Bản tin tháng 10/2015

Đá Nhái/Mô Phỏng Larimar

Pectolite là một khoáng vật thuộc nhóm wollastonite có công thức hóa học NaCa₂Si₃O₈(OH). Nó có chiết suất RI là 1,599 – 1,628, với chỉ số chiết suất điểm đặc trưng là khoảng 1,60 và tỉ trọng là 2,81. Khoáng vật này có nhiều tông màu xanh nhạt, được biết đến với tên thương mại là “Larimar”, chỉ được ghi nhận có ở Cộng hòa Dominican (R. E. Woodruff và E. Fritsch, “Pectolite màu xanh từ Cộng hòa Dominican”, G & G Winter 1989, trang 216 – 225; hình 1).

Gần đây, tác giả bài viết đã mua một viên đá cabochon, hình giọt nước, nặng 3,91 ct, nó được mua ở Ấn Độ dưới tên gọi là đá nhái larimar, thành phần là một loại vật liệu ceramic (hình 1). Thông tin từ người bán hàng cung cấp thì vật liệu này được sản xuất tại Trung Quốc. Quan sát kỹ dưới kính hiển vi cho thấy bong bóng khí màu trắng và có sự tập trung màu xanh (hình 2).

Chỉ số chiết suất điểm của viên đá cabochon này là 1,53 và tỉ trọng thủy tĩnh là 1,87 thấp hơn rõ rệt so với giá trị của khoáng vật larimar. Phân tích hóa bán định lượng bằng phổ EDXRF ghi nhận thành phần của nó gồm 95% Al₂O₃ và 4% SiO₂, cùng với vi lượng của SO₃, K₂O, CaO, Sc₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃ và Ga₂O₃. Trái ngược với thành phần trung bình của khoáng vật pectolite thường chứa 54,23% SiO₂, 33,74% CaO, 9,32% Na₂O và 2,71% H₂O.

Mặc dù vật liệu nhái này co vẻ ngoài thực sự giống với larimar, nhưng các kiểm tra về ngọc học cơ bản như đặc điểm dưới kính hiển vi, chiết suất và tỉ trọng đã đủ để phân biệt chúng.

(Theo Lore Kiefert (Gübelin Gem Lab Ltd., Lucerne, Switzerland); và Peter Groenenboom (AEL Arnhem, Netherlands), phần Gem News International, quyển G&G Summer 2013)

 

Đá Lắp Ghép Nhái/Mô Phỏng Đá Moonstone Cầu Vồng

Phòng giám định GIA ở Carlsbad gần đây đã nhận kiểm tra bốn viên đá cabochon bán trong suốt đến mờ có màu tổng thể là trắng (hình 3), trọng lượng dao động từ 1,74 đến 10,57 ct. Những viên đá này có vẻ ngoài giống như fenspat plagioclase màu trắng với hiệu ứng tán sắc óng ánh nhiều màu, được biết đến trong thương mại với tên gọi “rainbow moonstone – moonstone cầu vồng” (Gem News International, quyển G&G Summer 1997, trang 144 – 145). Tuy nhiên, qua sự kiểm tra nhanh đã chứng minh rằng chúng khác biệt rõ rệt: vật liệu dán ghép nay bao gồm một lớp đáy trong suốt, không màu được gắn kết với phần trên cùng màu trắng dạng bó sợi và được phủ thêm một lớp plastic – nhựa không màu. Các viên đá cũng cho thấy một sự óng ánh nhiều màu khác thường.

Lớp phủ nhựa không màu có chiết suất RI là 1,55, nhưng điều này không hữu ích trong việc xác định các thành phần cơ bản của vật chất. Đá dán ghép này có phát quang màu xanh vừa dưới đèn cực tím UV sóng dài và xanh yếu dưới UV sóng ngắn. Trong nguồn ánh sáng phân cực, hình ảnh bull-eye (mắt bò) được nhìn thấy, về cơ bản giải quyết được phần vật liệu nền không màu, xác nhận nó là thạch anh pha lê; các bao thể lỏng, kích thước nhỏ và các hạt phản chiếu trong phần dưới đáy cũng cho thấy nguồn gốc tự nhiên của nó. Quang phổ Raman khẳng định phần dạng bó sợi ở phần trên cùng là gypsum – thạch cao.

Kiểm tra bằng kính hiển vi cho thấy một lớp phủ óng ánh trên phần thạch anh, giống như lớp phủ được sử dụng trên thạch anh “Aqua Aura” (Gem News International, quyển G&G Fall 1990, trang 234 – 235). Kiểm tra kỹ hơn cho thấy rằng lớp phủ óng ánh này nằm trên phần đá thạch anh. Lớp plastic không màu phủ bên trên chứa nhiều bọt khí và dễ bị biến dạng khi tiếp xúc với thiết bị điểm nóng. Lớp nhựa này rõ ràng đã được thêm vào để tạo ra ánh thủy tinh cho phần gypsum với ánh sáp, mờ đục. Bong bóng khí trong lớp cement (lớp gắn kết) không màu giúp ta khá dễ dàng nhận ra những viên đá này là dán ghép.

Khi nhìn trực diện từ trên mặt bàn, các viên đá dán ghép này đã tạo ra một sự mô phỏng/bắt chước hấp dẫn của đá moonstone cầu vồng do có vẻ ngoài màu trắng sữa và màu trắng tổng thể của viên đá, kết hợp với hiệu ứng óng ánh màu cầu vồng. Đây là lần thứ hai phòng giám định ở Carlsbad kiểm tra loại đá dán ghép có thành phần gồm gypsum phủ plastic (Lab Notes, G&G Fall 2012, trang 210 – 211). Sự kết hợp giữa một lớp phủ giúp tăng cường ánh đá với một lớp óng ánh nhiều màu đã tạo ra một viên đá nhái moonstone cầu vồng thú vị từ hai loại khoáng vật thông thường.

(Theo Amy Cooper, Nathan Renfro vàTara Allen, phần Lab Notes, quyển G&G Fall 2013)

 

Ngọc Trai Nuôi South Sea Khổng Lồ

Bên Trong Chứa Đầy Ngọc Trai Nuôi Kích Thước Nhỏ

Kích thước của ngọc trai nuôi South Sea có thể đạt đường kính đến 20 mm hoặc có thể hơn nữa. Một viên ngọc trai nuôi South Sea, màu trắng, hình dạng méo mó, kích cỡ khổng lồ, nặng 49,55 ct với kích thước 27,12 × 23,23 × 21,67 mm (hình 4) gần đây đã được gửi đến phòng giám định GIA ở New York để kiểm tra. Bên cạnh kích thước đáng chú ý của nó, nhóm nghiên cứu còn ghi nhận một phần nhỏ có một khoảng trống dạng tròn nổi bật bởi nó chứa vật chất giống như keo màu vàng nhạt (hình 5). Đặc điểm này cho thấy rằng một viên ngọc trai nhỏ hơn với màu sắc và ánh lụa (độ bóng) tương tự đã được sử dụng để lấp đầy một lỗ hở trên viên ngọc trai nuôi hình dạng méo mó này.

Hình ảnh hiển vi X-quang cho thấy rằng viên ngọc trai nhỏ này là ngọc trai nuôi không nhân hạt với cấu trúc tăng trưởng trung tâm sậm màu thẳng hàng không đều (hình 6, bên trái). Cả hai viên ngọc trai đều có nguồn gốc từ môi trường nước mặn, theo quang phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF). Đáng ngạc nhiên, hình ảnh hiển vi X-quang tiết lộ thêm ba viên ngọc trai nuôi nhân hạt nằm bên trong mẫu ngọc trai méo mó kích thước lớn này (hình 6, bên phải). Ba viên ngọc trai nuôi này cho thấy các ranh giới hạt riêng biệt và tất cả đã được khoan lõi. Khoảng trống lớn được lấp đầy bằng vật chất (chưa xác định được là gì) ngăn không cho ba viên ngọc trai này di chuyển xung quanh bên trong hốc đó.

Mặc dù chúng ta thỉnh thoảng nhìn thấy những viên ngọc được lấp đầy hoặc trám kín (xem D. Hargett, “Viên ngọc nuôi đã được mài gọt và trám kín một cách bất thường”, Lab Notes, G&G Winter 1991, trang 251), đây là lần đầu tiên nhóm nghiên cứu bắt gặp một viên ngọc trai nuôi South Sea được lấp đầy bằng nhiều viên ngọc trai nuôi nhân hạt. Nhóm nghiên cứu tin rằng viên ngọc khổng lồ này ban đầu được nuôi cấy với một hạt nhân duy nhất, nhưng bằng cách nào đó, nhân hạt đã lọt ra bên ngoài thông qua một lỗ hở. Để duy trì trọng lượng và độ bền của mẫu vật, ba viên ngọc trai nuôi nhân hạt đã được sử dụng để lấp đầy khoảng trống và lỗ hở được trám lại bằng một viên ngọc trai nuôi không nhân hạt kích cỡ nhỏ.

(Theo Surjit Dillon Wong và Joyce WingYan Ho, phần Lab Notes, quyển G&G Fall 2013)

 

Đá Cẩm Thạch Màu Tím

Phòng giám định GIA ở Carlsbad gần đây đã nhận một mẫu đá màu tím lốm đốm bán trong mờ để kiểm tra. Khi quan sát bằng kính hiển vi, vật liệu này cho thấy một cấu trúc đa khoáng bao gồm các thớ sợi màu tím lavender cùng với thành phần màu trắng phớt nâu (hình 7). Khoáng vật màu cam phớt đỏ và các tinh thể hình kim màu nâu, kích thước nhỏ cũng được quan sát thấy. Chỉ số chiết suất điểm đọc được là 1,55 tại hầu hết các vị trí trên mẫu đá, ngoại trừ một vài nơi đọc được chỉ số là 1,66. Mẫu đá có tỉ trọng thủy tĩnh là 2,99 và trơ dưới cả bức xạ cực tím UV sóng dài và sóng ngắn.

Các kiểm tra ngọc học cơ bản là không thể đi đến kết luận cuối cùng, nhưng quang phổ Raman được thực hiện trên các thành phần khác nhau của đá đã xác nhận phần màu tím hoa lavender và phần màu trắng là sự pha trộn của cẩm thạch – jadeite và thạch anh, trong khi các phần màu cam phớt đỏ là cinnabar. Các đốm phụ trợ nằm rải rác, các bao thể dạng hình kim thì phù hợp với khoáng vật (aegerine?) aegirine (NaFe⁺³Si₂O₆), một loại sodic–ferric clinopyroxene (hình 8). Ngoài phổ Raman, phổ hồng ngoại (FTIR) đã được thu thập để xác nhận viên đá không bị tẩm polymer (E. Fritsch và cộng sự, “Nhận dạng jadeite được tẩy trắng và tẩm polymer”, G&G Fall 1992, trang 176 – 187; Lab Notes, G&G Spring 1994, trang 43).

Đá màu tím chứa jadeite và thạch anh đã được ghi nhận ở vùng Bursa, phía Tây Thổ Nhĩ Kỳ (M. Hatipoǧlu và cộng sự, “Cẩm thạch màu tím chất lượng quý từ Thổ Nhĩ Kỳ: Đặc điểm địa chất và khoáng vật học”, Journal of African Earth Sciences, Vol. 63, 2012, trang 48 – 61). Đến nay, thành phần của vật liệu này là duy nhất cho khu vực. Nó hiện diện như một sản phẩm biến chất trong đới tiếp xúc giữa đai mạch lớn đá phiến màu xanh (blueschist) và đá xâm nhập granodiorite thể cán. Mặc dù cả mercury (thủy ngân) và cinnabar (thần sa; một loại mercury sulfide) không được đề cập đến trong tài liệu về đá jadeite màu tím, nhưng việc khai thác mercury ở miền Tây Thổ Nhĩ Kỳ thì đã được báo cáo trước đây (M. Yildiz và EH Bailey, “Mỏ mercury ở Thổ Nhĩ Kỳ”, U.S. Geological Survey Bulletin 1456, 1978).

Sự hiện diện của các mỏ mercury trong khu vực khiến cho rất có khả năng cinnabar hoặc các khoáng chất chứa mercury khác có thể sẽ hiện diện trong đá jadeite màu tím, phù hợp với nguồn gốc Thổ Nhĩ Kỳ, mặc dù nguồn gốc của mẫu này chưa được xác nhận. Bởi vì jadeite và aegirine đều là sodic pyroxene (chứa natrium), nên sự hiện diện cùng nhau của chúng cũng là điều dễ hiểu.

Đá jadeite màu tím đang được sử dụng trong ngành kim hoàn và được chế tác thành các chuỗi, các viên cabochon và sản phẩm chạm khắc. (Theo Amy Cooper và Tara Allen, phần Lab Notes, quyển G&G Fall 2013)

 

Một Kỹ Thuật Hữu Ích Để Khẳng Định Bản Chất Ái Nước Của Opal

Với sự nổi trội về sản lượng của opal ở Wollo, Ethiopia, việc cung cấp opal ái nước này đã tăng lên đáng kể. Mỏ này cung cấp loại khoáng vật tuyệt đẹp với một phần nhỏ sản lượng opal là loại opal giống như từ một số nguồn mỏ khác, bao gồm Úc và Brazil. Tuy nhiên, hầu hết opal từ Wollo là loại ái nước – hydrophane (trong hơn khi ngâm trong nước), điều này đơn giản có nghĩa là nó đủ xốp (nhiều lỗ rỗng) để dễ dàng hấp thụ nước, giống như một miếng bọt biển. Đặc tính này đôi khi có thể gây ra các vấn đề về độ bền, như có thể dẫn đến sự rạn nứt đáng kể, tùy thuộc vào độ rỗng của vật liệu và mức độ chứa tạp chất nhiều hay ít của nó. Nhìn chung, rất khó để dự đoán liệu vật liệu này có bị rạn nứt khi ngâm trong nước hay không, nhưng tiềm năng dễ bị rạn nứt của loại opal hydrophane chắc chắn cao hơn so với opal không xốp. Trong opal hydrophane có màu tổng thể khác màu trắng, thì khả năng tạo màu nhân tạo rõ ràng là có thể, vì đá hấp thụ nước cũng sẽ hấp thụ chất nhuộm màu (N. Renfro và S. F. McClure, “Opal hydrophane nhuộm màu tím”, G&G Winter 2011, trang 260 – 270). Mặc dù khả năng hấp thụ nước này không phải là bằng chứng của thuốc nhuộm, nhưng cần hết sức thận trọng khi kiểm tra sự thay đổi màu sắc của opal, đặc biệt là nếu nó có màu tổng thể là màu có thể tồn tại trong tự nhiên, chẳng hạn như màu cam.

Với opal trắng hoặc không màu, việc kiểm tra sự nhuộm màu là không cần thiết, nhưng người giám định có thể thấy ý nghĩa của việc xác định chúng có phải là loại hydrophane hay không để thông tin đến khách hàng, từ đó có thể cảnh báo cho họ biết mà tránh ngâm chúng trong chất lỏng. Các vi bao thể thường hiện diện trong những viên đá này đôi khi là nguồn gốc của các vết nứt nhỏ bên trong viên đá. Khi các viên opal hydrophane này được bão hòa với nước, các vết nứt thường mở rộng do sức căng và có thể lan truyền ra toàn bộ đá. Trong những trường hợp này, lựa chọn duy nhất là cắt mài lại thành một vài viên đá nhỏ hơn từ những mảnh vỡ đó.

Để xác định một cách an toàn những viên đá opal có bản chất hydrophane và tránh sự lan rộng thêm các vết rạn nứt hiện có (hình 9), đá cần được kiểm tra bằng kính hiển vi ngọc học tiêu chuẩn và ánh sáng truyền trực tiếp (với kính hiển vi ở chế độ thị trường sáng). Đơn giản chỉ cần nhỏ một giọt nước lên trên bề mặt viên đá và quan sát cách giọt nước tương tác với opal. Sau vài giây cho phép nước bay hơi hoặc ngấm vào đá, ta sẽ kiểm tra lại vẻ ngoài của viên đá. Nếu nước được hấp thụ vào đá, chỉ số khúc xạ của khu vực đó sẽ hơi khác nhau, tạo ra quang sai nơi đặt giọt nước và xác nhận rằng đá là hydrophane opal. Phương pháp này ít tạo ra nguy cơ rạn nứt hơn so với việc ngâm viên đá hoàn toàn trong nước hoặc dung dịch lỏng.

(Theo Nathan Renfro, phần Lab Notes, quyển G&G Fall 2013)

 

Sapphire Màu Lục Xử Lý Lấp Đầy Thủy Tinh

Trong những năm gần đây, một trong những phương pháp xử lý đá quý có nhiều vấn đề tranh luận nhất là lấp đầy thủy tinh chì trong ruby, do tính chất không bền vững của nó. Năm 2007, một ứng dụng mới để xử lý thủy tinh chì trong corundum bắt đầu xuất hiện trên thị trường: sapphire lấp đầy thủy tinh chì có màu xanh cobalt (T. Leeawatanasuk và cộng sự, “Sapphire xử lý lấp đầy tạp chất cobalt, một phiên bản xử lý mới cập nhật”, The Australian Gemmologist, Vol. 25, No.1, 2013, trang 14 – 20). Được kiểm tra gần đây tại phòng giám định GIA ở Carlsbad là một viên sapphire màu lục đặc biệt khác thường nặng 1,83 ct (hình 10) được chứng minh là bị xử lý lấp đầy một lượng đáng kể thủy tinh chì.

Kiểm tra các chỉ tiêu ngọc học cơ bản ghi nhận chỉ số chiết suất RI là 1,762 – 1,770, tỉ trọng thủy tĩnh SG là 4,00, dãy hấp thu nổi bật ở 450 nm và trơ dưới bức xạ đèn cực tím sóng dài và sóng ngắn. Những tính chất này phù hợp với corundum tự nhiên. Tuy nhiên, kiểm tra bằng kính hiển vi cho thấy nhiều vết nứt có độ nổi thấp trên khắp viên đá cho thấy hiệu ứng lóe sáng (flash) màu xanh nổi bật, cũng như một số bong bóng khí dạng dẹt bị mắc kẹt trong chất lấp đầy (hình112). Ngoài ra còn quan sát được nhiều bao thể kim rutile phản chiếu.

Để xác định xem thủy tinh chì có được sử dụng để che lấp các vết nứt trong corundum hay không, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp quang phổ EDXRF, xác nhận sự hiện diện của chì. Quang phổ trong vùng nhìn thấy đến vùng cực tím đã được sử dụng để kiểm tra xem màu sắc này có phải là màu bản chất của corundum (như trong viên ruby chứa đầy thủy tinh) hay là màu trong chất thủy tinh lấp đầy (như trong sapphire lấp đầy thủy tinh chì chứa màu cobalt). Phổ UV–Vis cho thấy một dãy hấp thu nổi bật ở 450 nm liên quan đến các cặp ion Fe³⁺ chịu trách nhiệm cho thành phần màu vàng của màu lục, phù hợp với màu lục tổng thể của đá. Thành phần màu xanh được quan sát là đới màu dạng mặt phẳng khuếch tán không liên quan đến mạng lưới rạn nứt trong viên đá. Sự kết hợp của các thành phần màu vàng và màu xanh tự nhiên này tạo ra tổng thể là màu lục cho viên đá.

Đây là viên sapphire màu lục lấp đầy thủy tinh chì đầu tiên được kiểm tra tại phòng giám định ở Carlsbad. Trên giấy chứng nhận giám định của GIA, đây sẽ được gọi là “manufactured product – sản phẩm nhân tạo".

(Theo Phil York, phần Lab Notes, quyển G&G Fall 2013)