Kim Cương Màu Vàng Phớt Lục, Aquamarine, Beryl Xám (Bản tin tháng 03/2010)

Kim Cương Màu Vàng Phớt Lục Bị Xử Lý Lấp Đầy Thủy Tinh Và Áp Cao Nhiệt Cao – HPHT

Hình 1: Viên kim cương màu vàng phớt lục nặng 1,02 ct này có cả xử lý cả màu và độ sạch. Ảnh của Zhonghua Song.

Việc xử lý kim cương ngày nay đã trở nên phổ biến. Nhưng trên cùng một viên kim cương tồn tại nhiều phương pháp xử lý khác nhau thì gần đây mới được ghi nhận. Một số viên kim cương được cải thiện độ sạch bằng phương pháp khoan laser và lấp đầy thủy tinh (theo R.C.Kammerling và những người khác, “Thông tin mới cập nhật về kim cương xử lý lấp đầy: Sự nhận diện và độ bền của chúng” trong quyển G&G, Fall 1994, trang 142–177) và những viên khác thì được cải thiện màu bằng cách kết hợp phương pháp áp cao nhiệt cao (HPHT), chiếu xạ và/hay nung nhiệt (xem trong G&G, Winter 2005 phần Lab Notes, trang 341–343). Gần đây, chúng tôi cũng có cơ hội nghiên cứu một viên kim cương được cho là có cả xử lý cải thiện màu và độ sạch.

Viên kim cương hình trái tim, mài kiểu giác cúc, màu vàng phớt lục nặng 1,02 ct gắn trên nhẫn (hình 1) được đưa đến Trung Tâm Giám Định Đá Quý Quốc Gia tại Bắc Kinh để phân cấp và cấp giấy chứng nhận. Kiểm tra sơ bộ bằng mắt trên viên đá này thấy có các dấu hiệu đáng nghi ngờ về nguồn gốc màu sắc của nó, nó khá giống với những gì quan sát được trên kim cương xử lý HPHT. Hơn nữa, viên đá phát quang lục vàng mạnh dưới đèn cực tím UV sóng dài và lục vàng yếu dưới UV sóng ngắn. Không thấy hiện tượng phát lân quang.

Phổ kế hồng ngoại biến hình Fourier (FTIR) cho thấy đỉnh nhỏ, mạnh (1371 cm^-1) và một dải rộng hấp thụ bão hòa ở giữa 1350 và 1050 cm^-1, đặc trưng của kim cương loại Ia có sự tập trung lượng nhỏ hydrô. Phổ hấp thu cực tím trong vùng nhìn thấy (UV-Vis) ghi được ở nhiệt độ trong phòng, cho thấy tâm N3 mạnh, dải phổ hấp thụ rộng, mạnh ở giữa 450 và 500 nm và 2 dải yếu nhưng vạch hấp thu rõ nét ở 503 nm (H3) và 494 nm. Phổ Raman PL – phát quang bức xạ (hình 2) ghi nhận ở nhiệt độ của Nitơ hóa lỏng với tia laser bước sóng 514,5 nm cho thấy một đỉnh rất mạnh ở 637 nm liên quan đến tâm (NV)^-; 3 đỉnh có cường độ vừa ở 575 [(NV)⁰], 588 và 679 nm; 2 đỉnh yếu ở 612 và 773 nm và 2 đỉnh rộng ở 604 và 659 nm. Những đặc điểm như phát quang lục vàng mạnh dưới UV sóng dài và những đường hấp thụ rõ nét ở 494 và 503 nm và đỉnh mạnh ở 637 nm của phổ phát quang bức xạ chứng tỏ viên đá bị xử lý HPHT (theo A.T. Collins, “Màu của kim cương và cách làm cho màu bị thay đổi”, Journal of Gemmology, Vol. 27, mục số 6, 2001, trang 341-359).

Kiểm tra dưới kính hiển vi cho thấy còn có dấu hiệu của phương pháp xử lý khác nữa. Hai khe nứt lớn có hiệu ứng màu lóe sáng cho thấy có sử dụng phương pháp lấp đầy thủy tinh (hình 3). Khi quan sát dưới ánh sáng trong thị trường tối, các tia lóe sáng màu tía và màu lục rõ rệt thấy trong cùng 1 khe nứt và tia lóe sáng nhẹ màu tía cũng thấy xuất hiện trong khe nứt khác. Thông thường, màu nổi bật (như tím, tía hay hồng) rất được chú ý, mặc dù thỉnh thoảng cùng lúc ấy còn có tia lóe sáng màu tía và màu lục. Không thấy cấu trúc dòng chảy đặc trưng hay các bọt khí bị kẹt lại bên trong đá. Do viên kim cương gắn trên nữ trang nên chúng tôi không thể kiểm tra sự hiện diện của chì-Pb thường có trong xử lý lấp đầy thủy tinh.

Hình 3: Hiệu ứng lóe sáng màu tía và lục có thể được nhìn thấy trong khe nứt lấp đầy trong viên kim cương vàng phớt lục. Ảnh chụp hiển vi bởi Zhonghua Song; phóng đại 32 lần.

Dựa vào những kết quả này chúng tôi kết luận rằng kim cương có cả xử lý màu bằng phương pháp HPHT lẫn cải thiện độ sạch bằng lấp đầy thủy tinh. Vì các mặt lấp đầy thủy tinh không bền ở nhiệt độ cao (xem Kammerling và những người khác, 1994), nên kim cương phải trải qua xử lý màu trước, rồi mới đến xử lý lấp đầy thủy tinh. 

(Theo Zhonghua Song (songzhh@ngtc.gov.cn), Jun Su và Taijin Lu, Trung Tâm Giám Định Đá Quý Quốc Gia tại Bắc Kinh, trong Gem News International, G&G Fall 2009)

Aquamarine Với Bao Thể Mang Hình Ảnh Của Đại Dương

Hình 4: Tinh thể aquamarine (dài 80,9 mm) được cho là từ Pakistan cho thấy hình ảnh bao thể thú vị. Ảnh chụp bởi Jian Xin (Jae) Liao

Gần đây, người cộng tác của tạp chí này có cơ hội nghiên cứu một tinh thể aquamarine khác thường được cho biết là từ Pakistan (hình 4). Nó được mang đến cho chúng tôi từ ông Jordan Bogel, một người sưu tầm đá quý ở Oregon. Mẫu có chiều dài 80,9 mm, nặng 140,8 g này dễ dàng xác định là aquamarine dựa vào màu và cấu trúc tinh thể của nó, điều này được khẳng định lại bởi các kiểm tra ngọc học cơ bản.

Tinh thể có các dấu vết tăng trưởng thú vị dọc theo một trong các mặt của nó, nhưng đặc điểm nổi bậc nhất của viên aquamarine này là hình ảnh bao thể của nó, nó làm ta có cảm giác đang thám hiểm ở đại dương sâu thẳm. Khi cho ánh sáng xuyên vào viên đá làm lộ ra dạng “dấu vân tay” bao gồm hầu hết là các bao thể 2 pha. Hình ảnh bất chợt của đáy đại dương được gợi lên bởi các bao thể giống rêu màu lục phớt vàng gần bề mặt tinh thể, dưới độ phóng đại lớn hơn chúng trông giống như tảo biển (hình 5). Mặc dù có nhiều nỗ lực để xác định những bao thể này nhưng chúng quá mảnh để tiến hành vi phân tích bằng phổ Raman.

Các bao thể nhỏ nhìn thấy ở nhiều chỗ khác nhau trong viên aquamarine giống như cá đuối gai độc là các bao thể nhọn đầu được bao quanh một phần bởi các khe nứt căng (xem ví dụ hình 6). Một bao thể hình “cá đuối gai độc” lộ ra ở bề mặt và tinh thể này được xác định là zircon bởi phổ Raman. Trong các tài liệu trước đây đã ghi nhận có các bao thể zircon trong aquamarine ở Pakistan (theo E.J. Gubelin và J.I. Koivula, quyển Photoatlas of inclusions in Gemstones, Vol.2, Opinio Publishers, Basel, Switzerland, 2005, trang 322), nhưng chúng tôi không thấy tài liệu nào về bao thể zircon có hình thái bất thường này.

Không có tên gọi nào khác thích hợp hơn cho tinh thể mang hình ảnh của đại dương này ngoài tên aquamarine – vì từ aquamarine theo tiếng Latin có nghĩa là nước biển.

(Theo Riccardo Befi (ricarrdo.befi@gia.edu), Phòng Giám Định GIA, New York, trong Gem News International, G&G Fall 2009)

Beryl Xám “Ám Khói”

Hình 7: Mẫu beryl (32,90 x 20,52 x 12,14 mm) này có màu xám bất thường. Ảnh chụp bởi G. Choudhary.

Gần đây Phòng Giám Định Đá Quý ở Jaipur, Ấn Độ có nghiên cứu một viên cắt kiểu giác tầng nặng 71,57 ct trong hình 7. Nó có màu xám với độ bão hòa vừa và ở gần các góc có màu xám phớt nâu nhạt do sự phản chiếu ánh sáng, trong đó có 1 góc phản chiếu mạnh hơn 3 góc kia. Khi nghiêng viên đá để cho nguồn ánh sáng thông thường dội vào phần nền trắng thì thấy vài góc có đới màu nâu nhợt nhạt.

Màu sắc bên ngoài và đới màu nâu làm ta liên tưởng đến thạch anh ám khói. Tuy nhiên, mặc dù mẫu cho thấy hình quang học một trục nhưng nó không có đặc điểm hoa văn “bull’s-eye, mắt bò” như thường thấy trong thạch anh. Điều này không thể loại trừ khả năng nó là thạch anh nhưng đủ làm ta nghi ngờ để làm thêm các kiểm tra khác. Kết quả thật ngạc nhiên: chỉ số chiết suất là 1,590–1,598, độ lưỡng chiết suất là 0,008, các giá trị này phù phợp với beryl. Mặc dù beryl được biết đến với nhiều màu như lục, xanh, đỏ, hồng, vàng, cam, nâu và không màu nhưng màu xám thì khá bất thường.

Viên đá có tỷ trọng SG là 2,81, cao hơn so với tỷ trọng của aquamarine (2,66 – 2,80) nhưng thấp hơn so với beryl hồng (2,80 – 2,90); xem trong quyển Gems thứ 6, biên tập bởi M.O’Donoghue và Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2006, trang 163–164. Không thấy vạch phổ hấp thu khi xem dưới phổ kế để bàn và mẫu trơ dưới cả UV sóng ngắn và sóng dài. Đa sắc: xám nhạt và nâu phớt hồng (hình 8). Không quan sát được đặc điểm nào dưới kính hiển vi ngoài các mặt của đới tăng trưởng có góc cạnh. Sự hiện diện của các đới tăng trưởng này cho biết viên đá là thiên nhiên.

Phổ hồng ngoại biến hình Fouier – FTIR là đặc trưng của beryl thiên nhiên trong khi phân tích định tính bằng phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) cho thấy sự hiện diện của Al, Si (chính), Ca, Mn, Fe (một ít) và Cs (phụ). Sự hiện diện của Cs giải thích vì sao có tỷ trọng cao hơn so với aquamarine.

Nguyên nhân tạo màu của mẫu bất thường này vẫn chưa được xác định. Theo bài “Emerald và các Beryl khác” của John Sinkankas (Chilton book Co., Radnor, Pennsylvania, 1981) có ghi chú là trước tiên beryl được đốt trong điều kiện ôxy hóa sẽ chuyển sang xám đậm sau đó đá tiếp tục được đốt nóng trong điều kiện nhiệt giảm dần, mặc dù vậy nguyên nhân tạo nên màu vẫn chưa được khẳng định. 

(Theo Gagan Choudhary (gtl@gjepcindia.com), Phòng Giám Định Đá Quý Jaipur, Ấn Độ, trong Gem News International, G&G Fall 2009)

Chalcedony Từ Oregon Chứa Pyrite Và Các Mảng Màu Lục 

Giống Mây

Hình 9: Các mẫu chalcedony có màu sắc hấp dẫn này (trọng lượng từ 2,31 đến 6,01 ct) được cho là từ Nam Oregon. Ảnh chụp bởi Robert Weldon.

Tháng 6 năm 2008, Steve Perry (Steve Perry Gems, Davis, California) cung cấp thông tin cho GIA về một loại khoáng vật quý màu lục hấp dẫn từ Oregon. Ông ta cho rằng nó bao gồm một hỗn hợp chalcedony màu xám với uvarovite lục (một khoáng trong nhóm garnet, có màu lục emerald đặc trưng) và pyrite hay marcasite. Nó được bán cho ông ta như “khoáng vật cổ” từ thung lũng Applegate, tỉnh Jackson, phía Nam Oregon. Từ một lô nhỏ đá thô, ông Perry mài được khoảng 24 viên cabochon, trọng lượng từ 0,5 đến 13,38 ct.

Các đặc tính sau được xác định trên 4 viên cabochon (nặng từ 2,31 – 13,38 ct; xem hình 9) mà ông Perry cho GIA mượn: về màu sắc: các đốm màu lục xen lẫn các đốm màu xám đậm; chiết suất điểm: 1,54 (từ cả những vùng màu lục lẫn màu xám); tỷ trọng SG: 2,70 – 2,80; qua kính lọc Chelsea không thấy có phản ứng; phát quang: trơ dưới cả UV sóng ngắn và sóng dài. Những đặc tính này phù hợp với những tài liệu về chalcedony được báo cáo bởi M. O’Donohue (quyển Gems thứ 6, biên tập bởi Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2006, trang 306–307), ngoại trừ các giá trị tỷ trọng thấp hơn so với số liệu được ghi nhận trong tài liệu đó (2,57 – 2,64). Dưới phổ kế để bàn thấy hai vạch phổ hấp thụ ở ~680 và ~690 nm liên quan đến sự hiện diện của chromium (crôm).

Viên chalcedony này còn có các vùng tạp chất riêng rẽ giống như mây màu lục phớt vàng sáng đến lục, cũng như những tinh thể màu vàng vàng kim kéo dài và lộ lên đến bề mặt có vẻ như là pyrite (hình 10), ngoài ra không có bao thể đáng kể nào khác. Phổ kế Raman khẳng định các bao thể vàng kim là pyrite, ngoài ra không có dấu hiệu Raman nào khác ngoài những dấu hiệu của chalcedony được phát hiện từ các đám mây màu lục, điều đó cho ta giả thuyết là chúng chắc chắn không phải là khoáng kết tinh. Phân tích phổ khối lượng – plasma cảm ứng kép – bắn laser (LA-ICP-MS) những chỗ màu lục lộ ra lên đến bề mặt thấy thành phần chính là Si, Na, Mg, Al và Cr. Thành phần này không phù hợp với khoáng uvarovite và đến nay vật chất màu lục này vẫn chưa được xác định. Đây là lần đầu tiên chúng tôi bắt gặp trong chalcedony có sự kết hợp các bao thể như thế này.

(Theo Wai L. Win (wwin@gia.edu), Phòng Giám Định GIA, New York, trong Gem News International, G&G Fall 2009)

Những Quan Sát Sơ Bộ Trên Ruby Mới Từ Mozambique

Gần đây GIA có nghiên cứu hai lô đá ruby mài giác trong suốt, chúng được cho là có xuất xứ từ những khu vực mới khai thác ở Mozambique. Lô hàng đầu tiên gồm 05 viên ruby (nặng 2,03 – 2,73 ct, hình 11, trái) được J. Blue Sheppard của công ty Millennium, Pala, California mang đến GIA vào tháng 5 năm 2009.

Ông Sheppard cho là chúng có xuất xứ từ vùng “Lusingha” và được xử lý nhiệt để “loại bỏ bớt mây”. Sau đó ở các khu vực khác cũng phát hiện ra ruby dạng này như ở khu vực Lichinga, gần làng Msawizi (hay M’sawize), thuộc địa hạt Mavango, tỉnh Niassa, phía Bắc trung tâm Mozambique. Lô thứ hai gồm 19 viên ruby (nặng 0,70 – 4,62 ct, hình 11, phải) được mang đến vào tháng 7 năm 2009 bởi Tommy Wu từ công ty thương mại Shire, Hong Kong. Những viên đá ruby này được cho là không có xử lý nhiệt và chúng gồm một số viên từ vùng Lichinga và một số viên được cho là từ một mỏ mới ở vùng Montepuez thuộc tỉnh Cabo Delgado, cách ~225 km về phía Bắc Nampula, phía Đông Bắc Mozambique.

GIA đã nghiên cứu trên tất cả 24 mẫu ruby này bằng các phương pháp ngọc học cơ bản và phổ EDXRF. Các viên đá ở cả hai khu vực trên có vẻ bề ngoài, cũng như các tính chất ngọc học tương tự nhau. Màu của chúng chủ yếu là đỏ đến đỏ phớt tím, không thấy có màu cam; điều này cũng rất phổ biến ở nhiều loại ruby Châu Phi (Africa) khác nữa. Các viên đá mà ông Wu cung cấp thì không tìm thấy dấu hiệu của việc xử lý nhiệt khi kiểm tra dưới kính hiển vi và phân tích bằng phổ FTIR. Phân tích hóa bằng phổ EDXRF phát hiện lượng sắt từ 0,09 đến 0,31 wt.% Fe₂O₃, với giá trị trung bình ~0,16 wt.%. Ngoài ra còn có 0,13 – 0,76 wt.% Cr₂O₃ và một lượng nhỏ các nguyên tố Ti, Ga, V.

Hình ảnh các bao thể trong các viên ruby này có vài điểm tương tự các bao thể đặc trưng của loại ruby thuộc khu vực Đông Châu Phi, nhưng theo kinh nghiệm của các tác giả thì trông chúng cũng có những điểm hơi khác biệt.

Hầu hết các viên ruby này chứa khá nhiều bao thể. Hệ thống song tinh mạnh với các ống nhỏ cắt ngang là khá phổ biến. Vài ống nhỏ nhuộm màu cam tự nhiên với sự hiện diện của các hợp chất biểu sinh với Fe (hình 12, trái). Các bao thể dạng cầu nhỏ phản chiếu ánh sáng tạo nên các đám mây dầy đặc, tương tự như trong loại sapphire từ Umba, Tanzania hiện diện trong nhiều viên ruby này (xem lại hình 12, trái). Bên trong các đám mây ấy là các bao thể dạng kim rutile. Vài viên đá chứa các đám mây dạng dĩa khá đặc trưng (hình 12, giữa). Thêm nữa là các đám mây dầy đặc phân bố theo mặt phẳng đặc trưng cũng được nhìn thấy trong vài mẫu (hình 12, phải).

Có lẻ bao thể đáng quan tâm nhất mà chúng tôi ghi nhận được – trong 2 mẫu đá – đó là những tinh thể trong suốt  có các gốc hơi tròn màu xám-xanh đến xanh phớt xám (hình 13), chúng có các đặc điểm phổ Raman rất giống của khoáng vật pargasite (khoáng vật hệ một nghiêng - NaCa₂Mg₃Si₆Al₃O₂₂(OH)₂ thuộc nhóm amphibole). Nhìn bên ngoài chúng rất giống với tinh thể pargasite có trong ruby ở Winza, Tanzania. Tuy nhiên dựa vào điều này mà cho rằng các viên ruby này là sự trùng hợp ngẫu nhiên hoặc được cho là bị trộn lẫn với khoáng vật vùng Winza là không đúng. Vì rõ ràng là các bao thể trong các viên còn lại trong bộ mẫu này không giống với các bao thể trong ruby vùng Winza được ghi nhận trong các tài liệu trước đây. 

(Theo Shane F. McClure (smcclure@gia.edu) và John I. Koivula, Phòng giám định GIA ở Carlsbad, California, USA, trong Gem News Interational, G&G Fall 2009)

Pumpellyite Trong Thạch Anh

Hình 14: Tinh thể thạch anh ấn tượng nặng 6,64 ct đã được đánh bóng có chứa các bao thể rất hiếm gặp.

Gần đây phòng kiểm định GIA ở Carlsbad, California, USA có cơ hội kiểm định một viên tinh thể thạch anh đã được đánh bóng, nặng 6,64 ct từ vùng Madagascar (hình 14) có chứa bao thể thú vị. Những quan sát ban đầu thấy hình ảnh ảo ảnh của tinh thể thạch anh được tạo nên từ các đám nhỏ khoáng vật màu lục nằm bên trong. Khảo sát dưới độ phóng đại thấy các mặt chứa các cụm tinh thể màu lục, nổi bậc có các cụm tinh thể màu nâu lớn hơn (kích thước ~ 0,5 mm) (hình 15). Các cụm màu nâu cho thấy dạng cấu trúc nguyên tử tỏa tia rất đẹp với lõi tinh thể ở trung tâm. Được sự cho phép của khách hàng, chúng tôi đã cắt nhỏ một phần của mẫu vật (dụng cụ cắt đá là dụng cụ dùng để cắt kim cương) lấy phần mẫu chứa cả khoáng vật màu lục và nâu lộ diện trên bề mặt, để chúng có thể phân tích được bằng vi phổ kế Raman. Bao thể khoáng vật màu lục được xác định là fuchsite, một loại khoáng muscovite giàu crôm, khoáng này trước đây đã được ghi nhận là có hiện diện trong thạch anh.

Tuy nhiên, dữ liệu phổ của khoáng vật màu nâu thì phù hợp với khoáng pumpellyite (một khoáng vật thường có màu lục nhạt). Không tìm thấy nguồn tư liệu nghiên cứu nào trước đây về bao thể khoáng vật này, cũng như loại khoáng vật chủ kết hợp với nó. Từ những hiểu biết của các tác giả thì pumpellyite từ trước đến giờ chưa từng được báo cáo là một dạng bao thể trong thạch anh. 

(Theo Nathan Ranfro, trong Lab Notes, G&G Fall 2009)