Bản tin tháng 02/2014

Enstatite Màu Lục Đậm Phớt Vàng Từ Kenya

Enstatite (MgSiO₃) thường có màu trắng xám nhạt đến vàng nhạt, xanh oliu, nâu, nhưng phần lớn là không màu và là khoáng vật thành tạo sau cùng trong chuỗi kết tinh (enstatite – ferrosilite) của dung dịch pyroxene đặc sệt. Nó có màu khi chứa thêm các nguyên tố như Fe và Cr thay thế cho nguyên tố Mg. Các khoáng vật này có màu lục chất lượng quý là rất hiếm và đã được ghi nhận có ở Arizona, Đông Phi và Pakistan (G. R. Crowningshield, “Enstenite!” – nguyên bản, G&G Fall 1965, trang 334 – 335; C. M. Stockton và D. V. Manson, “Peridot từ Tanzania”, G&G Summer 1983, trang 103 – 107; phần GNI Fall 2009, trang 219). Vào tháng 9 năm 2011, phòng giám định GIA có nhận vài viên đá quý màu lục sậm được cho là đá enstatite từ Kenya, do nhà buôn đá quý Dudley Blauwet mang đến. Ông đã thu mua được 62 gram đá thô từ một đầu mối ở Đông Phi và ông đã cắt mài được 66 viên đá với tổng trọng lượng là 55 carat. Nhà cung cấp ấy cho biết rằng khoáng vật này được khai thác vào cuối năm 2010 từ Maktau, trong khu đồi Taita thuộc miền Nam Kenya, gần khu bảo tồn thiên nhiên quốc gia Tsavo. Ông Blauwet còn cho biết thêm rằng họa tiết kiểu ăn mòn acid trên các tinh thể đá là đặc điểm đặc trưng của khoáng enstatite (màu nâu) vùng Đông Phi.

Ông Blauwet đã cung cấp cho GIA 6 viên mài giác (0,54 – 6,75 ct; hình 1) và 14 mẫu đá thô để làm giám định. Chúng có màu lục phớt vàng sậm và đa sắc vừa đến mạnh. Chỉ số chiết suất là 1,663 – 1,671 và tỉ trọng thủy tĩnh SG là 3,26. Cả hai đặc tính này đều nằm trong phạm vi giá trị của enstatite và phổ Raman cũng xác nhận giá trị kết quả này. Tất cả các mẫu đều trơ dưới cả chiếu xạ UV sóng ngắn và dài. Quan sát dưới kính hiển vi ngọc học thấy nhiều ống tăng trưởng, trong suốt nằm song song nhau (hình13, trái). Một vài bao thể 2 pha (rắn – khí) và 3 pha (rắn – lỏng – khí) được nhìn thấy trong vài ống tăng trưởng. Điều thú vị là nhiều mẫu còn có các bao thể dạng kim bị giam giữ trong các ống tăng trưởng này. Các kim này có màu nâu sậm và có độ phản chiếu cao khi quan sát ở những hướng nhất định (hình 2, giữa và bên phải). Dãy màu trên cùng mặt phẳng (có thể liên quan đến song tinh đa hợp) cũng được nhìn thấy trong vài mẫu (hình 3). Một viên đá có vẻ ngoài lù mù thì thường không chứa các đặc điểm bên trong ngoại trừ cấu trúc khuấy đục.

Phân tích định tính bằng phổ EDXRF ghi nhận sự hiện diện của các nguyên tố Fe, Ca, Cr, Zn, Al, Ni và Ga, ngoài thành phần chính là Mg và Si. Phổ hấp thu trong vùng nhìn thấy – gần hồng ngoại với độ phân giải cao thấy được một dãy hấp thu rộng tại ~ 550 nm, được cho là nguyên nhân tạo nên màu lục phớt vàng cho mẫu đá. Các dãy hấp thu nhỏ tại 506 và 680 được cho là do Fe²⁺ và Cr³⁺, theo thứ tự.

Enstatite dưới phổ Raman có dãy hấp thu kép tại 685 – 663 cm^-1 (Si-O-Si) và 1033 – 1014 cm^-1 (Si-O), điều này phản ánh tỉ lệ giữa Mg²⁺, Fe²⁺ và Ca²⁺ (A. Wang và nnk, “Đặc tính, so sánh cấu trúc và đặc điểm thành phần của tứ giác pyroxen bằng phổ Raman”, American Mineralogist, Vol. 86, 2001, trang 760 – 806). Các mẫu hấp thu phổ Raman ở các vạch khá cao (> 660 cm^-1 mới có vạch kép đầu tiên) cho thấy tỉ lệ Mg²⁺ cao hơn cả Fe²⁺ và Ca²⁺.  Hình ảnh quang phổ và ảnh chụp hiển vi của khoáng vật này có trong dữ liệu lưu trữ G&G tại website gia.edu/gandg.

(Theo Kyaw Soe Moe (kmoe@gia.edu) và Nathan Renfro, GIA, New York và Carlsbad trong Gem News International, quyển G&G Spring 2012)

 

Nhiều Loại Đá Quý Mới Phát Hiện Ở Ethiopia

Ethiopia nổi tiếng với mỏ khai thác opal, đặc biệt mỏ đó được khai thác lại vào đầu năm 2008 ở tỉnh Wollo (theo B. Rondeau và nnk, “Opal với hiệu ứng đốm màu nhấp nháy từ Wegel, tỉnh Wollo, Ethiopia”, quyển G&G Spring 2010, trang 90 – 105). Các đá quý khác được ghi nhận có tại Ethiopia bao gồm peridot (Spring 1993, phần Gem News, trang 59), fluorite (Summer 2007, phần GNI, trang 168 – 169) và pyrope–almandine (Summer 2005, phần GNI, trang 177).

Từ cuối năm 2010 đến đầu năm 2012, nhà buôn đá quý Farooq Hashmi (Intinate Gems, Glen Cove, New York) đã thu thập thêm nhiều loại đá quý từ các chuyến viếng thăm đất nước ít được khám phá này. Ngoài sapphire và zircon (Fall 2011, phần GNI, trang 247 – 248), ông còn gặp emerald, aquamarine, morganite, tourmaline, apatite, pyrope và phenakite (hình 4). Emerald và morganite từ Ethiopia sẽ được mô tả kỹ hơn trong các bài báo sau này và bên dưới đây là vài ghi chú về các đá quý còn lại đã được nhắc đến ở phần trên.

Aquamarine được khai thác ở một khu vực xa xôi hẻo lánh, cách Shakiso khoảng 30 km, thuộc miền Nam Ethiopia. Đá granitic pegmatite trong khu vực nằm gần mặt đất và được khai thác bằng công cụ cầm tay và cũng đã thu được các tinh thể đá tourmaline và beryl với nhiều màu sắc khác nhau bên cạnh khoáng vật aquamarine. Trong chuyến đi đầu tiên của ông Hashmi đến Ethiopia, ông thấy có vài trăm kg khoáng aquamarine màu xanh đến lục tại thủ đô Addis Ababa, tuy nhiên chỉ có khoảng 5 – 10 kg là có chất lượng quý. Nhiều đá thô chất lượng tốt hơn đã xuất hiện tại hội chợ khoáng vật tại Munich vào tháng 10, 2011 và trong chuyến đi mới nhất của mình, ông Hashmi được biết là có gần 1.000 kg aquamarine chất lượng bán quý đã được khai thác trong thời gian gần đây. Ông còn cho biết rằng nhiều khu vực khai khoáng đang hoạt động tại khu vực đó; một mỏ mà ông đã tham quan nằm trên một sườn núi bị xói mòn để lộ khối đá pegmatite kích cỡ lớn.

Tourmaline hiện tại cũng đang được khai thác từ các mỏ đa khoáng ở Ethiopia. Khoáng vật màu lục đến xanh sậm được khai thác từ đá pegmatite nằm trong khu vực Shakiso và ông Hashmi cũng thu được một mẫu tourmaline màu lục phớt xanh nhạt (người bán nói với ông nó là sapphire) từ một mỏ bồi tích nào đó. Ông đã nhìn thấy nhiều kilogram tinh thể đá thuộc vùng Shakiso trong suốt chuyến viếng thăm lần đầu tiên của mình, nhưng chúng có kích thước khá nhỏ (< 2 g). Vào năm 2012, sản lượng tourmaline tăng lên đáng kể với các khu vực khai thác quặng mới có chất lượng và kích cỡ lớn hơn trước (có viên nặng đến 10 g) và chúng có màu hồng và xanh. Phân tích vi dò điện tử trên viên tourmaline mài giác, màu xanh sậm, nặng 0,91 ct của ông Hashmi cho thấy nó là elbaite (một khoáng vật thuộc nhóm tourmaline) với 2,30 wt.% MnO và 0,52 wt.% FeO. Nó có thành phần nguyên tố vi lượng bất thường, gồm 0,29 wt.% PbO, 0,07 wt.% ZnO, 0,04 wt.% V₂O₃ và 0,02 wt.% Cr₂O₃.

Trong chuyến đi năm 2010, ông Hashmi đã thấy các viên đá apatite màu vàng phớt lục, trong suốt, có trong lượng đến 20 g và năm tiếp theo ông đã thấy các lô đá thô với tổng trong lượng vài kilogram. Theo Seid Abdella (RV Gems, Addis Ababa), khoáng vật này có nguồn gốc từ hai địa phương gần Aroresa thuộc Siddama, miền Nam Ethiopia.

Pyrope màu đỏ phớt cam đến từ vùng Borana thuộc miền Nam Ethiopia. Từ cuối năm 2010, ông Hashmi đã gặp được một lô khoáng vật này với tổng trong lượng ~ 20 kg, trọng lượng đến 5 – 6 g mỗi viên. Chúng tương tự như pyrope – almandine có nguồn gốc từ Hagare thuộc phần phía Nam của đất nước này, đã được mô tả trong phần GNI quyển G&G Summer 2005.

Nguồn khai thác phenakite ở Ethiopia không được người cung cấp hàng cho ông Hashmi tiết lộ, vì lúc đó ông ta cho rằng chúng là kim cương. Người cung cấp hàng này đã chào bán vài trăm gram mãnh mỡ đá không màu, có viên nặng đến vài gram.

Ngày càng nhiều khoáng vật quý được phát hiện gần đây tại Ethiopia cho thấy khả năng đầy tham vọng cho nhu cầu tìm kiếm và khai thác đá quý trong tương lai.

(Theo Brendan M. Laurs, William B. (“Skip”) Simmons và Alexander U. Falster, Đại học New Orleans, Louisiana trong Gem News International, quyển G&G Spring 2012)

 

Kim Cương Xử Lý HPHT Có Họa Tiết Phát Quang

Của Đá Nhân Tạo Tăng Trưởng HPHT

Kim cương nhân tạo tăng trưởng ở các điều kiện áp cao, nhiệt cao (HPHT) không còn hiếm trên thị trường. Một phương pháp để phân biệt chúng với kim cương thiên nhiên là chụp ảnh các họa tiết tăng trưởng của chúng bằng phát quang bức xạ cực tím, ví dụ như thiết bị DiamondView.

Cấu trúc tăng trưởng của các đá nhân tạo HPHT có đặc điểm tương đối đặc biệt, trong hầu hết các trường hợp, hình ảnh phát quang của chúng là bằng chứng đầy thuyết phục. Bởi vì kim cương nhân tạo HPHT hình thành dưới các điều kiện khác nhau so với các bản sao thiên nhiên của chúng, tốc độ tăng trưởng ở các mặt tinh thể khác nhau thường khá khác nhau. Bản chất hình thái học của các sản phẩm HPHT là hình tựa khối tám mặt đặc trưng, trong khi đó kim cương thiên nhiên là tám mặt. Hầu hết đá nhân tạo HPHT có hình dạng chữ thập đặc trưng trong họa tiết phát quang của chúng. Tuy nhiên thỉnh thoảng kim cương thiên nhiên có sự đối xứng 4 cạnh có thể nhầm lẫn với họa tiết chữ thập này.

Một trường hợp như thế mới đây được thấy tại phòng giám định ở Carlsbad. Một viên dạng tròn, giác cúc, kiểu IIa, cấp màu F, nặng 0,99 ct được kiểm tra bằng các phương pháp tiên tiến để xác định nó là tự nhiên, xử lý hay nhân tạo. Hình ảnh DiamondView của viên đá (hình 5, bên trái) cho thấy hình dạng giống với họa tiết chữ thập (hình 5, bên phải) và phổ phát quang bức xạ (PL) cho thấy mẫu đã trãi qua các điều kiện HPHT, vì thế nó được cho là đá nhân tạo tăng trưởng HPHT. Tuy nhiên kiểm tra dưới kính hiển vi kết hợp kính phân cực có 2 nicol vuông gốc  cho thấy họa tiết có khuynh hướng kéo căng vằn vện, đặc trưng của kim cương thiên nhiên kiểu IIa (hình 6) và các đỉnh khác trong phổ PL cũng khẳng định nó là kim cương thiên nhiên xử lý HPHT.

Hình ảnh DiamondView có thể đoán nó là kim cương nhân tạo, đặc biệt những viên có nguồn gốc HPHT. Nhưng xem xét cẩn thận cả hai hình ảnh DiamondView và dữ liệu phổ (đặc biệt là phổ PL) thì luôn luôn cần thiết để xác định dứt khoát nó có nguồn gốc từ thiên nhiên hay nhân tạo. Các họa tiết tăng trưởng dạng chữ thập trong viên kim cương hiện tại này có thể do sự hình thành dưới các điều kiện khác (nhiệt độ thấp hơn) so với các điều kiện mà kim cương thiên nhiên thường trãi qua, điều này dẫn đến sự thay đổi trong hình thái học của nó. Thực tế là viên kim cương này được tuyển chọn để xử lý HPHT là một sự trùng hợp ngẫu nhiên đầy thú vị. (Theo Sally Eaton-Magaña trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)

 

Kim Cương Màu Tím Rực Rỡ Hiếm Gặp

Trong hệ thống phân cấp màu sắc của GIA, phần lớn kim cương màu tím có tông màu tím đỏ, tím phớt đỏ và nhiều sắc tím khác nữa. Không loại nào trong số vừa kể là phổ biến, đặc biệt đối với kim cương trong dãy màu tím không bị xử lý biến đổi là loại hiếm gặp nhất.

Lần đầu tiên phòng giám định GIA tiếp xức với loại kim cương tím này là vào những năm 1970. Màu sắc của chúng được tạo ra do sự biến dạng dẻo xảy ra trong suốt quá trình thành tạo địa chất, kết quả là hình thành các mặt trượt song song (gọi là sọc đá). Các sọc đá này sẽ có tính lưỡng sắc màu hồng và nâu khi quan sát dưới kính hiển vi (xem bài viết của S. Titkov và cộng sự, “Kim cương có màu tím tự nhiên từ Siberia”, quyển G&G Spring 2008, trang 56 – 63). Cực kỳ hiếm thấy loại kim cương có sắc tím thuần khiết hình thành do sự biến dạng dẻo.

Mới đây phòng giám định ở New York có cơ hội kiểm tra một viên kim cương màu tím đậm rực rỡ (hình 7). Viên đá được cắt dạng giác cúc biến thể hình chữ nhật vạt góc để cho sọc đá phản chiếu màu tím khắp viên đá, làm tăng tối đa cường độ đậm của màu sắc. Dưới độ phóng đại và ánh sáng khuếch tán, các mặt nghiêng song song rõ nét được nhìn thấy xuyên đến phần đáy (hình 8). Các mặt này cho thấy có sự tập trung mạnh phần màu tím, trong khi các khu vực xung quanh thì gần như không màu. Viên đá phát quang yếu màu vàng dưới chiếu xạ UV sóng dài và trơ dưới UV sóng ngắn. Dưới chiếu xạ UV sóng cực mạnh của thiết bị DiamondView, các mặt trượt có phát quang màu lục rất rõ, điều này được lý giải là do sự phân bố cục bộ của tâm quang học H3. Tâm H3 này cũng hiện diện trong phổ hấp thu UV-Vis tại nhiệt độ nitrogen lỏng, cùng với dãy hấp thu mạnh ngay giữa vạch ~550 nm, vạch này rõ ràng góp phần tạo nên phần lớn màu tím. Quang phổ FTIR cho thấy viên kim cương này thuộc kiểu IaA có sự tập trung rất cao nitrogen hỗn hợp, chủ yếu là trong dạng A. Ngoài ra còn ghi nhận được một vạch hấp thu rất yếu tại 3107 cm^-1, được cho là do nguyên tố hydrogen.

Đặc điểm nổi bật của viên kim cương này là màu rất đậm, một vài vùng có màu rực rỡ. Hiếm có nhiều dịp mà phòng giám định quan sát được kim cương màu tím, chúng thường có màu tối hoặc không bão hòa và thường có cấp màu tím với các sắc độ thay đổi bởi màu “xám” hoặc “phớt xám”. Từ trước đến giờ GIA hiếm khi gặp phải nhiều vấn đề khó khăn đến thế này đối với kim cương màu tím, bất kể là màu đậm hay màu nhạt. Càng đặc biệt hơn nữa là sắc độ tím trong viên kim cương này là rất mạnh.

(Theo Jason Darley, Paul Johnson và John King trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)

 

Kim Cương Đen Do Có Màu Tím Quá Sẫm

Kim cương giàu hydro có màu xám đến xanh đến tím thì hiếm nhưng chúng đã được ghi nhận trong nhiều tài liệu trước đây (xem C. H. van der Bogert và nnk, “Kim cương giàu hydro màu xám đến xanh đến tím từ mỏ Argyle, Australia – Úc”, Spring 2009 G&G, trang 20 – 37). Mới đây phòng giám định ở New York có nghiên cứu viên kim cương như thế với tông màu tối bất thường.

Viên kim cương kiểu Ia, dạng trái tim, nặng 0,85 ct (hình 9, bên trái) cho thấy cực rõ các đặc điểm liên quan đến hydro (3107 cm^-1) trong phổ hấp thu giữa hồng ngoại của nó. Sự tập trung cao về hydro này tạo ra vẻ ngoài tối đến nỗi viên kim cương này được phân cấp là màu đen. Nhóm nghiên cứu đã so sánh viên kim cương hình trái tim này với viên giọt nước biến thể, nặng 0,20 ct (hình 9, bên phải) với các đặc điểm phổ hoàn toàn giống nhau, cũng là kiểu Ia nhưng lại được phân cấp là màu xanh phớt xám.

Mặt khác trong viên kim cương này tạp chất hydro không tạo ra phổ mạnh như thế. Sự khác nhau của hai viên đá cũng thể hiện rõ trong phổ hấp thu Vis-NIR của nó trong giới hạn hấp thu từ 400 – 900 nm.

Cả 2 viên đều có phổ hấp thu đặc trưng của các viên kim cương màu xám đến xanh đến tím, như các dãy gần 500 và 700 nm được cho là do hydro. Sự hấp thu mạnh hơn nhiều trong viên trái tim đã ngăn chặn hầu hết sự phản xạ ánh sáng làm cho nó có vẻ ngoài là gần như đen. Phổ của nó bị nhiễu rất nhiều do sự hấp thụ phổ chồng lấn nhau và phổ kế chỉ phát hiện ra một tín hiệu rất yếu (hình 10). Chỉ với phóng đại và chiếu sáng bằng đèn sợi quang chúng tôi mới có thể quan sát được các đám mây mảnh liên quan với hydro trong những viên kim cương như thế (hình 11); màu tím đậm thật sự của viên đá cũng được nhìn thấy.

Viên kim cương hiếm này là một ví dụ cụ thể về cấp độ cuối cùng của dãy màu trong kim cương giàu hydro, ở đó màu tím quá đậm đến nỗi viên đá có vẻ ngoài là màu đen.

(Theo Paul Johnson trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)