Giới thiệu

Spinel là khoáng vật oxit magie nhôm nổi tiếng với màu sắc tuyệt đẹp như đỏ, lam, lục, hồng, và tía. Từ nhiều thế kỷ nay, nó đã được coi là một loại đá quý.  Ngày nay, spinel là một lại đá quý có giá trị với những nhà sưu tầm và thiết kế trang sức bởi màu sắc đa dạng và độ bền tuyệt vời. Nó cũng được ưa chuộng vì giá cả tương đối phải chăng so với các loại đá quý như ruby, saphir. Myanmar là quốc gia nổi tiếng với những viên spinel có màu đỏ và hồng đẹp với chất lượng tốt nhất, chúng thường được gọi là “Spinel Mogok”. Tanzania cũng nổi tiếng với những viên spinel hồng và đỏ tươi được gọi là “Spinel Mahenge”. Spinel từ Việt Nam cũng được yêu thích bởi màu sắc sống động như màu đỏ, lam hay tía. Afghanistan, đặc biệt là vùng Badakhshan, từ lâu đã khai thác được những viên spinel đỏ đậm có giá trị to lớn. Dãy núi Pamir ở Tajikistan nổi tiếng với những viên spinel chất lượng cao, thường có màu hồng và đỏ. Sri Lanka được biết đến với spinel có dải màu rộng như lam, hồng và đỏ, trong đó vùng Ratnapura đặc biệt nổi tiếng với các mỏ đá quý. Madagascar gây chú ý với các loại spinel đạt chất lượng đá quý đa dạng, với màu lam và tía tuyệt đẹp. Các mỏ spinel ở Madagascar chủ yếu nằm trong đá biến chất, góp phần tạo nên cấu trúc tinh thể và đặc điểm màu sắc độc đáo của chúng. Schmetzer (2000) đã báo cáo về spinel lam chứa Co và Fe ở Ilakaka. Gần đây, Phòng giám định Đá quý GIT (GIT-GTL) đã nhận được bốn mẫu spinel lam được chọn ngẫu nhiên từ một lô hàng cho nghiên cứu này. Các mẫu này có trọng lượng từ 1,07 đến 2,58 carat (Hình 1), được khách hàng cho biết chúng có nguồn gốc từ Madagascar. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày các đặc điểm ngọc học của các mẫu này.

Các mẫu vật và Phương pháp nghiên cứu

Bốn viên spinel màu lam được mài giác, có trọng lượng từ 1,07 đến 2,58 carat, được Bryan Lichtenstein (3090 Gems, San Francisco, Hoa Kỳ) cho mượn để phân tích tại Phòng giám định Đá quý GIT (Hình 1). Các kiểm tra ngọc học cơ bản bao gồm đo chiết suất (RI) và tỷ trọng (SG), quan sát phát quang dưới đèn cực tím (UV) cả sóng dài và sóng ngắn, và quan sát các đặc điểm bên trong. Các kỹ thuật phân tích hiện đại bao gồm quang phổ hấp thụ UV-Vis sử dụng máy PerkinElmer Lambda 1050 và phân tích hóa học bán định lượng thông qua huỳnh quang tia X tán xạ năng lượng (EDXRF).

Hình 1. Bộ sưu tập spinel màu lam thô và đã chế tác kiểu mài giác từ Madagascar. Các mẫu hình oval kiểu mài giác có trọng lượng, từ trái sang phải: 1,07 ct, 2,58 ct, 1,62 ct và 1,20 ct. Ảnh: do chính Bryan Lichtenstein cung cấp.

Kết quả và Thảo luận

Bốn mẫu đá màu lam đều trong suốt, có màu lam thuần khiết đến lam hơi xám, khúc xạ đơn với chiết suất RI từ 1,718 – 1,720 và tỷ trọng SG từ 3,60 – 3,62, các thông số này hoàn toàn phù hợp với spinel. Tất cả các mẫu đều trơ dưới sóng dài và sóng ngắn của đèn cực tím UV. Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy các bao thể hình kim óng ánh song song và các bó vết khắc song song ngắn hơn. Một mẫu chứa các bao thể dạng  vân tay phẳng, điển hình của các khe nứt đã lấp đầy một phần (Hình 2).

Hình 2. Dưới đèn sợi quang chiếu xiên, mẫu 2,58 ct cho thấy các bao thể hình kim dài, óng ánh, song song (trái) và các bao thể dạng vệt (giữa). Mẫu 1,07 ct hiển thị một mặt phẳng gồm các mảng với các bao thể dạng vân tay (phải). Ảnh: S. Promwongnan; Thị trường A-B: 2,0 mm và C: 3,5 mm.

Phổ UV-Vis-NIR của các mẫu này có hàm lượng sắt tương đối cao cho thấy các đặc điểm hấp thụ nổi bật với các đỉnh liên quan đến Fe²⁺ (Muhlmeister et al., 1993; Chauviré et al., 2015) xung quanh 372, 386, 458 và 478 nm, cũng như các đỉnh rộng hơn gần 555 và 590 nm. Ngoài ra, một cặp đỉnh chuyển điện tích Fe²⁺ – Fe³⁺ được quan sát thấy ở 635 nm. Hơn nữa, đặc điểm hấp thụ coban này bị chồng lên bởi các dải hấp thụ xung quanh 585 và 625 nm, được cho là do sự hiện diện của Co²⁺ thay thế cho Mg²⁺ (Shigley và Stockton 1984; D’Ippolito et al., 2015). Hai cửa sổ truyền qua được quan sát thấy trong vùng nhìn thấy của phổ, một trong vùng tím đến lam và một trong vùng đỏ, là nguyên nhân tạo ra màu lam của các mẫu này (Hình 3).

Hình 3. Phổ hấp thụ UV-Vis đại diện của mẫu spinel 1,62 ct cho thấy các đỉnh hấp thụ chủ yếu liên quan đến sự chuyển dịch điện tích Fe²⁺ và Fe²⁺– Fe³⁺, cùng với các dải hấp thụ Co²⁺ chồng lên nhau.

Phân tích EDXRF cho thấy hàm lượng nguyên tố chính là Al và Mg, phù hợp với thành phần spinel, và một lượng nhỏ Na, Si, Mn, Fe, Zn và Ga. Lượng Co được phát hiện trong UV-Vis không đủ cao để có thể phát hiện bằng EDXRF.

So sánh với các khu vực khác

Các đặc điểm bên trong tương tự như những đặc điểm tìm thấy ở một số viên spinel lam từ Việt Nam, nhưng các mẫu từ Madagascar có hàm lượng Mn và Fe cao hơn, và hàm lượng Co bằng hoặc thấp hơn so với spinel lam từ Việt Nam (Bảng 1).

Bảng 1: Thành phần hóa học của các mẫu spinel trong nghiên cứu này được xác định bằng phương pháp EDXRF (Holiba)

Kết luận

Spinel lam từ Madagascar có màu sắc từ lam thuần khiết tới lam xám nhạt, tỷ trọng và chiết suất, các đặc điểm bên trong và tính chất quang học phù hợp với spinel. Màu sắc của nó phụ thuộc vào sự liên kết của Fe²⁺ và nguyên tố vết Co²⁺. Sản phẩm mới này làm đa dạng nguồn cung cấp spinel lam và mở ra thêm một cơ hội mới cho thị trường đá quý.

Nguồn: HỘI NGHỊ QUỐC TẾ VỀ ĐÁ QUÝ VÀ TRANG SỨC LẦN THỨ 8 (GIT 2025) 8-9 tháng 9 năm 2025, Khách sạn Grand Hyatt Erawan, Bangkok, Thái Lan

Tài liệu tham khảo:

• D’Ippolito, V., Andreozzi, G.B., Hålenius, U., Skogby, H., Hametner, K., and Günther, D. (2015). Color mechanisms in spinel: Cobalt and iron interplay for the blue color. Physics and Chemistry of Minerals, Vol. 42, No. 6, pp. 431–439.
• Chauviré, B., Rondeau, B., Fritsch, E., Ressigeac, P., and Devidal, J.-L. (2015). Blue spinel from the Luc Yen District of Vietnam. Gems and Gemology, Vol. 51, No. 1, pp. 2–17.
• Muhlmeister, S., Koivula, J.I., Kammerling, R.C., Smith, C.P., Fritsch, E., and Shigley, J.E. (1993). Flux-grown synthetic red and blue spinels from Russia. Gems and Gemology, Vol. 29, No. 2, pp. 81–98.
• Schmetzer, K. (2000). Spinel from Ilakaka, Madagascar. Gems and Gemology, 36(2), 169-71. Shigley, J.E. and Stockton, C.M. 1984. ‘Cobalt-blue’ gem spinels. Gems and Gemology, Vol. 20, No. 1, pp. 34–41.