Haüyne Màu Lục Vàng Chất Lượng Quý Từ Núi Lửa Oldoinyo Lengai, Miền Nam Tanzania (Bản tin tháng 08/2010)

Núi lửa Oldoinyo Lengai nằm ở vùng Gregory Rift, Nam Tanzania là dạng núi lửa carbonatite còn đang hoạt động duy nhất trên thế giới (theo Dawson, 1962; Keller và Krafft, 1990; Mitchell và Dawson, 2007). Nó là núi lửa phân tầng đặc trưng và có độ cao 2.952 m (hình 1). Nó chứa nhiều đá núi lửa silica chưa bão hòa bất thường bao gồm nephenilite, phonolite và các natrocarbonatite. Các tro bụi, cuội núi lửa (lapilli), tuff (chỉ tất cả các đá vụn núi lửa đã gắn kết) và các dăm kết núi lửa (agglomerate) nằm xen kẻ với các dòng lava (dung nham). Các dăm kết núi lửa bao gồm các khối đá xâm nhập sâu (plutonic) giàu feldspathoid bất thường như urtite và ijolite.

Trong chuyến đi đến vùng núi lửa Oldoinyo Lengai năm 2003, các nhà nghiên cứu từ đại học Freiburg, Đức phát hiện một khối đá plutonic kích thước dài nhất ~0,35 m, có thành phần là một nửa ijolite và một nửa là urtite. Khối đá có dạng hạt thô và thể pegmatic chứa phần chính là nepheline và diopsite; một lượng nhỏ magnetite, apatite và perovskite. Nó còn chứa các tinh thể tha hình (dạng vô định hình) màu vàng phớt lục nhạt chất lượng quý, lớn đến 7 cm, tinh thể đó sau cùng được xác định là haüyne (hình 2), công thức đặc trưng là Na₆Ca₂(Al₆Si₆O₂₄)(SO₄)₂. Tuy nhiên các dữ liệu đã ấn bản về haüyne cho thấy rằng nó được mô tả là có các thành phần Ca và Na có thể thay đổi, điển hình nó còn chứa một số K, (SO₄)^2- và cả Cl và S^2- nữa (theo Deer và những người khác, 2004). Vì thế công thức chung hơn của haüyne có thể được viết như sau (Na,Ca,K)_4-8(Al₆Si₆O₂₄)(SO₄,S,Cl)_1-2.

Thành phần và phương pháp:

Các mẫu haüyne đo được từ 10 – 15 mm được lấy ra từ khối đá vùng núi Oldoinyo Lengai và được mài thành 3 viên mài giác khoảng 1,5 ct/1 viên (hình 3). Tất cả đều mài giác cúc với các hình dạng như tròn, nệm vuông cổ điển và tam giác. Các đặc tính ngọc học được xác định trên cả 3 viên đá mài giác (chiết suất RI đo bằng chiết suất kế, tỷ trọng SG và phát quang UV) và trên một số hạt tha hình (đo chiết suất bằng phương pháp nhúng – mẫu vật được nhúng trong dung dịch có chiết suất đã biết trước) tại trường đại học của bang St. Petersburg, Nga sử dụng thiết bị tiêu chuẩn. Độ cứng được xác định trên một mảnh thô sử dụng bộ khoáng vật có độ cứng mẫu theo thang Mohs.

Thành phần hóa học được xác định trên mảnh đá thô ở bảo tàng lịch sử tự nhiên ở London bằng: (1) kính hiển vi điện tử quét – phổ kế phân tán năng lượng (SEM-EDS) và (2) phân tích đốt cháy (phân tích các khí sau khi mẫu bị đốt cháy, khi bị đốt sẽ làm gẫy các liên kết trả lại thành phần hợp thành ban đầu) đối với C, H và N. Hơn nữa, phân tích huỳnh quang tia X phân tán năng lượng (EDXRF) trên mẫu bột cũng đã được thực hiện ở đại học Freiburg. Một viên đá mài giác cũng được nghiên cứu bằng SEM-EDS với áp suất thay đổi (không mẫu nào bị xử lý phủ màu). Phân tích nhiễu xạ tia X, xác định cấu trúc đơn tinh thể và phổ hồng ngoại của các mẫu đá thô được thực hiện ở đại học bang St. Petersburg. Phổ Raman của cả mẫu thô và mẫu cắt mài được thực hiện ở trường Khoa Học Trái Đất và Địa Chất, đại học Kingston, London.

Kết quả và thảo luận:

Khoáng vật được xác định là haüyne dựa trên nền tảng của dạng biểu đồ từ sự nhiễu xạ tia X (tham số mỗi đơn vị ɑ = 9,040 ± 0,001 Å); đặc điểm quang học và vật lý của nó giống với đặc điểm ghi nhận của haüyne và những khoáng vật nhóm sodalite khác (theo Deer và những người khác, 2004; Ballirano và Maras, 2005). Tuy nhiên giá trị chiết suất RI thấp hơn và giá trị tỷ trọng SG cao hơn so với những giá trị ghi nhận được của haüyne màu xanh chất lượng quý bởi Kiefert và Hänni (2000). Tuy nhiên, việc xác định là haüyne được khẳng định bởi dữ liệu từ việc xác định cấu trúc đơn tinh thể.

Màu lục vàng của các mẫu mà chúng tôi có khác nhiều so với các mẫu haüyne màu xanh chất lượng quý đã được biết đến từ Eifel, Đức (Kiefert và Hänni, 2000) và Dattaw, Myanmar (Grobon và Hainschwang, 2006). Các biến thể màu khác của haüyne gồm có màu trắng và màu xám, lục, vàng và đỏ (theo Robert và những người khác, 1990). Những đặc tính ngọc học của khoáng vật vùng Oldoinyo Lengai được mô tả trong bảng 1.

Bảng 1: Những đặc điểm của haüyne vùng Oldoinyo Lengai, Tanzania.^a

Phổ hồng ngoại của haüyne vùng Oldoiny Lengai ~ 1300 – 350 cm^-1 giống với phổ của haüyne và sodalite chứa SO₄ ở những địa phương khác (Ballirano và Maras, 2005). Hơn nữa phổ hồng ngoại của các mẫu vật vùng Oldoinya Lengai chứa các đỉnh đơn ở 1364 cm^-1 [các nhóm (NO₃)^2-], 1499 và 1412 cm^-1 [các nhóm (CO₃)^2-] và 1692 cm^-1 cũng như một dãy rộng ở 3600 – 3400 cm^-1; hai dãy sau cùng tương ứng với các phân tử nước (Buhl và Löns, 1996; Ballirano và Maras, 2005). Phổ Raman cho thấy rằng haüyne từ Oldoinyo Lengai chứa các nhóm (SO₄)^2- được xác định bởi sự hiện diện của các đỉnh ở 990 – 980 và 449 – 446 cm^-1. Không thấy các đỉnh ở ~ 1089 và 543 cm^-1 liên quan đến nhóm S^3- như đã được thấy trong phổ Raman của haüyne xanh từ Eifel (Kiefert và Hänni, 2000; Di Muro, 2004).

Bảng 2: Thành phần hóa học của haüyne vùng Oldoinyo Lengai.^a

Phân tích SEM-EDS (phổ phân tán năng lượng – kính hiển vi điện tử quét), EDXRF (phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng) và phân tích đốt cháy xác định thành phần rất bất thường của một số điện tích âm (anion) trong haüyne. Các phân tích cho thấy có một lượng lưu huỳnh – sulfur đáng kể (6,6 – 7,1 wt.% SO₃); lượng nhỏ nitơ (nitrogen: 1,1 – 1,3 wt.% N₂O₅), nước (0,9 – 1,0 wt.% H₂O), clo (chlorine: 0,6 – 0,7 wt.% Cl) và carbon (0,4 – 0,5 wt.% CO₂); và một ít phốt pho (phosphorous: 0,1 wt.% P₂O₅). Ngoài những cation chính hiện điện trong haüyne (Na, Ca, Al và Si), chúng tôi còn thấy lượng nhỏ K ((1,6 – 1,8 wt.% K₂O) và một ít Fe (0,2 – 0,3 wt.% Fe₂O₃) và Mg (0,1 wt.% MgO). Dựa vào những kết quả phân tích ghi trong bảng 2, từ đó chúng tôi sắp xếp thành công thức thực nghiệm trung bình là (Na_6,75Ca_0,87K_0,37)_S7,99(Al_5,97Fe³⁺_0,03Si_6,00O₂₄)[(SO₄)_0,89(OH)_0,54(NO₃)_0,23Cl_0,20(CO₃)_0,12]_S1,98. Theo chúng tôi biết thì đây là khoáng vật chứa nitơ tự nhiên đầu tiên trong nhóm sodalite được biết đến.

Kết luận:

Haüyne chất lượng quý được tìm thấy ở vùng núi lửa Oldoinyo Lengai còn đang hoạt động. Haüyne này có màu lục vàng rất khác thường và có thành phần hóa học phức tạp (bao gồm sự có mặt của N và C). Sản lượng trong tương lai của Haüyne thì không biết rõ nhưng với số lượng khách đến vùng này của Tanzania ngày càng tăng cho thấy hình như các mẫu khoáng vật này tìm được ngày càng nhiều. (Theo Anatoly N. Zaitsev, Olga A. Zaitseva, Alexander K. Buyko, Jorg Keller, Jurgis Klaudius và Andrei A. Zolotarev, trong Rapid Communications, G&G Fall 2009)