HACKMANITE/SODALITE TỪ MYANMAR VÀ AFGHANISTAN (Bản tin tháng 08/2009)

 Khái quát:

Trong những năm gần đây, một lượng đáng kể hacmanite/sodalite chất lượng quí – một số viên có độ trong suốt cao – xuất xứ từ vùng Mogok của Myanmar và tỉnh Badakhshan, Afghanistan đã có mặt trên thị trường. Những mẫu đá từ hai quốc gia này có nhiều màu sắc khác nhau. Đá của Myanmar thường có nhiều tạp chất hơn và phát huỳnh quang, lân quang yếu hơn những viên đá từ Afghanistan. Phổ EDXRF – phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng - cho thấy có dấu vết của lưu huỳnh (S) trong tất cả các mẫu. Sự biến đổi màu của nhiều viên đá từ hai vùng trên đủ mạnh để xếp chúng vào nhóm hackmanite.

Hackmanite [Na₈Al₆Si₆O₂₄(Cl₂,S)] là một biến thể chứa lưu huỳnh của khoáng sodalite [Na₈Al₆Si₆O₂₄Cl₂]. Các chuyên viên ngọc học phân biệt chủ yếu dựa vào sự đổi màu của nó – đó là khả năng chuyển đổi màu khi đá chịu tác động của ánh sáng (ví dụ ánh sáng trắng hoặc chiếu tia cực tím; theo tin của Học Viện Đá Quý Đức – Nhật, 2008). Điều thú vị là không có một định nghĩa cố định nào về đá hackmanite. Một số tài liệu cho rằng hackmanite là sodalite chứa lưu huỳnh có phát huỳnh quang (theo Jackson, 1997), trạng thái hóa trị của lưu huỳnh có thể là nhân tố quyết định đặc tính này. Những nguồn tài liệu khác thì cho rằng màu của hackmanite có thể đậm hoặc nhạt khi để trong tối hàng ngày hay hàng tháng tùy vào nguốn gốc khoáng vật (theo Webster, 1994; Hainschwang, 2007; Tunzi và Pearson, 2008). Trong hầu hết các trường hợp, khoáng vật sẽ chuyển từ hồng sang đỏ tía/tím khi bị chiếu cực tím và sẽ nhạt màu đi dưới ánh sáng mặt trời hay nguồn sáng trắng nhân tạo. Ngược lại khi bị nung nhiệt đến trên 500^oC thì độ nhạy đối với tia cực tím của hackmanite bị phá hủy và lúc này đá sẽ ở trong trạng thái tẩy màu (màu của đá bị nhạt hơn so với màu nguyên thủy; theo Medved, 1954; Kirk, 1955).

Hackmanite thường được thấy dưới dạng tinh đám từ trong mờ đến đục, chúng thường mọc xen với các khoáng khác, đặc biệt là sodalite không biến màu. Cho đến gần đây những mẫu hackmanite mài giác trong suốt, rất hiếm gặp đã xuất hiện. Trước đây hackmanite chỉ được biết đến là từ Canada (Mont Saint-Hilaire, Quebec và Bancroft, Ontario); hay ở Magnet Cove, Arkansas; Libertyville, New Jersey; Minas Gerais, Brazil; Kola Peninsula, Nga và Greenland. Gần đây, nó còn được biết đến từ vùng Mogok, Myanmar và ở tỉnh Badakhshan, Afghanistan (theo Johnson và Koivula, 1998; Moore, 2001, 2002; Liu và những người khác, 2004; Học Viện Đá Quý Đức-Nhật, 2008; Tunzi và Pearson, 2008).

Vào tháng 4 năm 2007, nhà buôn đá quý Hussain Rezayee đã cung cấp thêm thông tin cho tác giả về đá hackmanite/sodalite từ Myanmar, ở Pyang Gyi cách Mogok 11 km về phía Đông, gần Pein Pyit. Việc sản xuất bắt đầu từ năm giữa 2003 với đá có chất lượng thấp. Nhưng đến đầu năm 2007, theo ông Rezayee, hàng tháng có khoảng 2.000 carat (ct) đá được cắt mài dạng cabochon và mài giác với nhiều kích cỡ khác nhau. Ông cho chúng tôi mượn vài viên dạng cabochon của Myanmar để nghiên cứu. Nhà buôn đá ở Bangkok, ông G. Scott Davies cũng đã tặng cho GIA một viên hackmanite Myanmar, dạng mài giác.

Hình 1: Những mẫu hackmanite/sodalite từ Myanmar và Afgha được nghiên cứu cho thấy trạng thái giảm bão hòa màu của chúng, sau khi chiếu tia UV sóng ngắn và trong suốt thời gian chiếu tia sóng dài. Trọng lượng mẫu vật xem ở bảng 1. Hình của Robert Weldon.

Ông Rezayee cũng đã cho chúng tôi mượn những mẫu hackmanite/sodalite được cắt mài ở Badakhshan từ năm 2002. Những mẫu này có bề ngoài khá giống với những viên đá từ Myanmar, mặc dù có một vài viên trong suốt. Theo ông Rezayee thì những viên đá được mài giác chứa ít tạp chất này có viên nặng đến 18 ct là khoáng vật từ Afghanistan. Ông đã cắt mài được khoảng 1.000 ct đá hackmanite/sodalite Afghanistan dạng mài giác và 10.000 ct dạng cabochon (có viên nặng đến ~40 ct).

Những viên đá thô từ cả hai vùng này thường được xử lý ép dầu để cải thiện độ trong. Theo ông Davies và F. Hashmi (2008), một số lại được xử lý ép dầu sau khi đã cắt mài và đánh bóng. Do việc cắt mài các viên đá thô đã xử lý ép dầu trước thường sẽ làm xuất hiện lại những vết nứt đã được cải thiện nên những viên như thế lại phải đem xử lý ép dầu để che lấp các vết nứt đó và làm cải thiện độ sạch bên ngoài.

NHỮNG KHOÁNG VẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP

Nghiên cứu trên 06 mẫu từ Myanmar (01 viên cắt hình nệm nặng 0,64 ct và 05 viên dạng cabochon, trọng lượng từ 20,23 đến 56,20 ct) và 10 viên từ Afghanistan (06 viên mài giác, trọng lượng từ 0,44 – 4,83 ct và 04 viên mài dạng cabochon từ 5,92 – 29,94 ct), tất cả đều được cho là hackmanite (hình 1). Màu của các mẫu đá được đánh giá trong hộp đèn Gretag Macbeth Judge II sử dụng đèn phát huỳnh quang tương đương ánh sáng ban ngày D65. Để đánh giá sự đổi màu, chúng tôi nghiên cứu những viên đá sau khi chúng được làm nhạt màu bằng cách chiếu đèn nóng dùng trong nhà thông thường với công suất 100 watt hoặc đèn huỳnh quang tương đương ánh sáng ban ngày công suất 4,5 watt. Ngay sau đó chúng được làm đậm màu lên bằng cách chiếu xạ cực tím sóng ngắn (dùng bóng đèn 4 watt). Thường thì cần chiếu ánh sáng trắng lên những mẫu này trong khoảng thời gian vài giờ đến hơn 1 ngày để có được màu nhạt nhất, trong khi đó thì chỉ cần vài phút để làm đậm màu viên đá bằng đèn cực tím sóng ngắn. Sau đó chúng được để trong tối ít nhất là 03 tuần, chúng tôi nhận thấy rằng ở những mẫu số 1, 2, 4 và 15 sẽ có sự biến đổi màu nhiều nhất khi so sánh màu ở giai đoạn đầu của hai trạng thái màu.

Các mẫu được kiểm tra các đặc tính ngọc học cơ bản cũng như xem xét bằng phổ Raman, phổ kế hồng ngoại biến hình fourier (FTIR) và phổ EDXRF. Để so sánh, chúng tôi cũng đã mô tả đặc điểm khi xem qua phổ FTIR và EDXRF của 03 viên sodalite màu xanh, trong suốt không rõ xuất xứ, từ bộ sưu tập tham khảo của học viện GIA ở New York. Phổ UV-Vis-NIR (phổ cực tím - thấy được – gần hồng ngoại) được tiến hành trên 15 mẫu đá từ Myanmar và Afghanistan có độ trong vừa phải đủ để có thể dùng phổ kế tia đôi quét từ mức năng lượng 900 đến 200 nm; thu được phổ của 13 trong số 15 mẫu này ở cả hai trạng thái nhạt màu và trạng thái dưới bức xạ cực tím.

NHỮNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Những đặc điểm ngọc học cơ bản và sự thay đổi màu trên tất cả các mẫu hackmanite/sodalite ở Myanmar và Afghanistan được tổng hợp trong bảng 1. Chiếu cực tím sóng ngắn trong vài phút sẽ thấy được sự thay đổi màu của 15 trong số 16 viên: 8 viên thay

                 Bảng 1: Những đặc điểm của 16 mẫu hackmanite/sodalite từ Myanmar và Afhanistan.^a

đổi vừa đến mạnh, 4 viên thay đổi yếu và 4 viên rất yếu hoặc không thay đổi. Mục đích của nghiên cứu này nhằm xác định những viên đổi màu từ yếu đến mạnh là hackmanite và những viên không hoặc đổi màu rất yếu là sodalite. Trong hình 1 ta sẽ thấy rõ hiệu ứng đổi màu của đá qua các trạng thái: nhạt màu, chiếu cực tím và phát huỳnh quang. Những viên đá này phản ứng nhanh hơn nhiều khi chiếu cực tím và ánh sáng trắng; phản ứng chậm hơn khi được giữ trong tối. Đèn huỳnh quang tương ứng ánh sáng ban ngày cũng cho hiệu quả làm nhạt màu nhanh như khi dùng đèn nóng sáng.

Nói chung có sự thay đổi nhanh chóng và rõ rệt ở mẫu 1, 2, 4 (đá từ Myanmar) và mẫu 15 (đá từ Afghanistan) từ màu tía nhạt hoặc tím sang tía vừa – đậm hoặc tím trong vài giây chiếu xạ cực tím. Nhiều mẫu đá từ Afghanistan cho thấy sự đổi vừa khi đá được làm đậm sang màu tía vừa hoặc tím. Mẫu số 4 (đá của Myanmar) có sự đổi màu không đều: có một dải rộng màu trắng cắt ngang qua một phần viên đá (không thấy trong hình 1), điều này cho thấy không có sự thay đổi mặc dù vài chỗ ở rìa viên đá có sự đổi màu mạnh. Nơi không đổi màu được cho là nepheline khi phân tích Raman. Sự có mặt của nepheline trong đá đã giải thích lý do tỷ trọng cao khác thường của nó (2,44) so với khoảng giới hạn tỷ trọng của sodalite/hackmanite (2,15 – 2,35); đối với nepheline, giá trị tỷ trọng từ 2,55 – 2,65 (theo Webster 1994).

Bốn mẫu này được giữ trong tối ít nhất 3 tuần thì thấy không có sự đổi màu từ trạng thái bị nhạt màu của chúng (được tạo ra bằng cách chiếu đèn nóng sáng 1 ngày), ngoại trừ ở mẫu 15 có trở nên hơi nhạt hơn một chút, điều này cũng cho thấy rằng trạng thái màu ban đầu của chúng là không hoàn toàn bị nhạt. Sau khi màu của những mẫu này được làm đậm nhờ chiếu UV sóng ngắn trong vài phút rồi giữ trong tối ít nhất 3 tuần, ta sẽ thấy màu của chúng cũng chuyển sang hơi nhạt hơn một chút.

Ngoại trừ mẫu 4, còn lại tất cả các mẫu đá đều có tính chất vật lý phù hợp với đá sodalite và hackmanite. Thông thường những mẫu đá từ Myanmar có nhiều khe nứt, đốm màu trắng không đều và những bao thể tinh thể trong suốt (hình 2). Phân tích Raman xác định các tinh thể trong suốt trong mẫu 3 là pyroxen và trong mẫu 5 là mica, trong những mẫu khác không xác định được là loại gì. Những mẫu đá từ Afghanistan trong nghiên cứu này phần lớn thì màu ít đậm, ít tạp chất và trong hơn các mẫu đá từ Myanmar. Chúng thường có các mặt “mây dạng vân tay” (hình 3, bên trái), các tinh thể từ trong suốt đến hơi trắng (hình 3, ở giữa), những dãy bao thể mỏng đan chéo nhau như đan vải (cross-hatched; hình 3, bên phải) và những khe nứt chứa khoáng vật lạ hơi trắng.

Cả hai mẫu đá từ Afghan và Myanmar đều được cho là có sự cải thiện độ sạch bởi vẻ bên ngoài hơi trắng và phát huỳnh quang trong những khe nứt của đá. Điều này được khẳng định trong cả 8 viên đá Afghan bởi sự xuất hiện của những dãy hấp thu từ 3050 – 2830 cm^-1 và ở khoảng 3412 cm^-1 khi xem phổ FTIR. Mẫu đá mài giác của Myanmar nặng 0,64 ct không chỉ ra bất cứ bằng chứng về sự cải thiện độ sạch khi quan sát bằng mắt hay dưới thiết bị quang phổ học. Trong khi 4 mẫu cabochon Myanmar được thử nghiệm cũng thấy các dãy hấp thu tại vị trí tương tự như các mẫu đá từ Afghan vì thế không đưa ra được kết luận chung nào.

Tất cả các mẫu đều phát huỳnh quang dưới UV sóng dài. Những viên đá từ Afghan thường phát huỳnh quang vàng mạnh đến cam và hầu hết những khoáng từ Myanmar thì phát huỳnh quang màu cam yếu (mẫu 1 và 2 có màu cam vừa đến mạnh). Khi chiếu UV sóng ngắn, những mẫu từ Afghan phát huỳnh quang màu đỏ yếu đến vừa hoặc cam, sau đó nhanh chóng chuyển sang phát quang mạnh hơn với màu trắng vừa – mạnh đến trắng phớt vàng. Trong khi đó khoáng từ Myanmar lại phát huỳnh quang mạnh màu vàng phớt lục trong các khe nứt dưới UV sóng ngắn; hầu hết các khoáng từ Myanmar bản thân chúng không phản ứng vời UV sóng ngắn, ngoại trừ mẫu 1 có phản ứng màu đỏ yếu và không có khe nứt.

Tính phát lân quang khi đá bị chiếu cực tím cũng có nhiều kết quả khác nhau. Sau khi chiếu cực tím sóng ngắn, khoáng từ Afghanistan phát lân quang màu trắng phớt vàng vừa đến mạnh kéo dài vài phút; phản ứng dưới UV sóng dài cho cường độ yếu hơn nhưng khoảng thời gian kéo dài là gần bằng nhau. Mẫu 1 và 2 từ Myanmar phát lân quang màu trắng rất yếu đến yếu khi chiếu UV sóng ngắn, kéo dài trong khoảng 1 phút. Phản ứng phát lân quang cũng xảy ra tương tự trên các mẫu từ Myanmar và Afghanistan được mô tả bởi Tunzi và Pearson (2008).

Không ngoài dự đoán, phổ Raman của tất cả các mẫu không thể phân biệt với phổ của sodalite. Ở vùng giữa hồng ngoại, phổ FTIR có một số khác biệt, hầu hết ở giữa 2750 và 2250 cm^-1. Hơn nữa những mẫu cho là sodalite sẽ có những đỉnh hấp thu trong phổ hồng ngoại ở 4874, 4690, 4110, 3971, 3033, 2655 và 2272 cm^-1 nhưng lại không được thấy trong bất kỳ mẫu nào của nghiên cứu này. Phân tích hóa định tính bằng phổ EDXRF của tất cả mẫu Myanmar và Afghan thấy được đỉnh lưu huỳnh yếu, điều này không có trong sodalite.

Trong tài liệu, sự đổi màu và phát huỳnh quang của hackmanite thường là do ion S^2- tạo nên (theo Liu và những người khác, 2004; Sidike và những người khác, 2007; Học Viện Đá Quý Đức-Nhật, 2008). Để hiểu rõ hơn về những đặc điểm hấp thu đưa đến các màu đã nhận được, hình 4 cung cấp phổ hấp thu UV-Vis-NIR của các mẫu hackmanite điển hình từ Myanmar và Afghan (cho thấy cả thay đổi màu mạnh và yếu) trong trạng thái làm nhạt màu và chiếu xạ cực tím của chúng. Thông thường, tất cả phổ có dải hấp thu rõ trong khoảng giữa 500 nm, mặc dù trong một vài trường hợp dải này có đỉnh ở mức gần 590 nm. Những mẫu ít trong suốt từ Myanmar (tất cả có 6 mẫu được thí nghiệm) thì có dải hấp thu ở ~ 550 nm và đỉnh hấp thu đạt từ ~ 310 đến 350 nm. Trong nhiều trường hợp những mẫu từ Afghan (8 trong số 10 mẫu được thử nghiệm) cũng cho thấy dải hấp thu giữa 500 nm này cộng với những dải hấp thu khác. Ví dụ, một dải hấp thu nhỏ trong khoảng 410 – 412 nm có trong những mẫu từ Afghan những lại không thấy dải này trên những mẫu từ Myanmar. Chúng tôi cũng nhận thấy những đỉnh với vị trí đặc trưng ở 277 và 313 nm trên các mẫu từ Afghan; tuy nhiên chúng ta không thể cho rằng nếu ở các mẫu từ Myanmar cũng có những dải hấp thu này thì vị trí ấy cũng là bão hòa khi xem trong phổ đó.

Đối với những mẫu có sự thay đổi màu, dải bước sóng trong khoảng giữa 500 nm phát triển thành dải hấp thu sau khi đá bị bức xạ cực tím: đây là dải gây nên màu và hiện tượng lạ trên đá. Nhiều mẫu trong trạng thái giảm bão hòa màu cho thấy có những đỉnh yếu chồng lên dải chính, với dải thứ 2 hầu hết nhô lên tập trung ở 672 nm. Những kết quả tương tự được ghi nhận bởi Hainschwang (2007).

KẾT LUẬN:

Rõ ràng, nhiều mẫu đá từ Myanmar và khoảng một nửa mẫu đá từ Afghan được thử nghiệm trong nghiên cứu này cho thấy sự đổi màu rõ rệt là đặc điểm của hackmanite. Tuy nhiên một số ít viên đá Myanmar màu xanh đậm đến tím và một số viên đá Afghan có sự khử bão hòa mạnh thì ít hoặc không thay đổi màu khi chiếu tia UV hoặc nguồn ánh sáng trắng hay khi đặt vào chỗ tối trong một thời gian khá lâu. Những viên đá không hoặc đổi màu rất yếu có lẽ tốt nhất là cho vào nhóm sodalite, kể cả khi chúng có chứa một ít lưu huỳnh. Mặc dù hackmanite thường được các tài liệu về đá mô tả là một loại sodalite mang lưu huỳnh và được nhận biết bởi sự đổi màu của nó. Nhưng vẫn không có một nguyên tắc nào để phân biệt rõ ràng giữa hackmanite và sodalite. Chúng tôi cho rằng chỉ những viên sodalite biến đổi màu thấy rõ mới được gọi là hackmanite. (Theo David Kondo và Donna Beaton, Notes&New Techniques, G&G Spring 2009)