Hình 1. Viên kim cương đen được chế tác kiểu tròn tiêu chuẩn, không thấu quang có trọng lượng 1,03 ct. Ảnh: Yujie Li.

Hầu hết màu sắc của các viên kim cương đen là do các bao thể than chì rất nhỏ hoặc bao thể kim loại bên trong chúng tạo ra (S.V. Titkov và cộng sự, “Một nghiên cứu về nguyên nhân tạo ra màu sắc của các viên kim cương đen tự nhiên ở Siberia,” Fall 2003 G&G, trang 200 – 209), và hiếm khi thấy các bao thể đám mây nhỏ dày đặc tạo ra vẻ bề ngoài màu đen (Spring 2007 Lab Notes, trang 52 – 53). Kể từ tháng 11 năm 2016, Trung tâm Kiểm định Đá quý Quốc gia (NGTC) ở Thượng Hải thường xuyên nhận được số lượng lớn các viên kim cương đen đã được chế tác gửi đến kiểm định. Trong hình là một viên đá chế tác hình tròn tiêu chuẩn không thấu quang có trọng lượng 1,03 ct (hình 1) mà chúng tôi cho rằng đã được xử lý nhiệt, có các bao thể rất nhỏ nổi bật mà chưa từng quan sát thấy trước đây.

Hình 2. Mô hình “chữ thập kép” được quan sát thấy trong viên kim cương đen. Mô hình này cho thấy các bao thể nhỏ chỉ giới hạn ở một số khu vực nhất định, cho thấy viên kim cương này được kết tinh qua hai quá trình riêng biệt. Ảnh: Yujie Li; trường quan sát ~ 4 mm.

Quan sát trên kính hiển vi cho thấy mô hình “chữ thập kép” hình thành từ vô số các bao thể màu xám giống như bao thể chấm kim bị giới hạn ở một số khu vực nhất định của kim cương (hình 2). Hình chữ thập màu đen bên ngoài phát triển cùng hướng với chữ thập màu nhạt bên trong. Dạng tinh thể của các bao thể quá nhỏ để có thể phân giải ở độ phóng đại 40 lần. Những bao thể nhỏ này hấp thụ một phần lớn ánh sáng đi vào viên kim cương, gây ra vẻ bề ngoài màu đen. Phổ hấp thụ FTIR xác nhận viên kim cương thuộc loại IaAB và giàu H, với độ hấp thụ liên quan đến nitơ từ 1000 đến 1500 cm^-1, đỉnh liên quan đến than chì ở 1582 cm^-1, và đỉnh IR liên quan đến H ở 1405, 2785, 3050, 3107, 3154, 3236, 4169 và 4496 cm^-1. Chúng tôi xác nhận rằng các bao thể chấm kim là các đám mây hydro (xem P. Johnson và cộng sự, “Kim cương đen được xử lý giàu hydro,” trình bày tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội Địa chất Hoa Kỳ năm 2016).

Hình 3. Viên kim cương đen quan sát dưới thiết bị DiamondView. Các đường sinh trưởng hình khối thể hiện rõ với ánh sáng huỳnh quang màu lục phớt vàng, trong khi các đường sinh trưởng bát diện thì trơ dưới tia cực tím sóng ngắn. DiamondView cũng tiết lộ về cấu trúc đường sinh trưởng của viên kim cương.

Khi quan sát dưới tia UV sóng ngắn của thiết bị DiamondView (hình 3), phần lớn viên kim cương đen này hiển thị huỳnh quang màu lục phớt vàng trung bình. Bốn khu vực nhỏ xung quanh về cơ bản trơ dưới tia cực tím và chúng chính là những vùng chữ thập tối trong hình.

Mô hình chữ thập kép độc đáo và hình ảnh trên thiết bị DiamondView đã cho thấy rõ cấu trúc đường sinh trưởng thú vị của viên kim cương này. Rõ ràng nó đã trải qua hai giai đoạn sinh trưởng riêng biệt, mỗi giai đoạn tạo thành một mô hình chữ thập tách biệt với các hình khối và bát diện. Các đường sinh trưởng hình khối phát triển tốt chứa các vùng tán xạ ánh sáng giống như đám mây tạo ra các phần có màu đen; các đường sinh trưởng hình bát diện phát triển kém với một lượng nhỏ bao thể tạo thành hình chữ thập nhỏ. Các đường sinh trưởng hình khối cho thấy huỳnh quang màu lục phớt vàng, trong khi các đường sinh trưởng hình bát diện lại trơ dưới tia cực tím sóng ngắn.

Mô hình thú vị gồm các bao thể và đặc điểm sinh trưởng đặc biệt của kim cương đen như thế này nên được lưu ý nhiều hơn nữa.

Nguồn:Interesting Growth Structure in Black Diamond | Gems & Gemology (gia.edu)