundum không xử lý nhiệt, được cho là từ vùng Winza của Tanzania, nhưng trong trường hợp này, dù cho GIA đã nổ lực liên tục nhưng vẫn chưa thể đưa ra kết luận về nguồn gốc xuất xứ cho viên corundum này. Trong suốt công trình nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện cái mà chúng tôi dự đoán chính là diaspore (khoáng vật hệ trực thoi màu trắng xám, vàng nhạt hoặc xanh nhạt, công thức hóa học là AlO(OH), diaspore là khoáng vật kết hợp giữa corundum và dolomite) (hình 4); chúng tôi cũng phát hiện hematite có trong hai mẫu (hình 5).

Mặc dù bao thể nhiều pha trong corundum vùng Winza đã từng được mô tả trước đây (theo D. Schwarz và nhóm tác giả, “Ruby và sapphire từ Winza, trung tâm Tanzania”, quyển Winter 2008 G&G, trang 322 – 347; A. Peretti, bài “Nhận biết ruby vùng Winza”, Contribution to Gemology, No. 7, 2008, www.gemresearch.ch/journal/No7/No7.html), nhưng chúng tôi tin rằng đây là lần đầu tiên khoáng diaspore và hematite được xác nhận là thành phần trong bao thể của khoáng tại khu vực này. (Theo David Kondo, trong Lab Notes G&G Summer 2010)

 

Vi Bao Thể CO₂ Ở Thể Rắn Và Các Đới Phát Lân Quang Trong Kim Cương Đen

Thời gian gần đây phòng giám định ở New York có kiểm tra một viên kim cương màu đen tự nhiên nặng 0,45 ct, hình trái tim – xem hình 6 (trái). Quan sát dưới kính hiển vi thấy có nhiều mây và dưới độ phóng đại cao hơn ta sẽ thấy những đám bao thể dạng dĩa tròn rộng ~ 32 ㎛ (hình 6, phải). Đây là lần đầu tiên chúng tôi thấy các đặc tính như thế trong kim cương đen, chính những bao thể này đã tạo nên màu cho kim cương.

Do thời gian có hạn nên chúng tôi không có cơ hội để xác định những bao thể này bằng phổ kế hiển vi Raman. Tuy nhiên, phổ kế giữa hồng ngoại (IR) sẽ lý giải về sự hiện diện các tạp chất chính trong viên kim cương này là CO₂ ở thể rắn với các đỉnh hấp thu ở ~2370 và ~658 cm^-1 (hình 7). Những đặc điểm đi kèm với các vi bao thể như silicate và apatite cũng được phát hiện, lần lượt theo thứ tự ở 1055 và 575 cm^-1 (mặc dù không nhìn thấy trong hình 7). Dãy phổ hấp thu sắc nét tại 871 và 721 cm^-1, cùng với dãy ở 1430 cm^-1 cho thấy có sự hiện diện của carbonate [CO₃)^2-]. Dãy phổ hấp thu của thạch anh tại 798 và 779 cm^-1 hơi khác so với vị trí phổ thông thường của chúng. Viên kim cương này còn chứa các hợp phần của nước, với sự hiện diện một dãy rộng tại ~3220 cm^-1 cho thấy các ion [OH^-] bố trí theo nhiều hướng không đối xứng nhau (xem D. A. Zedgenizov và nhóm tác giả, “Đá catbonate tan chảy trong các khối kim cương từ ống kimberlite Udachnaya [Yakutia]: Được xác định bằng phổ kế dao động”, Tạp chí khoáng vật học, Vol. 68, No. 1, 2004, trang 61 – 73). Một dãy rộng khác tại ~1713 cm^-1 có liên quan đến H₂O. Những dãy phổ nhỏ của hydro cũng được thấy tại 4703 và 3107 cm^-1. Những đặc điểm như thế này thường không phổ biến trong những viên kim cương chất lượng quý. Những dãy hấp thu trong phạm vi 1300 – 1000 cm^-1 cho ta nhận định đây là kim cương kiểu Ia.

Khi kiểm tra dưới chiếu xạ sóng cực ngắn cường độ mạnh (~225 nm) trong thiết bị DiamondView, ta thấy hầu hết viên đá phát quang mạnh màu lục phớt vàng, tuy nhiên có ba đới hình tam giác không phát quang (hình 8, trái). Nhưng khi viên kim cương không còn bị chiếu xạ cực tím nữa thì 03 đới này lại có sự phát lân quang mạnh (hình 8, phải). Dưới phổ phát quang bức xạ (PL) sử dụng tia laser 488 và 633 nm cho ta thấy các đặc điểm tương tự đối với cả những vùng không phát quang và các khu vực phát quang, nhưng có một vài dãy phổ ở 511, 572, 696,2 và 739 nm thì chỉ được nhìn thấy tại những đới không phát quang. Tính năng của các dãy đó là không rõ ràng nhưng chúng có liên quan đến sự phát lân quang bất thường nêu trên. Những đám mây trong kim cương nằm tại các mặt tinh thể {100} sẽ quy định phần lớn khu vực phát quang màu lục phớt vàng, trong khi các đới phát lân quang thì được tạo thành bởi các mặt {111}.

Viên kim cương đen này đã mang đến cơ hội nghiên cứu về những điều kiện địa chất dẫn đến sự thành tạo kim cương. Những vi bao thể CO₂ ở thể rắn và nước – những bao thể này được xem là rất hiếm gặp trong kim cương chất lượng quý – cho ta giả định rằng viên kim cương này được thành tạo từ sự nóng chảy các đá giàu carbonate [(CO₃)^2-]. Áp suất bên trong của các chất dễ bay hơi này làm cho các dãy phổ của thạch anh thay đổi, điều này khẳng định thêm rằng những vi bao thể bị lưu giữ lại trong suốt quá trình hình thành kim cương.

 (Theo Paul Johnson và Kyaw Soe Moe, trong Lab Notes, G&G Summer 2010)

 

Kim Cương Xử Lý HPHT Có Màu Xanh Rực Rỡ

Như chúng tôi đã cảnh báo trước đây về việc nhiều viên kim cương thiên nhiên kiểu IIb màu xanh có thể là từ màu nâu hoặc xám được tôi luyện dưới nhiệt cao, áp cao mà thành (xem G&G Spring 2010 phần Lab Notes trang 51 – 52). Thời gian gần đây, phòng giám định ở New York có kiểm tra một viên kim cương có sắc độ bão hòa màu hơn những viên kim cương màu xanh xử lý HPHT khác mà chúng tôi từng kiểm tra.

Viên kim cương hình giọt nước nặng 3,81 ct (13,24 x 9,22 x 5,42 mm) được phân cấp màu xanh rực rỡ và màu được phân bố đều khắp viên đá (hình 9). Sắc độ bão hòa màu cao kết hợp hài hòa với độ trong suốt cao làm ta liên tưởng đến màu xanh sặc sỡ của sapphire. Hai đốm đen rất nhỏ được nhìn thấy khi chúng tôi kiểm tra từ trên xuyên xuống phần đáy của viên kim cương (do đó nó được phân cấp độ sạch là VS₂). Không phát hiện các tạp chất dạng hạt. Viên kim cương này trơ dưới sóng ngắn và sóng dài của đèn cực tím UV thông thường. Nó chỉ phát quang xanh yếu và phát lân quang rất yếu khi quan sát dưới sóng UV cực ngắn từ thiết bị DiamondView; phản ứng ít mạnh hơn này rõ rằng là khác biệt với hầu hết kim cương kiểu IIb có màu tự nhiên hoặc do xử lý HPHT.

Phổ giữa hồng ngoại cho thấy những vạch hấp thu mạnh có liên quan đến boron – B (như tại đỉnh ~2800 cm^-1), đây cũng là đặc trưng của kim cương kiểu IIb. Chúng tôi đã chứng minh được rằng viên kim cương này được tôi luyện trong điều kiện nhiệt cao, áp cao – HPHT dựa trên các đặc tính ngọc học của nó, cũng như những bằng chứng được thu thập từ phân tích phổ phát quang bức xạ tại nhiệt độ nitơ hóa lỏng và được kích hoạt bằng tia laser trong vùng cực tím đến hồng ngoại.

Màu của kim cương được xử lý HPHT có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, như độ sạch ban đầu của vật chất, điều kiện xử lý và thậm chí việc cắt mài cũng có tác động. Với kinh nghiệm của chúng tôi thì những màu cực kỳ hấp dẫn như thế này là rất hiếm được nhìn thấy trên kim cương. Đây là viên kim cương lớn thứ 4 có màu xanh rực rỡ xử lý HPHT mà từ trước đến nay GIA được phân cấp. Viên lớn nhất nặng trên 7,5 ct. (Theo Wuyi Wang trong Lab Notes, G&G Summer 2010)

 

Kim Cương Nhân Tạo CVD Nặng Trên Một Carat

Những viên kim cương nhân tạo đơn tinh thể được nuôi cấy bằng phương pháp CVD (tăng trưởng do tích tụ hơi hóa học) thỉnh thoảng được đưa đến phòng giám định GIA để giám định và cấp giấy phân cấp. Lần đầu tiên, phòng giám định ở New York xác định một viên kim cương nhân tạo CVD gần không màu nặng trên một carat được đưa đến để phân cấp.

Viên đá hình giọt nước nặng 1,05 ct (9,81 x 5,95 x 3,06 mm) có cấp độ màu tương đương màu G (hình 10). Ngoài những tạp chất dạng chấm, điểm, nó còn có vài vết nứt dọc theo gờ; do đó nó có độ sạch tương ứng với cấp I₁. Không thấy phát quang khi quan sát dưới chiếu xạ UV sóng ngắn và sóng dài thông thường. Phổ hấp thu giữa hồng ngoại cho thấy không có sự hấp thu trong vùng phonon bậc 1 và cũng không thấy vạch phổ liên quan đến hydro, những yếu tố được xem là đặc trưng của kim cương kiểu IIa. (Điều này là không bình thường vì đối với kim cương nhân tạo màu “trắng” bằng phương pháp CVD thường xuất hiện vạch phổ hấp thu liên quan đến hydro tại 3123 cm^-1). Những hình ảnh thu thập được từ DiamondView cho thấy có sự phát quang màu hồng mạnh và một vài khu vực phát quang màu xanh với hình dạng bất thường (hình 11). Phổ phát quang bức xạ ghi nhận tại nhiệt độ nitơ hóa lỏng và được kích hoạt bằng tia laser trong vùng cực tím đến hồng ngoại cho thấy những đặc điểm đặc trưng của kim cương nhân tạo CVD: sự giải phóng năng lượng lớn từ tâm NV, một dãy hấp thu kép tại 596,5 và 597,1 nm và sự giải phóng năng lượng kép [Si-V]^- tại 736,6 và 736,9 nm. Những đặc điểm ngọc học và phổ hấp thu đã khẳng định mẫu này là kim cương nhân tạo bằng phương pháp CVD.

Viên kim cương nhân tạo này rõ ràng là lớn hơn và có chất lượng cao hơn những viên kim cương nhân tạo CVD từng được sản xuất trước đây do các phương pháp kỹ thuật ngày càng được hoàn thiện hơn. (Theo Wuyi Wang và Kyaw Soe Moe, trong Lab Notes, G&G Summer 2010)

 

Sự Hiển Thị Thú Vị Do Nút Mạng H3

Trong Kim Cương Không Màu

Những viên kim cương kiểu IIa chứa rất ít tạp chất và thường cho thấy rất ít sự khác nhau về đặc điểm quang phổ và ngọc học. Tuy nhiên hình ảnh phát quang dưới UV sóng ngắn trong thiết bị DiamondView đôi khi cho ta thấy những đặc điểm thú vị bên trong kim cương. Thời gian gần đây, một viên kim cương hình giọt nước nặng 2,24 ct (11,63 x 7,43 x 4,34 mm) được mang đến phòng giám định ở New York để giám định phân cấp. Dưới phổ hấp thu hồng ngoại xác định viên đá ở cấp độ sạch IF, màu E là kim cương kiểu IIa không có sự liên kết với các nguyên tố ngoại lai tại các nút khuyết tật của mạng tinh thể.

Đặc điểm nổi bậc thấy được từ DiamondView là hầu hết viên đá phát quang màu xanh, bên cạnh đó còn thấy một số hoa văn bất thường màu lục. Tùy thuộc vào hường quan sát mà các vùng màu lục đó có cấu trúc giống dạng dương xỉ, ngọn lửa hoặc dạng gân mạch ngẫu nhiên khắp toàn bộ phần đáy của viên kim cương (hình 12). Chúng tôi cũng quan sát được sự phát lân quang màu xanh mạnh qua thiết bị DiamondView.

Phổ phát quang bức xạ tại nhiệt độ nitơ hóa lỏng với sự kích hoạt của tia laser 488 nm cho thấy có sự liên quan đến sự giải phóng năng lượng một cách mạnh mẽ giữa tâm quang học H3 với phonon bậc 0 (zero) tại 503,2 nm, mức năng lượng yếu từ tâm NV⁰ tại 575,0 nm và một đỉnh sắc nét tại 648,2 nm (hình 13). Sự giải phóng năng lượng tại 648,2 nm thì rất giống với nút khuyết tật mạng tinh thể liên kết với nguyên tố ngoại lai B (boron) và kim cương kiểu IIa tại mức năng lượng này thường cho thấy sự phát lân quang màu xanh mạnh. Mức năng lượng H3 mạnh bất thường, cũng như các họa tiết đặc biệt được nhìn thấy trong DiamondView chứng tỏ rằng sự phát quang màu lục là do tâm quang học H3 quyết định (xem trong tài liệu G&G Spring 2010, phần Lab Notes, trang 49 – 50).

Những họa tiết thú vị liên quan đến sự sắp xếp tâm H3 trong kim cương kiểu IIa như thế này là rất hiếm. Những thông tin kỹ thuật này là chưa đầy đủ để ta khẳng định nhưng nó có thể là có liên quan đến sự hiện diện của các nguyên tố ngoại lai (như nitơ loại A và những chỗ hỏng nút mạng) được định hướng một cách riêng biệt trong mạng tinh thể kim cương.

 (Theo Erica Emerson và Wuyi Wang trong Lab Notes, G&G Summer 2010)