Bản tin tháng 01/2015

Aluminate Strontium-Calcium Pha Trộn Với Các Nguyên Tố Đất Hiếm

Tạo Phát Quang

Vào tháng 1 năm 2012, phòng giám định GIA ở New York đã nhận hai sản phẩm được sản xuất bất thường, chúng được gửi cách nhau vài ngày trong một tuần. Một mẫu là  bình hoa trang trí màu lục phớt vàng (hình 1) được chạm khắc theo phong cách các sản phẩm làm từ cẩm thạch hoặc serpentine của châu Á, với các hoa văn chi tiết chạm nổi; kích thước khoảng 20,20 × 8,00 × 7,50 cm và nặng 583,20 g. Cái còn lại là một mẫu đá thô màu lục phớt vàng và màu nâu phớt cam có kích thước khoảng 11,0 × 7,2 × 6,7 mm và nặng 0,89 g (hình 2).

Chiếc bình hoa chạm khắc có chiết suất điểm RI là 1,65, và mảnh đá thô có tỉ trọng thủy tĩnh SG là 3,48; không hiển thị bất kỳ đặc điểm nào trong máy quang phổ để bàn. Cả hai đều cho thấy sự phát huỳnh quang màu lục phớt vàng rất mạnh dưới bức xạ UV sóng dài và sóng ngắn, và phát lân quang màu lục mạnh kéo dài hơn 10 phút. Phản ứng lân quang này có được bằng cách sử dụng ánh sáng sợi quang mạnh và trong hộp đèn sử dụng bóng đèn 6500 K tương đương với ánh sáng ban ngày. Kiểm tra dưới kính hiển vi của cả hai mẫu cho thấy kết cấu hạt đồng đều với các hạt hình lục giác nhỏ, phân bố đều và bề mặt lỗ rỗ. Một số vệt màu nâu sẫm đã được quan sát dọc theo các vết nứt. Phân tích phổ LA–ICP–MS cho thấy cả hai mẫu vật có thành phần hóa học cơ bản giống nhau, với một lượng lớn Sr, Al và Ca, cũng như một lượng nhỏ Eu, Dy và B. Phổ Raman cũng ghi nhận các đặc điểm tương tự cho cả hai mẫu, với một đỉnh chính ở 464 cm^-1 và một số đỉnh nhỏ. Ngoài ra, dữ liệu LA–ICP–MS và phổ Raman đầy đủ có sẵn trong Kho lưu trữ dữ liệu G&G tại www.gia.edu/gandg.

Nhiều trong số các tính chất này phù hợp với sản phẩm nhân tạo tại triển lãm đá quý Tucson năm 2002 với tên gọi là “Nightglow Stone – đá phát sáng ban đêm” (Winter 2002 Gem News International, trang 358 – 360), có thành phần gồm strontium aluminate pha trộn với Eu²⁺ và Dy³⁺ tạo ra sự phát lân quang màu lục rất mạnh. Vật liệu đó được sản xuất theo phương pháp “sintering – nén chặt kết hợp nung”, và hình dạng hạt của hai mẫu này phù hợp với chế phẩm như vậy. Vào năm 2005, một “viên ngọc trai phát sáng vào ban đêm” được bọc bằng chất liệu tương tự cũng đã được gửi đến GIA để giám định (xem Spring 2005 Lab Notes, trang 46 – 47), điều này chứng tỏ rằng có sự quan tâm bền bỉ đối với việc sản xuất các vật liệu quý có tính phát sáng.

Các hợp chất phosphor aluminate strontium pha trộn đất hiếm hứa hẹn cho sự phát triển của các ứng dụng phát lân quang kéo dài, một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các hợp chất có gốc chứa thành phần aluminate strontium, hoặc nó kết hợp thêm với các chất hoạt hóa, đã mang lại màu sắc phát quang trong sau kích hoạt với nhiều mức cường độ khác nhau. Các kỹ thuật pha chế khác nhau đã được sử dụng, thường là bổ sung thêm chất B₂O₃, được coi là một chất xúc tác tuyệt vời để tạo thuận lợi cho quá trình khuếch tán và giảm nhiệt độ trong quá trình tổng hợp (Y. L. Chang và cộng sự, “Đặc tính của Eu, Dy khi trộn lẫn với các hợp chất phosphor SrAl₂O₄ được điều chế bằng phản ứng ở trạng thái rắn có bổ sung B₂O₃”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 461, 2008, trang 598 – 603). Nhiệt độ của quá trình nén kết hợp nung và kích thước phân tử của phosphor cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lượng phát quang của vật liệu (S. Hamdan và cộng sự, “Hình thái và thành phần của hợp chất aluminate calcium strontium pha trộn với Dy³⁺”, Materials Science and Technology, Vol. 27, No. 1, 2011, trang 232 – 234).

Vật liệu phát quang có nhiều ứng dụng thực tế, như biển báo khẩn cấp và nguồn chiếu sáng dự phòng. Chúng cũng đang được sử dụng để tạo ra các mẫu vật trang trí hấp dẫn.

(Theo Claire Ito, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2012)

 

Thông Tin Mới Về Hổ Phách Burma

Hổ phách từ Thung lũng Hukawng, Myanmar còn được gọi là Burmite, đã được khai thác không liên tục với sản lượng thương mại từ thế kỷ 20 đến đầu những năm 2000 (quyển G&G Summer 2001, phần Gem News International [GNI], trang 142 - 143). Vào tháng 3 năm 2012, Mark Smith (Thai Lanka Trading Ltd., Bangkok) đã cung cấp thông tin cho GIA về sự phong phú của hổ phách tại thị trường Bangkok kể từ đầu năm 2011, đáng chú ý là có cả những viên đá hầu như không chứa tạp chất (sạch) được mài giác. Màu sắc dao động từ vàng nhạt đến cam và hiếm hơn là đỏ, màu này được người Burma đánh giá cao nhất. Tuy nhiên, khoáng vật màu vàng được tăng giá trị nhờ sự phát quang mạnh đối với bức xạ UV sóng dài (hình 3). Ông Smith cho biết rằng hầu hết các viên đá có trọng lượng từ 5 – 20 ct, tuy nhiên trọng lượng lớn nhất mà ông mua được là 32 ct và ông còn biết cũng có nhiều mẫu có trọng lượng từ 40 – 50 ct. Do giá trị tỉ trọng của hổ phách thấp nên các mẫu có trọng lượng như thế thì trông khá lớn. Ông Smith ước tính rằng vài nghìn carat đá mài giác đã được cắt mài kể từ đầu năm 2011. Khoáng vật này được đánh bóng ở cả Myanmar và Bangkok.

Hổ phách Burmite được biết đến với sự hiện diện của côn trùng và các vật liệu sinh học khác, cho thấy chúng thuộc tuổi kỷ Phấn trắng – Creta ~ 100 triệu năm (xem quyển G&G Summer 2001, phần GNI). Trong khi đó, hầu hết các sản phẩm hổ phách khai thác gần đây thì khá “sạch”, một số viên chứa các bao thể dạng hình cầu ~ 1 mm, loại bao thể hầu như luôn tồn tại trong nhựa thực vật, và một số có bao thể côn trùng. Ông Smith đã mua được một mẫu đáng chú ý: một viên mài dạng cabochon, nặng 27,55 ct chứa một hóa thạch hình con bọ cạp được bảo quản tốt (dài ~ 8 mm) và nhiều loài côn trùng khác nhau giống như ong bắp cày, kiến và một con bọ ve; một số trong số những loài này có thể nhìn thấy trong hình 4. Mặc dù các mẫu làm giả/nhái bao gồm hổ phách đổ khuôn hoặc acrylic chứa bọ cạp hiện đại là phổ biến, nhưng hóa thạch bọ cạp thiên nhiên là cực kỳ hiếm trong hổ phách Burma; ông Smith biết là chỉ một vài mẫu vật chứa bọ cạp như thế này được ghi nhận.

(Theo Brendan M. Laurs, phần Gem News International, quyển G&G Summer 2012)

 

Aquamarine Từ Hạt San Bernardino, California

Các khoáng vật quý trong đá pegmalite miền Nam California nổi tiếng thế giới với việc sản sinh ra tourmaline, beryl, spodumene, thạch anh và các khoáng vật khác kể từ cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20. Các đá pegmatite được cộng sinh với loạt đá batholith kiểu bán đảo, và kéo dài từ hạt Riverside đến phía Bắc Baja California (xem bài viết của J. Fisher, “Mỏ quặng và khoáng sản trong các đá pegmatite vùng phía Nam California”, Rocks & Minerals, Vol. 86, 2011, trang 14 – 35, http://dx.doi.org/10.1080/00357529.2011.537167). Xa hơn về phía Bắc, Hạt San Bernardino chưa từng được biết đến là nơi có nhiều đá pegmatite, mặc dù hai địa phương đều có các khoáng vật chứa uranium đã được ghi nhận từ nhiều thập kỷ trước (D. F. Hewett và J. J. Glass, “Hai thân quặng pegmatite chứa uranium ở hạt San Bernardino, California, American Mineralogist, Vol. 38, 1953, trang 1040 – 1050). Tuy nhiên, không có khoáng hóa liên quan khoán vật quý nào được ghi nhận từ những đá pegmalite này trong các tài liệu trước đây.

Khá bất ngờ, khi vào năm 2006, một nhà thăm dó khoáng sản địa phương tên Dave Schmidt đã tìm thấy một loại đá pegmatite chứa aquamarine tại vùng Bureau of Land Management – BLM, phía Bắc thung lũng Yucca ở hạt San Bernardino. Ông đã đệ trình xin được quyền khai thác và gọi đó là mỏ California Blue. Ông đã đào bằng tay một cái hào rộng ~ 1 m và thu được nhiều tinh thể thô đá aquamarine và topaz, một số mẫu vẫn còn lẫn đá nền. Vào tháng 11 năm 2011, ông hợp tác với nhà sưu tập khoáng vật Paul Geffner để khai thác mỏ này trong thời gian một tuần bằng máy xúc. Họ đã tìm thấy bốn túi quặng chứa aquamarine, nhiều mẫu dính kèm đá nền (hình 5) và các tinh thể aquamarine dạng đá thô chất lượng quý (lục phớt xánh đến xanh phớt lục), topaz (không màu và rất ít viên có màu xanh nhạt), và thạch anh (không màu đến xám khói), ngoài ra còn các khoáng vật thông thường như spessartine, fluorite, albite (“cleavelandite) và microcline.

Các mẫu đá aquamarine thô và mài giác đã được trưng bày tại triển lãm đá quý Tucson 2012 bởi Rick Kennedy (Earth’s Treasures, Santa Clara, California). Ông cho biết rằng kể từ khi mỏ California Blue khai thác được những mẫu khoáng vật đầu tiên, cho đến nay thì chưa có đến 10 viên aquamarine được mài mặt. Viên đá mài giác chất lượng cao nhất nặng 7,35 ct và có màu xanh lục hấp dẫn (một lần nữa, xem hình 5). Một vài mẫu thạch anh ám khói cũng đã được cắt mài.

Vào tháng 3 năm 2012, một dự án khai thác kéo dài một tuần nữa tại mỏ California Blue đã mang lại thêm một số tinh thể aquamarine có màu sắc đẹp và độ trong tốt, cũng như ~ 80 g aquamarine chất lượng mài giác/cabochon và ~ 40 g topaz không màu, chất lượng mài giác. Ông Schmidt sẽ tiếp tục phát triển mỏ trong tương lai gần, và cũng có kế hoạch tổ chức đào có thu phí trên vùng đất ông được cấp phép trong năm tới.

(Theo Brendan M. Laurs, phần Gem News International, quyển G&G Summer 2012)

 

Aquamarine Dạng Căm Xe Từ Namibia

Vào tháng 8 năm 2010, GIA nhận được thông tin về một phát hiện mới về aquamarine từ vùng núi Erongo ở Namibia do Jo-Hannes Brunner (Pangolin Trading, Windhoek, Namibia) cung cấp. Khoáng vật này đã được khai thác từ một túi quặng nhỏ chứa mẫu dính kèm đá nền và các tinh đám, cũng như một vài tinh thể riêng lẻ dài tới 10 cm. Các tinh thể thường là bán trong suốt, hình lăng trụ có các mặt bị ăn mòn, nhưng chúng còn cho thấy nhiều hình ảnh thú vị khác nữa khi được cắt song song và vuông góc với trục c (xem hình 6). Sau đó, ông Brunner đã tặng một số mẫu thô và mài giác cho GIA, và bốn mẫu đã được nghiên cứu trong báo cáo này.

Các mẫu bao gồm một tinh thể (dài 43,60 mm), một viên oval mài cabochon (6,13 ct), một viên hình chữ nhật mài giác tầng (8,20 ct) và một mảnh hình lục giác (8,84 ct). Chúng thì bán trong suốt đến trong suốt, và có màu từ xanh phớt xám đến lục phớt xám, phớt xanh. Kiểm tra các đặc điểm ngọc học cơ bản xác định chúng là beryl, và kết quả này đã được kiểm chứng bằng phương pháp quang phổ Raman.

Mảnh đá hình lục giác cho thấy cấu trúc dạng căm xe thú vị được hình thành do tồn tại đới màu lục giác nổi bậc và một số nhánh tỏa tia không rõ (hình 7, bên trái); hai trong số chúng kéo dài liên tục từ lõi đến bề mặt. Các nhánh này có thành phần chủ yếu ở dạng các đám mây của các tinh thể và hạt nhỏ li ti (hình 7, bên phải). Các tinh thể âm cũng hiện diện ở gần bề mặt, cũng như vật chất màu hơi xám trong các hốc bề mặt bao gồm các tạp chất còn sót lại từ chất đánh bóng.

Các viên đá aquamarine dạng căm xe đã được báo cáo trước đây từ dãy núi Erongo (Fall 2008 GNI, trang 275 – 276), nhưng các mẫu này có hình ảnh tỏa tia mạnh hơn nhiều và không có đới màu hình lục giác được hiển thị bởi các mẫu hiện tại.

Cấu trúc tăng trưởng dạng căm xe, mặc dù được biết đến nhiều nhất trong emerald, nhưng cũng đã được ghi nhận trên ruby, sapphire, tourmaline, thạch anh và andalusite. Trong cả beryl và corundum, hiện tượng tỏa tia dạng căm xe được cho là do sự tăng trưởng khung xương (dạng nhánh cây), trong đó các cạnh và góc tăng trưởng nhanh hơn so với các mặt tinh thể liền kề (I. Sunagawa, Crystals—Growth, Morphology and Perfection, Cambridge University Press, UK, 2005).

(Theo Riccardo Befi (rbefi@gia.edu), GIA, New York, phần Gem News International, quyển Summer 2012)

 

Garnet Hoàng Đế (Imperial) Màu Rượu Sâm Banh

Từ Tỉnh Lindi, Tanzania

Tỉnh Lindi ở Tanzania nổi tiếng là nguồn mỏ cung cấp đá pyrope–spessartine và almandine–spessartine (xem Spring 2006 GNI, trang 66 – 67, và Summer 2008 GNI, trang 165 – 166). Một mỏ khoáng mới cũng trong khu vực gần đây đã cung cấp thêm một số khoáng vật mới, được bán trên thị trường dưới tên gọi garnet Champagne (màu rượu sâm banh) hoặc Imperial (hoàng đế), chúng cũng được giới thiệu tại triển lãm đá quý Tucson 2012. Một số mẫu đã được cho GIA mượn bởi Michael Puerta (International Gems HK Ltd., Hong Kong; xem hình 8, bên trái), ông đã đến thăm khu vực Lindi cùng với Farooq Hashmi (Intimate Gems, Glen Cove, New York) vào cuối năm 2011. Theo họ, garnet mới này đã được khai thác từ giữa năm 2011 và họ biết một nhà cung cấp người Tanzania đã xuất khẩu hơn 360 kg nguyên liệu thô sau một tháng khai thác. Loại đá garnet này tương tự như đá pyrope-spessartine chất lượng quý vùng Lindi trước đây, ngoại trừ việc nó hơi tối hơn và cũng nhỏ hơn. Họ cho biết rằng nó được khai thác như một sản phẩm phụ từ việc khai thác vàng sa khoáng gần thị trấn Ruangwa, nơi họ tìm được 15 – 20 kg khoáng vật thô. Ngoài các mẫu được cho mượn và GIA còn được tặng một số mẫu đá từ ông Steve Ulatowski (New Era Gems, Grass Valley, California; xem hình 8, bên phải). Tại triển lãm ở Tucson, ông mang đến 22 kg garnet mới, với các mẫu đá chủ yếu dao động từ 1 đến 3 g và ~ 2.000 carat đá mài giác có trọng lượng từ 1 – 8 ct. Ông còn cho biết thêm rằng trong các chuyến đi mua hàng của mình tại Tanzania kể từ tháng 12 năm 2011, ông đã bắt gặp nhiều mẫu đá garnet lớn hơn và chất lượng tốt hơn, và với số lượng lớn hơn.

Các mẫu mà ông Puerta cho mượn được mô tả trong bài viết này. Các viên garnet này có màu cam phớt đỏ nhạt trong ánh sáng tương đương ánh sáng ban ngày và màu đỏ phớt cam dưới ánh sáng nóng. Màu sắc được phân bố đều. Các mẫu có chỉ số chiết suất điểm RIs dao động từ 1,750 đến 1,755 và giá trị tỉ trọng thủy tĩnh SG là 3,77 – 3,83, và chúng thì trơ dưới bức xạ UV sóng dài và sóng ngắn. Các tính chất này phù hợp với pyrope–spessartine, mặc dù hơi khác so với pyrope-spessartine trước đây được báo cáo trong phần GNI, quyển G&G Spring 2006 (có màu hồng trong cả ánh sáng nóng và ánh sáng ban ngày, với RI là 1,756 và SG là 3,85). Kiểm tra dưới kính hiển vi ngọc học thấy mạng lưới ba chiều của các bao thể hình kim sắp xếp định hướng, một số trong chúng óng ánh nhiều màu (hình 9, bên trái). Trong một số mẫu, các bao thể hình kim này được hình thành tập trung dầy đặc (hình 9, giữa), trong khi các mẫu khác thì các kim này sắp xếp dạng ngôi sao (hình 9, bên phải).

Phân tích Raman xác định những kim này là rutile và chúng thường đi cùng với các bao thể dạng đám mây. Ngoài ra, các bản mỏng dạng dây ruy băng, ngắn, phản chiếu đã được nhìn thấy trong tất cả các mẫu (hình 10); một bản mỏng dạng ruy băng dài có màu nâu nhạt theo một số hướng nhất định được nhìn thấy trong 1 mẫu đá. Một vài tinh thể sậm màu không xác định là khoáng vật gì cũng được quan sát thấy trong một mẫu khác. Hình ảnh biến dạng dãy có thể nhìn thấy trong ánh sáng 2 nicol phân cực vuông góc.

Các phân tích hóa định lượng ba trong số các mẫu bằng phương pháp phổ khối – plasma cảm ứng kép – bắn laser (LA-ICP-MS) ghi nhận tương quan với phạm vi thành phần của Prp_45–51Sps_22-26Alm_16–23Grs_8–10, và còn ghi nhận được sự hiện diện của nhiều nguyên tố vi lượng, gồm Ti, V, Cr, Zn, Ga, Ge, Sr, Zr, Cd và một số nguyên tố đất hiếm. Phổ hấp thu Vis-NIR rất giống với garnet malaya (pyrope–spessartine) được ghi nhận là từ Madagascar một thập kỷ trước (xem K. Schmetzer, “Đá garnet malaya màu hồng đến cam phớt hồng từ Bekily, Madagascar”, G&G Winter 2001, trang 296–308 ), với các đặc điểm liên quan đến Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ và V³⁺. Quang phổ Mid-IR cho thấy các dãy hấp thu liên quan đến Fe²⁺ và các hợp chất có chứa nước. (Để biết thêm thông tin về các hình ảnh chụp dưới kính hiển vi và quang phổ giữa hồng ngoại và phổ Vis-NIR của các viên garnet Lindi mới phát hiện và trước đây, hãy xem trong Kho lưu trữ dữ liệu của G&G tại gia.edu/gandg).

 (Theo Kyaw Soe Moe (kmoe@gia.edu), GIA, New York, phần Gem News International, quyển G&G Summer 2012)