Bản tin tháng 09/2009

Grossular màu lục-vàng nhạt ở Kenya.

Grossular màu lục thẫm (tsavorite) được phát hiện ở miền Đông châu Phi, tại Mozambique Belt (Tanzania) vào cuối thập niên 1960. Năm 1970 phát hiện thêm ở Kenya, được báo cáo bởi C. R. Bridges (Bài “Garnet-grossular màu lục [“Tsavorite”] ở Đông châu Phi”, trong quyển Summer 1974 G&G, trang 290 – 295). Theo tác giả Bridges (trang 293), những nghiên cứu ban đầu ở các khoáng vật từ không màu đến lục phớt vàng nhạt đến màu lá cỏ đậm hay lục emerald, cho thấy rằng màu lục sáng là do nguyên tố vanadi (V) cùng với sự hiện diện của Cr (chrôm). Mangan (Mn) cũng được tìm thấy trong các đá sáng màu và sắt (Fe) trong đá sẽ tạo ra nhiều tông màu phớt vàng (Bridges, 1974). Những nghiên cứu sau này cho thấy có mối liên quan của việc tăng lượng tập trung giữa V và Cr với màu lục; còn Fe thì liên quan với màu vàng của đá (theo D. V. Manson và C. M. Stockton, bài “Gem-quality grossular garnets”, quyển Winter 1982 G&G, trang 204 – 213).

Tháng 11 năm 2008, Dudley Blauwet (Dudley Blauwet Gems, Louisville, Colorado) đưa cho GIA mượn 04 mẫu đá grossular màu lục-vàng nhạt (hình 1), chúng có nguồn gốc từ làng Kabanga ở vùng Voi thuộc Kenya. Trước đây Voi là nơi có truyền thống về sản xuất nhiều loại khoáng màu xanh đậm hơn hoặc bão hòa hơn như loại tsavorite chẳng hạn, vì thế mà đến giờ chúng tôi mới có cơ hội mô tả đặc điểm của những mẫu vật nhạt màu hơn này. Các đặc điểm thu thập được từ 4 mẫu đá: màu sắc: lục-vàng nhạt đến lục phớt vàng nhạt; chiết suất RI: 3 mẫu có trị số RI = 1,738, một mẫu có RI = 1,736; tỷ trọng SG: 3,58 – 3,60; phát huỳnh quang: đỏ yếu đến vừa đến cam vừa dưới chiếu tia UV sóng dài và vàng-cam vừa dưới UV sóng ngắn; và không có đặc điểm nào được thấy bằng phổ kế để bàn. Những đặc tính này phù hợp với khoáng grossular (theo Gems quyển số 5 được biên tập bởi R. Webster, P. G. Read và Butterworth Heinemann, Oxford, UK, 1994, trang 201 – 202). Giữa kính phân cực chữ thập sẽ quan sát được lưỡng chiết suất dị thường từ rất yếu đến vừa. Quan sát dưới kính hiển vi phát hiện các kim ngắn và dài (nhìn bên ngoài có hình ống, vài cái dạng bó sợi) sắp xếp theo hướng khoảng 70^o­­ hoặc 110 ^o; những tinh thể nhỏ, trong suốt nằm tập trung thành cụm; các màng mỏng nhỏ; đôi khi còn có các phần tử rắn (hình 2). Các dạng bao thể này tương đồng với các bao thể thường thấy trong tsavorite (theo Gems quyển số 6 được biên tập bởi M. O’Donoghue và Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2006, trang 215 – 216). Ngược lại loại grossular kích thước lớn có màu tương tự màu vàng phớt lục ở vùng nào đó thuộc miền Đông Châu Phi đã được trình bày trong Winter 2005 GNI trang 352 – 353, loại này có kiểu tăng trưởng chồng chéo mạnh là đặc điểm đặc biệt của hessonite, một khoáng trong nhóm grossular.

Phân tích hóa bằng máy LA-ICP-MS (Phổ khối lượng – Plasma kép – Bắn laser) trên cả 4 viên đá cũng chứng thực chúng là grossular với tổng lượng Mn, Mg và Ti là <0,7 wt.%; và một lượng nhỏ các nguyên tố Fe, K, V và Cr (<0,1 wt.%). Trong grossular thường không tinh khiết và sự tập trung chromophore thấp là phù hợp với việc nhạt màu ở các mẫu đá. Phân tích phổ UV-Vis-NIR (Phổ cực tím – Thấy được – Gần hồng ngoại) cho thấy những dải hấp thu rất yếu ở 409, 419 và 430 nm, là do có sự tương quan giữa Mn²⁺ với màu vàng (Winter 1991 Gem News, trang 258). Mặc dù màu sắc của những mẫu đá đó bao gồm tsavorite chromphore Cr và V không đủ bão hòa để có thể phân loại chúng là tsavorite theo như định nghĩa của các tài liệu ngọc học.

Sau đó ông Blauwet có thêm ~ 100g khoáng vật vùng Kabanga nữa từ nhà cung cấp tương tự (trọng lượng đặc trưng từ 1 – 2 g và hiếm khi nặng đến 5 g). Đá thô gồm các đoạn bị gãy, ngoại lệ có một gói chỉ gồm các viên bị nước ăn mòn. Tương tự với các tính chất khoáng vật  trong báo cáo này, đá thô Kabanga còn mang các màu từ lục phớt vàng nhạt đến màu lục của lá bạc hà.

(Theo HyeJin-Green (hjanggre@gia.edu) và Donna Beaton, GemNews Xuân 2009)

Bao thể hình nhánh cây trong đá chrysoprase ở Úc

Hai viên đá chrysoprase ở Úc mài dạng cabochon tự do của ông Steve Perry (Steve Perry Gems, Davis, California) cho GIA mượn, một viên nặng 36,85 ct và viên kia nặng 41,67 ct (hình 1) có bao thể bất thường. Trong kỹ thuật mài đá từ nguyên liệu thô người ta thường cắt mài theo hình dạng gốc của nó nhưng với trường hợp này thì không thể áp dụng như thế bởi chúng có chứa các vết sẫm màu.

 

Hai mẫu đá có màu lục phớt vàng đặc trưng của chrysoprase, bên cạnh đó ta còn thấy trên viên đá có vài chỗ hầu như không màu. Qua những kiểm tra ngọc học cơ bản thu thập được các thông số sau: chiết suất điểm RI: 1,54; tỷ trọng SG: 2,57; phát huỳnh quang: lục phớt vàng dưới UV sóng ngắn và yếu hơn dưới UV sóng dài; không phản ứng dưới kính lọc Chelsea; không quan sát thấy vết khảm dạng vân lá như trong chalcedony tẩm màu. Phân tích hóa EDXRF phát hiện có Si và một lượng nhỏ Ni, nhưng không phát hiện thấy có Cr - nguyên tố thường có trong thành phần hóa học của chrysoprase.

Chrysoprase thường có dãy màu từ lục nhạt – lục táo đến lục đậm; cường độ đậm nhạt của đá có liên quan trực tiếp đến lượng Ni có trong đá (J.H Brooks, “Mỏ Chrysoprase ở Marlborough Creek”, Fall 1965 G&G, trang 323 – 330). Phân tích LA-ICP-MS cả hai viên cabochon cho thấy Ni ở mức 0,02 – 0,18 wt% (phần trăm khối lượng) tại khu vực gần không màu và 0,53 – 0,90 wt% tại khu vực màu lục.

Xem dưới độ phóng đại thì cả hai viên đá đều cho thấy dạng bao thể họa tiết hình nhánh cây thú vị (hình 2). Khoáng hình nhánh cây này hình thành dọc theo những vết nứt lên bề mặt và dọc theo các lớp chacedony, ngoài ra còn có các khoáng vật khác nữa – là kết quả của chất lỏng biểu sinh. Sự hòa tan này là đặc trưng của mỏ oxyt mangan mang đặc điểm là có hình dáng chẻ nhánh giống nhánh cây (trong trường hợp này có trên 3 dạng kích thước là đặc trưng cho khoáng có dạng hình cây). Khi nhìn thấy vẻ ngoài của những bao thể này làm ta dễ nhớ ngay đến oxyt mangan và điều này cũng đã được xác nhận bằng phổ kế Raman trên một số nhánh cây chạy dài đến bề mặt. Ngoài ra khi kiểm tra bằng máy phân tích LA-ICP-MS trên những bao thể chạy dài lên bề mặt cũng cho ta kết quả đây là khoáng giàu Mn.

Hầu hết các viên chrysoprase thương phẩm - loại không có bao thể dạng nhánh cây -  thường có màu gần giống nhau. Sự hiện diện của những họa tiết hình nhánh cây mỏng manh này làm cho những viên cabochon đặc biệt hơn bằng cách biến đổi phần bên trong đơn giản thành khoáng vật kỳ lạ và đẹp rực rỡ. (Theo Riccardo Befi (ricardo.befi@gia.edu), GemNews Xuân 2009)

Labadorite trong suốt ở Ketchikan, Alaska

Tháng 3 năm 2008, GIA nhận được vài mẫu đá trong suốt màu vàng rất nhạt đến vàng rất nhạt phớt nâu được cho là albite-oligoclase (plagioclase Natri) từ Ketchikan, Alaska. Ông Dudley Blauwet đã tặng một số viên cho GIA và một số khác thì cho mượn. Chúng được nhặt bằng tay từ những viên sỏi trên bãi biển ở một vùng cách 2 giờ đi thuyền từ một thị trấn miền duyên hải của Ketchikan, sau đó chúng đã được cung cấp lại cho ông Blauwet. Người cung cấp hàng này đã đến vùng nhặt đá ấy mỗi năm một lần, suốt 10 năm qua trong mỗi chuyến đi kéo dài khoảng 3 – 4 ngày, ông thu nhặt được khoảng 300 – 600 g đá thô. Hầu hết các viên sỏi là rất nhỏ nên ông chỉ thu nhặt những viên khoảng 3 mm trở lên, hiếm khi ông tìm thấy được những viên nặng đến gần 5 g. Khoảng 40% số đá thô thu thập được là có khả năng mài giác. Hơn 1.000 ct đã được cắt mài với trọng lượng thường dưới 1 – 2 ct, tuy nhiên cũng có vài viên khá lớn (nặng nhất là khoảng 12 ct). Hầu hết các viên đá này đã được bán ở dạng đá rời hoặc gắn trên nữ trang cho những khách du lịch bằng thuyền khi họ đến thăm Ketchikan. Các mẫu vật mà ông Blauwet cung cấp gồm 2 viên hình oval mài giác cúc, một viên nặng 0,75 ct, viên còn lại nặng 1,1 ct (hình 1) và 4 viên đá thô nặng từ 0,6 – 2 g. Những tính chất sau được ghi nhận từ các mẫu đá (trừ chiết suất và lưỡng chiết suất chỉ đo được trên 2 viên đá mài giác) như: màu sắc: vàng rất nhạt đến vàng phớt nâu; chiết suất RI: 1,561 – 1,570; lưỡng chiết suất: 0,009; tỷ trọng SG: 2,69 – 2,72; phát huỳnh quang: trơ dưới UV sóng dài và đỏ yếu dưới UV sóng ngắn; không thấy được vạch phổ nào dưới phổ kế để bàn. Với các đặc điểm ấy có thể kết luận đây là labradorite (tham khảo thêm trong Gems quyển số 6 được biên tập bởi M. O’Donoghue và Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2006, trang 263 – 267; quyển Winter 2006 GNI, trang 274 – 275). Quan sát dưới kính hiển vi phát hiện được các tinh thể nhỏ, chắn sáng màu nâu sậm đến đen cũng như nhiều bao thể dạng kim nằm trên một mặt phẳng.

Trong 6 mẫu vật được phân tích hóa bằng máy LA-ICP-MS (Phổ khối lượng – Plasma kép – Bắn laser), phương pháp này cũng được dùng khi phân tích labradorite ở Mexico đã được trình bày trong quyển Winter 2006 GNI. Ngoài những giá trị chiết suất RI tương ứng được liệt kê ở trên, thành phần của tất cả các mẫu vật cũng tương ứng với labradorite: từ ~Ab_32-42Or_2-3An_55-66 – đến các albite cuối cùng (albite- khoáng giàu natri), orthoclase (khoáng giàu kali) và anorthite (khoáng giàu canxi). Tất cả các mẫu đều chứa một lượng nhỏ sắt, như chúng ta biết rằng ion Fe³⁺ ở các mặt tứ diện của plagioclase tạo ra màu vàng nhạt (http://minerrals.catech.edu/color_causes/metal_ion/index.htm). Phổ UV-Vis-NIR đọc được đỉnh ở vị trí 380 nm và một đỉnh hấp thu rất yếu ở 420 nm. Theo O’Donoghue (2006, trang 267) ghi nhận những hấp thu ở vị trí 380 và 420 nm trong plagioslase là do ion Fe³⁺.

Labradorite là plagioclase trong đó Ca chiếm ưu thế (An_50-70), nó khác biệt với plagioclase Na (albite-oligoclase, An_0-30) bởi trị số chiết suất của nó cao hơn. Các viên labradorite chất lượng quý từ không màu đến vàng nhạt được biết đến ở nhiều khu vực khác nhau của vùng Tây Nam châu Mỹ như Oregon, Utah, New Mexico và Mexico (theo quyển Winter 2006 GNI, trang 274 – 275). Đây là lần đầu tiên chúng tôi thấy được khoáng vật như thế từ Alaska. (Theo HyeJin Jang-Green, GemNews, G&G Xuân 2009)

Kornerupine (prismatine) ở Tanzania.

Miền Đông châu Phi là nơi có rất nhiều khoáng vật lạ, trong đó có vài loại khá thu hút sự quan tâm của giới khoa học. Ví dụ như ở vùng Kwale, miền Nam Kenya, được biết là nơi sản sinh ra loại đá kornerubine mang nguyên tố Vanadi (V) màu “lục táo sáng” (trong quyển Gems quyển số 6 được biên tập bởi M. O’Donoghue và Butterworth-Heinemann,  Oxford, UK, 2006, trang 421). Tháng 9 năm 2008, ông Dudley Blauwet cho GIA mượn 3 viên đá konerupine có màu tương tự nhau (nặng từ 0,25 – 0,84 ct, hình 1) có xuất xứ từ Tanzania. Theo nguồn tin từ ông thì các mẫu đá này tìm thấy bởi một người độc thân ở Usambara Mountains, gần Tanga vào cuối năm 2007. Từ 20,6 g đá thô ông mài được 63 viên dạng mài giác với nhiều kích cỡ khác nhau, tổng trọng lượng là 13,25 ct.

Kiểm tra ngọc học trên 3 mẫu đá mài giác này cho ta kết quả sau: màu sắc: lục đậm; đa sắc: vàng phớt nâu nhạt, lục mạnh và lục phớt xanh nhạt; chiết suất RI: a = 1,660 – 1,662, b = 1,673 – 1,674 và g = 1,675 – 1,678; độ lưỡng chiết: 0,016 – 0,017; tỷ trọng SG: 3,28 – 3,32; phát huỳnh quang: vàng phấn đậm dưới UV sóng dài, vàng nhạt dưới UV sóng ngắn; phổ hấp thu: không nhìn thấy vạch hấp thu với phổ kế để bàn. Các đặc điểm này phù hợp với báo cáo của O’Donoghue (2006). Những ống tăng trưởng song song, những vết nứt cục bộ, những kim ngắn, kể cả những tinh thể (có thể là apatite hoặc zircon) và những tinh thể âm cũng được quan sát dưới độ phóng đại lớn. Với tất cả những đặc điểm nêu trên thì chúng là kornerupine theo báo cáo của E. J. Gübelin và J. I. Koivula (Photoatlas of Inclusions in Gemstones, Vol. 1, NXB ABC, Zurich, 1986; Vol. 2, Opinio Verlag, Basel,  Thụy Sĩ, 2005).

Các khoáng vật trong nhóm kornerupine là các ferromagne silicate nhôm có chứa B (boron), chúng có thể được miêu tả bằng công thức chung là (Fe,Mg)(Mg,Fe,Al)₉(Si,Al,B)₅O₂₁(OH,F). Nhóm này gồm 2 khoáng vật khác nhau do thành phần B, nếu B<0,5 trên mỗi đơn vị công thức (per formula unit [pfu]) thì gọi là kornerupine sensu stricto và nếu B>0,5 thì gọi là prismatine. (theo E. S. Grew và những người khác ..., trong bài “Prismatine: Sự xác nhận lại cho những hợp chất giàu boron trong nhóm kornerupine” đăng trên tạp chí Mineralogical, Vol. 60, 1996, trang 483 – 491).

 

Phổ EDXRF (Phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng) phát hiện các nguyên tố chính trong khoáng kornerupine cùng với một lượng nhỏ V. Không phát hiện ra nguyên tố B với máy EDXRF, do đó chúng tôi không thể dùng phương pháp này để xác định các mẫu vật này là kornerupine sensu stricto hay prismatine. Tuy nhiên với 2 dải bước sóng Raman tại vị trí ~884 và ~803 cm^-1 trong những khoáng vật nhóm kornerupine, khoáng vật này thường dễ dàng bị ảnh hưởng bởi sự tồn tại của nguyên tố B và cường độ quan hệ của chúng có thể dùng để ước lượng hàm lượng B có trong mẫu. Khoáng vật prismatine sẽ cho thấy cả 2 dải bước sóng 884 và 803 cm^-1, trong khi kornerupine sensu stricto chỉ cho thấy dải bước sóng 884 cm^-1 (theo B. Wopenka và những người khác, bài “Nhận diện nguyên tố B tự do và kornerupine [prismatine] giàu B” trong quyển “American Mineralogist”, Vol. 84, năm 1999, trang 550 – 554).

Bảng 1: Số liệu từ phân tích LA-ICP-MS của 3 viên prismatine từ Tanzania

(ppm): phần triệu

Khảo sát bằng phổ Raman trên cả 3 mẫu thấy được các dải bước sóng tại vị trí ~880 và ~800 cm^-1 cho ta thấy sự hiện diện quan trọng của nguyên tố B (hình 17). Tiến hành phân tích bằng máy LA-ICP-MS (Phổ khối lượng – Plasma kép cảm ứng – Bắn laser) trên cả 3 mẫu đá càng chứng minh sự tồn tại của V và hàm lượng B >0,5 pfu (xem bảng 1). Do đó 3 viên kornerupine này là giàu B và được phân loại là khoáng prismatine. (Theo Pamela Cevallos (pamela.cevallos@gia.edu), GemNews Xuân 2009)

Bao thể Ankangite và Celsian trong thạch anh Brazil

Tháng giêng năm 2008, nhà buôn đá quý Sergio Pereia de Almeida đã thu mua ở Teófilo Otoni, Minas Gerais được 20 kg tinh thể thạch anh không màu bên trong chứa các kim tỏa tia màu đen và một ít bao thể euhedral trắng đến không màu. Các tinh thể thạch anh hình lăng trụ này dài từ 1 đến 10 cm. Toàn bộ lô hàng đã được mài giác hoặc dạng cabochon ước tính tổng cộng được khoảng 20.000 carat. Một số viên đã được ông Pereia de Almeida tặng cho bảo tàng khoáng vật “La Sapienza” trường đại học Rome  và một số được đem đi giám định.

Trong 4 mẫu được kiểm tra bằng thiết bị ngọc học căn bản, kính hiển vi quét tia- Phổ kế phân tán năng lượng (SEM-EDS) và máy phân tích vi điện cực cho ta các tính chất ngọc học trùng khớp với khoáng thạch anh. Với tỷ trọng SG là 2,67 hơi cao hơn một chút so với tỷ trọng thạch anh. Ta dễ dàng nhìn thấy bên trong các viên đá có nhiều kim màu đen dài từ 0,1 đến 1 cm, đường kính từ 5 – 10 μm (xác định bằng máy SEM). Phân tích SEM-EDS bán định lượng cho thấy những bao thể dạng kim ấy thì thấy có sự hiện diện của các nguyên tố Ti, Cr và V. Bao thể khoáng euhedral màu trắng đến không màu có đường kính thay đổi từ 10 μm vài trường hợp ngoại lệ đến 1 mm.

 

Sử dụng máy thăm dò điện tử Cameca SX – 50 của hội đồng nghiên cứu địa chất môi trường quốc gia Italy (IGAG-CNR), Rome, chúng tôi xác định các kim màu đen là ankagite,  Ba(Ti,V³⁺,Cr³⁺)₈O₁₆. Đây là một khoáng oxyt cực kỳ hiếm, nó được đặt tên sau khi được phát hiện tại Ankang, tỉnh Shaanxi, Trung Quốc. Bao thể màu trắng đến không màu được xác định là celsian – BaAl₂Si₂O₈ một khoáng giàu Ba thuộc nhóm feldspar. Phân tích hóa hai dạng bao thể trên cho kết quả ở bảng 1. (Số Ba được phát hiện bằng máy phân tích phổ phân tán năng lượng SEM-EDS được coi là cao bởi thiết bị không thể xác định được đường kính của nguyên tố đó.)

Bảng 1: Phân tích vi cực điện tử các bao thể trong 2 viên thạch anh Brazil.^a

Sự hiện diện của bao thể ankangite và celsian trong thạch anh cho ta giả thuyết rằng chúng có nguồn gốc từ mỏ giàu barium (Ba). Ông Nilsinho ở Curvelo, Minas Gerais đã phát hiện ra loại thạch anh này, chúng được canh giữ trong khu vực riêng của quốc gia Brazil.

Theo tất cả những kiến thức của chúng tôi thì đây là lần đầu tiên kết quả về khoáng ankangite và celsian có trong thạch anh và hơn thế nữa điều này cũng đã là phong phú thêm cho những hiểu biết về bao thể trong thạch anh. (Theo Michele Macrì (michele@minerali.it) và Adriana Maras, trong GemNews G&G Spring 2009)