Bản tin tháng 08/2015

Ngọc Trai Nuôi Nước Ngọt Có Nhân Hạt Ít Được Sử Dụng

Với Lớp Xà Cừ Bị Bong Tróc

Gần đây, phòng giám định East Coast nhận bốn viên ngọc trai hình dạng méo mó có kích cỡ từ 9,07 x 13,50 x 14,03 mm đến 9,32 x 11,34 x 15,77 mm và trọng lượng từ 10,63 đến 13,60 ct. Trên mỗi viên trong cả bốn mẫu, các lớp xà cừ bề mặt ngoài cùng có các lỗ và chỗ trống lớn để lộ một hoặc nhiều lớp xà cừ riêng biệt bên dưới (hình 1). Các lớp xà cừ bên dưới có ánh tốt và chồng lên các cấu trúc bề mặt dạng phiến mỏng, và các lỗ hổng lớn giữa các lớp xà cừ bên trong và bên ngoài để lộ ra các viên ngọc trai nhỏ hơn được dùng làm nhân hạt trong quá trình nuôi cấy.

Nghiên cứu ngọc học chi tiết bằng phương pháp huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) và phổ khối plasma cảm ứng kép bắn laser (ICP-MS) xác định rằng cả lớp xà cừ bên ngoài và bên trong đều có nguồn gốc từ môi trường nước ngọt. Một số trong những viên ngọc trai này chứa nhiều nguyên tố vi lượng với hàm lượng thay đổi lớn (điển hình là Mn và Mg) giữa các lớp bên ngoài và bên trong, nhưng những nghiên cứu trước đây cho thấy rằng sự phân bố không đều các nguyên tố vi lượng cũng có thể xảy ra trong mặt cắt ngang của ngọc trai (R. Lu và những người khác, “Áp dụng các phương pháp kỹ thuật như máy EDXRF, LA–ICP–MS và phát quang bức xạ điện từ trong việc phân tích ngọc trai”, Summer 2011 G&G, trang 149 – 150).

Có hai viên ngọc trai không cho thấy bất kỳ ranh giới bên trong rõ rệt nào khi nghiên cứu bằng chiếu xạ tia X theo nhiều hướng khác nhau (hình 2). Việc thiếu đường ranh giới bên trong rõ ràng này có thể là do nhiều nổ lực nuôi cấy bằng cách dùng cùng loại ngọc trai làm nhân hạt, điều đó có thể là nguyên nhân tạo ra những cấu trúc bên trong bị chồng lên nhau và nhiều lớp xà cừ tách biệt được nhìn thấy bên dưới bề mặt (hình 1, mẫu 3). Ngoài ra, các cấu trúc đặc trưng của ngọc trai nuôi không nhân hạt được thấy trong những hình ảnh hiển vi chụp bằng tia X này cho phép dự đoán ngọc trai nuôi nước ngọt được dùng làm nhân hạt trong quá trình nuôi cấy.

Cuối cùng, những hình ảnh về phản ứng huỳnh quang tia X của cả bốn viên ngọc trai đã được chụp trong môi trường thị trường tối (hình 3). Những cường độ khác nhau của phát quang màu lục và màu lục phớt vàng có thể thấy trong mỗi lớp xà cừ, có lẽ do sự tập trung khác nhau của manganese – Mn giữa các lớp và giữa bản thân các viên ngọc trai (H. A. Hanni và những người khác, “Huỳnh quang tia X, phương pháp kiểm tra rất có ích trong việc giám định ngọc trai”, Journal of Gemmology 2005, trang 325–329). Thú vị hơn, phát quang màu phớt đỏ cũng được nhìn thấy quanh những chỗ bị bong tróc xà cừ trong các mẫu 3 và 4. Điều này có thể được tạo ra bởi vật liệu lạ từ bên ngoài nằm giữa “nhân ngọc trai” và các lớp xà cừ bên ngoài, và đây có thể là tác nhân trong việc thiếu sự phân ranh giới rõ rệt được nhìn thấy trong cấu trúc của ngọc trai nuôi cấy này.

Mặc dù những loại ngọc trai tương tự nhưng có bề mặt xà cừ bên ngoài nguyên vẹn đã được báo cáo trước đây (E. Strack, “Ngọc trai nuôi nước ngọt từ Trung Quốc có nhân hạt là ngọc trai nuôi nước ngọt hình dạng méo mó”, quyển G&G Fall 2011, trang 244–245), cấu trúc bên trong không rõ ràng, những đặc điểm huỳnh quang tia X thú vị, và những chỗ hỏng lớn tại lớp xà cừ bên ngoài của bốn mẫu này cho thấy hình ảnh về cấu trúc vật chất bên trong và hình dạng hiếm gặp của chúng, điều này thường chỉ thấy được nhờ phương pháp nghiên cứu phá mẫu.

(Theo Chunhui Zhou, GIA, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)

 

Phủ Calcium Fluoride Được Tìm Thấy Trên 13 Viên Kim Cương Màu Hồng

Những viên đá màu được phủ màu để thay đổi hoặc cải thiện màu của chúng là phương pháp cải thiện được biết đến lâu đời nhất. Việc phủ màu trước đây, đặc biệt trên kim cương, thì dễ dàng phát hiện, thường nhìn thấy được bằng kính phóng đại 10 lần. Nhưng những cải tiến được tạo ra sau Chiến Tranh Thế Giới Thứ II làm cho việc phủ màu và phủ màng mỏng được bền lâu hơn, tạo ra sản phẩm tinh vi hơn và khó phát hiện hơn.

Phủ màu thông thường là calcium fluoride (CaF₂) trộn lẫn với các hạt nano vàng (Au). CaF₂ tạo ra một dãy hấp thu rộng ở khoảng 520 nm, tương tự với dãy hấp thu ở khoảng 550 nm mà phần lớn là nguyên nhân tạo ra màu hồng trong kim cương thiên nhiên.

Gần đây phòng giám định East Coast tiếp nhận giám định và phân cấp một lô hàng gồm 13 viên kim cương màu hồng (hình 4). Các viên hình tròn, giác cúc có trọng lượng từ 0,42 đến 0,50 ct và có màu hồng đến hồng đậm. Trong hình 4 cũng đã cho thấy những đặc điểm bên ngoài loang lổ của các viên kim cương phủ màu. Nghiên cứu dưới kính hiển vi dùng ánh sáng phản chiếu thấy được lớp phủ rõ ràng trên các giác đáy với các vùng không màu loang lổ ở đó lớp phủ màu đã bị tróc ra (hình 5).

Phổ trong vùng mắt có thể nhìn thấy đến vùng cực tím của tất cả 13 viên kim cương thể hiện trên một dãy rộng tập trung ở khoảng 520 nm, chứ không phải ở 550 nm như chúng ta tưởng. Dãy hấp thu này là nguyên nhân của màu hồng và vị trí 520 nm xác định lớp phủ là fluoride.

Mẫu nghiên cứu lần này chứng minh rằng các cách xử lý truyền thống như phủ màu vẫn còn thịnh hành trong thương mại và phải hết sức thận trọng khi xác định chúng. Bởi vì việc phủ màu không vĩnh cửu nên toàn bộ 13 viên kim cương được cấp giấy chứng nhận giám định có ghi rõ phương pháp xử lý này.

(Theo Paul Jonhson và Martha Altobelli, GIA, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)

 

Bao Thể Dạng Hình Con Cá Trong Kim Cương Màu Vàng

Luôn luôn là điều bất ngờ thú vị khi nhìn thấy một bao thể mới và có hình dạng ấn tượng trong quá trình quan sát hàng ngày. Bao thể gợi liên tưởng về một hình dạng đặc biệt, một hiệu ứng được biết với tên gọi là pareidolia (Winter 2007 Lab Notes, trang 363 – 364) là một kỳ quan địa chất.

Phòng giám định GIA ở New York vừa nhận một viên kim cương mài giác, hình chữ nhật, nặng 0,51 ct, màu “Cape” – màu vàng thiên nhiên (được phân cấp là màu vàng) có chứa một đặc điểm tượng hình như vậy. Kiểm tra viên đá thấy có một dãy các khe nứt và mây kéo dài lên đến mặt bàn, chúng dường như tạo thành dạng chi tiết của hình dáng bên ngoài và dạng vảy của một con cá (hình 6). Bao thể này lớn so với tổng thể viên đá, nó chiếm khoảng gần 75% mặt bàn viên đá.

Gần như tất cả các khe nứt trong kim cương là kết quả từ sự tương tác giữa nhiều hướng cát khai (The MicroWorld of Diamonds, Gemworld International, 2000, trang 97). Thông thường điều này gây bất lợi về mặt giá trị viên đá nhưng bao thể này lại là sự nhận dạng hữu dụng và những phát hiện như thế giúp cho việc nghiên cứu đá quý trở nên thú vị.

(Theo Martha Altobelli, GIA, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)

 

Viên Kim Cương Kích Thước Lớn Màu Vàng–Lục Do Chiếu Xạ

Những viên kim cương chiếu xạ nhân tạo phổ biến trên thị trường thương mại và việc giám định chúng vẫn còn là một thử thách khó khăn. Phòng giám định GIA ở New York gần đây giám định một viên kim cương kích thước lớn bị chiếu xạ nhân tạo dựa vào phân tích phổ một cách cẩn thận và đối sánh với dữ liệu của phòng lưu trữ.

Viên kim cương cắt dạng oval nặng 24,16 ct (20,47 x 14,00 x 10,72 mm) này được phân cấp màu là màu vàng – lục đậm sáng (hình 7). Màu được phân bố đều khắp viên đá, không phát hiện ra đới màu nào cả. Nó có phát quang mạnh màu vàng và xanh dưới chiếu xạ UV sóng dài và màu vàng vừa dưới chiếu xạ UV sóng ngắn. Phản ứng phát quang này và sự vắng mặt màu trắng phấn thường được thấy trong một số viên kim cương có màu tương tự. Phổ hấp thu trong vùng giữa hồng ngoại cho thấy các vạch hấp thu sậm màu trong vùng phonon bậc 1, cho thấy đây là kim cương kiểu Ia có sự tập trung cao nitrogen. Ngoài ra còn ghi nhận được đỉnh hơi nhỏ ở 1368 cm^-1 (cường độ khoảng 2,1 cm^-1) và vạch hấp thu yếu ở 1433 cm^-1. Không ghi nhận được vạch hấp thu liên quan đến hydrogen hay tâm H1b/H1c trong vùng gần hồng ngoại. Phổ hấp thu của viên kim cương này trong vùng cực tím/thấy được/gần hồng ngoại (UV-Vis-NIR) ở nhiệt độ nitrogen lỏng (hình 8) cho thấy sự hấp thu khá mạnh từ tâm N3 (415,2 nm) và các tâm H4 (496,0 nm) cũng như các hấp thu yếu ở 512,8; 594,4 và 742,2 nm (GR1).

Sự vắng mặt tâm quang học H3 được xác định bằng phổ phát quang bức xạ điện từ ở nhiệt độ nitrogen lỏng với kích hoạt laser 488 nm. Hình ảnh phát quang thu được bằng DiamondView cho thấy sự thay đổi dần dần từ phần lớn vùng mặt bàn màu xanh đến hầu hết phần giác gờ dưới và gờ có màu lục. Các đặc điểm phổ thấy trong viên kim cương kích cỡ lớn này hiếm gặp trong viên kim cương thiên nhiên, củng cố thêm về khả năng xử lý chiếu xạ nhân tạo.

Tra cứu dữ liệu GIA thấy sự tương đồng rất cao giữa viên đá này và viên kim cương đã được nghiên cứu trước đây. Hai viên kim cương giống hệt nhau về kích thước và trọng lượng cũng như những đặc điểm phổ hấp thu hồng ngoại của chúng, mặc dù phân cấp trước đây là màu vàng phớt lục phớt nâu. Sự cải thiện đáng kể về màu sắc này được cho là do sự tập trung tương đối cao tâm H4 được tạo ra bằng xử lý chiếu xạ/tôi luyện nhân tạo, điều này đã được khẳng định trong nghiên cứu này.

Mặc dù có những đặc điểm phổ đáng nghi ngờ, viên kim cương được xử lý chiếu xạ này cho thấy một số đặc điểm ngọc học thường thấy trong kim cương với màu tự nhiên có màu tương tự. Nghiên cứu này cho thấy giá trị của việc phân tích phổ một cách cẩn thận và phân tích ngọc học, kết hợp với sự xem xét đối sánh dữ liệu của GIA, trong việc xác định đá quý. (Theo Wuyi Wang, Paul Johnson và Emiko Yazawa, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)

 

Đới Màu Uốn Cong Bất Thường Trong Emerald

Mặc dù đới màu cong thường liên quan đến phương pháp tổng hợp nóng chảy, đặc biệt là các sản phẩm tổng hợp nhiệt nóng chảy trong ngọn lửa như corundum tổng hợp và spinel tổng hợp, nhưng gần đây, một viên emerald tự nhiên có đặc điểm bất thường này đã được kiểm tra tại phòng giám định của GIA ở Carlsbad và Bangkok. Viên emerald nặng 1,17 ct này đã được mua cho bộ sưu tập mẫu tham khảo thường xuyên của GIA (số hiệu mẫu 100305160993) tại một chợ trời ở Kabul, Afghanistan, do nó có chứa hình ảnh bao thể rất bất thường. Viên đá được cho là có nguồn gốc từ Afghanistan (Panjsher), nhưng các bao thể bên trong của nó dường như giống với emerald được thu thập từ thung lũng Swat của Pakistan. Phân tích hóa cẩn thận bằng phương pháp phổ khối – plasma cảm ứng kép – bắn laser (LA–ICP–MS) đã được thực hiện tại phòng giám định GIA ở Bangkok. Dữ liệu hóa học cho thấy thành phần khá đồng nhất trong mẫu ngoại trừ chromium, chúng thay đổi tỉ lệ thuận với đới màu lục (Cr từ khoảng 300 đến 9000 ppmw). Dữ liệu hóa học của emerald khác thường này được so sánh với dữ liệu tham chiếu từ các mỏ đã được ghi nhận trước đây, đặc biệt là Panjsher và thung lũng Swat, để điều tra nguồn gốc khả thi của nó. Dữ liệu cho thấy nó chỉ tương thích nhất với các viên emerald tham chiếu từ thung lũng Swat, do đó rất có khả năng đây là nguồn gốc của nó.

Các đặc điểm ngọc học như chiết suất RI là 1,589 – 1,597 và phổ trong vùng nhìn thấy của viên đá này phù hợp với emerald. Viên đá không có phản ứng với nguồn sáng đèn cực tím 4 – watt tiêu chuẩn dùng trong giám định đá quý. Kiểm tra bằng kính hiển vi cho thấy nhiều bao thể pyrite, carbonate và màng mỏng phản chiếu nằm định hướng vuông góc với trục quang (song song với chiều dài của viên đá), tất cả các đặc điểm này đều đặc trưng cho emerald thiên nhiên. Đặc điểm quan sát bất thường nhất về viên đá này là đới màu lục dạng chữ “S” nổi bật chạy dọc theo chiều dài của nó (hình 9). Cấu trúc lục giác của emerald thường sẽ khiến người ta nghĩ đến hình ảnh đới màu phẳng hoặc góc cạnh liên quan đến hình dạng tinh thể. Sự hiện diện của các đới màu cong trong một viên emerala mài giác là một điều bất thường cần được nghiên cứu thêm.

Một lời giải thích khả dĩ cho việc phân đới bất thường này là do các lực nén ép địa chất gây ra sự cắt trượt dọc theo mặt phẳng cơ bản của tinh thể emerald. Luận điểm này được hỗ trợ bởi sự xuất hiện của các tinh thể pyrite, đơn lẻ, dễ vỡ cũng bị cắt trượt và dịch chuyển nhẹ, song song với mặt phẳng cơ bản của đá chủ beryl (hình 10). Chuyển động cắt trượt một bên rõ ràng này trong khắp tinh thể emerald có thể đã khiến các hạt pyrite tách thành các mảnh dạng phiến sắp xếp thẳng hàng song song nhau và vuông góc với trục c của đá chủ beryl. Cũng quan sát thấy rằng giữa các hạt pyrite là bất thường quang học phẳng. Những mặt phẳng này gợi ý các khu vực cắt trượt cục bộ sẽ có cường độ sai hỏng cao hơn đáng kể, làm tăng tính dị thường quang học phù hợp với vị trí của chúng giữa các bao thể pyrite dạng phiến. Dưới nguồn sáng 2 nicol phân cực vuông góc, quan sát thấy các cụm tinh thể lưỡng chiết dày đặc, điều này về cơ bản là không thể nhìn thấy dưới ánh sáng không phân cực. Độ nổi thấp của các bao thể dày đặc này cho thấy chúng là các bao thể beryl trong đá chủ beryl, có thể là kết quả của sự tái kết tinh một phần do các điều kiện môi trường thay đổi liên tục.

Nghiên cứu ngọc học nói chung là một khoa học quan sát không phá hủy nên đôi khi có thể bị hạn chế. Các kỹ thuật phá hủy mẫu có thể đã tiết lộ hướng kết tinh của các hạt pyrite đối với nhau và giải thích cấu trúc khác thường của đá. Bởi vì đây là một mẫu duy nhất, nên thử nghiệm phá hủy mẫu không phải là một phương pháp tối ưu. Mặc dù nguyên nhân chính xác của việc phân đới bất thường này vẫn chưa được làm sáng tỏ, nhưng chắc chắn nó rất thú vị và kích thích tư duy. Việc phát hiện ra những viên đá quý như vậy chứng tỏ rằng có những điều kiện địa chất phức tạp mà chúng ta chưa hiểu, khi được nhìn thấy thường cuốn hút ta khám phá thêm về thế giới đá quý.

(Theo Nathan Renfro, Vincent Pardieu và Supharart Sangsawong, GIA, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)

 

Đá Neptunite Mài Giác Hiếm Gặp

Một viên đá mài giác tầng biến thể hình bát giác 11,7 ct màu đen, gần đây đã được gửi đến phòng giám định GIA ở Carlsbad để xác định loại đá (hình 11). Các kiểm tra ngọc học cơ bản ghi nhận chiết suất RI là 1,69 – 1,73 và tỉ trọng thủy tĩnh SG là 3,19. Kiểm tra dưới kính hiển vi với đèn sợi quang cho thấy viên đá thực sự có màu đỏ phớt cam rất đậm. Nó có rất nhiều vết rạn nứt và các bao thể dạng phiến, cũng như các bao thể hình kim mảnh chưa xác định được là khoáng vật gì, sắp xếp ngẫu nhiên và phân bố khắp đá quý (hình 12). Các kiểm tra này cho thấy nó có thể là neptunite, điều này cần được xác nhận bằng phương pháp quang phổ Raman.

Neptunite thường hiện diện cộng sinh cùng với (đôi khi nó là bao thể ngoại lại), khoáng vật benitoite màu xanh quý hiếm (E. J. Gübelin và J. I. Koivula, Photoatlas of Inclusions in Gemstones, Vol. 1, ABC Edition, Zurich, 1986). Cả hai đều là khoáng vật silicate chứa Ti (titanium). Benitoite có thể chứa các bao thể màu hơi trắng (amphibole) hoặc natrolite (thuộc nhóm zeolite), vì vậy có thể các bao thể hình kim mảnh trong viên neptunite này là một trong những khoáng vật biến chất đó. Nguồn mỏ chính của khoáng vật neptunite là San Benito, California, nơi nó được tìm thấy dọc theo vách của các mạch natrolite trong đá phiến màu xanh – blueschist (B. Laurs và cộng sự, “Benitoite từ vùng New Idria, Hạt San Benito, California, G&G Fall 1997, trang 166 – 187). Kiểu địa chất cho khoáng vật này là vùng pegmatite Narsarsuk ở Greenland (O. V. Petersen và O. Johnsen, “Các loại khoáng vật được mô tả lần đầu tiên ở Greenland, Canadian Mineralogist, Special Publication No. 8, 2005, trang 76 – 77). Các tinh thể naptunite đã được tìm thấy với kích thước lên đến vài inch, nhưng chúng hiếm khi được mài giác vì bản chất của khoáng vật này là giòn và tương đối mềm (độ cứng từ 5 – 6 trên thang Mohs). Một số ít tinh thể naptunite được mài mặt thường có trọng lượng dưới 1 ct, do đó mẫu đá naptunite kích cỡ lớn như thế này là điều đặc biệt hấp dẫn. Đây là viên neptunite mài giác đầu tiên được giám định bởi GIA.

(Theo Amy Cooper và Tara Allen, GIA, phần Lab Notes, quyển G&G Summer 2013)