Bao thể Chrysoberyl trong Ruby tổng hợp bằng phương pháp chất trợ dung

Gần đây, Trung tâm kiểm định tại Tokyo nhận được một viên đá màu đỏ, hình giọt nước nặng 3.02 ct, 10.93×7.04×5.03 mm (Hình 1). Kiểm tra các tính chất ngọc học cơ bản đo được chiết suất 1.765 – 1.773, tỷ trọng 4.00,  phổ hấp thụ ở 693, 476, 468 nm và một dải hấp thụ rộng giữa 500 và 610 nm được quan sát bằng máy  phổ kế cầm tay. Tất cả những tính chất trên phù hợp với Ruby. Viên đá phát quang đỏ mạnh dưới cả sóng ngắn và sóng dài UV.

Kiểm tra bằng kính hiển vi cho thấy nhiều bao thể không màu hình lục giác cũng như nhiều bao thể nhỏ không màu giống như những đám bao thể zircon thường tìm thấy trong corundum tự nhiên (Hình 2). Đồng thời, cũng quan sát thấy các đặc điểm có khả năng của ruby tổng hợp bằng phương pháp chất trợ dung: đó là các bao thể tối màu phản chiếu ánh sáng, hình lăng trụ lục giác kéo dài và các bao thể dạng tấm (hình 3) và các khe nứt được lấp đầy bởi phần còn sót lại của chất trợ dung (hình 4).

Kết quả phân tích bằng phương pháp LA – ICP – MS phát hiện hàm lượng cao của các nguyên tố Be (35.3 – 37.1 ppma), Cr (1733.5- 2047.2 ppma), Rh(0.6-1.0 ppma), và Pt (0.5 – 1.1 ppma). Các nguyên tố thường có trong corundum tự nhiên như Mg, Ga, và V không được phát hiện.  Kết quả này chỉ ra đây là một quá trình sinh trưởng có chất trợ dung.

Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra những bao thể hình lục giác không màu, trong suốt “như bóng ma” trong saphir tổng hợp chattham (Theo R.E. Kane, “The gemological properties of Chatham flux-grown synthetic orange sapphire and synthetic blue sapphire,” trong Fall 1982 G&G, trang 140–153). Trong nghiên cứu đó, bằng phương pháp XRD xác nhận mô hình bao thể giống “bóng ma” tương tự như cấu trúc của chrysoberyl. Nghiên cứu đó cũng cho biết rằng Chattham, người đã thành công trong việc tổng hợp saphir bằng phương pháp chất trợ dung, đã bổ xung hàm lượng beryli, điều này giải thích sự hiện diện của chrysobery và hàm lượng nguyên tố vi lượng beryli cao. Gần đây, các tinh thể hình lục giác trong suốt không màu khá giống tự nhiên được tìm thấy trong saphir hồng tổng hợp bằng phương pháp chất trợ dung (Fall 2017 Lab Notes, pp. 367–368).

Không có tinh thể trong suốt nào lộ trên mặt viên saphir nhân tạo màu hồng đó, nhưng một hàm lượng nhỏ beryli cho thấy có khả năng đó là chrysoberyl. May mắn thay, một trong những tinh thể trong suốt không màu trong viên ruby tổng hợp này đã lộ ra trên bề mặt. Bằng phổ Raman, chúng tôi xác định được nó là chrysoberyl (Hình 5).

Hàm lượng beryli của viên ruby tổng hợp này (lên đến 37 ppma) cho thấy có khả năng bị xử lý khuếch tán berili. Hàm lượng Crom cao (lên đến 2047 ppma) dẫn đến màu đỏ sống động. Với màu nền có độ bão hòa cao như vậy, chúng ta không thể phủ nhận khả năng bị khuếch tán berili của viên đá, mặc dù không tìm thấy viền màu cam đặc trưng bằng kỹ thuật nhúng. Nhiều tinh thể chrysoberyl cung cấp bằng chứng quan trọng cho thấy berili đã bị loại bỏ bớt trong quá trình tăng trưởng có chất trợ dung. Sự khuếch tán berili của corundum đòi hỏi phải tiếp xúc với nhiệt độ cực cao (trên 1780 ° C; J.L. Emmett et al., “Beryllium diffusion of ruby and sapphire,” Summer 2003 G&G, trang 84–135). Các bao thể chrysoberyl này không cho thấy các dấu hiệu điển hình của xử lý nhiệt, điều đó có nghĩa viên đá này chưa qua xử lý khuếch tán berili sau khi hình thành..

Với phương pháp LA-ICP-MS và Raman, chúng tôi có thể xác nhận rằng viên ruby được tổng hợp trong phòng thí nghiệm với hàm lượng berili cao có thể có sự xuất hiện của các tinh thể chrysoberyl giống tự nhiên.

Tác giả: Yuxiao Li, Dịch bởi: GCR

Trong: Gems & Gemology, Summer 2021, Vol. 57, No. 2