Đá topaz phủ màu, Đá nhân tạo phát sáng, Kim cương không màu phát lân quang (Bản tin tháng 11/2008)

Đá topaz phủ màu đã xuất hiện ở Việt Nam

Hình 1: Viên topaz 10,5 ct này có màu hồng là do phủ màu ở phần đáy. Hình của GĐRV SJC.

  Giữa tháng 11/2008, Cty GĐRV SJC (công ty TNHH Giám Định Rồng Vàng – SJC) nhận giám định một viên đá màu hồng, hình chữ nhật, nặng 10,5 ct (hình 1).

Qua các kiểm tra ngọc học cơ bản, chúng tôi xác định viên đá là topaz. Tuy nhiên, đá topaz màu hồng đến đỏ thì rất hiếm, cho nên chúng tôi có nghi vấn về xử lý màu ở viên đá này.

Quan sát viên đá dưới phóng đại và với ánh sáng phản chiếu. Bề mặt phần đáy viên đá có hiện tượng lóe màu bất thường, ở một góc nhìn nào đó, ta thấy một số mặt giác phản chiếu màu vàng, số khác vẫn hồng. Khi xoay viên đá, các mặt lại thay đổi màu phản chiếu, số màu hồng thành vàng và ngược lại. Chúng tôi còn nhìn thấy màu phản chiếu lấm tấm dạng đốm, nhiều trầy xước và có các đốm tán sắc màu cầu vồng (hình 2, trái). Khi nhìn xuyên vào bên trong đá với chiếu sáng từ phía trên, thấy các mặt giác bên trong ở phần đáy viên đá có màu hồng lốm đốm (hình 2, phải). Lớp phủ cực mỏng, mắt thường khó có thể phát hiện được. Dùng dung môi tẩy màu chùi viên đá nhưng màu phủ không tan.

Hình 2: Trái: Bề mặt phần đáy lóe màu vàng lấm tấm không đều, có các đốm tán sắc màu cầu vồng. Phải: Mặt bên trong viên đá thấy các đốm nhỏ màu hồng. Hình của GĐRV SJC.

  Những hiện tượng trên là bằng chứng của sự phủ màu ở phần đáy viên đá, nghĩa là màu hồng của viên topaz này là màu nhân tạo. Bản tin tháng 9/2008, chúng tôi đã thông tin về sự phủ màu trên đá topaz để tạo các màu hồng, xanh dương và lục. Với viên đá mà chúng tôi đã giám định thì có thể khẳng định là đá topaz phủ màu đã có mặt tại thị trường Việt Nam. Nhờ kỹ thuật phủ màu, người ta có thể nhanh chóng tạo màu cho topaz không màu. So với phương pháp tạo màu topaz bằng bức xạ, thì phương pháp phủ tạo nhiều màu hơn (phương pháp phóng xạ chỉ tạo được màu xanh), nhanh hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên màu tạo bằng phương pháp phủ thì không bền khi đá bị cọ sát.

Đá nhân tạo phát sáng gây thú vị

Hình 3: Xâu đá nhân tạo tự phát sáng màu lục phớt vàng trong bóng tối. Sự phát quang kéo dài, ánh sáng phát ra từ khắp cả viên đá. Hình của GĐRV SJC.	Hình 4: Một viên đá tự phát sáng sau khi nó bị chiếu ánh sáng nóng trong 1 phút. Các viên còn lại không phát sáng. Hình của GĐRV SJC.

  Ngày 21/11/2008, một khách hàng mang đến một xâu đeo tay bằng đá nhờ Cty GĐRV SJC giám định. Vị ấy nói người bán hàng gọi tên các viên đá này là “Dạ Minh Châu” và bán với giá 500 USD một xâu. Người bán hàng còn chào bán các viên tròn lớn, cỡ trên 4 cm với giá 1.000 USD/viên. Vị khách nói thêm “Nếu để ngoài nắng khoảng 5 phút rồi đem vào mát thì xâu đá phát sáng, để càng lâu thì sáng càng mạnh. Đặt xâu đá trong tối, nó sẽ phát sáng. Nếu gói kín xâu đá trong một số ngày thì mức phát sáng giảm hẳn”. Vị khách muốn mua 2 viên tròn lớn để gắn vào mắt một con vật chạm bằng đá để mắt phát sáng ban đêm, nhưng với điều kiện chúng phải là đá tự nhiên.    

Xâu hạt gồm 13 viên tròn nặng 91,17 g, đường kính mỗi viên cỡ 1,7 đến 1,9 cm. Với ánh sáng trắng bình thường, chuỗi đá có màu vàng phớt lục. Chúng tôi kiểm tra xâu hạt trong bóng tối, thấy chúng phát ra ánh sáng màu lục phớt vàng, thời gian phát sáng lâu (hình 3). Đặc biệt khi bắt đầu chiếu ánh sáng nóng (ánh sáng mặt trời, đèn nóng) sẽ làm các viên phát sáng tăng lên dần dần. Thời gian chiếu càng lâu hay nhiệt tác động càng cao thì các viên đá phát sáng càng mạnh. Khi không còn tiếp xúc nguồn sáng nóng, các viên đá vẫn tiếp tục phát sáng khá lâu rồi mới trở lại bình thường.

Hình 5: Bề mặt các viên đá biểu hiện cấu trúc hạt không đều, từ nhỏ đến lớn, được kết dính bằng vật liệu mịn. Hình phóng đại 20x của GĐRV SJC.

  Chúng tôi kiểm tra xâu đá bằng các thiết bị giám định ngọc học cơ bản. Toàn bộ các viên đá đều đục. Chúng có màu khá đều và giống nhau (vàng phớt lục), một số viên có vài đốm lớn hơi khác nhau ở độ đậm nhạt. Chiết suất của chúng khoảng 1,62. Tỷ trọng khoảng 2,5 đến 3,0 (do các viên đá dính trong xâu nên không đo chính xác được). Chúng phát huỳnh quang cực tím UV sóng dài màu lục phớt vàng, sóng ngắn yếu hơn một chút. Dưới kính hiển vi thấy đá có cấu trúc hạt nhỏ đến vừa, kích thước và hình dạng góc cạnh của hạt thì không đều. Ranh giới hạt rất rõ, các hạt được kết dính bằng vật liệu mịn (hình 5). Theo chúng tôi các viên đá này được chế tạo bằng phương pháp ép và nung nhiệt như trong kỹ nghệ sành sứ, vật liệu làm đá có trộn chất phát lân quang, giúp đá phát sáng trong bóng tối và phát sáng khi hấp thu nhiệt.

Hình 6: Thủy tinh tự phát sáng trong tối đã được dùng rất nhiều trong trang trí, trang sức và mỹ thuật. Hình của 5begallery.com

  Hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản phẩm tự phát sáng, như sản phẩm nhựa, các bút màu, sơn màu, giấy, thủy tinh… Đa số phục vụ trang trí, mỹ thuật (Hình 6). Việc tạo ra các viên đá, xâu đá phát sáng như trên vừa mục đích trang sức vừa tạo sự ngạc nhiên cho những ai thấy chúng. Chúng tôi tham khảo giá bán ở trên mạng thì thấy một xâu đá đeo tay phát sáng chỉ khoảng vài chục USD. 

Bao thể trong bao thể bên trong ruby

Phòng thí nghiệm New York mới đây có dịp kiểm tra một viên đá ovan 2,06 ct màu đỏ đẹp (hình 7) có chứa một số bao thể hết sức thú vị.  Các kiểm tra ngọc học cơ bản xác định viên đá là ruby tự nhiên. Với phóng đại, chúng tôi thấy nhiều bao thể tinh thể gần không màu trong suốt. Trạng thái còn nguyên vẹn của các bao thể chứng tỏ viên đá chứa bị xử lý nhiệt. Điều thú vị nhất là vài bao thể lại có bao thể riêng của nó.

Hình 7: viên ruby tự nhiên không xử lý (7,76 x 6,32 x 4,94 mm) chứa một số bao thể tinh thể bất thường.	Hình 8: Bao thể chứa các bao thể. Một bao thể còn nguyên vẹn này nằm trong viên đá chủ ruby. Nó lại chứa các que dài. Hình có bề dài 0,76 mm.	Hình 9: Một bao thể là corundum cũng nằm trong viên ruby. Nó lại chứa 1 bó rẻ quạt gồm các bao thể hình kim. Hình có bề dài 0,63 mm.

  Bao thể tinh thể trong hình 8 lại chứa một bao thể hình que, nó có vẻ đâm xuyên qua một que khác, cả hai đều có bề mặt dạng bậc thang. Tất cả thành phần trong bao thể này đều có tính lưỡng chiết suất dưới 2 nicon vuông góc. Rất tiếc là chúng tôi không thể dùng phổ Raman để xác định được tên của các bao thể ấy.

Những bao thể hấp dẫn khác ở trong một tinh thể thấy được khi nhìn xuyên qua phần đáy viên ruby chủ. Bao thể tinh thể chứa một bó hình rẽ quạt gồm các kim nhỏ (hình 9). Chúng tôi có thể xác định bao thể tinh thể chủ là corundum, nhưng tia la-de ở máy phổ Raman không thể nào vào được các kim. Theo nhà ngọc học đầu đàn ở GIA John Koivula thì các kim này có thể là boehmit hay diaspo, cả hai đều là sản phẩm biến đổi của corundum.

Các bao thể nằm trong một bao thể khác, như các tinh thể hình que và chùm kim hình quạt có lẽ đã hình thành trước khi đá chủ ruby tăng trưởng. Mặc dù các bao thể khoáng vật trong corundum đã được nghiên cứu rất nhiều, nhưng chưa bao giờ chúng tôi lại thấy được kiểu “bao thể trong bao thể” đẹp như thế. 

(Theo Wai L. Win và Riccardo Befi, Lab Notes Hè 2008)

Bao thể hình con chim trong kim cương

Hình 10: Bao thể ngay dưới mặt bàn của viên kim cương này gồm 1 khoáng vật (có thể là garnet) kết hợp với các khe nứt căng vây quanh. Hình dạng chung của bao thể (dài khoảng 1 mm) rất giống một con chim đang bay. Hình của Lori Provo Coogan.

  Tháng 3/2008, lúc định giá viên kim cương 2,41 ct nằm trong một chiếc nhẫn, bà Lori Provo Coogan (nhà định giá kim hoàn ở Massachusetts Mỹ) đã phát hiện một đặc điểm thú vị bên trong viên đá. Nằm ở ngay dưới mặt bàn, nó gồm một bao thể khoáng vật màu cam phớt nâu và các khe nứt căng vây quanh (hình 10). Sự sắp xếp và hình dạng các khe nứt – rõ ràng theo hai hướng cát khai bên trong kim cương – làm cho bao thể này giống hệt con chim đang bay. Cũng có các khe nứt trông giống các lông chim và một cái mỏ cong. Dựa vào màu sắc và hình dạng bao thể khoáng vật, nó được xác định là garnet thành tạo dưới sâu, trong lòng địa cầu. (Theo Brendan, GemNews Hè 2008).

Viên kim cương không màu phát lân quang mạnh

Hình 11: Viên kim cương 0,54 ct kiểu IIa này phát quang mạnh. Hình của H. Ito.	Hình 12: Các hình DiamondView của viên kim cương 0,54 ct cho thấy phát huỳnh quang UV xanh tối yếu (trái) và phát lân quang xanh mạnh (phải).

  Khi viên đá đang bị chiếu bởi một dạng năng lượng điện từ mà mắt thường không thấy được (như bức xạ cực tím – UV, bức xạ tia X) thì nó có thể tự phát sáng, phản ứng này của viên đá gọi là phát huỳnh quang. Sau khi tắt nguồn bức xạ, thông thường viên đá trở lại ngay trạng thái ban đầu, còn nếu nó tiếp tục phát sáng thêm một thời gian ngắn nữa rồi mới tắt thì phản ứng này gọi là phát lân quang.

Với kim cương tự nhiên, người ta thường thấy chúng phát huỳnh quang dưới bức xạ cực tím, còn phát lân quang thì khá hiếm, chủ yếu thấy ở kim cương màu xanh kiểu IIb, kim cương đổi màu và một số kim cương màu khác. Trong trường hợp kim cương màu xanh IIb, đã có tường thuật về sự phát lân quang màu xanh, cam, đỏ kéo dài với mức trung bình là 18 giây (M. King, 1998). Tính phát lân quang ở kim cương IIb được giải thích là do cách thức chuyển tiếp điện tử từ bên cho không xác định đến bên nhận là nguyên tố bo, cho thấy thời gian suy giảm dài nhờ có một hàm lượng thấp của bo (K. Watanabe, 1997). Ở các kiểu kim cương khác, phát lân quang hiếm hơn, nếu có thì cường độ phát quang thấp và thời gian ngắn (Eaton-Magana, 2007). 

Hình 13: Phổ phát quang bức xạ của viên kim cương kiểu IIa (thu với tia la-de 488 nm) cho thấy một đỉnh phát sáng nhọn ở 648 nm, có thể liên quan đến tính phát lân quang của nó

  Mới đây, Phòng lab AGT Gem nhận phân cấp một viên kim cương không màu 0,54 ct (hình 11). Khảo sát ngọc học và phổ FTIR (Hồng ngoại biến hình Fourier) chứng tỏ viên kim cương có màu D, độ sạch VVS1, kiểu IIa. Viên đá không phản ứng với UV sóng đài. Tuy nhiên, khi quan sát nó với bức xạ UV sóng ngắn năng lượng cao (< 230 nm) bằng thiết bị DiamondView thì nó phát huỳnh quang màu xanh sẫm yếu và phát lân quang màu xanh mạnh (hình 12). Không thấy bất kỳ cấu trúc tăng trưởng hay một đặc điểm bên trong nào đi cùng với sự phát quang này. Cũng có sự phát lân quang kéo dài sau khi viên đá bị bức xạ UV sóng ngắn (254 nm) bên trong một phòng tối; phải mất khoảng 4 phút thì sự phát lân quang mới tắt hoàn toàn.

Để khám phá cơ chế phát lân quang này thì đo phổ PL (phát quang bức xạ), được kích hoạt bằng cả hai tia la-de 488 và 514,5 nm trong nhiệt độ nitơ lỏng. Phổ PL này không có đỉnh 776,5 nm giống như ở kim cương xanh tự nhiên phát lân quang (Lab Notes, Fall 2005). Thay vào đó, phổ có một đỉnh phát quang mạnh và nhọn ở đỉnh 648 nm có nguồn gốc chưa rõ, còn có đỉnh GR1 ở 741 nm và tâm [N-V]⁰ ở 575 nm (hình 13).  

Các tâm quang học của sự phát lân quang trong viên kim cương kiểu IIa này khác hoàn toàn với khoáng vật kiểu IIb. Cơ chế chi tiết thì chưa được rõ, nhưng đỉnh 648 có lẽ liên quan đến sự phát lân quang ở viên đá này. 

(Theo Taijin Lu, Tatsuya Odaki, Kazuyoshi Yasunaga và Hajime Uesugi, GemNews Hè 2008).

Almandine-spessartine từ Lindi nước Tanzania

Hình 14: Tỉnh Lindi, nước Tanzania được cho là nguồn của các mẫu đá almandine-spessartine này. Chúng thuộc bộ sưu tập của GIA, viên 37613 (đá mài, 1,35 ct) và viên 3762 (tinh thể, 0,5 g). Hình của Robert Weldon.

  Ở triển lãm đá quý Tucson 2008, Steve Ulatowski (thuộc công  ty New Era Gems, ở Grass Valley California) có trưng bày một số tinh thể tự hình đẹp của một loại garnet màu cam-đỏ mới phát hiện ở Tanzania. Chúng được khai thác từ tỉnh Lindi, nơi này không xa nguồn đá pyrope-spessartite “Vua” màu hồng đã được mô tả ở Gem News số mùa xuân 2006. Ông Ulatowski lần đầu có được các đá này vào tháng 1/2007, dự đoán nơi này mỗi tháng khai thác được khoảng 1-3 kg đá thô chất lượng hỗn hợp. Các tinh thể rất tự hình nhưng lại hơi nhỏ, khi cắt mài xong chỉ đạt trung bình cỡ <0,50 ct.

Ông đã tặng cho GIA một tinh thể và một viên garnet mài tròn 1,35 ct (hình 14). Các đặc điểm ngọc học của viên đã cắt mài: màu cam-đỏ; trong suốt; chiết suất 1,800; tỷ trọng 4,17; với kính Chelsea thấy đá có màu đỏ; đá trơ với cả hai cực tím sóng dài và ngắn. Với kính phổ để bàn, đá cho các vạch hấp thu yếu ở 480 và 520 nm; vạch mạnh ở 460, 505 và 565 nm; hấp thu hoàn toàn đến 440 nm. Dưới phóng đại thấy các bao thể đầu kim, các kim ngắn, các sọc tăng trưởng thẳng và trong suốt. Phổ EDXRF (Phát huỳnh quang tia X phân tán năng lượng) cho thấy các lượng chính của Si, Al, Mn, Fe và một lượng nhỏ của Mg, Ca.

Các tính chất vật lý và hóa học trên xác định garnet này là loại almandine-spessartine, có một lượng nhỏ hợp phần của pyrope và grossular. Chiết suất và tỷ trọng của các đá này hơi thấp hơn đá almandine-spessartine đã được mô tả bởi C. M. Stockton và D. V. Manson, 1985. Sự khác biệt này có thể là do đá có chứa một chút thành phần của pyrope và/hay grossular. (Theo Elizabeth Quin Darenius và Brendan M. Laurs, GemNews Hè 2008).

“Andesine đỏ” từ Trung Quốc: có thể đã xử lý khuếch tán

Hình 15: Viên feldspar 1,30 ct đỏ phớt cam, được bán ở Trung Quốc với tên là andesine, đã được chứng minh là labradorite có màu không bình thường. Để ý có đới màu nhạt ở phần phía trên viên đá. Hình của B. Mocquet.

  Tháng 6/2007, tại cuộc triển lãm Sainte Marie aux Mines ở Pháp, chúng tôi kiếm được một viên đá 1,30 ct hình ô-van, màu đỏ phớt cam, nghe nói nó đã được bán với tên là andesine tại Trung Quốc (hình 15).  

Viên đá thuộc nhóm đá hai trục quang âm, chiết suất 1,550-1,559 và tỷ trọng 2,70. Các đặc tính này khẳng định đá thuộc nhóm plagioclase feldspar, gần với đá labradorite hơn là andesine. Đá xoay màu đỏ-cam yếu đến đỏ cam nhạt, trơ với tia UV sóng dài và ngắn. Với kính phổ cầm tay, đá có dãy hấp thu khá rộng trong vùng màu vàng. Chúng tôi đo thành phần hóa học viên đá bằng SEM (kính hiển vi điện tử quét) 5800 JEOL, xác định đá phù hợp với feldspar, thành phần anorthite là An_55,5 ứng với dãy của labradorite (An_50-70), chứ không phải Andesine (An_30-50).

Hình 16: Dưới phóng đại, labradorite cho thấy tập trung màu đỏ xung quanh các kênh lộ ra bề mặt, đặc biệt ở phần đầu của chúng (trái). Một số mặt giác bị phủ bởi các đốm màn mỏng chứa sắt (phải). Hình của B. Rondeau và B. Mocquet.

  Dưới mắt thường đá có màu không đều (hình 15), đặc biệt là khi quan sát ở mặt hông. Dưới phóng đại, đá có nhiều ống trống (kênh) song song và một số mặt hợp tinh. Cũng thấy có sự tập trung màu xung quanh một số kênh, đặc biệt là ở các đầu của các kênh lộ ra bề mặt (hình 16, trái). Dường như là chất tạo màu đã từ đầu các kênh khuếch tán ra mọi hướng với cự ly như nhau, thâm nhập vào các vùng không màu vây quanh. Ngoài ra, các bao thể đầu kim màu đen (chưa xác định được là gì) thấy ở bên trong hay lân cận các vùng màu đỏ phớt cam, nhưng chúng lại không hiện diện ở vùng không màu. Do đó mà dáng vẻ viên đá dưới kính hiển vi rất khác với loại andesine tiêu biểu, là đá thường không có bao thể và có màu đồng nhất. Sự phân bố màu bất thường gợi ý quá trình khuếch tán, có thể là với nguyên tố đồng (Cu), là chất tạo màu đỏ trong feldspar. Với phóng đại, cũng thấy các đốm màu cam như rỉ sắt mỏng trên bề mặt của một số mặt giác (hình 16, phải). Phân tích các vùng này với SEM, chúng tôi thấy còn có sắt (Fe) ngoài thành phần của feldspar.

Sự phối hợp của phân bố màu đỏ đặc biệt và tàn dư màn mỏng bề mặt cung cấp bằng chứng là viên đá ban đầu có màu nhạt và có thể đã được xử lý khuếch tán để có màu đỏ phớt cam. 

(Theo E. Fritsch, B. Rondeau, B. Mocquet và Y. Lulzac, GemNews Hè 2008)

Nguồn đá turquoise mới ở Kerman Iran

Hình 17: Nguồn đá turquoise mới ở Kerman Iran, trong hình có 3 viên cabochon và 3 mẫu được đánh bóng một phần. Hình của Robert Weldon.

  Mỏ Neyshabur ở tỉnh Khorasan từ lâu đã nổi tiếng là nơi sản xuất turquoise đẹp nhất Iran, tuy nhiên vài năm nay đá đẹp ở đây đã không còn nhiều nữa. Đến 2005, một mỏ turquoise mới đã được phát hiện ở tỉnh Kerman Iran, cách Neyshabur 1200 km về phía tây nam. Chủ mỏ mới là dân địa phương, dùng 8 công nhân và một xe xúc. Turquoise được phát hiện một cách ngẫu nhiên khi họ đang tìm đồng (Cu) ở đây. Địa chất vùng này giống như Neyshabur, turquoise hình thành trong đá chủ là đá núi lửa ban tinh (trachite) bị phong hóa, chứa các ban tinh của feldspar kiềm và thạch anh, đôi chỗ đá kết dính nhờ limonite. Mùa khai thác được chỉ từ tháng 6 đến tháng 12, sản lượng 800-1.000 kg turquoise đủ loại chất lượng. Màu turquoise ở đây giống với mỏ Neyshabur, từ xanh rất nhạt đến xanh da trời (hình 17). Một số có màu xanh phớt lục sẫm đến lục phớt vàng. Đá màu đẹp nhất là xanh da trời chiếm khoảng 5% sản lượng, kích thước trung bình từ 1 đến 5 cm (đôi khi cũng có những viên lớn).

Đặc điểm ngọc học của turquoise mới này: Đá không xoay màu; chiết suất 1,61-1,62; tỷ trọng 2,65-2,75; không thay đổi với kính lọc Chelsea; phát huỳnh quang màu xanh yếu ở sóng dài và trơ với sóng ngắn; phổ hấp thu có dãy ở 430 nm. Đá còn chứa các khoáng vật tạp chất như thạch anh, pyrite, chalcopyrite (xác định bằng phổ Raman).

(Theo M. Douman và E. A. Fritz, GemNews Hè 2008).