Bảng tin tháng 07/2012

Khoáng Vật Clinohumite Kích Cỡ Lớn Đặc Biệt

Khoáng vật Clinohumite, (Mg,Fe²⁺)₉(SiO₄)₄(F,OH)₂, là loại đá được sưu tầm khá hiếm thấy với màu vàng phớt cam đến cam phớt nâu. Đặc biệt những viên mài giác <2 ct là rất hiếm nhưng cũng đã từng có những viên nặng hơn thế được cắt mài, ví dụ như có viên nặng 36,56 ct được L.Massi phát hiện, đăng tải trên InColor, Summer 2007, trang 30 – 31, tiêu đề “Phòng giám định AIGS Bangkok kiểm định viên clinohumite đặc biệt hiếm thấy từ vùng Tajikistan”. Trong bài báo cáo này, chúng tôi diễn dẫn các đặc điểm của viên clinohumite đặc biệt lớn, trọng lượng lên đến 84,23 ct (32,6 x 24,79 x 17,77 mm). Thông tin cơ bản về viên đá được cắt mài này như sau: nó được tìm thấy bởi Y. Zhukov “Clinohumite – The mountain fire”, InColor, Spring 2010, trang 48 – 51.

Viên đá được mài kiểu giác cúc, hình quả lê và có màu cam phớt nâu (hình 1). Đặc điểm bên trong gồm có nhiều bao thể 2 pha (hình 2, trái) và các mặt tạp chất tàn dư dạng “dấu vân tay” và những đường sọc tăng trưởng màu cam phớt nâu góc cạnh rõ, đây là những bằng chứng chứng minh đây là khoáng clinohumite như các tài liệu trước đây ghi nhận (theo U. Henn và nhóm nghiên cứu, bài “Khoáng clinohumite chất lượng quý từ vùng Tajikistan và Taymyr, miền Bắc Siberia, quyển Journal of Gemmology, Vol 27, No. 6, 2001, trang 335 – 339; và Winter 2004, phần GNI, trang 337 – 338). Nhiều mặt song tinh cũng được nhìn thấy dưới hai nicol phân cực vuông góc (hình 2, phải). Viên đá trơ dưới chiếu xạ cực tím UV sóng dài nhưng lại phát quang màu cam vừa đến vàng phấn mạnh dọc theo các sọc tăng trưởng dưới UV sóng ngắn. Đặc điểm phổ Raman cũng như các đặc tính ngọc học như chỉ số chiết suất RI (1,635 – 1,670) và giá trị tỷ trọng SG (3,21) đã chứng thực khoáng này là clinohumite. Phổ hồng ngoại ghi nhận những đặc trưng hấp thu của clinohumite, bao gồm dãy rộng nằm giữa 3560 cm^-1, do sự kéo căng OH, ngoài ra còn các dãy tại 4100 và 4510 cm^-1 được cho là do các phân tử MgOH kết hợp với Si-OH theo thứ tự lần lượt (theo R. L. Frost và nhóm nghiên cứu, “Phổ hấp thu hồng ngoại và gần hồng ngoại có thể phân định khoáng trong nhóm khoáng vật humite”, Vibrational Spectrosopy, Vol. 44, 2007, trang 154 – 161, http://dx.org/10.1016/j.vibspec.2006.11.002). Phổ hồng ngoại biến hình Fourier – FTIR và phổ Raman của khoáng vật này hiện có trong cơ sở dữ liệu của G&G (gia.edu/gandg). Phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) phát hiện một lượng chính Mg, Fe và Si và một lượng nhỏ Ti, Mn, cũng cho thấy đây là những đặc điểm của clinohumite.

Hình 2: Quan sát dưới kính hiển vi thấy được bao thể 2 pha (lỏng-khí) (trái, phóng đại 35 lần), sọc tăng trưởng màu cam phớt nâu có góc cạnh rõ (giữa, phóng đại 12 lần) và nhiều mặt song tinh (phải, nicol phân cực vuông góc, phóng đại 75 lần). Ảnh chụp bởi Kyaw Soe Moe.

Hai khu vực chủ yếu có khoáng vật clinohumite chất lượng quý là Pamir Mountains thuộc Tajikistan và vùng Taymyr thuộc miền Bắc Siberia (Massi, 2007). Thật không may là nguồn gốc địa chất của khoáng clinohumite này đến nay vẫn chưa được lý giải. Tuy nhiên mẫu khoáng này là mẫu clinohumite lớn nhất mà phòng giám định GIA kiểm tra. (Theo Kyaw Soe Moe và Wai Win trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)

 

Màu Của Kim Cương Đen Được Tạo Ra

Do Sự Biến Dạng Dẻo Mạnh

Màu đen của kim cương là do nhiều nguyên nhân tự nhiên hoặc nhân tạo, từ những bao thể (nhiều bao thể than chì hoặc những bao thể nhỏ dạng đầu kim hoặc mây dầy đặc) bị nung nhiệt hoặc chiếu xạ cực mạnh. Mới đây phòng giám định ở New York có kiểm tra một viên kim cương đen được tạo màu bởi một kỹ thuật khác.

Viên kim cương cắt dạng tròn này nặng 0,85 ct (5,70 x 5,78 x 3,87 mm), được phân cấp màu đen (hình 3). Quan sát dưới kính phóng đại và đèn sợi quang rất mạnh thấy nó có nhiều mặt nứt và bao thể vô cơ cũng như những dãy màu nâu đậm phân bố dọc viên đá (hình 4). Biến dạng dẻo mạnh cùng với những dãy màu dài cũng được nhìn thấy rất rõ dưới thiết bị DiamondView. Phổ giữa hồng ngoại thấy vạch hấp thu mạnh liên quan đến N với mức năng lượng bậc 1 và vạch hấp thu yếu tại 3107 cm^-1 liên quan đến H. Ngoài ra còn ghi nhận được những vạch hấp thu mạnh từ các tâm liên quan đến màu hổ phách ~4170 và 4070 cm^-1 với cường độ theo thứ tự lần lượt là 2,0 và 1,1 cm^-1.

Những khoảng trống tâm sai hỏng, khuyết hỏng mạng tinh thể kim cương liên quan chặt chẽ với biến dạng dẻo, thường hấp thu trong vùng ánh sáng nhìn thấy được ở ~600 nm đến những tia có bước sóng ngắn hơn. Khi có sự tập trung rất cao, như trong viên kim cương này, vạch hấp thu của chúng mở rộng ra toàn bộ vùng ánh sáng nhìn thấy được và ngăn chặn hầu như toàn bộ ánh sáng. Rất hiếm khi nhìn thấy kim cương thiên nhiên có biến dạng dẻo mạnh như thế này, đây cũng là lý do tạo nên màu đen của kim cương. Viên đá này chứng minh rằng còn những lý do khác nữa để tạo được màu đen tự nhiên trong kim cương.

(Theo Wuyi Wang trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)

 

Kim Cương Phủ Màu Đen

Trong vài năm gần đây, tạp chí Gem & Gemology có đăng tải một số viên kim cương đen đặc biệt thú vị (xem quyển Spring 2007, Winter 2007, Fall 2008 và Summer 2010 phần Lab Notes; ngoài ra S. V. Titkov và nhóm nghiên cứu cũng có bài “Nghiên cứu về những nguyên nhân tạo màu trên kim cương đen vùng Siberia”, Fall 2003, trang 200 – 209). Màu của kim cương đen là tự nhiên thì thường đặc trưng bởi các nguyên do như chứa nhiều bao thể khoáng vật hoặc mây có màu đậm/sậm. Nó cũng có thể được quy cho sự phóng xạ nhân tạo hoặc graphite hóa do nhiệt dọc theo các mặt nứt (các quá trình này có thể từ tự nhiên hoặc xảy ra trong phòng thí nghiệm).

Mới đây, phòng giám định ở New York có nhận một viên kim cương hình giọt nước, màu đen, nặng 1,29 ct (hình 5) được yêu cầu xác định nguồn gốc màu sắc. Phổ hấp thu hồng ngoại xác định đây là kim cương kiểu Ia có chứa tạp chất hydrogen (H). Đúng như mong đợi, viên đá trơ dưới cả chiếu xạ cực tím UV sóng ngắn và sóng dài. Tuy nhiên, kiểm tra dưới kính hiển vi thì thấy rõ ràng là màu của viên kim cương nhạt hơn tại vị trí dọc theo các đường giao giữa các giác (hình 6) và những vùng này có sự tương phản về phát quang khi quan sát trong thiết bị DiamondView (hình 7). Gờ cũng cho thấy có sự tập trung màu sậm và những vết xước ở phần đáy thì sáng màu hơn phần màu đen của đá; cả hai đặc điểm này dễ dàng quan sát thấy bằng kính hiển vi. Những mặt nứt bên trong kim cương có màu tối là do các bao thể tự nhiên màu đen. Các đặc điểm quan sát được cho thấy nó là kim cương được cải thiện làm đậm màu thêm bằng cách phủ màu.

Đây là lần đầu tiên phòng giám định ở New York bắt gặp loại kim cương phủ màu đen thế này. Do viên kim cương được phủ màu nên phòng giám định không phân cấp màu cho nó. Trong trường hợp này màu đen được phủ lên làm cho viên đá có vẻ ngoài tối hơn, đến nỗi ta thấy nó đúng là màu đen. Mặc dù việc phủ màu kim cương đen có thể cải thiện toàn bộ vẻ ngoài của nó hoặc chỉ ở phần nào đó là có màu nhưng trong trường hợp này việc xử lý dễ dàng được xác định bằng kính hiển vi.

(Theo Erica Emerson trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)

 

Kim Cương Không Màu, Không Xử Lý Có Mức Biến Dạng Cao

Kim cương hình thành dưới nhiệt độ và áp suất cực cao, nằm sâu trong lòng đất và nó còn chịu thêm những áp lực trong suốt hành trình lên đến mặt đất. Những áp lực như trên có thể là nguyên nhân ngẫu nhiên trong việc hình thành cấu trúc mạng tinh thể của kim cương, điều này có thể tạo nên màu sắc cho kim cương theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ như màu nâu trên kim cương kiểu IIa được cho là do cụm lỗ trống khuyết mạng tinh thể tạo nên và độ đậm của màu sắc thường tương ứng với mức độ biến dạng (theo D. Fisher và nhóm nghiên cứu, bài “Lỗ trống là đối tượng nghiên cứu của biến dạng trong kim cương kiểu IIa”, quyển Diamond and Ralated Materials, Vol. 15, 2006, trang 1636 – 1642, http://dx.doi.org/10.1016/j.diamond.2006.01.020; D. Fisher, bài “Kim cương màu nâu và xử lý nhiệt cao áp cao”, quyển Lithos, Vol. 112S, 2009, trang 619 – 524, http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2009.03.005). Vì xử lý nhiệt cao áp cao (HPHT) có thể loại bỏ màu nâu trên kim cương kiểu IIa nhưng cũng có tác động rất nhỏ đến sự biến dạng, sự hiện diện của biến dạng có thể là một dấu hiệu quan trọng trong việc xác định những viên đá được tôi luyện HPHT.

Mới đây, phòng giám định Carlbad có nhận giám định 02 viên kim cương không màu kiểu IIa: một viên nặng 0,90 ct màu E hình hạt dưa và một viên nặng 0,73 ct, màu D, dạng tròn giác cúc. Dựa trên những đặc điểm ngọc học và quang phổ thì 2 viên kim cương này được xem là đá thiên nhiên và không xử lý. Tuy nhiên trong quá trình giám định, tác giả còn bị thu hút bởi đặc điểm khác thường trên cả hai viên đá là có sự hiện diện của biến dạng “tatami” với mức độ cao (hình 8) khi quan sát dưới hai nicol phân cực vuông góc. Những họa tiết biến dạng mạnh như thế này thì thường được thấy trên loại kim cương màu nâu. Đặc điểm họa tiết “tatami” này cũng có trong kim cương kiểu IIa không màu nhưng sự tập trung các lớp biến dạng ở mức thấp hơn.

Ngoài việc quan sát trực quan dưới nicol phân cực thì phương pháp gián tiếp nhưng tương đối đáng tin cậy để nhận diện sự biến dạng đó là đỉnh rộng ngay tại các tâm khuyết mạng được xác định dưới phổ phát quang bức xạ (PL) ở mức nhiệt độ nitrogen hóa lỏng. Phổ PL của viên kim cương 0,90 ct ghi nhận hai tâm sai hỏng NV: một không mang điện tích – NV⁰ (575 nm) và một mang điện tích âm – NV^– (637 nm); chiều rộng tại vị trí phân nửa đỉnh phổ cao nhất cho các tâm lần lượt theo thứ tự là 0,89 và 1,56 nm. Như với những gì quan sát được do biến dạng thì những số liệu này cao hơn nhiều so với giá trị thường thấy trong kim cương không màu, không xử lý. Giá trị chiều rộng tại vị trí phân nửa đỉnh phổ cao nhất trong tài liệu thu thập trên 250 viên kim cương không xử lý, dãy màu từ D đến E sẽ có chiều rộng trung bình là 0,29 nm đối với tâm NV⁰ với độ lệch cho phép là 0,07 nm; giá trị chiều rộng lớn nhất là 0,65 nm. Đối với tâm NV^– có giá trị trung bình là 0,30 nm, độ lệch cho phép là 0,10 nm; giá trị cao nhất là 0,79 nm. Những giá trị này thấp hơn nhiều so với những trị số trên viên kim cương 0,90 ct.

Kim cương có màu tự nhiên trải qua áp lực cao trong suốt quá trình hình thành cho đến khi được khai thác mà vẫn giữ được tình trạng không màu như thế này là điều hiếm thấy. Một trong những lý giải hợp lý là màu nâu trên kim cương được hình thành do sự tôi luyện tự nhiên trong suốt quá trình lịch sử địa chất.

(Theo Sally Eaton-Magaña trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)

 

Kim Cương Phủ Màu Có Đặc Điểm Quang Phổ Của Kim Cương Hồng Tự Nhiên

Kim cương phủ màu được bắt gặp khá thường xuyên ở cả trên thị trường mua bán và trong phòng giám định. Hầu hết các lớp phủ ở dạng màng mỏng phủ trên một hoặc nhiều giác ở phần đáy, cũng thường thấy phủ trên phần gờ hoặc gần gờ, tuy nhiên cũng có vài trường hợp lớp phủ được phủ hoàn toàn trên bề mặt kim cương. Do kim cương màu hồng tự nhiên rất có giá trị nên màu hồng thường được chọn để phủ lên kim cương, những viên được dự tính làm cho đậm màu thêm hoặc tạo lớp phủ trên những viên có màu không được ưa thích (xem trong phần Lab Notes, Winter 2010, trang 299 – 300). Phương pháp xử lý này có thể nhận diện bằng sự quan sát dưới kính hiển vi và đặc điểm hấp thu dưới phổ cực tím trong vùng nhìn thấy được (UV-Vis). Trong trường hợp của viên kim cương phủ màu hồng này có dãy hấp thu rộng đặc trưng tại ~520 nm (xem bài viết của A. H. Shen và nhóm nghiên cứu, “Đặc điểm của kim cương phủ màu: Nhận diện và độ bền”, Spring 2007 G&G, trang 16 – 34, http://dx.doi.org/10.5741/GEMS.43.1.16), vạch này dễ phân biệt với dãy hấp thu ~550 nm trong đá có màu tự nhiên.

Gần đây có một viên kim cương hình trái tim nặng 1,05 ct, trong hình 9 được đưa đến phòng giám định để phân cấp màu và lúc ban đầu nó được phân cấp là màu hồng-nâu nhạt. Phổ cực tím trong vùng nhìn thấy thu được dãy phổ hấp thu rộng ở ~550 nm (hình 10), đây là đặc trưng của kim cương màu hồng tự nhiên. Tuy nhiên dưới kính phóng đại thấy rõ lớp phủ ở các giác đáy (hình 11). Sau đó lớp phủ được loại bỏ bằng cách đun sôi viên đá trong acid và cấp màu được xác định lại là màu J (hình 9, phải).

Do thông thường thì dãy phổ hấp thu đặc trưng của lớp phủ màu hồng dao động từ 520 đến 550 nm, cho nên nếu chỉ dựa vào phổ kế thì sẽ không thể phát hiện được lớp phủ này. Trong việc giám định đá quý thì biện pháp cải thiện màu này chỉ ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình quan sát thông thường ban đầu bằng mắt nhưng khi kiểm tra qua các thiết bị giám định khác (kính hiển vi, phổ kế,…) thì dễ dàng phát hiện ra lớp phủ trên kim cương.

(Theo Sally Chan trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)

 

Xử Lý HPHT Cải Thiện Màu Trên Kim Cương

Rất Khó Phát Hiện

Việc nung luyện HPHT có thể loại bỏ tông màu nâu trên kim cương thiên nhiên kiểu IIa và biến chúng thành kim cương gần không màu đến không màu. Mặc dù một lượng đáng kể kim cương kiểu IIa xử lý HPHT đã từng được phát hiện tại các phòng giám định đá quý trong một thập niên vừa qua, nhưng rất ít được công bố trên những đặc điểm của vật chất ban đầu. Tuy nhiên, mới đây phòng giám định ở New York có cơ hội quan sát toàn bộ quá trình xử lý HPHT trên 4 viên kim cương.

Lúc đầu mới nhận thì 3 trong số 4 viên kim cương dạng tròn này (1,8 – 2,6 ct) được phân cấp màu từ J đến K, riêng viên thứ 4 thì có màu M. Phổ phát quang bức xạ (PL) chứng thực rằng chúng có màu tự nhiên. Phổ hồng ngoại cho thấy chúng là kim cương kiểu IIa thuần túy; chỉ duy nhất một viên là có sự hấp thu cực yếu tại vạch phổ liên quan đến hydrogen, ở 3107 cm^-1. Rất nhanh sau đó thì các viên kim cương này được đưa trở lại phòng giám định và lúc này màu của chúng được phân cấp trong dãy F đến E (hình 12). Trọng lượng của chúng giảm từ 2 – 5%, điều này là hợp lý do chúng cần phải mài lại một ít sau khi xử lý. Phổ phát quang bức xạ của chúng cho thấy là đã hoàn toàn thay đổi đúng như dự kiến, đây chính là kết quả của việc xử lý nung luyện HPHT.

Mặc dù cảm tưởng chung về xử lý HPHT trong thương mại là nó được sử dụng để thay đổi hoàn toàn kim cương không màu với tông nâu, thực nghiệm này cho thấy những xử lý như thế này cũng có thể được sử dụng để tạo ra sự cải thiện về màu sắc kim cương ngày càng tinh vi hơn, khó phát hiện hơn.

(Theo Wuyi Wang trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2011)