Bản tin tháng 07/2013

Nguồn Gốc Màu Sắc Trong Viên Tourmaline

Khai Thác Từ Mt. Marie, Maine

Tháng 9 và tháng 12 năm 2010, Dennis Durgin gởi cho Học viện Kỹ thuật California 2 mảnh tourmaline vừa khai thác ở Mt. Marie để nghiên cứu nguồn gốc màu sắc. Các mẫu đá có màu lục phớt vàng (GRR 2016, 19 x 12 x 9 mm) và xanh đậm (GRR 2924, 15 x 15 x 6 mm). Miếng màu lục có một mặt lăng trụ và được đánh bóng thành 1 mảnh dày 6,06 mm. Miếng màu xanh được cắt song song với trục c và đánh bóng thành mảnh dày 1,25 mm. Phổ hấp thu ghi nhận trong vùng 350 – 1100 nm bằng phổ kế hiển vi màng diốt silicon với bộ phân cực calcite và trong vùng 1000 – 2000 nm bằng phổ kế hồng ngoại FTIR Magna 860 với thiết bị tách tia CaF₂, bộ cảm biến đưa hydro nặng (deuterium) và hợp chất triglycine sulfate vào thiết bị, một đèn tungsten-halogen và bộ phân cực tinh thể LiIO₃.

Khi nhìn xuôi theo trục c của mẫu, lúc này phổ chịu ảnh hưởng bởi ánh sáng phân cực vuông góc với trục c (E^c). Cả 2 viên tourmaline Mt. Marie màu xanh và lục đều có phổ hấp thu mạnh dưới 350 nm trong vùng UV và khe truyền sóng cho qua các sóng có chiều dài bước sóng tím đến vàng (400 – 600 nm; hình 1). Cả 2 đều có phổ hấp thu Fe²⁺ tập trung gần 710 nm trong vùng đỏ đậm, ngoài ra Fe³⁺ còn được hấp thu trong vùng giữa hồng ngoại từ 1000 đến 1500 nm. Phổ hấp thu sắc nét các nhóm chức hydroxyl nằm trong vùng 1400 – 1500 nm, phần lớn song song với trục c. Khoáng màu lục (hình 1, phía trên) có sự truyền dẫn tối đa trong phần lục vàng của phổ (~572 nm) và sự truyền dẫn xảy ra đáng kể trong vùng màu lục nhưng phổ tăng dần đến màu xanh và tím (400-500 nm); kết quả kết hợp của những phổ này tạo ra màu lục phớt vàng. Khoáng màu xanh ít phổ hấp thu trong vùng tím xanh và vì thế được truyền một phần lớn hơn ánh sáng đó, kết quả tạo ra màu xanh. Phổ hấp thu hoàn toàn cao hơn của mẫu màu xanh theo hướng E^c là do một lượng nhỏ titanium tương tác với sắt được biết là hoán đổi hóa trị Fe²⁺ – Ti⁴⁺ (S. M. Mattson và G. R. Rossman, “Hoán đổi hóa trị Fe²⁺ – Ti⁴⁺ trong sự cân bằng hóa học giữa Fe²⁺, Ti⁴⁺”. Đặc tính vật lý và hóa học của khoáng vật, Vol. 16, 1988, trang 78 – 82). So với mẫu màu lục thì cường độ mạnh hơn của dãy hấp thu tại 710 nm trong mẫu tourmaline màu xanh (hình 1, phía dưới) trong phổ có sự phân cực E//c cho thấy nó tập trung lượng sắt cao hơn. Cường độ của phổ hấp thu này trong sự phân cực E^c cao hơn đáng kể. Điều này xảy ra khi có Fe³⁺ tương tác với Fe²⁺ (S. M. Mattson và G. R. Rossman, “Sự tương tác giữa Fe²⁺ – Fe³⁺ trong tourmaline”, Đặc tính vật lý và hóa học của khoáng vật, Vol. 14, 1987, trang 163 – 171). Vì thế một diện mạo kiểu “mở” (không quá tối) khi nhìn xuôi theo trục c xảy ra khi chỉ có một lượng nhất định Fe²⁺ – Fe³⁺ tương tác nhau.

Tóm lại, màu xanh là do sự hiện diện của Fe²⁺ và sự vắng mặt của Ti⁴⁺, kết hợp một lượng nhỏ Fe³⁺. Màu lục là do Fe²⁺ (với một ít hoặc không có Fe³⁺) tương tác với một nhỏ Ti⁴⁺. Những cơ chế màu này là đặc trưng của tourmaline quý màu xanh và màu lục. (Theo Geoge R. Rossman (grr@gps.caltech.edu), Học viện Kỹ thuật California, Pasadena trong Gem News International, quyển G&G Spring 2011)

 

Phát Hiện Tourmaline Ở Mt. Marie, Paris, Maine

Một số viên tourmaline có màu sáng đáng chú ý vừa khai thác từ mỏ đá Mt. Marie ở hạt Oxford, Maine. Mỏ này nằm cách 7 km về phía đông miền Nam Paris và 6,5 km về phía đông nam mỏ pegmatite Mount Mica nổi tiếng (xem W. B. Simmon và những người khác, “Mt. Mica: Sản phẩm tourmaline quý của mỏ Maine quay lại thời hưng thịnh”, Summer 2005 G&G, trang 150 – 163). Mỏ đá này được mở ra vào năm 1901 bởi công ty khoáng Mt. Marie để nghiên cứu ứng dụng feldspar trong công nghiệp (J. C. Perham, Kho báu của mỏ khoáng Maine: Gem and Minerals of Oxford Co., 2^nd có chỉnh sửa, Quicksilver publications, West Paris, Maine, 1987). Việc khai thác vẫn tiếp tục diễn ra nhưng không thường xuyên ở Mt. Marie suốt thế kỷ sau và kết quả là để lại nhiều mỏ đá và nhiều hầm khai thác nhỏ trong vùng granite pegmatite rộng lớn. Quặng dạng thể tường này là một phần của vùng quặng pegmatite Oxford nằm phía tây Maine và được xếp theo địa hóa học là pegmatite loại LCT (tương đối giàu về lithium-cesium-tantalum). Một phần pegmatite hầu như chứa các hốc tinh thể đá (“các ổ”) dày 3-5 m, rộng ~30 m trải dài từ đông sang tây và nghiêng về phía nam ~16^o.

Mỏ này hiện nay được sở hữu bởi Mt. Marie LLC và cho Mt. Marie Mining LLC thuê lại; theo ông Dennis thì mỏ khai thác mỏ từ năm 1993. Trong giai đoạn khai thác từ 1993 đến cuối năm 2008, mỏ này đã khai thác nhiều ổ quặng có kích thước nhỏ, bao gồm ~4.000 ct tourmaline quý có thể mài giác có dãy màu phong phú từ hồng, cam phớt đỏ, lục đến xanh phớt lục và xanh (hình 2). Cũng có sự phát hiện bất thường về tourmaline màu đen có thể mài giác (schorl), beryl cesium không màu đến hồng nhạt và thạch anh ám khói.

Tháng 5 và 6 năm 2009, 2 ổ quặng (hình 3) khai thác được khoảng 2.000 ct tourmaline có thể mài giác màu lục phớt xanh đến xanh. Khoảng 500 ct khoáng vật này, gồm một phần tinh thể không hoàn chỉnh, nặng 13,4 g (hình 4, bên trái) là màu xanh khi nhìn theo hướng vuông góc với trục c và màu xanh đậm khi nhìn xuôi theo trục c. Đến nay có khoảng 60 ct đá mài giác có trọng lượng từ 1,0 – 5,5 ct được cắt mài từ khoáng vật này. Hầu hết 1.500 ct còn lại là màu lục phớt xanh đặc trưng (đậm hơn khi nhìn xuôi theo trục c). Một vài đoạn tinh thể 2 màu được khai thác có màu lục phớt xanh và màu xanh phớt lục đến xanh.

Từ giữa năm 2009 đến tháng 10 năm 2010, các nổ lực phần lớn tập trung vào việc mở mang, tiếp cận mỏ và loại bỏ khối đá bao phủ đới có đá quý. Việc khai thác lại bắt đầu vào tháng 11 năm 2010 – đã khai thác được các tinh thể màu lục phớt vàng hấp dẫn (hình 4, bên phải) và mỏ này sẽ được tiếp tục khai thác vào mùa khai thác năm 2011. (Theo Denis Durgin (dennisd@megalink.net), Mt. Marie Mining LLC, Hebron, Maine Jim Clanin, JC Mining, Bethel, Maine trong Gem News International, quyển G&G Spring 2011)

 

Scapolite Từ Afghanistan

Tháng 2 năm 2010, GIA nhận một số viên scapolite không màu từ Dudley Blauwet, chúng được chú ý nhiều bởi đặc tính phát quang và các bao thể bên trong. Theo người bán hàng thì chúng được khai thác từ mỏ Chilmak, nằm phía trên làng Kiran ~10 km tính từ mỏ lapis lazuli nổi tiếng xưa nay (Lajuar Madan) trong thung lũng Kokcha, địa hạt Sar-e-Sang thuộc Afghanistan. Lần đầu tiên ông Blauwet nhìn thấy các mẫu đá gốc của loại khoáng vật này vào năm 2005. Giữa tháng 12 năm 2009 ông mua một lô gồm 1,3 kg đá thô ở Peshawar, Pakistan gồm các mảnh vỡ và một số tinh thể hoàn chỉnh. Phần lớn khoáng có độ trong là bán trong mờ; những viên dưới 100g có độ trong từ trong mờ đến trong và một số viên có chứa những bao thể khoáng nhỏ màu xanh sáng nhưng dễ thấy. Một vài viên đá mài giác đã được ông đưa ra trưng bày lần đầu tiên tại Hội chợ đá quý Tucson năm 2010. Tháng 11 năm 2010 ông tiếp tục mua được 1,7 kg khoáng tương tự ở Peshawar, trong đó 5 – 10% đủ trong suốt để mài giác thành các viên đá sạch và các viên cabochon trong mờ chứa các bao thể màu xanh. Tháng 4 năm 2011, ông cắt mài 19 viên đá trọng lượng lên đến 3,98 ct (hầu hết có cân nặng ~1,5 ct); ông dự đoán khi việc cắt mài hoàn tất sẽ thu được tổng cộng khoảng 120 ct.

5 mẫu scapolite đã mài bóng được ông Blauwet (hình 5, bên trên) cung cấp để phòng giám định GIA nghiên cứu gồm: 2 viên mài giác (0,66 và 1,59 ct) và 3 viên cabochon (1,48; 2,36 và 3,06 ct). Tất cả đều không màu với nhiều cấp độ trong suốt; các viên cabochon có nhiều bao thể màu xanh dễ thấy bằng mắt thường. Kiểm tra các chỉ tiêu ngọc học cơ bản thu được các đặc điểm sau: RI ¾ 1,539–1,549; lưỡng chiết suất ¾ 0,005–0,009; tỉ trọng thủy tĩnh SG ¾ 2,55 và 2,59 đối với các viên đá mài giác và 2,49–2,59 đối với các viên cabochon. Những đặc điểm này phù hợp với những đặc điểm của các khoáng nhóm scapolite đã được ấn bản. Ngoài ra scapolite được biết là có biểu hiện phát quang UV mạnh. Các viên mài giác có phát quang màu vàng rất mạnh dưới chiếu xạ UV sóng dài (hình 5, bên dưới) và vàng vừa dưới UV sóng ngắn. Các viên cabochon chứa nhiều bao thể thì phản ứng yếu hơn.

Scapolite nằm trong chuỗi kết tinh của dung dịch rắn với marialite (Na₄Al₃Si₉O₂₄Cl), meionite (Ca₄Al₆Si₆O₂₄CO₃) và thành phần cuối cùng là silvialite (Ca₄Al₆Si₆O₂₄SO₄) (M. Superchi và những người khác, “Scapolite vàng từ Ihosy, Madagascar”’ Winter 2010 G&G, trang 274 – 279). Phổ EDXRF cho thấy tất cả các mẫu đều chứa Na, Al, Si, S, K, Ca, Cl, Br và Sr. Phân tích phổ khối plasma cảm ứng kép bắn laser khẳng định sự hiện diện của hầu hết các nguyên tố này trừ Cl và Br; ngoài ra còn xác định có sự hiện diện của Li, Be và B cũng như Rb, Ba và Pb. Sử dụng phép tối giản dữ liệu định lượng cho mỗi mẫu cho thấy nó phần lớn là marialite với thành phần silvialite rất nhỏ. Kết quả này phù hợp với các chỉ số chiết suất và tỷ trọng, điều đó cho thấy thành phần marialite gần như thuần khiết. Bao thể đặc trưng của các viên mài giác là các mặt lấp đầy và nhiều tinh thể nhỏ, một số tinh thể có màu xanh giống với tinh thể màu xanh thấy trong các viên cabochon (hình 6, bên trái). Những tinh thể màu xanh này được xác định là lazurite bằng phổ kế hiển vi Raman. Một trong số các viên mài giác chứa 2 bao thể tinh thể dài, có hình dạng xác định, một trong số đó có phần cuối sắc cạnh. Phổ Raman xác định chúng là apatite (hình 6, bên phải). Mặc dù phát quang màu vàng giống với scapolite từ Tanzania (J. E. Arem, Color Encyclo-pedia of gemstones, 2^nd có hiệu chỉnh, Van Nostrand Reinhold, Newyork, trang 166 – 167) nhưng các bao thể trong khoáng ở Afghan có đặc điểm khác biệt.

(Theo Andy H. Shen (andy.shen@gia.edu), Phòng Giám Định GIA, Carlsbad trong Gem News International, quyển G&G Spring 2011)

 

Agate Có Họa Tiết Hình Cây Được Gắn, Khảm

Làm Trang Sức Và Dán Tạo Đá Ghép

Trong phần GNI, quyển Fall 2008 (trang 262 – 263) có thông tin về những mẫu agate, kích thước lớn có họa tiết hình cây từ miền trung Ấn Độ. Các viên đá được thiết kế bởi Indus Valley Commerce (Ghaziabad, Ấn Độ) cho thấy có sự sắp xếp về màu sắc và hoa văn, chúng có độ trong từ trong suốt đến trong mờ. Tại Hội Chợ Khoáng Vật Và Hóa Thạch, công ty này đã trưng bày một số sản phẩm kết hợp mới hấp dẫn từ loại khoáng này, như ở dạng đá dán ghép, khảm và gắn trên trang sức mặt dây chuyền.

Các đá dán ghép được tạo ra bằng cách dán một đế thạch anh không tạp chất vào một lớp mỏng agate điển hình, làm cho nó có hình dạng cong cong (hình 7). Theo giám đốc công ty Tarun Adlakha, nhựa dính chất lượng tốt và quá trình lưu hóa trong 2 tuần làm cho vật chất trở nên cứng chắc hơn và có độ bền màu hơn, thậm chí hơn cả khi bị chiếu xạ UV. Các miếng đá khảm (hình 8) cho thấy tiềm năng khác từ những thiết kế ấn tượng, với các miếng agate có họa tiết hình cây dạng đĩa tròn được khảm vào trong các khoáng quý khác như thạch anh pha lê, jasper, chrysoprase, obsidian, đá mắt cọp và agate có cấu trúc dãy.  Mặt dây chuyền gắn đá agate (hình 9) được làm bằng tay và kết hợp giữa các họa tiết cây cỏ theo cảm hứng của người Mông Cổ với garnet, spinel, emerald, sapphire và kim cương cắt mài theo giác cắt cổ. Các đá agate trong các miếng đá khảm và gắn trên trang sức có kích thước từ 6 đến 50 mm.

Trong phần GNI của tạp chí này năm 2008 cũng đã đưa thông tin rằng Indus Valley Commerce đã trồng các cây dưa chuột và các loại cây leo khác có rễ ăn sâu để làm tơi đất bồi tích dọc theo sông Narmada và đưa các kết hạch agate lên bề mặt. Dù phương pháp đó vẫn còn được sử dụng ở một số nơi nhưng hầu hết việc khai thác hiện nay đang thực hiện là đào bới theo lối cổ truyền, trong các hố sâu 50 – 60 feet (15 – 18 m). Sản lượng hiện nay tổng cộng có khoảng 7.000 – 8.000 miếng thành phẩm mỗi năm. 

(Theo Stuart D. Overlin trong Gem News International, quyển G&G Spring 2011)

 

Khai Thác Kim Cương Thủ Công Ở Liberia

Từ những năm đầu thập niên 1900, tây bắc Africa (Châu Phi) là nguồn chủ yếu về kim cương, hầu hết đều là những vùng bồi tích. Sierra Leone, Guinea, Ivory Coast – Bờ Biển Ngà và Liberia (hình 10) là các nguồn kim cương chính ở vùng này. Các mỏ được khai thác phần lớn bởi các thợ mỏ thủ công, họ cũng chính là người tiếp tục khai thác thăm dò các mỏ mới ở vùng này.

Lưu vực sông Mano thuộc Liberia nằm trong Grand Cape Mount County và hình thành trên phần ranh giới với Sierra Leone. Nó nằm dưới vùng Mano Craton thuộc tây Africa. Các hố nhỏ trong vùng mỏ này thường khai thác được các viên kim cương màu vàng nặng từ 0,5 – 4 ct (hình 11) cùng với một số viên có màu xám và màu nâu. Rất hiếm khi khai thác được các viên kim cương màu lục nhạt, xanh và hồng, trọng lượng từ ~0,5 – 1,5 ct. Mặc dù không thể biết chính xác sản lượng từ lưu vực sông Mano nhưng sản lượng hàng tháng (kể cả các viên đá chất lượng dùng trong công nghiệp) khoảng vài trăm carat, trong đó ~10% hoặc ít hơn là kim cương chất lượng quý.

Nguồn kim cương thuộc Liberia ít hơn là vùng mỏ Ganta ở Nimba County nằm gần ranh giới với Guinea. Vùng này có ít dân cư và ít thợ mỏ hơn nhưng nó có cấu trúc bồi tích giống với vùng lưu vực sông Mano. Theo nguồn tin từ những người cộng tác thì nhiều viên kim cương có chất lượng và màu sắc khác nhau đã được rao bán trong chuyến đi tháng 11 năm 2010 (hình 12). Hầu hết các viên đá nặng từ 0,5 – 8 ct và chứa rất nhiều tạp chất (chất lượng dùng cho ngành công nghiệp) dưới dạng các vết đen và các bao thể hình cầu (khối cầu có thớ sợi).

 (Theo Makhmout Douman (makhmout@arzawagems.com), Arzawa Mineralogical Inc., New York trong Gem News International, quyển G&G Spring 2011)