Bản tin tháng 06/2014

Spinel Sáu Tia Từ Mogok, Myanmar

Cấu trúc tăng trưởng trapiche – sáu tia, tỏa tia giống căm niền xe, hầu hết thường thấy trong emerald, ngoài ra còn được thấy trên ruby, sapphire, tourmaline, thạch anh và andalusite. Tháng 1/2011, Bill Larson (Palagems.com, Fallbrook, California) tặng cho GIA 5 mẫu được giới thiệu là spinel trapiche từ Mogok, Myanmar. Chúng được đánh bóng thành các miếng tròn, phẳng từ 1,2 đến 3,0 cm và tất cả có cấu trúc tỏa tia mờ ảo được nhìn thấy rõ hơn bằng ánh sáng dẫn truyền. 2 mẫu đá (3,64 và 6,76 ct) được mô tả đặc điểm bởi tác giả bài viết này.

Các mẫu đều trong mờ và có màu từ cam phớt hồng đến đỏ với “các cánh” màu xám đậm (hình 1). Các đặc điểm ngọc học của cả 2 mẫu phù hợp với spinel, ngoại trừ phản ứng trơ dưới chiếu xạ UV. Phổ Raman cũng khẳng định chúng là spinel. Sáu cánh dễ dàng nhận ra trên mỗi miếng, mặc dù cấu trúc trapiche không rõ ràng lắm. Thay vì có lõi bên trong thì viên 3,64 ct lại chỉ có một điểm giao nhau giữa các cánh. Còn miếng nặng 6,76 ct có một lõi không rõ ràng chứa mây và nứt rất nhiều. Các cánh được tạo ra bởi sự tập trung của các đám mây mỏng manh màu xám và một mạng khe nứt dày hơn trong phần đá xung quanh.

Trong cả hai viên, các bao thể graphite nhỏ, màu đen (được xác định bằng phân tích Raman) thấy hiện diện khắp nơi khi xem bằng kính hiển vi ngọc học. Trong miếng đá nặng 3,64 ct các bao thể nhỏ molybdenite, magnesite, goethite và hematite được phát hiện tại các cánh sao (hình 2; xem kho dữ liệu G&G để có thêm nhiều hình ảnh). Các tinh thể hematite được nhìn thấy giữa các cánh và hematite, magnesite, molybdenite và calcite được nhìn thấy dọc theo mép bên ngoài của các mẫu. Trong miếng đá nặng 6,76 ct, các tinh thể dolomite được phát hiện trong lõi và các cánh; các tinh thể goethite được phát hiện giữa các cánh và trong phần rìa. Đáng chú ý, hình ảnh các dãy phát quang bức xạ Cr³⁺ tại 692 và 694 nm, là đặc điểm của ruby, được phát hiện trong một tinh thể tạp chất nhỏ dọc theo rìa của mẫu này (hình 3).

Hình 2: Các bao thể cực nhỏ trong spinel trapiche được xác định bằng phổ Raman gồm một tinh thể molybdenite dọc theo rìa (bên trái), một tinh thể magnesite mặt thoi trong một cánh (giữa) và một tinh thể calcite đậm màu nằm dọc theo rìa (bên phải). Ảnh chụp hiển vi dưới kính hiển vi Raman bởi K. S. Moe.

Nhiều vết nứt và các lỗ hổng được thấy khắp các viên đá. Các hình ảnh dưới thiết bị DiamondView cho thấy các đới màu xanh sáng và tím trong các khe nứt trong khi spinel chủ có màu xanh nhẹ. Trong miếng đá nặng 3,69 ct, các vệt màu đỏ cam được nhìn thấy bằng kính hiển vi bên trong các khe nứt giữa các cánh. Phân tích EDXRF định tính ghi nhận được các nguyên tố Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Ga, Ca và Mn trong cả 2 mẫu. Các viên spinel này không thấy dấu hiệu xử lý nhiệt, điều này được khẳng định bằng phổ PL của chúng, với đặc trưng là một dãy hấp thu sắc nét ở 685 nm.

Hình 3: Phổ phát quang bức xạ phát hiện tàn dư ruby trong viên spinel trapiche 6,76 ct. Hình ảnh phổ Raman (ảnh nhỏ, bởi K. S. Moe), ánh sáng phản chiếu từ vùng A hơi khác với vùng B. Thật thú vị, vùng A cho thấy các dãy PL ruby ở 692 nm và 694 nm cùng với các dãy PL spinel ở 685, 687 và 689 nm; vùng B cho thấy các dãy PL spinel, như được ghi nhận tại nhiều điểm khác trên mẫu.

Các mẫu spinel trapiche tương tự từ Myanmar đã được mô tả đặc điểm bởi M. Okano và A. Abduriyim (“Spinel trapiche”, Gemmology, Vol. 41, No. 485, Issue 2, 2010, trang 14 – 15 [ở Nhật]) ông cho biết rằng cấu trúc trapiche được hình thành trong quá trình tăng trưởng của tinh thể spinel dạng phiến. Bản chất của viên spinel trapiche giả hình này có thể được xem là phỏng theo ruby và được xác nhận bởi các bao thể ruby tàn dư phát hiện trên một trong các mẫu được giám định.

(Theo Kyaw Soe Moe, trong Gem News International, quyển G&G, Winter 2011)

 

“Ngọc Trai Mắt Mèo”: Nhái Ngọc Trai Không Xà Cừ

Bằng Chất Calcite Đặc Biệt

Việc nhái, giả ngọc trai không xà cừ đã có nhiều trên thị trường. Chúng có thể làm ra từ nhiều loại vật liệu nhưng khắc từ vỏ ốc là phổ biến. Vỏ ốc đủ dày để tạo ra sản phẩm nhái ngọc trai do đó là khá phổ biến, tuy nhiên nói chung cũng chỉ có một số loài động vật thân mềm có khả năng tạo chất aragonite như Strombus sp., Tridacna sp. và Cassis sp. mới đủ lớn để tạo sản phẩm nhái. Các vỏ bằng chất vôi của loài Pinna sp. và Atrina sp., dường như là hơi mỏng và vì thế không thích hợp làm điều này. Nhái bằng vỏ ốc sẽ thấy cấu trúc lớp khi xem dưới ánh sáng dẫn truyền mạnh, giúp dễ nhận thấy hơn.

Gần đây tác giả bài viết có nhận giám định 6 viên “ngọc trai” màu đen khác thường (hình 4) từ 2 khách hàng khác nhau. Được giới thiệu là ngọc trai thiên nhiên không xà cừ, các viên có trọng lượng từ 2,52 đến 10,26 ct và có dãy óng ánh khi chiếu sáng bằng nguồn sáng mạnh. Dãy óng ánh xuất hiện khắp các mẫu khi chúng được xoay theo một trục vuông góc với dãy lụa ấy nhưng nó không được nhìn thấy khi nhìn dọc theo trục này. Hiện tượng này được tạo ra do sự phản chiếu ánh sáng từ cấu trúc sợi của chúng (hình 5, bên trái). Xem từ phía hông, không thấy cấu trúc sợi, nhưng có thể nhìn thấy đường viền dạng lục giác của các sợi. Những lớp song song của các hình lăng trụ lục giác rất mảnh này là đặc điểm của ngọc trai bằng chất vôi – calcite và vỏ ốc. Đúng như dự đoán phổ hồng ngoại phản xạ xác định các mẫu là calcite. Sự tập trung cao của Sr, phát hiện bằng phân tích hóa EDXRF, khẳng định chúng có nguồn gốc biển.

Bề mặt các mẫu có các đường đánh bóng dễ thấy, một đặc điểm phổ biến trong ngọc trai thiên nhiên không lớp xà cừ được đánh bóng và gia công. Cấu trúc phân lớp chỉ thị của vỏ ốc chạm khắc không nhìn thấy vì các mẫu gần như chắn sáng dưới đèn sợi quang cường độ mạnh. Hình chụp bằng tia X không thể hiện cấu trúc nào, điều này rất bất thường đối với ngọc trai thiên nhiên bằng chất calcite màu nâu đến đen; những ngọc trai từ họ thân mềm Pinnidae thường có cấu trúc đồng tâm rõ ràng.

Theo hướng của các sợi lăng trụ và dãy óng ánh cho thấy rõ cấu trúc lớp và không có đặc điểm nào phù hợp với ngọc trai thiên nhiên, những viên này chỉ có thể là vỏ ốc chạm khắc. Để nghiên cứu kỹ hơn cấu trúc lớp của những viên “ngọc trai mắt mèo” này, nhóm nghiên cứu được cho phép mài mòn một mẫu nhỏ đến khi nó có độ trong suốt. Viên mài nhỏ này có cấu trúc phân lớp rõ ràng vuông góc với hướng của các tinh thể calcite lăng trụ dạng sợi (hình 5, bên phải) như có trong vỏ ốc.

Mặc dù đã có thể khẳng định rằng những “viên ngọc trai mắt mèo” này được chạm khắc từ vỏ calcite nhưng còn có câu hỏi nghi vấn là: động vật thân mềm nào có thể hình thành vỏ màu nâu đậm đến đen và có đủ độ dày để cắt ra viên nhái ngọc trai đến 10 mm như thế này? Sau vài nghiên cứu, nhóm tác giả biết đến một bộ sưu tập cá nhân có một số vỏ ốc to lớn từ loài Atrina vexillum (vỏ ốc ngòi viết) đủ dày để cắt thành những viên nhái ngọc trai giống như những viên được mô tả trong bài viết này.

 (Theo Thomas Hainschwang (thomas.hainschwang@ggtl-lab.org) GGTL Gemlab-GemTechLab; Balzers, Liechtenstein trong Gem News International, quyển G&G Winter 2011)

 

Thạch Cao Mắt Mèo Phủ Màu

Bất kỳ loại đá quý nào có các bao thể dạng que kim dài hoặc cấu trúc bó sợi thì đều có thể tạo ra hiệu ứng óng ánh nhiều màu khi được cắt mài ở dạng cabochon theo phương thích hợp. Mới đây phòng giám định GIA ở Carlsbad có nhận giám định một viên đá nặng 30,45 ct, trong mờ, mài dạng oval cabochon màu xanh đậm với hiệu hứng mắt mèo cực kỳ sắc nét (hình 6). Kiểm tra các thông số ngọc học cơ bản như chỉ số chiết suất điểm là 1,56; viên đá có phát quang màu xanh khá mạnh dưới chiếu xạ UV sóng dài và màu xanh yếu dưới chiếu xạ UV sóng ngắn.

Với những quan sát ban đầu thì nhóm nghiên cứu không liên tưởng đến bất kỳ loại đá quý đặc biệt nào, tuy nhiên khi kết hợp với màu xanh đậm và hiệu ứng mắt mèo sắc nét đã khiến cho họ nghi ngờ về sự quá hoàn hảo này. Sự nghi ngờ này càng được khẳng định khi quan sát dưới kính hiển vi ghi nhận được cấu trúc bó sợi đồng đều và một lớp phủ màu xanh ở phần trên cùng của viên đá dạng cabochon này (hình 7). Vài chỗ mất màu do bị bong tróc trầy xước đã cung cấp thêm bằng chứng về việc phủ màu trên bề mặt (hình 8). Đáy của viên cabochon này có lớp phủ không màu, dễ dàng quan sát được do một phần của nó có sự phân lớp với phần nền. Phần chất liệu bên dưới thì rất mềm và dễ bị trầy xước bởi các que kim loại.

Phổ Raman của lớp phủ bên trên và đáy cho kết quả phù hợp với nhựa polymer và vật chất nền được xác định là thạch cao. Đây là mẫu thạch cao mắt mèo phủ màu đầu tiên được GIA giám định.

(Theo Amy Cooper và Phil York trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2012)

 

Thạch Anh Nhân Tạo Kích Cỡ Lớn

Mới đây, phòng giám định đá quý Gübelin nhận 4 viên đá kích cỡ lớn (hình 9) để phân tích từ ông Erwin Walti (Oetwil am See, Thụy Sĩ). Chúng được giới thiệu là amethyst (điều ngạc nhiên là nó có màu lục đậm), aquamarine (kiểu cắt lõm màu xanh phớt lục và màu xanh nhạt) và citrine (màu vàng, cắt dạng oval) và chúng có trọng lượng tương ứng là 162,00; 33,20; 36,30 và 38,40 ct. Để cải thiện tiến độ công việc, phòng giám định thỉnh thoảng phân tích các viên đá bằng các kỹ thuật tiên tiến như phổ FTIR và EDXRF trước khi nghiên cứu ngọc học. Điều này được áp dụng trong trường hợp của những mẫu này.

Ngay lập tức nhóm nghiên cứu thấy rằng các dữ liệu phân tích không phù hợp với bất kỳ viên thạch anh hay aquamarine thiên nhiên nào. Cả bốn phổ FTIR đều có phổ thấp hơn 3600 cm^-1 và chỉ một dãy phổ rộng, yếu ở 5196 cm^-1 (hình 10). Những đặc điểm của phổ IR thì phù hợp với những đặc điểm của một số viên thạch anh nhân tạo (P. Zecchini và M. Smaali, “Xác định nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo trong thạch anh”, Revue de Gemmologie a.f.g., Vol. 138–139, 1999, trang 74 – 83). Phổ EDXRF của cả 4 viên đá cho thấy hàm lượng chính Si và vi lượng Fe. Mẫu lục đậm còn chứa một lượng cobalt (0,005 wt.% Co₃O₄) tuy nhỏ nhưng quan trọng cho việc xác định nguồn gốc nhân tạo, trong khi đó mẫu màu vàng có các vi lượng calcium – Ca (0,068 wt.% CaO). Tất cả những nguyên tố khác đều nằm dưới giới hạn phát hiện.

Quan sát dưới kính hiển vi viên đá màu lục đậm cho thấy một tấm mầm kết tinh không màu với các hạt nhỏ ở mỗi bên (hình 11) và dãy màu lục song song. Những viên đá khác rất sạch, chỉ có viên màu xanh nhạt mới có các mảnh nhỏ phản chiếu giống vụn bánh mì. Không thấy sọc tăng trưởng hay đới màu trong những viên đó. Các chỉ số chiết suất là 1,54 – 1,55, phù hợp với thạch anh và phân tích Raman các mẫu màu xanh nhạt và màu vàng cũng khẳng định sự xác nhận này. Vì thế nhóm nghiên cứu xác nhận cả 4 mẫu này là thạch anh nhân tạo. Mặc dù citrine nhân tạo được biết đến nhiều nhưng thạch anh nhân tạo màu lục đậm thì ít phổ biến và những loại đá có màu giống màu aquamarine như ghi nhận trong bài này cũng không thấy dễ thấy trên thị trường.

(Theo Lore Kiefert (l.kiefert@gubelingemlab.ch), Gübelin Gem Lab, Lucerne, Switzerland trong Gem News International, quyển G&G Winter 2011)

 

Chiếu Xạ Vào Tâm Quang Học H2 Tạo Màu Lục Cho Kim Cương

Nhiều tâm quang học trong kim cương có thể tạo nên màu lục như GR1 (hạt quang tử bậc 0 tại 741 nm), phát quang từ tâm H3, vài tâm sai hỏng liên quan đến Ni và không chắc chắn nhưng có lẽ là có liên quan đến tâm hydrogen. Ngoài ra tâm quang học H2 với hạt quang tử bậc 0 tại 986,3 trong vùng hồng ngoại cũng góp phần tạo nên màu lục cho kim cương xử lý HPHT (xem trong Summer 2007 phần Lab Notes, trang 153 – 155). Mặc dù tâm H2 rất hiếm khi là yếu tố chủ đạo tạo màu lục nhưng mới đây phòng giám định GIA ở New York có giám định một viên kim cương như thế, nó được chiếu xạ và tôi luyện để tạo màu.

Viên kim cương nặng 2,34 ct hình giọt nước này được phân cấp là màu lục vàng đậm (hình 12). Khi quan sát dưới độ phóng đại với nguồn sáng mạnh, nó có vẻ hơi mờ so với hầu hết các viên kim cương thiên nhiên. Màu sắc phân bố đều khắp viên đá. Phổ giữa hồng ngoại cho thấy các đặc điểm hấp thu mạnh của kiểu IaA, không có đỉnh hấp thu nào liên quan đến hydrogen. Ngoài ra còn ghi nhận được một hấp thu yếu từ tâm sai hỏng H1b (4935 cm^-1). Phổ UV–Vis–NIR tại nhiệt độ nitrogen hóa lỏng ghi nhận được các hấp thu do tâm sai hỏng H2 (cực mạnh), H3 (mạnh) và N3 (vừa). Phổ này được ghi nhận tại nhiệt độ phòng (với điều kiện là màu của đá phải phản xạ trực tiếp) cũng có cùng dạng hấp thu, nhưng các hấp thu ZPL được ghi nhận rất kém, như mong đợi (hình 13). Không ghi nhận được các tâm GR1 hoặc vạch hấp thu tại 594 nm. Dãy hấp thu hai bên tâm H2 thì rất mạnh, mở rộng đến cả vùng nhìn thấy được và đã ngăn chặn có hiệu quả vùng ánh sáng màu đỏ và vàng. Kết hợp với sự hấp thu tâm H3 tạo nên khe dẫn truyền trong vùng 500 – 600 nm, điều này giải thích lý do tạo màu lục vàng của viên kim cương.

Đặc điểm ngọc học và quang phổ cho thấy viên kim cương này đã được chiếu xạ nhân tạo để cải thiện màu. Trước khi xử lý, viên đá rất có khả năng là nó có tông màu nâu mạnh. Do có sự tập trung cao nitrogen dạng A, một lượng đáng kể tâm H2 và H3 đã được đưa vào sau khi chiếu xạ và tôi luyện. Do sự tôi luyện ở nhiệt độ cao (>1000^oC) đã loại tất cả các tâm GR1 và 594 nm nhưng lại đưa vào một lượng lớn tâm sai hỏng H2 và H3.

Viên đá này chứng tỏ rằng tâm H2 có thể là yếu tố chủ đạo tạo màu lục cho kim cương. Đặc điểm này thể hiện rõ ở sự tập trung cao của các tâm sai hỏng như mô tả trên, điều này nhiều khả năng xảy ra sau khi viên đá được xử lý trong phòng thí nghiệm.

(Theo Wuyi Wang và Emily Dubinsky trong Lab Notes, quyển G&G Fall 2012)