Spinel chứa Cobalt từ Lukande, Tanzania, được phát hiện vào năm 2019, đã thu hút nhiều sự chú ý và gần đây một số bài báo đã được công bố (Stephan & Muller., 2022, Krzemnicki et al., 2023, Furuya, 2023). Gần như cùng thời điểm với spinel Tanzania, một mỏ spinel mới đã được tìm thấy tại mỏ Bãi Bưởi gần Lục Yên. Hai mỏ spinel xanh này khá tương tự về các đặc điểm ngọc học khác nhau như mầu sắc, tính phát quang và thành phần hóa học, ngoại trừ các bao thể bên trong.
Mỏ Bãi Bưởi nằm cách Hồ Thác Bà 7km về phía Tây Bắc, thuộc tỉnh Yên Bái, Việt Nam. Theo báo cáo, mỏ này được phát hiện vào tháng 6 năm 2019 (Blauwet, 2020; Fujita 2022). Đến năm 2021, đã có 5 địa điểm khai thác xung quanh khu vực này tìm thấy spinel (Fujita, 2022; Tanida 2023). Trong nghiên cứu này, tác giả đã khảo sát 37 mẫu đá quý mài facet từ mỏ mới này ở Việt Nam.
Mầu sắc của các mẫu thể hiện một loạt các sắc thái của mầu xanh lam. Chúng thay đổi từ lam tinh khiết, lam đậm, lam phớt xám nhẹ đến lam phớt tía nhạt. Không có mẫu nào có mầu xanh lam cobalt ánh điện (electric blue), kiểu mầu đôi khi được tìm thấy trong spinel cobalt Việt Nam, nhưng chúng có mầu sắc đủ sống động giống như spinel Tanzania. Kích thước các mẫu đá dao động từ 0,12ct đến 0,61ct. Hầu hết chúng đều có bao thể rõ. Chỉ số khúc xạ của chúng dao động từ 1,714 đến 1,718 và tỷ trọng từ 3,58 đến 3,64, các giá trị này đều nằm trong phạm vi bình thường của spinel magnesi. Chúng phát quang mầu xanh lục từ yếu đến trung bình dưới bức xạ UV sóng dài, nhưng trơ với bức xạ UV sóng ngắn.
Hình 1: Mẫu spinel xanh lam từ mỏ Bãi Bưởi, Yên Bái, Việt Nam | Hình 2: Phổ hấp thụ UV-Vis của các loại spinel lam khác nhau từ mỏ Bãi Bưởi, Việt Nam và một mẫu tiêu biểu từ Tanzania (đường đỏ) |
Phổ hấp thụ UV-Vis
Đặc tính giống nhau nhất giữa spinel Bãi Bưởi và Tanzania là phổ hấp thụ UV-Vis. Mầu xanh lam của spinel là do cobalt và sắt. Đường lam trong Hình 2 là của loại spinel lam tinh khiết của Bãi Bưởi, và chúng chiếm đa số mẫu. Loại này cho thấy sự hấp thụ mạnh liên quan đến Co và sự hấp thụ vừa phải liên quan đến Fe. Nó hoàn toàn giống với spinel Tanzania (đường mầu đỏ). Cho dù nó rõ hay yếu, hầu hết các mẫu đều có đỉnh hấp thụ liên quan đến Mn2+ ở 428nm. Một số ít mẫu mầu lam tương đối đậm cho thấy sự hấp thụ mạnh liên quan đến sắt như trong Hình 2 (đường lam đậm). Ngoài ra, một số mẫu spinel mầu lam nhạt đến tím nhạt cho thấy các đặc điểm hấp thụ rất yếu liên quan đến Fe (xem đường mầu hồng trong Hình 2). Ở loại này, tất cả các đặc điểm hấp thụ liên quan với Fe đều yếu, ngay cả ở rìa UV.
Tính phát quang và quang phát quang
Mặc dù có cường độ khác nhau, nhiều mẫu spinel xanh lam từ Bãi Bưởi phát quang mầu xanh lá (dải có tâm ở 511nm) dưới ánh sáng UV sóng dài. Hình 3 hiển thị phổ phát quang của spinel chứa cobalt Việt Nam (Bãi Bưởi) và Tanzania được kích thích bởi đèn LED 365nm. Cả hai đều cho thấy phát xạ dải rộng mầu xanh lá với tâm ở 511nm. Phát xạ dải rộng này được cho là do Mn2+ (Koivula et al., 1991). Chúng cũng hiển thị dãy phát xạ liên quan đến Cr3+ trong vùng phổ mầu đỏ.
Bên cạnh tính phát quang UV, tính quang phát quang cũng cho thấy các đặc điểm tương tự như đã đề cập trong văn liệu trước đây của Krzemnicki et al. (2023) về spinel Tanzania. Với laser kích thích 523nm, spinel Bãi Bưởi cho thấy ba kiểu phát quang (Hình 4). Đường mầu đỏ đại diện cho kiểu spinel xanh lam có hàm lượng Cr cao (phổ được chuẩn hóa bằng cách nhân với 0,1), được đặc trưng bởi dãy phát xạ liên quan đến Cr3+. Kiểu spinel xanh lam có hàm lượng Cr thấp (đường mầu xanh lá cây) cho thấy phát xạ dải rộng với tâm ở 655 nm. Và đường mầu xanh lam là hỗn hợp của hai kiểu này. Phát xạ 655 nm được cho là do Mn4+ (Khaidukov et al., 2020), nhưng cường độ của nó không tương quan trực tiếp với hàm lượng Mn trong các mẫu của chúng ta, mà dường như có tương quan nghịch với hàm lượng Cr.
Hình 3: Hình ảnh phát quang UV sóng dài và phổ phát quang |
Hình 4: Phổ quang phát quang của các loại spinel Bãi Bưởi khác nhau |
Thành phần hóa học
Thành phần hóa học phân tích bằng LA-ICP-MS của spinel Bãi Bưởi và spinel Tanzania cũng tương tự nhau, đặc biệt đối với các nguyên tố tạo mầu là Fe và Co (Hình 5), và phổ UV-Vis cũng tương tự. Tuy nhiên, hàm lượng Zn có xu hướng cao hơn ở spinel Tanzania so với spinel Bãi Bưởi (Hình 6).
Hình 5: Hàm lượng của Fe và Co tính theo ppm | Hình 6: Hàm lượng của Zn và Mn tính theo ppm |
Bao thể và đặc điểm bên trong
Mặt khác, các bao thể trong spinel Bãi Bưởi khá khác biệt so với spinel Tanzania. Ở một vài mẫu, có thể quan sát thấy các bao thể dạng “kim” bị xê dịch (Hình 7). Và thường thấy các bao thể dạng vảy phân bố song song (Hình 8). Trong số các bao thể khoáng vật, apatit là phổ biến nhất (Hình 9). Mặc dù chỉ thấy ở một mẫu, nhưng chùm titanit đã được xác định bằng phổ Raman (Hình 10). Tuy nhiên, không có mẫu nào có các phiến högbomit, vốn rất phong phú trong spinel Tanzania.
Hình 7: Bao thể dạng “kim” bị xê dịch | Hình 8: Bao thể dạng vảy |
Hình 9: Bao thể apatit không mầu | Hình 10: Chùm bao thể titanit |
Kết luận
Spinel mầu lam cobalt từ mỏ Bãi Bưởi, Việt Nam có nhiều đặc điểm ngọc học tương tự so với spinel lam Tanzania. Đặc biệt, phổ UV-Vis và tính phát quang gần như giống hệt nhau. Hàm lượng các nguyên tố vết cũng tương tự, đặc biệt đối với các nguyên tố tạo mầu. Tuy nhiên, các bao thể lại khá khác biệt vì spinel Bãi Bưởi chứa một số bao thể điển hình được biết đến từ spinel Việt Nam trong nhiều năm qua (Smith et al., 2008).
Tài liệu tham khảo:
- Blauwet, D., 2020, Visit to a New Blue Spinel Mining Area in Vietnam, The Journal of Gemmology, 37, 2, 142-143
- Furuya, M., 2023, Cobalt spinel from Mahenge, Gem Information, 49, 8-9
- Fujita, K. Tanida, T, 2022, The newly found cobalt spinel from Bai Buoi mine in Vietnam and its distribution to the market, personal communication.
- Khaidukov, N.M., Brekhovskikh, M.N., Kirikova, N.Y., Kondratyuk, V.A. & Makhov, V.N., 2020, Luminescence properties of spinels doped with manganese ions. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 65, 8, 1135–1141
- Koivula, J.I., Kammerling, R.C. & Fritsch, E., 1993, Gem News: Ruby mining near Mahenge, Tanzania. Gems & Gemology, 29, 2, 136
- Krzemnicki, M.S., Leuenberger, A., Balmer, W. A., 2023. Cobalt-bearing Blue Spinel from Lukande, near Mahenge, Tanzania, Journal of Gemmology, The Journal of Gemmology, 38, 5, 474–493
- Smith C., Beesley C.R., Darenius E.Q., Mayerson W.M., 2008, A closer look at Vietnamese spinel,. InColor, Spring, pp.
11-13
- Stephan, T., Henn, U., Muller S., 2022, New finds of cobalt- bearing spinel near Mahenge, Tanzania, Zeitschrift der Deutschen Gemmologischen Gesellschaft. 71, 3-4, 57-64
Tác giả:
Tác giả: Masaki Furuya
Viện Ngọc học Nhật – Đức, Kofu, Nhật Bản
Nguồn: IGC2023 Trang 98 – 101