Bảng tin tháng 11/2012

Aquamarine Ở Huyện Thường Xuân, Tỉnh Thanh Hóa, Việt Nam

Aquamarine chất lượng quý được khai thác phần lớn từ Brazil và Châu Phi (Bank; Webster, 2002), cũng như tại Pakistan, Nga, Myanmar, Trung Quốc, Ấn Độ, Ukraine và Hoa Kỳ (Shigley, 2010). Aquamarine được phát hiện ở Việt Nam năm 1985 tại xã Xuân Lẹ (Huyện Thường Xuân, Tỉnh Thanh Hóa) trong bản đồ địa lý quốc gia. Đã được biết đến hơn 25 năm nhưng aquamarine với hình dạng tinh thể đẹp, màu sắc hấp dẫn chỉ được miêu tả trong một vài báo cáo ngắn (Phạm Văn Long, 2004; Hương, 2008; Atichat, Laurs, 2010). Theo những người buôn địa phương thì hàng năm người dân địa phương tìm thấy khoảng 100 – 150 kg khoáng quý trong suốt thập kỷ qua và trong năm 2010 khai thác được khoảng 300 – 400 kg. Cho đến nay chỉ có một số ít được mài giác (hình 1) và được bán chủ yếu trong thị trường Việt Nam. Bài viết này mô tả sự hình thành địa chất, các đặc điểm ngọc học và các đặc điểm phổ của aquamarine Thường Xuân.

Vị Trí Địa Lý, Địa Chất Và Việc Khai Thác:

Mỏ aquamarine Thường Xuân tọa lạc về phía tây cách khoảng 70 km so với trung tâm thành phố Thanh Hóa (hình 2). Thường Xuân là địa phương duy nhất ở Việt Nam có aquamarine có giá trị mua bán, ngoài ra ở vùng lân cận thuộc huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An cũng sản sinh một lượng nhỏ aquamarine từ quặng bồi tích.

Vùng Thường Xuân bị cắt ngang bởi một hệ thống đứt gãy chủ yếu nằm theo hướng Tây Bắc. Aquamarine được bao phủ bởi quặng pegmatite phân bố phần lớn ở phức hệ granite Bản Chiềng và Bản Mường, 2 phức hệ đó bao phủ một vùng khoảng 100 km² (hình 3). Thân quặng pegmatite thường hình thành dạng thấu kính hay các mạch, dày từ 10 đến 30 cm và dài khoảng vài mét đôi khi dày từ 4–5 mét và dài hàng chục mét. Theo nghiên cứu chưa được xuất bản của một trong số các tác giả (NNK), quặng pegmatite chứa thạch anh (38–48%), K-feldspar (~35%), plagioclase (18-24%), muscovite (2,3–3,5%) và biotite (0–2%). Thạch anh, feldspar, aquamarine, topaz, tourmaline, fluorite và zircon (hiếm khi) được tìm thấy trong các hốc tinh thể. Mặc dù topaz là một trong số khoáng chất lượng quý nhưng nó không được bao phủ trong pegmatite giống như aquamarine. Nhiều nơi có bồi tích aquamarine được biết đến, trong đó 4 địa điểm có sản lượng nhiều nhất là Bản Pảng, Lang Ben, Non Na Ca và Ban Tuc; tất cả đều có nguồn gốc từ pegmatite xâm nhập vào granite Bản Chiềng. Phần lớn sản lượng khai thác gần đây từ những mỏ này chứa aquamarine chất lượng rất quý cùng với thạch anh, topaz và cassiterite. Từ trước đến nay việc khai thác chưa có tổ chức; các tinh thể được nhặt đơn giản bằng tay từ các quặng bồi tích hoặc được khai thác từ phần mỏ pegmatite nông, dùng các công cụ thô sơ. Các tinh thể có dạng hình lăng trụ sáu mặt, nhiều tông màu và mức độ bão hòa, có độ trong từ trong đến trong mờ. Chúng thường có chiều dài từ 5 đến 20 cm và đường kính từ 1–6 cm.

Khoáng Vật Và Phương Pháp Nghiên Cứu:

6 tinh thể aquamarine từ quặng bồi tích (có chiều dài đến 4,5 cm; hình 4) và 4 viên đá mài giác (2,40–7,65 ct; xem lại hình 1) là đại diện của khoáng vừa mới khai thác ở Thường Xuân được nghiên cứu bằng các kỹ thuật ngọc học chuyên dùng. Các mẫu này được mua từ những người dân địa phương, ngoại trừ 1 tinh thể được một tác giả (NTN) tìm thấy trong quặng bồi tích. Tất cả các mẫu được nghiên cứu bằng kính lưỡng sắc, chiết suất kế Schneider, cân thủy tĩnh Shimadzu, đèn cực tím và kính hiển vi Schneider xem trong dung dịch nhúng với kính quang học Zeiss.

Phổ Raman được sử dụng để nghiên cứu các phân tử H₂O và CO₂ trong các mạch cấu trúc beryl, điều này chỉ cho thấy sự khác nhau giữa aquamarine từ những nguồn khác và để xác định các bao thể trong các mẫu được lựa chọn. Phổ thu được bằng phổ kế Jobin Yvon LabRam HR 800 nối với kính hiển vi quang học Olympus BX41 và máy dò Si-based CCD (thiết bị ghép điện tích); các mẫu bị kích xạ bởi laser ion Ar⁺ màu lục 514 nm. Phổ hiển vi Raman của các bao thể được thực hiện bằng thiết bị cùng tiêu điểm, phân tích dễ dàng trong phạm vi micron (2–5 mm).

Để nghiên cứu các đặc điểm của H₂O trong các mạch beryl, nhóm nghiên cứu đã ghi lại phổ IR từ một phần của hai tinh thể dùng phương pháp viên nhỏ KBr (2 mg mẫu dạng bột trộn với 200 mg KBr) trong vùng 4000–500 cm^-1 với phổ kế Perkin Elmer FTIR 1725X.

Ba trong số các tinh thể được đánh bóng một phần để phân tích hóa bằng máy dò hiển vi điện tử và phổ LA-ICP-MS. Phân tích bằng máy dò hiển vi LEOL JXA 8900RL được trang bị thêm phổ kế phân tán bước sóng, dùng điện áp gia tốc 20 kV và dòng điện dây tóc 20 nA. Silicon được phân tích bằng máy dò hiển vi và wollastonite (khoáng vật hệ ba nghiêng thuộc nhóm pyroxen) được sử dụng như một tiêu chuẩn. Dữ liệu thu được cho tất cả các nguyên tố từ LA-ICP-MS trừ Si có được bằng cách sử dụng phổ khối lượng plasma cảm ứng kép Agilent 7500ce trong thiết bị đếm xung điện và việc ăn mòn có được bằng hệ thống ăn mòn laser New Wave Research UP-213 Nd:YAG, dùng tần số xung điện lặp 10 Hz, thời gian ăn mòn là 60 giây, thời gian dừng lại 10 phần nghìn giây cho mỗi chất đồng vị, đường kính lỗ ăn mòn 100 mm và trung bình là 5 điểm laser ăn mòn cho mỗi mẫu. Chuẩn thủy tinh NIST 612 và thủy tinh BCR2G cũng được thực hiện theo cách phân tích trên như một khoáng đối chứng tham khảo.

Kết Quả Và Thảo Luận:

Vẻ bề ngoài và các đặc tính ngọc học: Sáu tinh thể có độ trong từ trong mờ đến trong và có màu xanh nhạt đến vừa. Chúng gồm các tinh thể hình lăng trụ sáu mặt hình thành đẹp {1010}, {0110} và {1100}, các mặt tinh thể hình đôi mặt cơ bản {0001} thường bị vỡ hay tròn cạnh. Bốn mẫu mài giác khá sạch khi nhìn bằng mắt thường, một số mẫu có các mặt nứt. Chúng có màu xanh nhạt đến vừa với độ bão hòa vừa phải và đa sắc rất rõ khi xem dưới kính lưỡng sắc. Chỉ số chiết suất n_o = 1,572 – 1,579 và n_e = 1,569 – 1,573. Giá trị tỷ trọng dao động giữa 2,66 và 2,70. Tất cả các mẫu đều trơ dưới chiếu xạ UV sóng dài và sóng ngắn.

Bảng 1: Thành phần hóa học của aquamarine từ vùng Thường Xuân, Việt Nam.^a

Các đặc điểm bên trong: Quan sát dưới kính hiển vi thấy các ống tăng trưởng và bao thể lỏng 2 pha (lỏng và khí, hình 5A) dạng góc cạnh và kéo dài trong tất cả các mẫu. Các bao thể nhiều pha (lỏng, khí và tinh thể rắn) ít được nhìn thấy. Các pha lỏng và khí được xác định bằng phổ Raman là H₂O và CO₂. Các tinh thể trong suốt trong bao thể nhiều pha được xác định là calcite và albite (hình 5B) trong một mẫu. Hematite và biotite được nhìn thấy là bao thể khoáng trong một mẫu (hình 5C, D).

Thành phần hóa học: Thành phần hóa học của 3 mẫu được phân tích, thể hiện trong bảng 1. Aquamarine Thường Xuân được mô tả đặc điểm là tập trung lượng sắt khá cao (đến 1,5 wt.% Fe₂O₃; so sánh với báo cáo của Adamo [2008] và Viana [2002] và một lượng nhỏ Na (0,048 wt.% Na₂O) và K (0,007 wt.% K₂O).

Hàm lượng Cs rất cao, lên đến 0,193 wt.% Cs₂O, so với aquamarine từ những nguồn khác (Adamo, 2008; Viana, 2002). Ngoài ra còn hiện hiện một lượng nhỏ nhưng quan trọng như Mg, Mn, Ca, Sc, Li, Ga, Rb và P cũng như nhiều nguyên tố vi lượng khác (xem lại bảng 1).

Nghiên cứu dưới kính quang phổ: Phổ Raman: Dãy phổ Raman chính của nhóm khoáng beryl được chỉ ra ở hình 6, là do dao động vòng (Kim, 1995; Charoy, 1996) và dao động kéo dài Si-O (Adams và Gardner, 1974, Hương, 2008). Ngoài ra, một dãy ở 1243 cm^-1 xuất hiện trong tất cả các mẫu liên quan đến sự dao động của các phân tử CO₂ trong mạch cấu trúc beryl (Charoy, 1996). Nó chỉ được thấy theo hướng trục E ǁ c, bởi vì chỉ duy nhất hướng này có các mạch phân tử CO₂ với trục đối xứng song song với trục c. Trước đây, CO₂ được ghi nhận như một phần tử dạng mạch trong beryl (Aines và Rossman, 1984) nhưng theo nhóm nghiên cứu được biết thì nó không được báo cáo là tồn tại trong aquamarine từ khu vực Thường Xuân này.

Hình 7 cho thấy phổ Raman điển hình của aquamarine Thường Xuân trong khoảng 3700 – 3500 cm^-1, điều này phù hợp với năng lượng dao động của H₂O trong beryl. Một dãy ở 3608 cm^-1 liên quan đến 3500 H₂O kiểu I và không liên quan đến các chất kiềm (Hương, 2010) được thấy trong tất cả các mẫu. Ngược lại một dãy ở 3598 cm^-1 liên quan đến H₂O kiểu II và liên quan đến các chất kiềm hầu như không được phát hiện. Điều này phù hợp với dữ liệu hóa học về hàm lượng kiềm thấp (sodium và potassium), có liên quan đến H₂O kiểu II trong mạch cấu trúc beryl.

Phổ hồng ngoại: Nhiều dãy phổ phù hợp với những gì thường thấy trong aquamarine được quan sát bằng phổ IR của aquamarine Thường Xuân (hình 8). Những dãy này trong khoảng 1300 – 800 cm^-1 được cho là do dao động Si-O (Gervais và Pirou, 1972; Adams và Gardner, 1974; Hofmeister, 1987; Aurisicchio, 1994). Những dãy này xuất hiện ở ~750 và 680 cm^-1 được cho là do tập hợp Be-O, nghiên cứu của Hofmeister và những người khác (1987). Hai dãy ở 525 và 500 cm^-1 liên quan đến sự liên kết căng giữa Si-O-Al (Plyusnina, 1964). Một cặp ở 2364 và  2340 cm^-1 là do carbon dioxide (Leung, 1983).

Những đặc điểm trong những vùng 1700-1500 cm^-1 và 3800-3500 cm^-1 có được do sự khác biệt của các kiểu H₂O (Wood và Nassau, 1967). Trong dãy phổ mới nhất thu được từ aquamarine Thường Xuân cho thấy chỉ có một dãy ở 3694 cm^-1. Điều này liên quan đến H₂O kiểu I (Schmetzer và Kiefert, 1990) phù hợp với các phân tích phổ Raman và hàm lượng kiềm rất thấp của aquamarine này.

Kết Luận:

Từ đầu những năm 2000, một lượng aquamarine chất lượng quý đáng kể được tìm thấy ở vùng Thường Xuân bởi người dân địa phương và hy vọng có nhiều sản lượng hơn nữa trong tương lai. Một số aquamarine được gắn trên nữ trang (hình 9) và phân phối phần lớn trong thị trường Việt Nam. Aquamarine này chứa lượng ion kiềm thấp và lượng sắt và cesium tương đối cao. Phân tích hóa khẳng định lượng kiềm thấp và sự hiện diện duy nhất H₂O kiểu I trong phổ Raman và IR. Ngoài ra sự hiện diện của các phân tử CO₂ trong mạch cấu trúc cũng được xác định bởi phổ Raman.

(Theo Lê Thị Thu Hương, Wolfgang hofmeister, Tobias Hager, Nguyễn Ngọc Khôi, Ngụy Tuyết Nhung, Wilawan Atichat và Visut Pisutha-Arnond trong Notes And New Technique, quyển G&G Spring 2011)

 

Khoáng Afghanite Chất Lượng Quý Từ Afghanistan

Tại Hội chợ đá quý Tucson năm 2011, Dudley Blauwet (Dudley Blauwet Gems, Louisville, Colorado) đã giới thiệu hàng trăm viên afghanite với màu xanh sáng tương tự màu của aquamarine (hình 10). Ông Blauwet thu mua những viên đá thô loại này lần đầu tiên vào khoảng tháng 12 năm 2009, trong cuộc hành trình đến Peshawar, Pakistan. Người bán hàng không chắc về việc xác định tên của loại đá này, chỉ biết rằng chúng đến từ một số mỏ gần mỏ khoáng lapis lazuli rất nổi tiếng ở Lajuar Madan thuộc huyện Sar-e-Sang, tỉnh Badakhshan, Afghanistan. Các tinh thể sạch thu được khoảng 1,16 nghìn tỷ carat.

Vào tháng 11 năm 2010, ông Blauwet quay lại khu vực này và thu mua được thêm hai tinh thể khoáng với tổng trọng lượng là 96 g từ một đối tác cũ của người bán hàng lần đầu tiên cho ông. Lần này chúng được bán với tên gọi afghanite và hai tinh thể này cũng đã được xác thực lại bằng phân tích qua máy vi dò điện tử (được thực hiện bởi Cannon Microprobe, Seattle, Washington). Chúng có dạng tháp lục giác hoàn chỉnh, dạng đặc trưng của loại khoáng afghanite. Từ lô đá thô này, cắt mài được khoảng 45 carat đá sạch với hai viên nặng nhất là 1,16 và 1,18 ct. Sau này vào tháng 11, ông Blauwet lại quay trở lại Peshawar và thu mua được một lô đá thô khác nặng 320 g được phân loại thành bốn nhóm chất lượng khác nhau. Một số viên cũng cho thấy rõ dạng tinh thể tháp lục giác hoàn chỉnh. Có hai viên đẹp hơn hết, với tổng trọng lượng khoảng 65 g, chúng được phân cấp là đá mài giác đặc biệt sạch, trong đó có một viên có thể cắt mài được viên đá chất lượng quý nặng 3,5 ct. Hầu hết các khoáng thô có chất lượng thấp hơn với độ trong mờ do sự hiện diện của nhiều bao thể dạng mây.

Đặc trưng của khoáng afghanite có màu xanh đậm, chất lượng quý được xem là rất hiếm (xem lại bài viết trong phần GNI, quyển G&G Spring 2008, trang 79 – 80). Ông Blauwet đã ghi nhận thấy nhu cầu rất lớn đối với loại afghanite màu sắc rực rỡ này tại hội chợ đá quý Tucson.

(Theo Stuart D. Overlin (soverlin@gia.edu), GIA, Carlsbad trong Gem News International, quyển G&G Fall 2011)

 

Ammonite Óng Ánh Nhiều Màu Từ Madagascar

Tại Hội chợ đá quý Tucson năm 2011, Marco Campos Venuti (Seville, Spain – Tây Ban Nha) trưng bày một số mẫu ammonite hóa thạch óng ánh nhiều màu từ miền Nam Madagascar, chúng được đánh bóng hoàn toàn và một số viên thì được mài dạng cabochon (hình 11). Mặc dù loại ammonite này đã được biết đến từ hơn một thập niên qua (xem phần GNI, trang 267 – 268, quyển G&G Fall 2000), nhưng đây là lần đầu tiên chúng được chế tác thành dạng cabochon dùng để gắn trên các món trang sức. Ông Campos Venuti bán chúng với tên gọi là “Madammolite”, có khoảng 50 viên mài kiểu cabochon với nhiều hình dạng cũng như 100 viên được mài thành cặp với kích thước từ 15 đến 40 mm, đo ở chỗ dài nhất. Ông cho biết rằng bề mặt ngoài của hóa thạch phải được đánh bóng để làm lộ ra hiệu ứng óng ánh bên dưới; không có sự gia cố hay xử lý nào khác được tiến hành trên các mẫu này. Tất cả các mẫu đều có hiệu ứng óng ánh màu cam đỏ và một số khu vực nhỏ có màu lục, xanh cũng được nhìn thấy trên vài viên cabochon. Lớp óng ánh nhiều màu này rất mỏng (<1 mm) và mặt bên này của hóa thạch sẽ có hiệu ứng óng ánh đẹp hơn mặt kia, điều này gây ra sự khó khăn khi mài thành từng cặp. Các khe nứt trong khoáng này tạo thêm những thách thức trong việc tạo hình dạng cabochon. Các hoa văn óng ánh này có thể láng mịn và đồng đều làm cho các đường gờ trông rất dễ chịu.

Sự đa dạng về hình dáng và các cặp đá đôi tạo cho các nhà thiết kế cơ hội thỏa sức kết hợp các viên đá quý óng ánh này vào trang sức, nhưng cần lưu ý là chúng cần được bảo vệ để tránh trầy xước hoặc sự va chạm có thể làm bong trốc các lớp xà cừ mỏng.

(Theo Brendan M. Laurs trong Gem News International, quyển G&G Fall 2011)