Bảng tin tháng 09/2019

Bao Thể Sillimanite Trong Ruby

Gần đây, phòng giám định GIA ở New York đã nhận giám định nguồn gốc của một viên ruby có các bao thể dạng hình trụ đáng chú ý. Các bao thể dài, hình lăng trụ và trong suốt, thường tập trung thành từng bó nhỏ nằm khắp viên đá (hình 1). May mắn thay, một vài bao thể hình kim này đã đâm ra đến bề mặt, cho phép quang phổ Raman laser xác định các các bao thể bí ẩn đó là khoáng vật sillimanite, một khoáng vật aluminosilicate hình thành trong đá biến chất cấp cao, bao gồm cả tướng amphibolite. Với công thức hóa học của Al₂SiO₅, sillimanite, một dạng đa hình của andalusite và kyanite, thường được nhìn thấy trong ruby.

Phổ khối – plasma cảm ứng kép – bắn laser (LA-ICP-MS) của viên ruby cho thấy nồng độ sắt đặc biệt cao là 7100 – 7410 ppmw. Kết hợp thành phần nguyên tố hóa học trong đá và các bao thể cho thấy đá có nguồn gốc từ đá chủ amphibolite, một hệ tầng biến chất phức tạp (NCL). Các nguồn ruby trong NCL bao gồm các quốc gia Đông Phi như Mozambique, Madagascar và Tanzania, trái ngược với các nguồn biến chất thuần túy như ở Miến Điện và Việt Nam.

Mật độ dầy đặc như vậy của các bao thể này hiếm khi được quan sát thấy trong các viên đá được gửi đến phòng giám định GIA. Bản thân sillimanite không phải là một khoáng vật đặc biệt hiếm gặp, đặc biệt là trong đá chủ amphibolite, vậy tại sao nó lại không được nhìn thấy trong các viên ruby được phân tích trước đây tại GIA? Do thói quen ưa thích của bao thể dạng kim là thường tập trung dày đặc, sillimanite trong ruby có khả năng ảnh hưởng đến độ trong suốt, có khả năng dẫn đến đánh giá là ruby chất lượng không quý trong mờ đến đục. Những viên đá như vậy không thường xuyên được gửi đến GIA. Thật là thú vị khi thấy các bao thể khoáng vật ít phổ biến như thế này trong phòng giám định, vì chúng cung cấp thêm những hiểu biết quý giá về ruby Đông Phi. 

(Theo Virginia Schneider và Tyler Smith, GIA, New York, phần Micro-World, quyển G&G Winter 2018)

Emerald Mắt Mèo Tổng Hợp Bằng Phương Pháp Gilson

Đầu những năm 1960, Pierre Gilson – một thợ làm gốm cũng là kỹ sư người Pháp đã thành công trong việc tăng trưởng và sản xuất emerald tổng hợp bằng phương pháp nóng chảy có chất lượng thương mại trên thị trường. Vào giữa những năm 1970, có thông tin rằng Gilson đã kiểm soát 95% emerald tổng hợp trên thị trường thế giới (J. Sinkankas, Emerald và các đá trong nhóm Beryl, Công ty sách Chilton, Radnor, Pennsylvania, 1981, trang 308). Trong khi nhà máy Gilson không còn hoạt động, vật chất này vẫn thỉnh thoảng bắt gặp trên thị trường và trong các phòng giám định đá quý. Các tác giả gần đây đã giám định một mẫu đá dạng cabochon, nặng 2,73 ct được quan tâm đặc biệt do dãy lụa óng ánh trên bề mặt của viên đá (hình 2).

Emerald tổng hợp Gilson thường được tăng trưởng từ các phiến mầm là các lát beryl tự nhiên đặt song song với trục c. Kiểm tra dưới kính hiển vi, mẫu vật cho thấy các màn mỏng tạp chất tàn dư thứ sinh còn sót lại dạng dấu vân tay, cũng như các dãy kéo căng giống như chuỗi hạt nằm song song với trục c, tất cả những đặc điểm này là thường thấy trong emerald tổng hợp Gilson. Nhiều giai đoạn tăng trưởng là do sức căng bên trong, gây ra bởi sự gián đoạn tăng trưởng có tính chu kỳ hoặc thay đổi một chút về thành phần hóa học khi bể tăng trưởng được nạp thêm dung dịch (Sinkankas, 1981; R. Diehl, “Neues zum Thema “Synthetischer Smaragd”: Besuch bei Pierre Gilson”, Zeitschrift der Deutschen Gemmologischen Gesellschaft, Vol. 26, Số 2, 1977, trang 61 – 75).

Hình 3: Sự sắp xếp song song của mạng lưới bao thể tàn dư ban đầu là nguyên nhân gây ra hiệu ứng mắt mèo. Ảnh chụp hiển vi của Jonathan Muyal; trường quan sát 2,77 mm.

Cũng song song với trục c (hình đôi mặt cơ bản của tinh thể gốc), các tác giả quan sát thấy một mặt phẳng gồm các ống (hình 3) chịu trách nhiệm cho hiệu ứng dãy lụa óng ánh. Mặt phẳng này có vô số bong bóng khí/khoang, ổ kéo dài chứa các tàn dư ban đầu – và có thể là các tinh thể phenakite nhỏ bé – nằm gần đáy cabochon. Mặt phẳng định hướng của các ống tàn dư ban đầu cũng hiện diện do sự thay đổi của các điều kiện trong quá trình tăng trưởng.

Thế giới hiển vi bên trong của emerald tổng hợp Gilson đã được phổ biến, công bố rộng rãi (E. J. Gzigelin và J. I. Koivula, Photoatlas of Inclusions in Gemstones, Vol. 3, Opinio Publishers, Basel, Thụy Sĩ, 2008). Nhưng điều thú vị của mẫu vật này là sự cắt mài thông minh của nó, với mặt phẳng tàn dư ban đầu thô ráp – cái mà một người thợ mài đá thường muốn loại bỏ – định hướng gần phần đáy và song song với nó, biến nó thành mẫu có dãy lụa óng ánh. Trên thực tế, đây là lần đầu tiên nhóm tác giả được quan sát một viên emerald mắt mèo tăng trưởng nóng chảy bằng phương pháp Gilson như thế này.

(Theo Jonathan Muyal và Pierre-Yves Chatagnier, phần Micro-Worl, quyển G&G Winter 2019)

Một Vài Cụm Zircon Trong Sapphire Của Ethiopia

Ethiopia là một vùng mỏ nổi tiếng với các loại đá như opal, emerald và sapphire có giá trị thương mại. Vào tháng 3 năm 2018, một nhóm chuyên gia GIA đã tìm được một viên sapphire màu xanh, nặng 1,911 ct từ mỏ Ch’ila ở khu vực Tigray. Hình ảnh bao thể quan sát được là một cụm các tinh thể tự hình nhỏ trong suốt với độ nổi cao. Quang phổ Raman xác định các tinh thể nhỏ này là zircon, ngoài ra trong các cụm này cũng chứa một số tinh thể monazite tròn cạnh, kích thước lớn hơn (hình 4). Zircon là bao thể phổ biến trong sapphire xanh, thường liên quan với các nguồn mỏ biến chất như ở Myanmar, Sri Lanka hoặc Madagascar. Các bao thể zircon từ các mỏ đó thường có dạng tròn cạnh hơn (E.J. Gzigelin và J.I.Koivula, Photoatlas of Inclusions in Gemstones, Vol. 3, Opinio Publishers, Basel, Thụy Sĩ, 2008, trang 188 – 303). Mỏ sapphire ở phía bắc Ethiopia có liên quan đến basalt kiềm, tương tự như mỏ ở Úc, Nigeria hoặc Thái Lan. Những nguồn này hiếm khi nhìn thấy các cụm tinh thể zircon tự hình. Sự hiện diện của các cụm zircon này có thể giúp phân biệt sapphire từ các nguồn sapphire khác có liên quan đến basalt. 

(Theo Charuwan Khowpong, GIA Bangkok, phần Micro-World, quyển G&G Winter 2018)

Tinh Thể Quý Hiếm: Bong Bóng Khí Có Thể Di Chuyển Trong Fluorite

Các tinh thể fluorite màu lục bị ăn mòn rất nhẹ đến từ mỏ Rogerley, nằm ở vùng khai thác đá Rogerley, Weardale, County Durham, Anh, nổi tiếng với đặc điểm phát quang sáng đẹp. Các đá fluorite ở mỏ Rogerley có phát quang mạnh, chúng thường chuyển sang màu trắng xanh sáng khi tiếp xúc với bức xạ cực tím sóng dài.

Fluorite có đặc tính phát quang từ địa phương này cũng sẽ thường có màu tím dưới ánh sáng mặt trời. Hiệu ứng này, được gọi là “phát huỳnh quang ánh sáng ban ngày”, điều này có vẻ là duy nhất đối với fluorite từ khu vực Weardale. Qua nghiên cứu đã cho thấy rằng đặc điểm phát huỳnh quang mạnh này là do hàm lượng nguyên tố đất hiếm (REE) tăng cao, bao gồm các nguyên tố Ce – cerium, La – lanthanum, Nd – neodymium, Sm – samarium và Y – yttrium.

Hình 6: Trong hai ảnh này, có thể dễ dàng nhìn thấy sự chuyển động của pha khí trong tinh đám fluorite. Ảnh chụp hiển vi của Nathan Renfro; bề ngang trường quan sát 6,54 mm.

Mẫu vật fluorite vùng Rogerite trong hình 5 có kích thước 17,68 × 17,38 × 13,50 mm và nặng 41,98 ct. Điều làm cho mẫu vật này trở thành tâm điểm của bài viết về “tinh thể quý hiếm” này là sự hiện diện của bao thể nguyên sinh dạng lỏng có thể nhìn thấy bằng mắt trần bên trong có chứa một pha khí có thể chuyển động bên trong nó. Dọc theo mặt giác, nơi hai tinh thể tăng trưởng cùng nhau, khoảng không gian âm được tạo ra. Sự hình thành bao thể lỏng chủ, nguyên sinh, chứa các tàn dư chất lỏng xảy ra khi tinh thể fluorite đang tăng trưởng. Khi so sánh hai hình ảnh chụp hiển vi trong hình 6, có thể thấy rõ sự chuyển động của pha khí. Các bao thể lỏng như thế này hiện diện trong fluorite là điều hoàn toàn không phổ biến được nhìn thấy. 

(Theo John I. Koivula, GIA, Carlsbad, phần Micro-World, quyển G&G Winter 2018)

Emerald Tự Nhiên Chứa Các Bao Thể Dọc Theo Ba Hướng

Gần đây, Phòng giám định hiệp hội đá quý đã nhận được một viên emerald 10,48 ct (hình 7) để giám định và xác định nguồn gốc. Chỉ số chiết suất (khoảng 1,58) và trọng lượng riêng (khoảng 2,80) nằm trong phạm vi nhóm khoáng vật beryl và kiểm tra bằng phổ hồng ngoại biến hình Fourier (FTIR) đã xác nhận nó là emerald thiên nhiên. Ngoài ra, phân tích phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) ghi nhận sự hiện diện của các nguyên tố Fe, V và Cr phù hợp với các khoáng vật vùng Zambia.

Viên đá hiển thị các màu sắc giao thoa khi được đặt dưới một kính phân cực với phần đáy hướng lên trên. Với conoscope – thấu kính cầu (dùng chùm tia sáng hội tụ hình nón, xuyên qua mẫu phân tích, tạo hình giao thoa dưới kính hiển vi phân cực), trục quang của viên emerald này được xác định là vuông góc với đáy.

Sử dụng kính hiển vi, thấy các bao thể dẹt được sắp xếp theo ba hướng giao nhau với các góc 60/120 độ (hình 8). Những bao thể này chủ yếu là màu nâu sẫm và trong suốt với hình dạng hình chữ nhật tự hình, một số trong đó có màu nhạt trông giống như mặt nứt không lấp đầy chất tàn dư. Ánh sáng phản xạ phân bố đều có thể được nhìn thấy ở một số góc nhất định. Nhóm tác giả đã suy luận rằng những bao thể này có bề mặt tương đối nhẵn, điều đó có nghĩa là các mặt tinh thể ban đầu của chúng không bị gặm mòn trong quá trình hình thành emerald. Quan sát thêm thì thấy các bao thể hình lục giác trong mặt phẳng cơ bản. Do sự phát triển không đồng đều trong quá trình hình thành tinh thể của chúng, một vài trong số chúng có hình dạng gần như hình tam giác. Các mặt của chúng song song với các hướng của các bao thể dẹt (hình 9, trên cùng). Nhóm tác giả cũng nhìn thấy các đường tăng trưởng sắc nét ở gần đáy của hình nón vuông góc với trục c. Các bao thể này dường như được tập trung rải rác trong một lớp mỏng với độ dày khoảng 1,5 – 2,0 mm, như hình 9 (phía dưới). Việc các bao thể sắp xếp định hướng nằm rải rác dẫn đến việc không nhìn thấy hiện tượng sao hoặc hiện tượng mắt mèo.

Xem xét trục quang học, nhóm tác giả đã kết luận rằng các bao thể dẹt phát triển dọc theo các mặt tinh thể emerald hình lặng trụ lục giác, với các bao thể dẹt hình lục giác song song với mặt cơ bản, như được minh họa trong hình 10.

Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu chúng có phải là syngenetic (đồng sinh) hay exsolution (chuyển pha kết tinh) do hình dạng được bảo quản tốt của chúng cho thấy rất ít bằng chứng về sự gặm mòn và không có đủ bằng chứng về sự thay đổi trạng thái kết tinh.

(Theo Yujie Gao (peter.gao@guildgemlab.com) and Kai Li, Guild Gem Laboratories, Shenzhen – Thẩm Quyến; Darwin Fortaleché, Guild Gem Laboratories, Hong Kong, phần Gem News International, quyển G&G Winter 2018)

Một Viên Kim Cương Tổng Hợp HPHT Trộn Trong Nhẫn Kim Cương Tự Nhiên

Gần đây, một chiếc nhẫn gắn 195 viên đá không màu và gần không màu (hình 11) đã được gửi đến Phòng thí nghiệm Trung tâm Dubai để kiểm định. Chiếc nhẫn gồm những viên kim cương tấm, tròn giác cúc được sắp xếp thành hàng. Kiểm tra với thiết bị DiamondSure đã xác định 194 viên trong số chúng là kim cương tự nhiên và một viên kích thước nhỏ còn lại cần kiểm tra thêm.

Do viên đá gắn trên nhẫn nên không thể dùng phổ hồng ngoại biến hình Fourier (FTIR) ở điều kiện phản xạ để xác định nó. Các bao thể kim loại rắn đã được nhìn thấy dưới kính hiển vi (hình 12). Mẫu cần kiểm tra có phát quang màu vàng mạnh và vàng lục vừa dưới chiếu xạ cực tím UV sóng ngắn và sóng dài, tương ứng (hình 13). Các bao thể và phát quang ám chỉ nó là kim cương tổng hợp HPHT, chúng thường có phản ứng phát quang mạnh hơn đối với cực tím sóng ngắn so với sóng dài. Phần lớn các chất tổng hợp HPHT trong dãy “không màu” thường không có thể phát hiện phát quang được bằng cực tím sóng dài (S. Eaton-Magaña và những người khác, “Quan sát trên kim cương tổng hợp HPHT: Tổng quan”, Fall 2017 G & G, trang 262 – 284), nhưng viên đá này cho thấy phát quang mạnh dưới cực tím sóng dài.

Viên đá đã được kiểm tra thêm với hình ảnh DiamondView và phổ phát bức xạ điện tử (PL). Phát quang màu lục phớt vàng mạnh và lân quan màu xanh được nhìn thấy với DiamondView, nhưng không thể nhìn thấy hình ảnh tăng trưởng rẻ quạt điển hình của kim cương tăng trưởng HPHT vì kích thước viên đá. Phổ PL cho thấy các đỉnh liên quan đến niken ở 882/884nm. Dựa trên những kết quả này, có thể kết luận rằng đây là viên kim cương được tăng trưởng trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp HPHT.

(Theo Nazar Ahmed Ambalathveettil (nanezar@dm.gov.ae), Nahla Al Muhari và Sutas Singbamroong Gemstone Unit, Dubai Central Laboratory, United Arab Emirates, phần Gem News International, quyển G&G Winter 2018)