Bản tin tháng 05/2010

Aquamarine Lấp Đầy Polymer

Phương pháp cải thiện độ sạch trong beryl thì không mới, thường gặp nhất là trên emerald. Tuy nhiên thỉnh thoảng aquamarine được xử lý bằng phương pháp tẩm dầu và gần đây là xử lý lấp đầy sáp và nhựa tổng hợp như Opticon (Eliezri, 1998; Johnson và những người khác, 1999). Trong vài năm gần đây, một lượng lớn aquamarine xử lý lấp đầy đã được  đưa vào thị trường Trung Quốc. Khoảng 10.000 viên đá làm trang sức đã được kiểm tra ở Trung tâm giám định vàng và kim cương quốc gia ở Trung Quốc (NGDTC), chúng tôi gặp hơn 200 món gồm hơn 400 viên aquamarine có lấp đầy polymer (hợp chất cao phân tử) với nhiều chất lượng khác nhau. Cho đến giờ cúng tôi chưa gặp viên đá mài giác có xử lý lấp đầy nào cả, những viên lấp đầy thường ở dạng hạt (hình 1), cabochon và tượng khắc.

Khoáng vật và phương pháp:

Trong bài này, chúng tôi nghiên cứu một chuỗi đeo tay aquamarine do một người buôn trang sức cung cấp, nó bao gồm 17 hạt màu lục phớt xanh lấp đầy polymer như đã đề cập ở trên (nặng 11,28 – 12,46 ct, xem lại hình 1). Chuỗi tay được tháo rời ra để chắc rằng không có sự giao thoa từ sợi dây dùng để xâu các hạt. Hơn nữa chúng tôi còn nghiên cứu 2 viên aquamarine mài giác (1 viên tẩm dầu và 1 viên không xử lý) để so sánh đặc điểm quang phổ.

Tại NGDTC, chúng tôi thực hiện các kiểm tra ngọc học cơ bản và phổ hồng ngoại biến hình Fourier (FTIR) trên tất cả các mẫu. Phổ FTIR được thực hiện bằng thiết bị Nicolet Nexus 470 ở nhiệt độ trong phòng và độ ẩm tương đối dưới 40%. Phổ thu thập được trong khoảng từ 6000 – 400 cm^-1 ở độ phân giải 8 cm^-1 với 8 lần quét trên một mẫu, tại mỗi lần quét sẽ tăng cố định 1,0 độ phân giải. Phổ FTIR truyền dẫn và phản xạ phản chiếu đều đã được thực hiện.

Để kiểm tra có lấp đầy thủy tinh chì như được sử dụng trong corundum xử lý lấp đầy hay không, chúng tôi thực hiện phân tích hóa định tính trên các mẫu tại NGDTC bằng phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng EC Thermo QuantX (EDXRF) sử dụng các tham số tối ưu hóa để phát hiện ra các nguyên tố nặng. Với các điều kiện thực hiện như sau: thời gian 100 giây, điện áp 20 kV, tiêu điểm Rh, chân không và không sử dụng kính lọc.

Kết quả và thảo luận:

Các đặc tính vật lý và quang học: Các đặc tính vật lý và quang học của các mẫu lấp đầy polymer, tẩm dầu và không xử lý được nêu trong bảng 1. Bằng mắt trần, các hạt lấp đầy không cho thấy đặc điểm đáng chú ý nào làm ta nghi ngờ cả. Chúng trong suốt và chứa nhiều vết nứt. Tuy nhiên, các khe nứt trong một vài hạt có phát quang yếu, màu trắng phấn dưới UV sóng dài. Đây là một đặc điểm chỉ thị rõ ràng để phát hiện ra lấp đầy polymer (theo Kammerling và Koivula, 1991). Tất cả các mẫu đều trơ dưới UV sóng ngắn.

Bảng 1: Các đặc điểm vật lý và quang học của các mẫu aquamarine nghiên cứu cho bài này

Các đặc tính dưới kính hiển vi: Dưới phóng đại 10 lần, chúng tôi thấy hiệu ứng lóe sáng ở hầu hết mọi hạt xử lý lấp đầy; ngoài ra còn thấy một số đặc tính dưới kính hiển vi thông thường khác là các vùng có độ nổi cao (do chưa lấp đầy hoàn toàn) và các vùng như mây màu trắng làm giảm độ trong suốt của các viên đá (hình 2). Những đặc tính này là dấu hiệu kinh điển của lấp đầy polymer (theo Kammerling và những người khác, 1991; Johnson và những người khác, 1999; Hainschwang, 2002). Một số khe nứt trong các hạt có sự phát ngũ sắc (hình 3) và hiệu ứng lóe sáng. Khi nhìn trực diện chỗ lóe sáng trên một mẫu, chúng tôi quan sát được các đường nổi được lấp đầy chạy lên đến bề mặt mài bóng của viên đá (hình 4). Không thấy hình ảnh phản chiếu của các khe nứt nằm bên dưới.

Phổ hồng ngoại: Phổ FTIR thành công trong việc xác định loại vật liệu lấp đầy trong các hạt và các viên đá tẩm dầu dùng để so sánh. Phổ thu được từ các hạt (hình 5), vùng giữa 3100 và 2850 cm^-1 cho thấy các đặc điểm có thể dùng để chẩn đoán là có polymer. Các đỉnh ở 3051 và 3035 cm^-1 có liên quan với các liên kết C-H của benzene, trong khi đó các đỉnh khác ở 2962, 2927 và 2873 cm^-1 thì liên quan đến liên kết C-H trong ethylic (theo Stuart, 2004). Cường độ của phổ có mặt sự xử lý lấp đầy thì khá cao ở một số mẫu, được cho là do có một số chất liệu dư thừa hiện diện trên bề mặt. Chúng tôi nghi ngờ những polymer này là nhựa tổng hợp như Opticon hay Araldite (theo Johnson và những người khác, 1999; Hainschwang, 2002; Lowry, 2006). Sự khác nhau giữa phổ các viên lấp đầy với phổ của các mẫu tẩm dầu và các viên đá không xử lý dùng để so sánh là rất rõ ràng (xem lại hình 5).

Phân tích hóa học: Không phát hiện ra các nguyên tố nặng như chì dưới phổ EDXRF (theo Li và những người khác, 2008). Vì thế không cho thấy bất kỳ bằng chứng lấp đầy thủy tinh chì nào được sử dụng trong các mẫu mà chúng tôi nghiên cứu.

Kết luận:

Một số viên aquamarine xử lý lấp đầy trong nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có sự phát quang khác thường dưới UV sóng dài, đó là một dấu hiệu rõ ràng của lấp đầy polymer. Dấu hiệu dưới kính hiển vi của mặt lấp đầy polymer bao gồm các đường nổi ở bề mặt nhưng không có sự phản chiếu tương ứng của các đặc điểm bên trong và hiệu ứng lóe sáng khi các mẫu được nhìn gần song song với các khe nứt được lấp đầy.

Theo kinh nghiệm của chúng tôi, khoảng 15% lượng aquamarine chất lượng xấu (hầu hết là dạng hạt, cabochon và tượng khắc) hiện nay trên thị trường Trung Quốc đều được xử lý lấp đầy. Mặc dù chúng tôi chưa gặp mẫu mài giác lấp đầy polymer trên thị trường, nhưng phương pháp này thì dễ dàng áp dụng trên các viên đá mài giác có chứa tạp chất. 

(Theo Li Jianjun, Sun Yuan, Hao Wangjiao, Luo Han, Cheng Youfa, Liu Huafeng, Liu Ying, Ye Hong và Fan Chengxing, trong Rapid Communications, G&G Fall 2009)

Kim Cương “Đen” Có Màu Tím Đậm

Kim cương đen không phải là không phổ biến trên thị trường buôn bán đá quý, nhưng các viên có màu tự nhiên thì khá hiếm. Hầu hết kim cương đen hiện nay trên thị trường được tạo ra bằng cách nung nhiệt các viên kim cương nhiều vết nứt ở nhiệt độ cao trong chân không để graphit hóa các khe nứt và bao thể. Kết quả là viên đá gần như chắn sáng có chứa quá nhiều graphite (than chì) đến nỗi viên kim cương có thể dẫn điện. Trước đây việc xử lý liên quan đến chiếu xạ liều mạnh hay chiếu xạ cộng với nung nhiệt cũng được sử dụng để tạo nên kim cương đen. Trên thực tế chúng có màu lục rất đậm khi soi dưới đèn sợi quang cường độ mạnh. Thỉnh thoảng chúng tôi thấy các màu đậm khác như cam và xanh. Đặc trưng của kim cương màu đen tự nhiên là chứa nhiều bao thể sậm màu (thỉnh thoảng là graphite) làm cho viên đá có vẻ màu đen khi nhìn trực diện từ mặt trên. Những đám mây hydro dày đặc và đậm màu cũng được ghi nhận là yếu tố tự nhiên của màu đen trong kim cương (xem Lab Notes: Fall 2008, trang 254; Spring 2009, trang 54 – 55).

Gần đây phòng giám định GIA ở Carlsbad, California có nghiên cứu 1 viên hình hạt dưa giác cúc đáng quan tâm nặng 0,4 ct. Tông màu của viên kim cương quá đậm khi nhìn trực diện từ mặt trên nên viên đá được phân cấp là Fancy black – màu đen (hình 6, trên). Tuy nhiên khi để viên đá ở tư thế lật phần mặt xuống dưới trong một khay màu trắng thì thấy màu của viên kim cương thực chất là màu tím rất đậm (hình 6, dưới). Điều này rất đặc biệt vì đây là lần đầu tiên chúng tôi thấy kim cương tím có tông màu đậm như thế.

Phổ hấp thu hồng ngoại của viên kim cương (xem nguồn dữ liệu G&G tại địa chỉ website www.gia.edu/gandg) cho thấy đó là loại Ia có sự tập trung rất nhiều nitơ và hydrô lẫn tạp. Đặc trưng của kim cương tím giàu hydrô tự nhiên là viên đá có chứa các lỗ dạng ăn mòn axit nông và các hổng hốc và phát quang màu vàng dưới cả UV sóng ngắn và sóng dài (theo C. van der Bogert và những người khác, bài “Kim cương giàu hydrô màu xám – đến xanh – đến tím từ mỏ Argyle, Australia”, quyển G&G, Spring 2009, trang 20–37).

Viên đá cắt hình hạt dưa này được xem là một loại kim cương đen rất hiếm. Nó được đưa tin như một báo cáo về nguồn gốc màu “tự nhiên”. 

(Theo Christopher M. Breeding và Kimberly M. Rockwell, trong Lab Notes, G&G Summer 2009)