BAO THỂ CÓ HÌNH THÁI TỰ NHIÊN TRONG RUBY TỔNG HỢP RAMAURA

Danh mục nội dung

Gần đây, phòng thí nghiệm GIA tại Tokyo đã tiếp nhận yêu cầu kiểm định tên đá và nguồn gốc cho một viên đá màu đỏ rực rỡ được gắn trên nhẫn. Viên đá này có kích thước 14,13 × 5,41 × 3,60 mm và trọng lượng ước tính khoảng 2,14 ct. Khi quan sát bằng kính quang phổ cầm tay, viên đá cho thấy hai vạch hấp thụ đặc trưng rõ nét tại khoảng 468 và 476 nm trong vùng màu lam. Các đặc tính ngọc học của mẫu xác nhận đây là ruby.

Viên ruby phát quang màu đỏ mạnh dưới cả tia cực tím sóng dài và sóng ngắn. Viên đá này chứa các bao thể gồm: các đám mây sữa góc cạnh tự nhiên (hình 25A), các đám mây sữa dạng màng mờ mảnh, bất thường (hình 25B), vân tăng trưởng dạng góc cạnh rõ nét (hình 25C), và các tinh thể âm hình tam giác chứa vật liệu giống chất trợ dung cùng các bọt khí li ti (hình 25D). Mặc dù hình thái của các đám mây sữa tạo cảm giác có nguồn gốc tự nhiên, nhưng các đám mây dạng màng mờ và các bao thể giống chất trợ dung hình tam giác lại là những đặc điểm điển hình của ruby tổng hợp được nuôi cấy bằng phương pháp chất trợ dung.

Hình 25. Bao thể trong một viên ruby tổng hợp nuôi cấy bằng phương pháp chất trợ dung Ramaura: (A) Các đám mây sữa dạng góc cạnh. (B) Các đám mây mờ dạng màng mỏng, không đều. (C) Vân tăng trưởng góc cạnh rõ nét. (D) Các bao thể tam giác chứa chất trợ dung. Trường quan sát lần lượt là 2.96 mm cho (A), (B), (D) và 3.99 mm cho (C)

Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng cao tần kết hợp bắn phá bằng laser (LA-ICP-MS) được sử dụng để xác định thành phần hóa học của viên đá. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng magie (Mg) và gali (Ga) thấp hơn, trong khi hàm lượng lantan (La), bạch kim (Pt) và chì (Pb) lại cao hơn đáng kể so với các mẫu ruby tự nhiên (xem bảng 1). Nguyên tố vanadi (V) không được phát hiện. Những đặc điểm hóa học này, đặc biệt là sự vắng mặt của vanadi cùng sự hiện diện của lantan, bạch kim và chì, là bất thường đối với ruby tự nhiên. Dựa trên các đặc điểm bao thể và thành phần nguyên tố vi lượng, đặc biệt là sự hiện diện của lantan, đã chỉ ra rằng đây là một viên ruby tổng hợp Ramaura được nuôi cấy bằng phương pháp chất trợ dung (ví dụ: S. Muhlmeister et al., “Separating natural and synthetic rubies on the basis of trace-element chemistry,” Summer 1998 G&G, trang 80–101). Các bao thể quan sát được tương đồng với những bao thể trong ruby tổng hợp Ramaura nuôi cấy bằng phương pháp chất trợ dung, ngoại trừ sự hiện diện của các đám mây sữa có hình thái giống bao thể tự nhiên (R.E. Kane, “The Ramaura synthetic ruby,” Fall 1983 G&G, trang 130–148).

Quy trình tổng hợp bằng chất trợ dung Ramaura, được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1983, có khả năng tạo ra corundum màu đỏ thông qua sự kết tinh tự phát của một tinh thể từ một chất trợ dung ở nhiệt độ cao. Các viên ruby tổng hợp Ramaura được hình thành bằng cách sử dụng chất trợ dung gồm Bi₂O₃ và PbF₂ bên trong một nồi nấu bằng bạch kim. La₂O₃ được thêm vào chất trợ dung một cách có chủ đích. Do đó, sự hiện diện của lantan là một dấu hiệu đặc trưng của ruby tổng hợp Ramaura. Hầu hết các bao thể và đặc điểm hóa học của viên đá này đều phù hợp với nguồn gốc tổng hợp, nhưng các bao thể đám mây sữa trông tự nhiên lại là điều bất thường và chưa từng được ghi nhận cho đến nay.

	Mg	Cr	Fe	Ni	Ga	La	Pt	Pb
Vùng sạch SP1	5.33	2851	51	2.27	8.83	6.65	1.02	5.58
Vùng sạch SP2	0.83	4706	68	4.20	10.12	0.01	5.10	0.02
Vùng mây SP3	0.65	3153	61	2.03	9.77	55.20	1.04	57.77
Vùng mây SP4	0.74	3287	64	2.15	1.97	74.88	1.09	243.07
Giới hạn phát hiện (ppma)	0.02	0.22	3	0.1	0.01	0.001	0.001	0.001

BẢNG 1. Hàm lượng nguyên tố vi lượng (tính bằng ppma) của các vùng sạch và vùng mây trong ruby tổng hợp bằng phương pháp trợ dung Ramaura, được đo bằng phương pháp LA-ICP-MS.

Để làm rõ nguyên nhân hình thành của các đám mây có hình thái giống tự nhiên, kết quả LA-ICP-MS từ các vùng sạch và các vùng mây kéo dài đến đại của viên đá đã được so sánh (hình 26). Kết quả so sánh hóa học cho thấy rằng vùng có mây chứa hàm lượng lantan (La) và chì (Pb) cao vượt trội so với vùng sạch (bảng 1). Tuy nhiên, cơ chế kết hợp của lantan và chì trong viên ruby tổng hợp này vẫn chưa được xác định rõ, do không thể quan sát các bao thể đặc trưng nào để có thể phân tích trực tiếp (chẳng hạn như các hạt hoặc mảnh vụn bên trong các đám mây). Mặc dù vậy, các đám mây có hình thái tự nhiên rõ ràng đã được hình thành do sự tập trung cục bộ của lantan và chì bên trong viên ruby tổng hợp Ramaura này.

Điều đáng chú ý là các đám mây sữa và bao thể trợ dung như vậy có thể bị nhầm lẫn với ruby tự nhiên đã qua xử lý nhiệt và có khả năng dẫn đến kết luận sai. Do đó, việc quan sát kỹ lưỡng các bao thể trong viên đá và phân tích thành phần hóa học rất cần thiết để khẳng định đây là một viên ruby được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.