Bản tin tháng 10/2013

Kim Cương Kiểu IIb Được Chiếu Xạ Nhân Tạo

Màu xanh bão hòa thì hiếm có trong kim cương thiên nhiên và nhiều phương pháp xử lý được phát triển để kích hoạt hoặc làm tăng hiệu ứng này. Các kỹ thuật thường được sử dụng gồm nung kim cương kiểu IIb dưới các điều kiện áp cao, nhiệt cao (HPHT) và chiếu xạ tia năng lượng cao đối với kim cương màu nhạt kiểu Ia/IIa. Tại phòng giám định ở New York vừa xem xét một trường hợp rất hiếm gặp của kim cương kiểu IIb được chiếu xạ nhân tạo để làm tăng màu xanh của nó.

Viên đá được cắt mài dạng hình khiên, giác tầng biến thể này (13,70 x 10,75 x 5,09 mm) nặng 4,13 ct và được phân cấp màu xanh lục đậm (hình 1). Sự tập trung màu rõ ràng được thấy ở phần chóp đáy, dấu hiệu thị giác quan trọng của chiếu xạ nhân tạo. Phổ hấp thu hồng ngoại cho thấy phổ đặc trưng của kim cương kiểu IIb, với 1 đỉnh mạnh ở 2800 cm^-1 tương ứng với sự tập trung boron hoạt tính quang học ~40 ppb (phần triệu). Kim cương kiểu IIb với kích cỡ và có sự tập trung boron này thường có màu xanh sáng (với thành phần phớt xám hoặc phớt nâu, tùy thuộc vào cường độ của biến dạng dẻo)  nhưng không đủ bão hòa để phân cấp ở cấp màu đậm. Phổ hấp thu trong vùng UV-Vis ở nhiệt độ nitrogen hóa lỏng cho thấy vạch hấp thu GR1 mạnh và một đỉnh yếu tại 666,7 nm tạo ra một khe truyền dẫn trong vùng lục đến xanh nhạt. Từ những quan sát này, cho thấy viên kim cương này bị chiếu xạ nhân tạo để cải thiện màu sắc của nó. Sự biến dạng dẻo mạnh thể hiện bởi biến dạng cao cho thấy viên kim cương có thành phần màu nâu lớn trước khi bị xử lý. Điều này cũng giải thích màu lục mạnh được thấy sau khi bị chiếu xạ.

Kim cương kiểu IIb hiếm khi bị chiếu xạ để cải thiện màu sắc của chúng. Mẫu kim cương bất thường này cho ta cơ hội nghiên cứu sự tương tác giữa khiếm khuyết ô mạng tinh thể (GR1) với những khiếm khuyết khác trong kim cương kiểu IIb.

(Theo Wuyi Wang và Paul Johnson, trong Lab Notes quyển G&G Spring 2012)

 

Emerald Kích Cỡ Lớn Có Cấu Trúc Gota de Aceite

Gota de aceite (Tiếng Tây Ban Nha nghĩa là “giọt dầu”) là cấu trúc tăng trưởng hiếm thấy trong emerald, dạng góc cạnh hay sáu cạnh rõ ràng (R. Ringsrud, “Gota de aceite: Thuật ngữ về loại emerald Columbia đẹp nhất”, Fall 2008 G&G, trang 242 – 245). Phòng giám định ở New York có cơ hội nghiên cứu viên emerald nặng 24,25 ct có hiện tượng này (hình 2).

Quan sát dưới kính hiển vi thấy các cấu trúc tăng trưởng rõ ràng với hình dạng giọt dầu khắp viên đá (hình 3, bên trái). Hiệu ứng này thậm chí được thấy bằng mắt trần. Một số cấu trúc có 6 cánh rất rõ xen kẽ với 6 đới tăng trưởng hình thành dạng 12 mặt (hình 3, bên phải); những cấu trúc khác có hình dạng góc cạnh nhưng không có chia thành dạng cánh. Những cấu trúc này xảy ra riêng lẻ hoặc trong các nhóm kéo dài. Trục c của mỗi cấu trúc tăng trưởng song song với trục quang học của emerald chủ. Đới tăng trưởng dạng cột như thế được phát triển bởi tăng trưởng song song của nhiều á tinh thể che kín cả emerald chủ (E. J. Gubelin và J. I. Koivula, Photoatlas of inclusions in Gemstones, Vol. 3, Opinio Publisher, Basel, Switzerland, 2008, trang 433 – 434).

Các bao thể hai và ba pha dạng răng cưa của mẫu đá và các đặc điểm phổ xác nhận nó là emerald Colombia. Các nhóm bao thể lăng trụ rõ nét, không màu dạng đơn lẻ và kết hợp được xác định bằng phổ Raman là thạch anh (xem hình ảnh trong Nguồn lưu trữ dữ liệu G&G tại mục gia.edu/gandg), một dạng bao thể được biết nhiều trong emerald Colombia nhưng trước đây không được ghi nhận là có trong các mẫu có cấu trúc gota de aceite. Viên đá cũng chứa đới màu phẳng mạnh và các khe nứt và các chỗ gãy được gắn lại từng phần là bằng chứng của xử lý cải thiện độ sạch.

Xem dưới ánh sáng khuếch tán, màu lục của viên emerald tập trung rõ trong cấu trúc tăng trưởng được mô tả bên trên, ngoài ra còn có các màu giao thoa bậc cao khi nhìn xuống trục quang học bằng đèn phân cực 2 nicol vuông góc (hình 4). Phổ hấp thu UV-Vis-NIR độ phân giải cao (hiện có trong Nguồn lưu trữ dữ liệu G&G) cho thấy các dãy rộng ở ~425 và ~613 nm và dãy kép ở 680 và 683 nm; tất cả những đặc điểm này là do Cr³⁺. Thật thú vị khi còn phát hiện ra một dãy rộng nhưng cường độ rất yếu ở ~830 nm, được tạo ra bởi Fe²⁺. Sự có mặt của dãy này, trước đây không được ghi nhận trong emerald Colombia và có thể là do độ phân giải cao của phổ. Cho đến nay cấu trúc gota de aceite chỉ được ghi nhận trên emerald Colombia và vì thế nó chính là công cụ hữu ích trong việc xác định nguồn gốc địa lý, cùng với những bao thể nhiều pha và đặc điểm phổ được nhìn thấy trong các viên emerald này.

(Theo Kyaw Soe Moe và Wai L. Win trong Lab Notes, quyển G&G Spring 2012)

 

Cập Nhật Thông Tin Về Mạch Kim Loại Nhân Tạo

Trong Việc Tạo Tác Các Khoáng Quý Nhân Tạo

Phần Lab Note của quyển Winter 2010 (trang 303-304)  có đăng bài về mạch kim loại nhân tạo trong turquoise tổng hợp cho thấy rằng loại mạch này có thể hiện diện trên các khoáng quý khác. Đó là trường hợp thú vị về một cặp đá mài dạng cabochon (hình 5) vừa được nghiên cứu tại phòng giám định Carlsbad.

Viên cabochon thứ nhất có dạng oval, nặng 76,63 ct được ghép từ các mảnh vỡ dạng góc cạnh, màu trắng gắn trên khối kim loại màu vàng. Dưới kính phóng đại cho thấy các cát khai trong các mảnh vỡ màu trắng và các mảnh kim loại dạng phiến được đính hờ trong phần nhựa không màu (hình 6), chúng dễ dàng bị vết hằng bằng một vật nhọn và tạo ra mùi hăng khi thử bằng bút thử nhiệt. Các kiểm tra ngọc học thu được chỉ số chiết suất điểm lên đến 1,65, tại đó có điểm nhấp nháy lưỡng chiết suất. Mẫu trơ dưới chiếu xạ UV sóng dài và sóng ngắn. Phân tích Raman xác định các mảnh vỡ là calcite, điều đó phù hợp với các đặc điểm ngọc học đã quan sát. Phổ EDXRF cho thấy Cu và Zn là các nguyên tố chính trong các mạch. Hợp kim này tạo nên hiệu ứng nhái vàng rất hiệu quả. Rõ ràng từ dáng vẻ bên ngoài của viên cabochon cho thấy chủ đích là muốn nhái thạch anh có mạch vàng, đó là một loại khoáng quý dùng để trang trí rất hấp dẫn và khá đắt giá.

Mẫu thứ hai là viên cabochon màu lục và xanh, nặng 34,53 ct, hình dạng tự do với các mạch kim loại màu đồng. Dưới kính phóng đại và phân tích Raman cho thấy nó là sự kết hợp giữa các hạt thạch anh kích thước cỡ hạt cát gắn trên nền là malachite, azurite, các mảnh kim loại và nhựa không màu, nó cũng tạo ra mùi hăng khi thử bằng bút thử nhiệt (hình 7). Chiết suất điểm 1,54 phù hợp hàm lượng các hạt thạch anh cao trong các miếng. Mẫu trơ dưới chiếu xạ UV sóng dài và sóng ngắn. Phân tích EDXRF cho thấy các mảnh kim loại được kết hợp phần lớn là Cu với một lượng nhỏ Zn. Nền màu đồng thì thích hợp cho việc nhái này, cả azurite và malachite đều được xem là khoáng vật đồng.

Đây là lần đầu tiên thấy được kỹ thuật chế tác này áp dụng cho các khoáng đặc biệt này và thật có lý để cho rằng các thành phần phụ thêm với mạch kim loại nhân tạo có thể hiện diện với nhiều dạng kết hợp. Vì thế hình dạng hình phiến của mạch kim loại là khá đặc trung cho nguồn gốc nhân tạo, không cần phải xem đến các thành phần khoáng.

(Theo Nathan Renfro và Amy Cooper, trong Lab Notes quyển G&G Spring 2012)

 

Các Bao Thể Lazurite Trong Ruby

Phòng giám định ở Carlsbad vừa kiểm tra một viên ruby không xử lý nhiệt, nặng 5,09 ct có tập hợp bao thể đáng chú ý. Kiểm tra ngọc học cơ bản ghi nhận các chỉ số chiết suất 1,762 – 1,770 và phát quang màu đỏ mạnh dưới chiếu xạ UV sóng dài. Nghiên cứu bằng phổ kế để bàn cho thấy các đường sắc nét ở 460, 470 và 694 nm cùng với dãy phổ hấp thu rộng có tâm ở 560 nm, điều đó xác định viên đá là ruby. Nghiên cứu dưới kính hiển vi thấy các đám mây rutile dạng tự hình sắc nét, óng ánh, phân bố dày đặc, carbonate hình thành ngay từ ban đầu chưa bị biến đổi, đa hợp tinh và nhiều bao thể tàn dư dạng “dấu vân tay”. Toàn bộ tập hợp bao thể, kết hợp với đặc điểm phát quang mạnh cho thấy đây là loại ruby trong đá hoa nghèo sắt, rất có thể có nguồn gốc từ Miến Điện.

Tuy nhiên có một dạng bao thể đặc biệt trong số các dạng bao thể đặc biệt nổi bậc. Đó là các tinh thể âm sắp xếp theo hàng (xem Fall 2009 Lab Note, trang 212) được lấp đầy bên trong bằng khoáng màu xanh rực rỡ được xác định là lazurite bằng phân tích Raman (hình 8). Lapis lazuli được biết có ở Myanmar và lớp phủ địa chất này có thể giúp đưa ra lời giải thích cho các bao thể lazurite trong đá chủ corundum.

Ông Vincent Pardieu đã thấy các bao thể màu xanh giống như thế trong ruby mà ông thu mua được từ Namya (hay Nanyaseik), Myanmar vào tháng 12 năm 2002. Phân tích một mẫu mua được trong chuyến đi đó, cũng xác định các bao thể (hình 9) là lazurite.

Các bao thể màu xanh trong ruby thì cựa kỳ hiếm và sự có mặt của lazurite trong mẫu đá nặng 5,09 ct này xác nhận chắc chắn nguồn gốc xuất xứ từ Miến Điện. Việc xác nhận này được củng cố thêm bằng chứng bởi các bao thể khác trong viên đá và thành phần nghèo sắt phù hợp với ruby Miến Điện. Theo chúng tôi biết thì đây là lần đầu tiên ghi nhận sự hiện diện của các bao thể lazurite trong ruby. (Theo Nathan Renfro và Vincent Pardieu, trong Lab Notes quyển G&G Spring 2012)

 

Vỏ Ốc Được Ghép Dán Và Bao Phủ Bằng Vật Chất Khác

Vỏ ốc thì hầu như hiếm khi được đưa đến GIA để làm giám định, vì thế phòng giám định ở Bangkok rất hào hứng khi vừa mới xem một mẫu như thế. Mẫu vật (hình 10) có trọng lượng 240,5 g và kích thước 132 x 69 x 56 mm. Khách hàng muốn cấp giấy chứng nhận nó là vỏ ốc biển tự nhiên. Các vỏ ốc có trôn vỏ cuộn sang bên phải như thế thì hiếm so với các vỏ có trôn vỏ cuộn sang bên trái và các tín đồ tôn giáo rất khát khao được sở hữu chúng, họ xem chúng là hiện thân của các vị thần Hindu.

Mẫu vật ở đây là một vỏ ốc, mặc dù cấu trúc bề mặt có cảm giác hơi mịn và nó có vẻ nặng hơn so với kích cỡ của nó. Kiểm tra kỹ hơn bằng kính loupe và kính hiển vi học ngọc cho thấy bề mặt của nó không phải là vỏ ốc mà là một chất giống nhựa có chứa nhiều bọt khí. Không có những đặc điểm rõ ràng liên quan đến vỏ ốc như cấu trúc lửa và không có dấu hiệu của các hốc sinh vật ký sinh hay các rãnh trên vỏ ốc. Khi đặt dưới chiếu xạ UV sóng dài, mẫu có phát quang màu vàng phấn không đều từ yếu đến vừa, không giống như phát quang màu xanh thường gặp trên vỏ ốc, điều này làm tăng thêm những nghi ngờ về tính tự nhiên của mẫu vật. Phân tích Raman không thấy các đỉnh aragonite đặc trưng ở 1085 và 705/701 cm^-1 (kép) thường thấy trong hầu hết các vỏ ốc. Phân tích hóa EDXRF cho biết có lượng nhỏ calcium (thành phần chủ yếu của vỏ ốc tự nhiên) và các vi lượng strontium (cũng là cấu tạo chính của vỏ ốc). Cả 2 nguyên tố sẽ nhiều hơn rất nhiều nếu mẫu là vỏ ốc tự nhiên.

Vỏ động vật chân bụng có trôn vỏ xoắn ốc tự nhiên cho thấy cấu trúc xoắn trôn ốc đặc trưng khi xem mặt cắt ngang hay nghiên cứu bằng ảnh chụp phóng xạ hiển vi. Nghiên cứu ảnh chụp phóng xạ hiển vi của mẫu này (hình 11) cho thấy rõ sự hiện diện của vỏ ốc tự nhiên cùng với thành phần khác – hầu như vật chất trám thêm vào được dùng để làm tăng sức nặng. Lớp vật chất nhân tạo được dùng để phủ lên chỗ ghép dán và làm cho nó có hình dạng giống như thật.

Vỏ ốc ghép dán và phủ vật chất khác này cho thấy các biểu tượng tôn giáo đơn giản này cũng được chế tạo với mục đích dối gạt những người mua nhẹ dạ cả tin.

(Theo Nick Sturman và Hpone-Phyo Kan-Nyunt, trong Lab Notes quyển G&G Spring 2012)

 

Kim Cương Có Đới Màu Khác Thường

Một tâm quang học với dãy phổ hấp thu rộng ở ~480 nm thỉnh thoảng thấy trong một số viên kim cương thiên nhiên màu cam vàng và trong viên kim cương “chameleon”. Tuy nhiên, có ít thông tin về đặc điểm cấu trúc nguyên tử này và cơ chế hình thành của nó trong kim cương thiên nhiên. Tại phòng giám định ở New York, vừa bắt gặp trường hợp thú vị về sự biểu hiện của tâm quang học này.

Một viên hình chữ nhật nặng 0,50 ct (4,43 x 4,29 x 2,80 mm) được phân cấp màu vàng cam đậm sáng. Phổ hấp thu của nó trong vùng giữa hồng ngoại cho thấy sự tập trung vừa phải nitrogen dạng A và một số đỉnh không xác định. Dãy hấp thu mạnh ở ~480 nm, phát hiện trong vùng phổ UV-Vis ở nhiệt độ nitrogen hóa lỏng, xuất hiện là nguyên nhân của màu vàng cam đậm sáng.

Đặc điểm đáng chú ý của viên kim cương này, thấy được khi nghiên cứu dưới kính hiển vi, là đới màu nổi bậc của nó. Màu vàng cam tập trung thành các đới song song phân cách bằng các vùng không màu liền kề (hình 12). Sự phân bố màu sắc thành dãy này tương ứng với phản ứng phát quang của viên kim cương dưới chiếu xạ UV sóng dài. Các đới màu vàng cam có phát quang màu cam vàng rất mạnh, còn các đới gần không màu thì phát quang màu xanh mạnh (hình 13). Quan sát dưới kính hiển vi kết hợp kính phân cực 2 nicol vuông góc thấy có ít sọc nội bên trong và không thấy sự thay đổi sọc giữa các đới màu khác nhau. Từ những quan sát này và bằng chứng rõ ràng là tâm hấp thu 480 nm cho phát quang màu cam vàng dưới chiếu xạ UV, điều này cho thấy rõ tâm 480 nm đã được phân bố thành cấu trúc phân đới. Điều này cũng cho thấy rằng cấu trúc dãy này không liên quan đến biến dạng dẻo, một nguyên nhân rất phổ biến của việc tạo đới màu trong kim cương thiên nhiên.

Mặc dù nguồn gốc của sự phân bố dị thường của tâm 480 nm trong viên kim cương này chưa được biết đến, nhưng sự định hướng các dãy màu một cách khéo léo bởi người thợ cắt mài đã làm cho vẻ ngoài của viên kim cương nhìn trực diện từ mặt bàn xuống phần đáy có cấp màu đậm sáng.

(Theo Marzena Nazz trong Lab Notes, quyển G&G Spring 2012)