Bản tin tháng 03/2014

Opal Cải Thiện Độ Sạch Kết Hợp Với Chất Trám Nhân Tạo

Phòng giám định Carlsbad vừa nhận giám định một viên opal cabochon, nặng 67,17 ct (hình 1). Viên đá có màu vàng phớt cam và hiệu ứng màu nhấp nháy vừa. Nó cũng có “chất trám” màu xám dạng lốm đốm bất thường trên mặt sau và cảm giác hơi trơn, nhờn khi chạm vào. Dưới ánh sáng phản chiếu thì một mạng lưới các đường mảnh trên bề mặt cho thấy một lượng rạn nứt lớn nhưng những đường này không dễ dàng nhìn thấy lúc mới vừa bắt đầu quan sát.

Nghiên cứu ngọc học thu được những số đo phù hợp với opal thiên nhiên. Chỉ số chiết suất là 1,45 nhưng không thể kiểm tra được tỉ trọng bởi vì sự hiện diện của “chất trám” này. Mẫu này trơ dưới chiếu xạ UV sóng dài và có phản ứng màu vàng phớt lục dưới UV sóng ngắn. Đáng chú ý, những khe nứt phát quang màu vàng yếu dưới cả UV sóng dài và sóng ngắn.

Nghiên cứu dưới kính hiển vi cho thấy có phần cấu trúc hình cột và màu giống với khoáng vật từ tỉnh Wollo, Ethiopia. Một mạng lưới dày đặc các khe nứt có độ nổi rất thấp cũng được nhìn thấy khắp viên đá; dáng vẻ lù mù của chúng lập tức gợi nhớ đến việc xử lý cải thiện độ sạch. Nghiên cứu kỹ hơn cho thấy các bọt khí dẹt trong nhiều khe nứt từ mặt lấp đầy chưa hoàn toàn (hình 2, bên trái). Khi chiếu dưới cảm biến nhiệt ở nhiệt độ tương đối thấp thì những khe nứt này bắt đầu có hiện tượng rỉ nước (hình 2, bên phải). Do đặc tính di động của những chất cải thiện độ sạch nên viên đá được kết luận là bị xử lý bởi một số loại dầu hơn là nhựa dính. 

“Chất trám” trên mặt sau của viên cabochon gồm vật chất giống nhựa cứng màu xám chúng có các vết cuộn xoắn ngoài ra còn có một số vết mài giũa, cho thấy nó được tạo ra trong hoặc sau quá trình mài đá. Lớp này làm tăng đáng kể trọng lượng và giúp kìm giữ các khe nứt dầy đặc trên đá lại với nhau.

Trong lúc nhóm nghiên cứu không biết chắc chắn có phải viên đá này đến từ mỏ Wollo hay không thì điều này dường như được khẳng định với sự xuất hiện với khối lượng lớn của loại khoáng vật này vừa được khai thác ở đó. Mặc dù viên opal này không cho thấy đặc điểm của loại opal hidrophane – trong hơn khi ngâm trong nước nhưng theo kinh nghiệm của một trong số cộng tác viên thì không phải tất cả opal vùng Wollo đều là loại hidrophane. Ngoài ra, một trong số opal Wollo màu vàng phớt cam thì dường như dễ bị rạn nứt.

Cũng giống như bất kỳ mỏ mới nào khác, các khoáng vật chất lượng thấp hơn được cải thiện nhân tạo nhờ sự phát triển của các kiểu xử lý được đề cập ở phần trên để cuối cùng các sản phẩm dễ bán sẽ được đưa vào thị trường. Mặc dù opal Ethiopia không xử lý chất lượng rất cao đã hiện diện phổ biến trên thị trường đá quí, nhưng người mua nên biết rằng lượng đá xử lý đang xuất hiện trên thị trường ngày càng tăng, bao gồm các mẫu đá cải thiện độ trong như viên này và những viên khác thì được xử lý để thay đổi màu (xem N. Renfro và S. F. McClure, “Opal màu tím tẩm màu mới xuất hiện”, www.gia.edu/research-resources/news-from-research). Cũng như tất cả đá xử lý khác, những viên đá này vẫn được chấp nhận miễn là có sự giải thích rõ ràng cho người mua. (Theo Nathan Renfro và Phil York trong Lab Notes, G&G Winter 2011)

 

Opal Ethiopia Màu Đen

Phòng giám định Carlsbad vừa nghiên cứu một viên opal màu đen, nặng 10,67 ct (hình 3) được cho là từ tỉnh Wollo, Ethiopia. Bởi vì màu đen thì không phổ biến đối với opal từ địa phương nổi tiếng này và ngày càng nhiều báo cáo về khoáng vật này bị xử lý (bài viết của N. Renfro và S. N. McClure trong ấn bản này, trang 260 – 270), do đó nhóm nghiên cứu cần phải tìm hiểu kỹ lưỡng để xác định nguyên nhân tạo màu đen trên mẫu này. Ngoài ra khách hàng còn đưa đến một lô đá opal dạng cuội gần 1 kg, trong đó khách hàng cho phép nghiên cứu phá mẫu để tìm ra nguyên nhân tạo màu.

Những đặc tính ngọc học thông thường từ viên cabochon phù hợp với những đặc điểm của opal, gồm chiết suất 1,45 và tỉ trọng thủy tĩnh là 2,05. Nó trơ dưới cả chiếu xạ UV sóng dài và sóng ngắn. Nghiên cứu dưới kính hiển vi cho thấy các bao thể hình nhánh cây màu nâu đỏ, một cấu trúc hình cột “hoa văn dạng số” và các vùng đục xấu thường thấy trong opal nhưng có màu phớt lục. Những quan sát dưới kính hiển vi và những đặc điểm vật lý này phù hợp với những đặc điểm được nhìn thấy ở những màu khác của opal Wollo.

Khoáng vật dạng thô có vẻ ngoài chung chung giống nhau và các đặc điểm ngọc học giống như viên dạng cabochon, ngoại trừ các viên cuội nhỏ có đới màu. Một trong số những viên đá thô được cắt làm đôi cho thấy phần lõi màu nâu đậm đến đen với đường vành đai ngoài màu nâu nhạt đến gần không màu (hình 4). Cấu trúc này cho thấy đây là màu tự nhiên, vì nếu viên đá cho thấy có hoa văn ngược lại (vành ngoài màu tối còn phần lõi màu sáng) thì lúc này phần màu đậm sẽ được cho là được đưa vào bằng cách nhân tạo.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện phân tích hóa LA-ICP-MS trên một phần vừa được cắt và Mn là nguyên tố duy nhất cho thấy sự thay đổi rõ ràng giữa phần lõi màu tối (trung bình 261 ppmw) và rìa màu sáng (trung bình 23 ppmw). Mn cao trong lõi phù hợp với màu tối, vì mangan oxid đã từng được quan sát có trong opal Wollo. Nếu Mn hiện diện trong quá trình hình thành opal thì sẽ là hợp lý khi kết luận rằng mangan oxid kết hợp chặt chẽ với opal và thông thường sẽ tạn ra màu tối. Phân tích định lượng bởi EDXRF cũng cho thấy mức độ Mn tương đối cao khi so sánh với opal màu trắng từ Wollo.

Mặc dù khoáng vật màu đen vùng Ethiopia do xử lý đã được ghi nhận trong tài liệu trước đây (www.stonegrouplabs.com/SmokeTreatmentinWolloOpal.pdf), nhưng những người đam mê opal chắc chắn sẽ xem xét và đánh giá cao những viên đá màu tự nhiên này từ tỉnh Wollo.

(Theo Nathan Renfro trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)

 

Ngọc Trai Nước Ngọt Nuôi Cấy Từ Nhân Dạng Hạt Bị Phủ Màu

Tháng 9 năm 2011, một chuỗi “ngọc trai” màu trắng, hình dạng méo mó, kích cỡ lớn bất thường được đưa đến phòng giám định New York để giám định. 17 viên có kích thước 22,43 x 17,60 x 14,17 mm đến 29,46 x 19,64 x 16,50 mm. Chúng có màu không tự nhiên đáng chú ý, tuy nhiên hình dạng méo mó của chúng là đặc trưng của một số trai nuôi nước ngọt được bán trên thị trường (hình 5).

Kiểm tra dưới kính hiển vi cho thấy cấu trúc bề mặt không có cấu trúc chồng lớp đồng tâm đặc trưng của ngọc trai nuôi xà cừ. Thay vào đó, bề mặt có dạng sơn phết “sáng lóa” và hướng phân bố không tự nhiên, đặc điểm thường thấy trong ngọc trai nhái. Các bọt khí mắc kẹt trong các khe và kẽ hở khắp chuỗi (hình 6, bên trái). Nếp gấp ở các lỗ khoang cũng như các chỗ mẻ, lớp bong tróc dễ nhận thấy, cho thấy thêm bằng chứng là đá nhái ngọc trai. Ngoài ra tại vài lỗ khoang cho thấy có một lớp xà cừ nằm bên dưới (hình 6, bên phải). Những quan sát này cho thấy chuỗi này gồm các hạt ngọc trai xà cừ được phủ thêm một lớp phủ dày, điều đó giải thích hình dạng cơ bản của chúng mặc dù dáng vẻ bên ngoài của chúng là do nhân tạo.

Hầu hết các mẫu này đều có cùng kiểu chỗ phồng tròn giống như thấy trong ngọc trai nuôi hình dạng méo mó được nuôi cấy từ nhân dạng hạt. Kiểm tra những chỗ này bằng đèn sợi quang cho thấy sự phân dãy rõ rệt là đặc trưng của các hạt vỏ ốc. Hình ảnh chụp X-quang cho thấy toàn bộ chuỗi quả thật là chứa các hạt nuôi cấy (hình 7). Không thấy rõ ranh giới giữa lớp xà cừ rất mỏng và lớp phủ ngoài cùng trong các hình ảnh chụp X-quang.

Phản ứng dưới UV sóng dài là tương đối trơ ở phần ngang qua thân của ngọc trai nuôi nhưng màu trắng phớt xanh mạnh dọc theo các vùng hẹp hơn ở đó lớp phủ tập trung nhiều nhất. Khi chiếu dưới tia X, chuỗi hạt phát quang màu tương đối vàng (thấy khắp chỗ phủ), đặc trưng của nguồn gốc nước ngọt. Điều này được khẳng định bằng phân tích hóa LA-ICP-MS trên lớp xà cừ, cho thấy sự tập trung cao Mn và Sr. Cả EDXRF và La-ICP-MS phát hiện lượng nguyên tố bismuth (Bi) đáng kể trong lớp phủ. Bismuth thường được dùng trong các lớp phủ nhân tạo để tạo ra vẻ bề ngoài óng ánh nhiều màu (J. V. Koleske, Ed, Tài liệu nghiên cứu về sự sơn và phủ: ấn bản lần thứ 14, Gardner-Sward Handbook, Hội nghiên cứu khoáng vật Hoa Kỳ, Philadelphia, 1995, trang 229 – 230). Trai nước mặn tự nhiên có lớp phủ chứa bismuth cũng đá được ghi nhận trong quyển G&G Fall 2005, mục Gem News International (trang 272 – 273).

Chuỗi này cho thấy sự bất thường vì 2 lý do: trai nước ngọt nuôi cấy với nhân dạng hạt thường không phổ biến trên thị trường và các lớp phủ có ánh ngọc trai mà nhóm nghiên cứu được dường như chứa hợp chất silicone polymer được ứng dụng để cải thiện độ ánh ngọc trai hay bảo vệ lớp xà cừ bên dưới (xem lab Notes: Spring 2000, trang 65; Spring 2002, trang 83 – 84). Lớp phủ trên chuỗi này tạo ra lớp che phủ dày, lớp xà cừ sáng chói và có thể được dùng để gia cố cho lớp xà cừ mỏng manh trên những viên ngọc trai nuôi này.

(Theo Akira Hyatt trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)

 

Zircon Có Hiện Tượng Phản Ứng Ngược Với Ánh Sáng

Chỉ một ít loại đá quý được biết là có sự thay đổi màu ngược, cũng được biết là hiện tượng “tenebrescent – phản ứng ngược với ánh sáng”. Hiện tượng này đáng chú ý nhất là trên khoáng hackmanite, một loại soladite. Gần đây các nhà nghiên cứu học học còn biết đến một loại đá quý khác cũng có hiện tượng phản ứng ngược với ánh sáng này, đó là khoáng vật zircon. Theo nhiều nguồn tài liệu cho biết rằng 5 viên đá như thế được phát hiện khoảng 25 năm gần đây ở miền trung nước Úc. Khi để trong bóng tối một vài giờ thì các mẫu đều cho rằng chuyển sang màu cam, chúng sẽ nhạt dần đến gần không màu trong vòng một vài phút chiếu dưới đèn (hình 18).

Hai trong số các mẫu đá của Úc được cung cấp để nghiên cứu vào tháng 9 năm 2011: một viên đá thô nặng 3,07 ct và một viên tròn, giác cúc mài giác nặng 1,80 ct. Cả hai mẫu có đặc điểm đặc trưng của zircon: RI – vượt quá giới hạn của chiết suất kế (>1.81); tỉ trọng – 4,72 và phát quang – cam rất yếu dưới chiếu xạ UV sóng dài và vàng phớt cam vừa dưới UV sóng ngắn. Nghiên cứu dưới kính hiển vi cho thấy các bao thể dạng dĩa phản chiếu. Phân tích hóa LA-ICP-MS không cho thấy bất kỳ điều gì khác thường đối với zircon.

Khi lần đầu tiên lấy ra khỏi môi trường tối, các viên đá có màu cam. Được đặt dưới đèn để bàn thông thường với nguồn sáng nóng 13,3 watt, chúng phai màu dần trong vòng một vài phút dưới nguồn sáng và sau đó là màu nâu phớt hồng nhạt. Màu không chuyển sang trạng thái nào nữa dưới ánh sáng phòng không trực tiếp. Khi chiếu thêm dưới đèn sợi quang 150 watt khoảng 1 phút làm cho chúng phai dần thành màu nâu phớt hồng nhạt. Chiếu lâu hơn dưới đèn sợi quang thì không nhạt thêm nữa. Sau khi được lưu giữ trong bóng tối suốt đêm thì các viên đá chuyển sang màu gốc của chúng: nhóm nghiên cứu lập lại quy trình này nhiều lần thì các kết quả đều giống nhau.

Một số viên có hiện tượng phản ứng ngược với ánh sáng sẽ quay lại màu gốc của chúng khi để dưới chiếu xạ UV sóng ngắn hay làm nóng. Thử phục hồi màu cam của những viên zircon này bằng UV sóng ngắn thì không thành công. Nhóm nghiên cứu cũng thử bằng nhiệt độ thấp mà không thành công nhưng điều này có thể là do các mẫu không làm nóng đủ; chúng không được nung nóng thêm nữa vì sợ là có khả năng làm hư hỏng mẫu.

Một nghiên cứu trong tài liệu của Thư Viện Và Trung Tâm Thông Tin Richard T. Liddicoat của GIA không thấy đề cấp đến zircon “phản ứng ngược với ánh sáng” mặc dù nhiều quyển sách miêu tả zircon có phản ứng quang học như thế. Phát hiện cũ nhất có liên quan đến hiện tượng này là trong Precious Stones của Bauer (1904), có đoạn ghi chú: “Zircon – Màu và ánh của một số khoáng hyacinths [có thể kể đến khoáng vật màu cam phớt nâu đến cam phớt hồng] có khả năng thay đổi thậm chí ở nhiệt độ bình thường nếu viên đá được chiếu dưới đèn…. Trong một số trường hợp màu trở nên nhạt hơn…. Những viên đá thay đổi như thế, nếu giữ trong bóng tối sẽ khôi phục màu gốc của chúng….”. Thật thú vị, nhiều tài liệu tham khảo khác cũng có sự miêu tả khá giống hiện tượng này, nhưng không bao giờ nói đến thuật ngữ “tenebrescence – phản ứng ngược với ánh sáng” như thế – thậm chí thuật ngữ này rất phù hợp với sự diễn giải. Tương tự như vậy, phần Lab Note trong quyển Fall 1986 (trang 188 – 189) ghi lại sự thay đổi màu nghịch đảo trong zircon màu xanh, nó thay đổi sang màu nâu phớt xám không mong muốn khi để dưới chiếu xạ UV sóng dài.

Nhiều người buôn bán qua mạng đang bán khoáng vật này với tên gọi là “tenebrescent zircon – zircon phản ứng ngược với ánh sáng”. Những viên đá này được cho là từ Tanzania, Úc, Campuchia hay Nigeria; một trang nói là nó được tìm thấy cách đây 10 năm về trước. Vẫn còn chưa rõ ràng liệu có bao nhiêu trong số thông tin là không thể tin tưởng được, nhưng một điều chắc chắn; “tenebrescent zircon” có tồn tại và có điều ngạc nhiên rằng khoáng vật thú vị này đã được ghi nhận một ít thông tin trong tài liệu đương đại.

(Theo Shane F. McClure trong Lab Notes, quyển G&G Winter 2011)

 

Kim Cương Kiểu IIb Có Sự Phát Lân Quang Kéo Dài

Như đã biết, kim cương nhân tạo kiểu II và một số kim cương thiên nhiên (bao gồm kiểu IIb) có hiện tượng phát lân quang. Trong kim cương thiên nhiên hiệu ứng này thường kéo dài khoảng một vài giây. Tuy nhiên có một viên cắt dạng emerald, nặng 4,23 ct (hình 9) vừa mới đưa đến phòng giám định ở Carlsbad được chứng minh là trường hợp ngoại lệ.

Được xác định là một viên kim cương không xử lý, kiểu IIb, màu D và độ sạch IF, nó có phát quang màu xanh phớt lục rất yếu đến yếu dưới chiếu xạ UV sóng dài và sóng ngắn. Trong thời gian chiếu xạ dưới UV, tính phát quang càng tăng lên do cộng hưởng với hiện tượng phát lân quang mạnh của mẫu. Sau 5 giây chiếu dưới phóng xạ UV sóng ngắn thì viên kim cương có hiện tượng phát lân quang màu xanh sáng (xem video trong nguồn lưu trữ dữ liệu G&G ở gia.edu/gandg) và nó tiếp tục phát quang trong vài phút.

Phổ phát lân quang cho thấy một dãy ở 500 nm (cũng đã được ghi nhận có trong kim cương kiểu IIb bởi S. Eaton-Magana và nnk, “Phát quang của viên kim cương Hy Vọng và những viên kim cương màu xanh khác”, Fall 2006 G&G, trang 95 – 96), dãy hấp thu đó được cho là nguyên nhân tạo ra hiện tượng phát lân quang màu xanh.

Hình 10 cho thấy phổ thu được trong khoảng thời gian 60 giây trong biểu đồ không gian 3 chiều. Ở giây 60 cuối cùng, dãy lân quang 500 nm vẫn còn nhìn thấy. Nửa chu kỳ của dãy này được tính toán là 8,4 giây. So sánh thì thấy nửa chu kỳ của dãy 500 nm trên viên kim cương Hy Vọng chỉ là 1,8 giây (S. Eaton-Magana và nnk, “Dùng tính chất phát lân quang như dấu hiệu điểm chỉ cho viên Hy Vọng và những viên kim cương khác”, Geology, quyển 36, số 1, 2008, trang 83 – 86). Hình 11 cho thấy mối quan hệ giữa màu bên ngoài và nửa chu kỳ phát lân quang trong 300 viên kim cương thiên nhiên kiểu IIb được nghiên cứu tại phòng giám định GIA. Dãy 500 nm của viên kim cương hiện tại có nửa chu kỳ dài hơn nhiều và cường độ mạnh hơn hầu hết kim cương thiên nhiên kiểu IIb; sự kết hợp này tạo ra hiệu ứng phát lân quang kéo dài bất thường.

Viên kim cương này cũng thể hiện tính chất nhiệt phát quang như được miêu tả trong Sring 2011 Lab Notes (trang 50 – 51). Nó được ngâm trong lọ chứa dung dịch nitrogen lỏng (–196^oC) và đồng thời chiếu dưới UV sóng ngắn. Sau đó nó được lấy ra khỏi lọ dung dịch và được làm ấm lên nhanh chóng, ta sẽ thấy có hiện tượng lóe sáng nhiệt phát quang màu xanh. Sau đó làm ấm thêm một vài giây nữa, viên kim cương sẽ có hiện tượng phát lân quang kéo dài như được miêu tả ở trên. Một video thứ hai ghi lại cả hai phản ứng phát quang hiện có trong nguồn lưu trữ dữ liệu G&G. (Theo Andy H. Shen và Sally Eaton-Magana, trong Lab Notes quyển G&G Winter 2011)