Phòng giám định của GIA tại Mumbai gần đây đã tiếp nhận giám định bảy chuỗi ngọc trai gồm 1.170 viên có hình dạng đa dạng, màu từ trắng đến kem. Kết quả chụp X-quang (RTX) cho thấy phần lớn số ngọc trai này có nguồn gốc tự nhiên, một số ít là ngọc trai nuôi không nhân. Tất cả các viên ngọc trai tự nhiên đều cho phản ứng trơ khi chiếu tia X, phù hợp với nguồn gốc nước biển, ngoại trừ một viên ngọc trai trắng, dạng gần tròn, đường kính 2,55 mm, trọng lượng xấp xỉ 0,12 ct (hình 19). Viên ngọc trai này thể hiện hiện tượng huỳnh quang màu đỏ đậm bất thường (hình 20, trái).

Hình 19. Một viên ngọc trai canxit nước biển tự nhiên màu trắng nặng khoảng 0,12 carat và đường kính 2,55 mm.

Hình 20. Bên trái: Ảnh huỳnh quang tia X của viên ngọc trai cho thấy phát quang màu đỏ đậm. Bên phải: Ảnh chụp lớp bên trong của viên ngọc trai cho thấy một mạng lưới các đặc điểm giống như mạch máu màu xanh lam nằm dưới bề mặt viên; Trường quan sát/ thi trường: 1 mm.

Phân tích RTX cho thấy cấu trúc tăng trưởng rất ít, chỉ có một vài vòng sinh trưởng mờ ở khu vực ngoài của viên ngọc trai và một vòng sinh trưởng rõ nét gần tâm, gần lỗ khoan (hình 21, trái). Phân tích bằng chụp cắt lớp vi tính X-quang (μ-CT) tiếp tục ghi nhận một vòng sinh trưởng mịn nằm trong vòng trung tâm (hình 21, phải). Các đặc điểm này phù hợp với cấu trúc thường thấy ở ngọc trai tự nhiên từ loài trai Pinctada.

Hình 21. Bên trái: Ảnh RTX hiển thị các vòng sinh trưởng (growth arcs) rất mịn (mũi tên màu vàng). Bên phải: Ảnh μ-CT cho thấy khu vực vòng trung tâm có một vòng sinh trưởng rất mịn bên trong (mũi tên màu đỏ).

Bên ngoài, viên ngọc trai này tương đồng với các viên khác trong chuỗi, có độ bóng bề mặt trung bình kèm hiện tượng ánh sắc. Quan sát dưới độ phóng đại cao cho thấy lớp ngoài trong mờ với đặc trưng là các phiến chồng lớp dạng vân tay, cùng các đường gân xanh dạng mạch nhánh phát triển theo mô hình phân nhánh (hình 20, phải). Đáng chú ý, các đặc điểm gân xanh tương tự cũng từng được ghi nhận trong một số mẫu nghiên cứu từ loài Pinctada Radiata ở vùng Vịnh Ba Tư (Vịnh Ả Rập). Không phát hiện dấu hiệu xử lý bề mặt. Dưới tia cực tím sóng dài, viên ngọc trai thể hiện phản ứng huỳnh quang màu xanh lam ánh phấn vừa phải.

Phân tích Raman được thực hiện trên hai điểm ngẫu nhiên bằng cách sử dụng nguồn laser kích thích 514 nm đã cho thấy các đỉnh phổ tại 154, 282, 712, 1085, và 1437 cm⁻¹. Các đỉnh này chỉ ra rằng mẫu vật có thành phần là canxit. Ngọc trai canxit nước biển có bề mặt “giống xà cừ” đã được các phòng thí nghiệm của GIA kiểm tra trước đây (Ghi chú phòng thí nghiệm – Mùa đông 2022, trang 477-478; Ghi chú phòng thí nghiệm Mùa xuân 2024, trang 69-71). Tuy nhiên, những mẫu vật này không thể hiện sự phát huỳnh quang khi bị kích thích bằng tia X và có cấu trúc vòng đồng tâm rõ ràng, cách đều nhau, hoàn toàn khác với cấu trúc tăng trưởng tối thiểu của viên ngọc trai đang được phân tích.

Kết hợp giữa phân tích phổ và quan sát dưới kính hiển vi cho thấy hiện tượng huỳnh quang màu đỏ không phải do xử lý bề mặt, mà là hiện tượng tự nhiên. Huỳnh quang màu cam đến đỏ từng được ghi nhận ở ngọc trai nước ngọt chứa canxit và vaterit (cả hai đều là biến thể đa hình của canxi cacbonat) khi kích hoạt bằng huỳnh quan ca tốt hoặc tia X. Sự phát quang này có liên quan đến sự hiện diện của ion Mn²⁺ trong canxit hoặc vaterit ở ngọc trai nuôi không nhân nước ngọt từ Trung Quốc (S. Karampelas và cộng sự, Minerals, Vol. 9, No. 6, 2019, bài số 357). Tuy nhiên, hiện tượng huỳnh quang đỏ ở ngọc trai nước biển chưa từng được ghi nhận trước đây. GIA nghi ngờ hiện tượng này có liên quan đến sự hiện diện của canxit trên bề mặt viên ngọc trai, mặc dù khả năng tồn tại vaterit trong các lớp xà cừ bên trong cũng không thể loại trừ.

Cần có thêm nghiên cứu chi tiết về thành phần hóa học của lớp bề mặt cũng như các lớp cắt ngang bên trong viên ngọc trai để hiểu rõ hơn cơ chế hình thành và nguyên nhân cụ thể gây ra hiện tượng này ở ngọc trai nước biển. Đây là lần đầu tiên GIA ghi nhận một viên ngọc trai canxit có bề ngoài giống xà cừ biểu hiện huỳnh quang đỏ khi chiếu tia X.

Rajesh Patel và Abeer Al-Alawi

Nguồn; https://www.gia.edu/gems-gemology/summer-2024-lab-notes-calcite-pearl-with-red-x-ray-fluorescence