TÓM TẮT: Hai mươi bảy mẫu ngọc jadeit-omphacit màu xanh lục chất lượng cao từ Myanma, Guatemala và Ý đã được phân tích để phục vụ nghiên cứu phương pháp xác định nguồn gốc địa lý và thiết lập quy trình làm việc phù hợp cho các phòng giám định đá quý thương mại. Các mẫu vật được phân tích bằng quang phổ UV-Vis-NIR, FTIR và Raman, cũng như phân tích (thành phần) hóa học EDXRF và LA-ICP-MS. Xử lý thống kê được áp dụng cho dữ liệu nhằm so sánh các đặc điểm và phát hiện các yếu tố khác biệt. Phương pháp tích hợp này đã cung cấp các kết quả đầy hứa hẹn và thiết thực để phân tách ngọc jade màu xanh lục từ các địa điểm này. Các nguyên tố hữu ích nhất khi được đo bằng thiết bị EDXRF là Ti, Cr, Fe và Ni, và bằng thiết bị LA-ICP-MS là Sc, V, Zn và Au. Đối với việc xác định nguồn gốc, LA-ICP-MS có khả năng phân biệt tuyệt vời (tỷ lệ phân tách 100%) và bốn phương pháp còn lại cho thấy khả năng phân tách khác nhau (≥67%). Sự kết hợp giữa các phương pháp quang phổ với phân tích hóa học EDXRF có thể khắc phục những hạn chế vốn có của từng kỹ thuật riêng lẻ.

Tạp chí Khoa học Đá quý, 39(2), 2024, trang 124–144, https://doi.org/10.15506/JoG.2024.39.2.124 © 2024 Gem-A (Hiệp hội Khoa học Đá quý của Vương quốc Anh)

Thuật ngữ phỉ thúy (fei cui) chủ yếu được sử dụng trên thị trường Trung Quốc để mô tả chất liệu ngọc jade được định nghĩa là ‘một tập hợp đa tinh thể dạng hạt đến dạng sợi, được cấu tạo hoàn toàn hoặc chủ yếu từ một trong số các khoáng vật sau đây hoặc bất kỳ sự kết hợp nào giữa chúng: Jadeit, Omphacit và Kosmochlo (GAHK 2016, tr. 7). Dựa vào thành phần khoáng vật chính, nó được chia thành ba loại: ngọc jadeit (jadeite jade), ngọc omphacit (omphacite jade) hoặc ngọc kosmochlo (kosmochlor jade) (GAHK 2016). Thuật ngữ truyền thống của Trung Quốc – phỉ thúy ngày càng được sử dụng nhiều trong các chứng thư giám định đá quý, nó được dùng như tên đá quý hoặc trong phần chú thích bởi các phòng giám định quốc tế như GIT 2022; GIA 2023; Lotus Gemology 2023. Nó phản ánh sự công nhận và tầm quan trọng ngày càng tăng của thuật ngữ này trong ngành. ‘Lục hoàng gia’ (imperial green) là một thuật ngữ chỉ chất lượng được sử dụng để mô tả những viên ngọc màu lục chất lượng hàng đầu với độ trong suốt cao, độ bão hòa màu cao và tông màu tối đến trung bình (Ví dụ như hình 1) mà cũng được gọi là jade hoàng gia trên thị trường (Schluessel & Mason 2022). Trong nhiều thập kỉ, miền bắc Myanma là nguồn cung cấp thương mại truyền thống và lớn nhất của jade màu “lục hoàng gia” có giá trị cao, trong khi Guatemala là nguồn cung cấp lâu đời khác của ngọc jadeit-omphacit chất lượng cao. Dựa trên nghiên cứu thị trường và khảo sát khu vực khai thác của tác giả SIL, ngọc màu lục chất lượng cao (bao gồm cả màu lục hoàng gia) từ thung lũng sông Motagua của Guatemala đã trở nên phổ biến hơn ở Trung Quốc kể từ năm 2021 (Hình 1-3), đặc biệt là sau khi phát hiện các mỏ mới vào giữa năm 2022 tại Morales, tỉnh Izabal, Guatemala (Jeff Chang và Luis Carlos Solórzano, thông tin cá nhân năm 2022; Hình 4). Ngoài ra, theo nghiên cứu thị trường của tác giả SIL, một lượng nhỏ ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao từ thung lũng Po, Piedmont, Ý, đã xuất hiện trên thị trường kể từ năm 2019.

Hình 1: Một chiếc nhẫn chứa viên jade hoàng gia từ Myanma (sản phẩm của Stanley Chu) đang đặt cạnh một viên chế tác kiểu mài khum đến từ Guatemala, được sử dụng trong nghiên cứu này. Ảnh: S. I Liu.

Giá trị của ngọc màu lục hoàng gia (jadeite-omphacite) từ Myanmar đã tăng lên đáng kể do nhu cầu thị trường (đặc biệt là ở Trung Quốc) và sự thiếu hụt nguồn cung chất lượng cao từ các nguồn mới. Hiện nay, nguồn gốc địa lý của loại ngọc jade này đã trở thành một yếu tố then chốt góp phần vào giá trị tổng thể của nó. Do đó, việc xác định chính xác nguồn gốc địa lý của ngọc jadeit-omphacit màu lục hoàng gia ngày càng trở nên cần thiết để bảo vệ người tiêu dùng, cũng như để bảo vệ danh tiếng và giá trị nội tại của loại khoáng vật này. Vì vậy, cần có một phương pháp thực tiễn, hiệu quả để xác định nguồn gốc chính xác, đặc biệt là đối với loại ngọc màu lục chất lượng cao và có giá trị nhất từ ​​Myanma, Guatemala và Ý.

Hình 2: Trang sức ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao được trưng bày tại chợ ngọc Sihui, tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc. Các sản phẩm bên trái đường kẻ màu vàng đến từ Myanma, các sản phẩm bên phải có nguồn gốc từ Guatemala. Kích thước của chúng dao động từ 6,3 × 10,2 mm đến 15,2 × 25,3 mm. Ảnh: K. Y. Man.

Nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành các nghiên cứu chi tiết về ngọc jade Myanma, bao gồm dải màu, tính chất ngọc học, thành phần khoáng vật và nguyên nhân tạo màu (ví dụ: Ou Yang và cộng sự (2003); Shi và cộng sự (2009); Franz và cộng sự (2014); Liu và cộng sự (2015); GAHK (2016). Tuy nhiên, ít nghiên cứu tập trung vào các mẫu từ Guatemala và Ý. Hargett (1990) và Ouyang cùng cộng sự (2017) đã cung cấp mô tả toàn diện về dải màu của ngọc jadeit-omphacit Guatemala, bao gồm trắng, lục nhạt, lục đậm, lục loang, đen và tím oải hương. Hơn nữa, các tác giả này đã nhấn mạnh sự trùng lặp về giá trị RI (chiết suất) và SG (tỉ trọng) giữa các mẫu từ Guatemala và Myanma. Harlow cùng cộng sự (2004) phát hiện ra rằng Cr và Fe là các nguyên tố chính, lần lượt tạo nên màu lục và màu lam trong ngọc omphacit từ Guatemala. Họ (2011) cũng chỉ ra dãy khoáng vật từ Guatemala, từ jadeit-omphacit jadeitit đến omphacitit, với nhiều sắc thái màu lục và tím nhạt. Abduriyim và cộng sự (2017) báo cáo rằng thành phần khoáng vật chính của các mẫu Guatemala là jadeit, và khoáng vật này thể hiện nhiều màu sắc bao gồm lục phớt xám, lục đậm, trắng và lam phớt tím. Lin cùng cộng sự (2020) đã phân loại khoáng vật màu lục từ Guatemala thành ba loại: ngọc jadeit (jadeite jade), ngọc omphacite (jadeite jade) và ngọc jadeit-omphacit (jadeite-omphacite jade).

Hình 3 (trái): Một phiến jade từ Guatemala (154,9 × 98,4 × 3,2 mm) với các vị trí được đánh dấu để chế tác thành các mẫu màu lục chất lượng cao, có hàm lượng tạp chất thấp. Ảnh: S. I Liu. Hình 4 (phải): Một khu vực khai thác mới ở Morales, tỉnh Izabal, Guatemala, đã là nguồn ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao từ năm 2022. Ảnh: Luis Carlos Solórzano cung cấp.

Xing và cộng sự (2021) đã so sánh đặc điểm khoáng vật của các mẫu từ Myanma và Guatemala, và kết luận rằng vật liệu từ Guatemala chứa tương đối nhiều Ca và ít Na hơn. Wang và cộng sự (2022) phát hiện ra rằng jadeit là thành phần khoáng vật chính trong các mẫu màu lục chất lượng cao từ Guatemala. Xu và cộng sự (2023) báo cáo rằng omphacit chiếm ưu thế trong các mẫu jade màu lục sẫm từ Guatemala. Adamo và cộng sự (2006) đã tiến hành một nghiên cứu các tính chất của ngọc omphacit màu lục đậm từ Ý. Pyroxen trong các mẫu của họ bao gồm omphacit với sự tách pha vi mô đáng chú ý và sự phân vùng thành phần. Nguyên nhân chính gây ra màu lục đậm được xác định là Cr³⁺, kèm theo hàm lượng Mn và Ti tương đương.

Mặc dù các nghiên cứu này đã ghi nhận nhiều điểm khác biệt giữa vật liệu từ Myanma, Guatemala và Ý, nhưng chúng đã sử dụng các kỹ thuật như nhiễu xạ bột bằng tia X, phân tích vi điểm bằng đầu dò điện tử và kính hiển vi điện tử quét – quang phổ tán xạ năng lượng, những kỹ thuật này không được trang bị thường xuyên trong các phòng giám định đá quý. Mặc dù một số nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật quang phổ không phá hủy để phân biệt các mẫu từ Myanma và Guatemala, nhưng họ tập trung vào các loại ngọc cụ thể, chẳng hạn như ngọc màu “xanh nước biển” (Xue cùng cộng sự 2020; Zhang & Shi 2022), “lục ánh dầu” (Xue cùng cộng sự 2020) và đen (Ouyang cùng cộng sự 2017; Xing cùng cộng sự 2022). Ngoài ra, Su (2023) đã thực hiện một nghiên cứu ban đầu để phân tách khoáng vật màu lục chất lượng cao từ Myanma và Guatemala, nhưng chỉ cung cấp một vài chi tiết. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của một phương pháp đáng tin cậy và thực tiễn cho các phòng giám định đá quý để xác định nguồn gốc địa lý của ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao.

Ngoài các kỹ thuật phân tích (gần như) không phá hủy, các phòng giám định đá quý ngày càng sử dụng nhiều các phương pháp xử lý dữ liệu thống kê để xác định nguồn gốc của khoáng vật đá quý (ví dụ: Luo cùng cộng sự 2015; Wang & Krzemnicki 2021). Phân tích thống kê là một công cụ nghiên cứu cơ bản được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, cho phép các nhà nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy của kết quả nghiên cứu, giảm thiểu sai lệch và tăng độ tin cậy vào tính hợp lệ của kết quả (Heumann cùng cộng sự 2016). Tuy nhiên, bất chấp tiềm năng của nó, việc ứng dụng xử lý thống kê trong nghiên cứu đá quý và khoáng vật học vẫn còn tương đối hạn chế. Bài báo này trình bày về một dự án nghiên cứu chung giữa Hiệp hội Đá quý Hồng Kông (GAHK) và Viện Đá quý và Trang sức Thái Lan (GIT). Kết quả sơ bộ đã được trình bày tại Hội nghị Đá quý Quốc tế lần thứ 37 vào tháng 10 năm 2023 (Liu và cộng sự, 2023). Tại đây, chúng tôi mô tả thêm các kết quả từ nghiên cứu của chúng tôi về các mẫu ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao từ Myanma, Guatemala và Ý. Các mẫu vật được thu thập theo các tiêu chí cụ thể và được kiểm tra bằng các phương pháp (gần như) không phá hủy (xem bên dưới). Tên gọi của chúng là ngọc jadeit hay ngọc omphacit được xác định dựa trên kết quả quang phổ và phân tích thống kê cả dữ liệu hóa học và quang phổ được sử dụng giúp xác định các đặc điểm khác biệt nhằm xác định nguồn gốc. Chúng tôi dự đoán rằng những phát hiện này sẽ đóng góp vào sự phát triển trong tương lai của các thuật toán học máy để kiểm tra ngọc jadeit-omphacit màu lục.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Bộ sưu tập mẫu

Gồm hơn 220 mẫu, với 27 mẫu jade màu lục chất lượng cao từ Myanma (trước đây là Miến Điện; số mẫu bắt đầu bằng BU, n = 8), Guatemala (GU, n = 13) và Ý (IT, n = 6) đã được chọn để phân tích cho nghiên cứu này (Hình 5). Chúng được chế tác theo nhiều kiểu khác nhau, bao gồm kiểu mài khum, kiểu tấm và kiểu chạm khắc Trung Quốc. Trọng lượng các mẫu dao động từ 0,32 đến 4,12 ct. Các mẫu từ Myanma và Guatemala được mua từ các nhà kinh doanh và nhà sản xuất Trung Quốc đáng tin cậy, những người trực tiếp nhập khẩu nguyên liệu thô từ chủ mỏ, và các mẫu của Ý được thu thập từ một chủ mỏ khai thác jade ở Ý. Tiêu chí lựa chọn mẫu bao gồm cả màu sắc (tức là màu xanh lục đồng đều, độ bão hòa cao với tông màu từ trung bình đến đậm) và độ trong suốt (mờ đến bán trong với ít tạp chất lỏng/rắn hoặc khoáng vật phụ có thể quan sát thấy). Ngoài ra, các quy trình kiểm tra tiêu chuẩn (GAHK 2016; NSPRC 2017; GIT 2022) đã được sử dụng để xác nhận rằng tất cả các mẫu đều là dạng tập hợp của jadeit và/hoặc omphacit.

Tính chất ngọc học

Các tính chất ngọc học tiêu chuẩn của tất cả các mẫu được thu thập tại Viện (nghiên cứu) Khoáng vật và Đá quý. Chỉ số khúc xạ (RI) được đo bằng khúc xạ kế và tỷ trọng (SG) được xác định bằng phương pháp thủy tĩnh (cân thủy tĩnh). Đèn UV sóng dài và sóng ngắn được sử dụng để kiểm tra tính phát quang. Các đặc điểm bên trong được quan sát bằng kính hiển vi ngọc học Motic GM-171 và được chụp ảnh bằng camera Wi-Fi-USB gắn kèm cho thiết bị di động. Các nghiên cứu quang phổ ban đầu và phân tích hóa học cho nghiên cứu này được thực hiện tại Phòng giám định Đá quý Trung Quốc (Hồng Kông), và sau đó được tiến hành tại Phòng giám định Đá quý và Kim loại quý của GIT (Viện ngọc học Thái Lan).

Hình 5: 27 mẫu ngọc jadeit-omphacit màu lục chất lượng cao được phân tích trong nghiên cứu này bao gồm 8 mẫu từ Myanma, 13 từ Guatemala và 6 mẫu từ Ý. Ảnh: S. I Liu.

Phân tích quang phổ

Phân tích quang phổ được thực hiện để xác định kiểu jade, cũng như đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật khác nhau trong việc phân biệt nguồn gốc địa lý. Phổ tử ngoại – ánh sáng nhìn thấy – cận hồng ngoại (UV-Vis-NIR), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và phổ Raman được thu thập cho tất cả 27 mẫu. Để đảm bảo kết quả chính xác, nhiều điểm trên mỗi mẫu – bao gồm mặt trên, các cạnh và mặt dưới, cũng như các khu vực có màu sắc khác biệt rõ rệt (ví dụ: tông màu và/hoặc độ bão hòa) – được chọn để phân tích bằng cả ba kỹ thuật. Phổ hấp thụ UV-Vis-NIR không định hướng (phạm vi 350-1500 nm) được thu thập bằng máy quang phổ PerkinElmer Lambda 1050 ở chế độ phản xạ với khoảng lấy mẫu và độ phân giải quang phổ là 3 nm. Đèn deuterium và đèn vonfram được sử dụng làm nguồn sáng. Phổ FTIR được thực hiện bằng máy quang phổ Thermo Scientific Nicolet iS50 trong dải hồng ngoại trung bình (4500-500 cm^-1) ở chế độ phản xạ với độ phân giải 4 cm^-1; 64 lần quét và tần số 50 Hz. Phổ Raman của các mẫu và các bao thể khoáng vật bên trong chúng được thu qua kính hiển vi Raman Renishaw inVia trong dải 200-1500 cm^-1 có sử dụng laser trạng thái rắn bơm diode ở bước sóng 532 nm. Các thông số phân tích bao gồm công suất đầu ra của laser là 45 mW và tần số 50 Hz, độ phân giải quang phổ là 1,45 cm^-1, khe hẹp 65 µm, cách tử 1800 vạch/mm và hai lần quét với thời gian phơi sáng 10 giây/ mỗi lần quét. Các bao thể khoáng vật được xác định bằng cách so sánh với cơ sở dữ liệu Raman của Renishaw bằng phần mềm Spectral ID của Thermo Fisher Scientific.

Phân tích hóa học

Để phân tích bán định lượng các nguyên tố chính và phụ, chúng tôi đã sử dụng máy quang phổ huỳnh quang tia X tán xạ năng lượng (EDXRF) Edax Eagle III với ống Rh. Máy được vận hành ở 30 kV/250 mA. Hai vật liệu tham chiếu của Thermo Scientific (CuO và Al₂O₃) được sử dụng làm chuẩn. Mỗi mẫu được phân tích một điểm với kích thước điểm tối thiểu là 50 µm. Các nguyên tố vi lượng được đo bằng phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng kết hợp với phương pháp bắn phá laser (LA-ICP-MS), sử dụng máy ICP-MS dòng Thermo Scientific iCAP RQ kết hợp với hệ thống LA Nd:YAG NWR213 của New Wave Research. Laser được vận hành ở công suất 65% và sử dụng tốc độ xung 10 Hz, kích thước điểm đường kính 30 µm và mật độ năng lượng khoảng 10 J/cm². Quá trình bắn phá được thực hiện trong môi trường khí He, và khí mẫu được trộn với Ar trước khi đi vào plasma. Quá trình đo nền được thực hiện trong 30 giây để loại bỏ tạp chất bề mặt, tiếp theo là thời gian phân tích 60 giây và thời gian chờ 30 giây. Vật liệu tham chiếu thủy tinh NIST SRM 610 và 612 được sử dụng làm chất chuẩn để hiệu chuẩn bên ngoài. Năm điểm được chọn (giống như những điểm được phân tích bằng quang phổ Raman) để kiểm tra tính đồng nhất và cấu hình nguyên tố vi lượng của các mẫu. Việc xử lý dữ liệu được thực hiện bằng phần mềm Qtegra Intelligent Scientific Data Solution của Thermo Scientific để phân tích các nguyên tố sau: Li, Be, B, P, K, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Au, Tl, Pb, Bi, Th, U và các nguyên tố đất hiếm.

Xử lý dữ liệu

Phần mềm OriginPro 2021 được sử dụng để xử lý và phân tích dữ liệu quang phổ. Các đặc điểm quang phổ cụ thể, trong đó độ phản xạ, độ truyền qua hoặc cường độ đỉnh đạt mức tối đa trong một vùng quang phổ nhất định, được chọn để so sánh thống kê nhằm xác định các đặc điểm hữu ích cho việc xác định nguồn gốc địa lý. Phương pháp thống kê được sử dụng để đánh giá sự khác biệt về quang phổ giữa các nhóm là phân tích phương sai (ANOVA) với phép thử Scheffé. Ý nghĩa thống kê giữa các nhóm được xác định bằng cách sử dụng ngưỡng p < 0,05.

Một công cụ thống kê mở rộng (phần mềm EZinfo 2.0) đã được sử dụng để thực hiện phân tích thống kê đa biến dữ liệu hóa học. Phân tích thành phần chính (PCA; xem Hộp A) đã được áp dụng để khám phá khả năng phân loại của cả EDXRF và LA-ICP-MS trong việc xác định nguồn gốc địa lý.

Kho dữ liệu trực tuyến của Tạp chí chứa các biểu đồ hộp thể hiện các thông số thống kê khác nhau như giá trị tối thiểu, tứ phân vị dưới, trung vị, tứ phân vị trên, giá trị tối đa và các giá trị ngoại lệ (Hình DD-1). Các sơ đồ này được sử dụng để trực quan hóa sự phân bổ dữ liệu thu được cho chỉ số khúc xạ, tỉ trọng và các phân tích quang phổ và hóa học (Hình DD-2–DD-7). Cách tiếp cận vẽ biểu đồ dữ liệu cho tất cả các mẫu trong nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về kết quả, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định các mô hình và xu hướng.

HỘP A: XỬ LÝ DỮ LIỆU THỐNG KÊ BẰNG PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH (PCA)

PCA là một công cụ phân tích đa biến mạnh mẽ, không giám sát, dùng để đánh giá một tập dữ liệu bao gồm nhiều biến. Nó được sử dụng để giảm số lượng biến (tức là chiều) trong khi vẫn giữ lại các mẫu và biến thể quan trọng nhất (Shlens 2014) nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc trực quan hóa sự tương đồng và khác biệt giữa các mẫu. Để đạt được điều này, PCA chuyển đổi các biến ban đầu thành một tập hợp các biến không tương quan mới được gọi là các thành phần chính (PC) bằng cách sử dụng phép tính ma trận hiệp phương sai và phân tích vectơ riêng (Shlens 2014). Các yếu tố phân biệt tiềm năng được xác định thông qua biểu đồ tải PCA và tầm quan trọng của biến trong điểm số chiếu (ngưỡng >1.0). Các thành phần chính (PC1 và PC2) trong biểu đồ điểm số PCA là sự kết hợp tuyến tính của các biến ban đầu (ví dụ: các nguyên tố hoặc oxit) với các trọng số khác nhau được gán cho mỗi biến. Các trọng số được xác định trong quá trình phân tích PCA và được tối ưu hóa để nắm bắt tối đa phương sai trong dữ liệu. Do đó, công thức cho mỗi PC là sự kết hợp của các biến gốc nhân với trọng số tương ứng của chúng. Tuy nhiên, công thức cụ thể cho mỗi PC không cố định và có thể thay đổi tùy thuộc vào tập dữ liệu đang được phân tích. Khi thêm mẫu mới hoặc loại bỏ mẫu hiện có, các PC được tính toán lại và trọng số được gán cho các biến thay đổi. Vì vậy, công thức cho mỗi PC sẽ thay đổi tùy theo tập dữ liệu cụ thể đang được sử dụng. Trong biểu đồ điểm PCA, mỗi mẫu được biểu diễn bằng một điểm, và sự tập trung của các điểm này cho thấy mức độ tương đồng cao hơn giữa các mẫu trong tập dữ liệu. Bằng cách xem xét các mẫu này, chúng ta có thể xác định các cụm mẫu thể hiện các đặc điểm tương tự. Mỗi PC là một sự kết hợp duy nhất của các biến gốc (tức là dữ liệu oxit hoặc nguyên tố), với các biến khác nhau đóng góp ở các mức độ khác nhau. Do đó, một số biến có thể có ảnh hưởng mạnh hơn đến một PC cụ thể so với các biến khác. Chúng ta có thể hiểu rõ hơn các yếu tố chính thúc đẩy sự biến đổi được quan sát bằng cách xem xét các thành phần này.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Đặc điểm bên ngoài và tính chất ngọc học

Các đặc điểm cơ bản của các mẫu nghiên cứu được tóm tắt trong Bảng I. Các mẫu có nguồn gốc từ Myanmar có màu xanh lý cùng độ thấu quang rất tốt, hầu như không quan sát thấy bao thể bằng mắt thường. Các mẫu từ Guatemala cho thấy sự biến thiên đáng kể về hình dạng và kiểu cắt. Những mẫu thu thập trong khoảng nửa đầu năm 2022 có màu xanh lục từ trung bình đến thẫm, chủ yếu được chế tác dưới dạng mài khum rỗng và các phiến chữ nhật mỏng với đáy lõm. Với kiểu chế tác này, cùng với độ dày trung bình chỉ khoảng 1,6 mm, góp phần làm giảm độ đậm của màu nền và cải thiện độ trong suốt. Đôi khi có thể quan sát thấy các mảng hoặc đốm xanh lục thẫm bằng mắt thường. Các mẫu thu thập từ Guatemala trong khoảng nửa sau năm 2022 thể hiện màu xanh lục có độ bão hòa cao, được đánh bóng dưới dạng hình tròn, oval, kiểu mài khum hoặc các phiến chữ nhật với đáy phẳng được đánh bóng. Các bao thể, như những đốm màu lục thẫm đến đen, khó quan sát nếu không được phóng đại lên nhiều lần. Các mẫu từ Ý có màu xanh lục bão hòa, nhìn chung có tông màu thẫm nhất trong số các mẫu nghiên cứu. Phần lớn được chế tác dạng mài khum với đáy phẳng đánh bóng. Chúng có độ trong suốt ở mức mờ và chứa các bao thể màu đen kích thước vi mô có định hướng, biểu hiện màu nâu phớt đỏ đến nâu thẫm dưới ánh sáng phản xạ có cường độ mạnh.

Nhìn chung, các mẫu nghiên cứu có chiết suất (RI) trong khoảng 1,66 -1,67 và tỷ trọng (SG) dao động từ 3,29 đến 3,34 (xem thêm Bảng I). Các giá trị này nằm trong khoảng điển hình của ngọc jadeit–omphacit, lần lượt là 1,65 – 1,72 (±0,01) và 3,25 – 3,50 (GAHK 2016; NSPRC 2017; GIT 2022).

Đặc điểm quan sát dưới kính hiển vi

Độ đều màu và việc chứa ít bao thể là các tiêu chí lựa chọn mẫu, do đó không ngạc nhiên khi phần lớn các mẫu từ Myanmar và Guatemala cho thấy sự thiếu vắng đáng kể bao thể khi quan sát dưới độ phóng đại 10× với ánh sáng truyền qua hoặc phản xạ. Một mẫu jadeit từ Myanmar (BU-03) và một mẫu từ Guatemala (GU-02) chứa các bao thể rắn màu đen. Phân tích phổ Raman cho thấy các bao thể màu đen trong mẫu Myanmar là khoáng vật kosmochlor (Hình 6, trên), vốn thường gặp trong ngọc jade từ khu vực này (GAHK 2016) nhưng chưa từng được ghi nhận trong các nghiên cứu trước đây đối với vật liệu từ Guatemala. Các bao thể đen trong mẫu từ Guatemala được xác định là các khoáng sulfide gồm covellit (CuS) và troilit (FeS; Hình 6, giữa). Sự hiện diện đáng kể các khoáng sulfide có thể là chỉ thị nguồn gốc từ Guatemala, do chúng tương đối hiếm gặp trong vật liệu từ Myanmar (Ou Yang et al. 2003; Shi et al. 2009; Franz et al. 2014; Liu et al. 2015) cũng như từ Ý (Adamo et al. 2006).

Bảng I. Các đặc điểm cơ bản của các mẫu trong nghiên cứu

*Các loại Jade được xác định bởi các phân tích ở phần sau của báo cáo này. Tất cả các mẫu có cấu trúc hạt mịn và đều trơ dưới tia cực tím cả sóng dài và sóng ngắn.

Các mẫu từ Guatemala của chúng tôi không ghi nhận sự hiện diện của các bao thể đã được báo cáo trước đây đối với vật liệu từ khu vực này, bao gồm titanit, chromit và phlogopit (Wang et al. 2022; Zhang & Shi 2022). Ngoài ra, trong các mẫu màu xanh lục chất lượng cao từ Guatemala mà chúng tôi khảo sát cũng không quan sát thấy các bao thể albite trắng dạng “bông” phân tán, vốn được đề xuất là chỉ thị nguồn gốc Guatemala đối với vật liệu “blue-water” (Zhang & Shi 2022) và vật liệu “đen mực” (Xing et al. 2022). Có khả năng rằng các khoáng vật phụ và tạp chất dễ nhận biết như vậy (xem, ví dụ, Hình 3) đã bị loại bỏ hoặc được tránh trong quá trình chế tác bởi các thợ chế tác đá quý. Các mẫu có nguồn gốc từ Ý chứa nhiều bao thể rất nhỏ, định hướng, màu nâu đỏ đến nâu sẫm, đục (Hình 6, phía dưới), có ánh kim, được xác định là rutile thông qua phổ Raman.

Hình 6: Các bao thể quan sát được trong các mẫu jadeit–omphacit đã được nhận diện bằng phổ Raman. Một mẫu từ Myanmar (phía trên) chứa các bao thể màu đen của kosmochlor. Một mẫu từ Guatemala (ở giữa) có các bao thể màu đen, bao gồm covellit (CuS) và troilit (FeS). Một mẫu ngọc omphacit từ Ý chứa rất nhiều bao thể rất nhỏ, định hướng, màu nâu đỏ đến nâu sẫm, đục, thuộc rutile (phía dưới). Ảnh hiển vi do M. Seneewong-Na-Ayutthaya và C. Jakkawanvibul thực hiện; chiều rộng ảnh lần lượt là 15,0 mm (trên) và 2,2 mm (giữa và dưới)

Các phân tích quang phổ

Phổ UV-Vis-NIR. Phổ UV-Vis-NIR phản ánh hàm lượng các nguyên tố tạo màu (chromophore) như Cr và Fe trong ngọc jadeit–omphacit. Tất cả các mẫu đều thể hiện một vùng hấp thụ đặc trưng liên quan đến Cr, với ba đỉnh rõ rệt trong khoảng 580–740 nm (Hình 7), cho thấy sự hiện diện của Cr³⁺ trong phối trí bát diện (Lu 2012). Ion Cr³⁺ là tác nhân tạo nên màu xanh lục tươi của jadeitit (Harlow & Olds 1987) và ngọc jadeit (Ouyang 2000), đồng thời cũng gây nên sắc xanh trong omphacit (Harlow et al. 2004).

Chúng tôi ghi nhận sự dịch chuyển vị trí các đỉnh hấp thụ của Cr³⁺ liên quan đến nguồn gốc địa phương, không phụ thuộc vào khoáng vật chiếm ưu thế (jadeit hay omphacit), cụ thể như sau:

1. Các mẫu từ Myanmar và Ý có vị trí đỉnh Cr³⁺ tương tự nhau trong khoảng 630–636 nm, trong khi ở vật liệu Guatemala, đỉnh này dịch chuyển về phía bước sóng cao hơn, đạt khoảng 639 nm (Hình DD-3).
2. Đỉnh Cr³⁺ tại 655 nm trong các mẫu từ Myanmar dịch chuyển về bước sóng thấp hơn (651 nm) ở mẫu từ Ý, trong khi các mẫu từ Guatemala lại thể hiện sự dịch chuyển về bước sóng cao hơn (657 nm).
3. Các mẫu từ Guatemala và Myanmar có đỉnh Cr³⁺ tại 690 nm, trong khi vật liệu từ Ý cho thấy sự dịch chuyển về bước sóng thấp hơn, ở mức 687 nm.

Phổ UV-Vis-NIR cũng có thể được sử dụng để xác định khoáng vật chiếm ưu thế trong mẫu (tức jadeit hoặc omphacit) dựa trên cường độ hấp thụ của Fe²⁺ và Fe³⁺. Ion Fe³⁺ gây ra các đỉnh hấp thụ tại 380 và 437 nm, với cường độ mạnh hơn trong ngọc jadeit so với ngọc omphacit (Burns 1993; Shinno & Oba 1993; Coccato et al. 2014; Kan-Nyunt et al. 2014). Tất cả các mẫu của chúng tôi từ Myanmar và Guatemala đều thể hiện một đỉnh rõ rệt quanh 437 nm cho thấy sự hiện diện của jadeit-trong khi đỉnh Fe³⁺ còn lại tại 380 nm bị che khuất bởi vùng hấp thụ mạnh trong khoảng 360–390 nm. Đối với các mẫu từ Ý, đỉnh Fe³⁺ tại 437 nm dịch chuyển về phía bước sóng cao hơn, đạt 447 nm.

Dải hấp thụ rộng trong khoảng 900–1050 nm, có nguồn gốc từ Fe²⁺ (Zhang & Shi 2022), thể hiện sự biến thiên liên quan đến cả nguồn gốc địa lý lẫn loại ngọc. Tất cả các mẫu ngọc omphacit đều biểu hiện dải hấp thụ Fe²⁺ với mức độ khác nhau. Đáng chú ý, ở các mẫu omphacite nguồn gốc từ Ý, dải hấp thụ rộng này dịch chuyển tới khoảng 1014 nm, trong khi ở các mẫu omphacit từ Guatemala và Myanmar, vị trí lần lượt nằm quanh 930 nm và 912 nm. Ngược lại, dải hấp thụ Fe²⁺ này không được ghi nhận trong phổ của các mẫu jadeit từ Myanmar, trong khi lại xuất hiện tại khoảng 901 nm ở các mẫu jadeit từ Guatemala. Quan sát này cho thấy các mẫu jadeit từ Myanmar trong nghiên cứu có hàm lượng jadeit cao nhất và hàm lượng omphacit thấp nhất trong ba khu vực được khảo sát. Trái lại, các mẫu jadeit từ Guatemala có xu hướng chứa hàm lượng omphacit cao hơn so với các mẫu từ Myanmar, phù hợp với các kết quả đã được công bố trước đây đối với vật liệu “blue-water” (Zhang & Shi 2022).

Hình 7: Phổ UV-Vis-NIR đại diện của các mẫu ngọc jadeit–omphacit màu lục chất lượng cao có nguồn gốc từ Myanmar, Guatemala và Ý, được chi phối chủ yếu bởi các đặc trưng phổ hấp thụ liên quan đến Cr³⁺ và Fe³⁺. Phần hình chèn (inset) đã được kéo giãn theo phương thẳng đứng nhằm làm nổi bật vùng dải hấp thụ của Fe²⁺ trong khoảng xấp xỉ 900–1050 nm, phản ánh hàm lượng tương đối của omphacit hiện diện trong mẫu. Đáng lưu ý, dải hấp thụ rộng do Fe²⁺ này không xuất hiện trong các mẫu jadeit từ Myanmar, trong khi các đặc trưng liên quan đến Fe²⁺ và Cr³⁺ trong omphacit từ Ý có xu hướng dịch chuyển về phía bước sóng cao hơn. Các đường phổ được dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhằm tăng độ rõ ràng khi so sánh.

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Bản chất không đồng nhất, kích thước hạt mịn và đặc tính đa tinh thể của ngọc jadeit–omphacit đặt ra những thách thức đáng kể trong việc xác định một cách toàn diện thành phần khoáng vật (Lu 2011; Franz và cs. 2014; Khourie 2023). Các kỹ thuật phổ, đặc biệt là FTIR và Raman, trước đây đã được ứng dụng để phân loại chủng loại ngọc (tức jadeit hay omphacit) dựa trên khoáng vật chiếm ưu thế (Franz và cs. 2014; GAHK 2016). Trong các tiêu chuẩn phòng thí nghiệm tại Hồng Kông, Trung Quốc và Thái Lan (GAHK 2016; NSPRC 2017; GIT 2022), phổ FTIR là phép thử thường được sử dụng để xác định loại ngọc và các xử lý, thường được tiến hành ở chế độ phản xạ (Ou Yang và cs. 2003; Liu & Peng 2010; Fan và cs. 2014; Franz và cs. 2014; GAHK 2016; Zhang & Shi 2022). Việc gán các đỉnh phổ FTIR được đề cập dưới đây dựa trên các nghiên cứu của Ou Yang và cộng sự (2003) và Zhang & Shi (2022).

Việc phân loại mẫu là jadeit hay omphacit được xác định thông qua tỷ số cường độ giữa các dải hấp thụ trong vùng 1150–1060 cm⁻¹ (dao động bất đối xứng Si–O–Si) và 1000–900 cm⁻¹ (dao động đối xứng Si–O). Ngọc jadeit đặc trưng bởi một dải đơn trong vùng 1150–1060 cm⁻¹ với tỷ số cường độ tối thiểu 1.4:1 so với dải trong vùng 1000–900 cm⁻¹, trong khi ngọc omphacit thể hiện dải kép trong vùng 1150–1060 cm⁻¹ với tỷ số xấp xỉ 1.0:1 so với dải 1000–900 cm⁻¹ (Wang và cộng sự, 2015). Tổng thể, kết quả phân tích FTIR của chúng tôi (Hình 8) cho thấy tất cả các mẫu đều thuộc loại ngọc jadeit–omphacit, không ghi nhận dấu hiệu của nhựa hay chất nhuộm màu.

Hầu hết các mẫu từ Myanmar là jadeit, với tỷ số cường độ của các dải nêu trên trong khoảng 1.8–2.0:1, tuy vậy có 2 mẫu được xác định là omphacit jade.

Phổ FTIR của các mẫu thu thập từ Ý phù hợp với các công bố trước đây, trong đó vật liệu từ khu vực này được xác định là ngọc omphacit (Adamo và cộng sự, 2006). Các mẫu này thể hiện đặc trưng tỷ số cường độ đạt khoảng 1.3–1.5:1 đối với các dải hấp thụ nêu trên, khác biệt so với tỷ số phổ biến 0.8–1.0:1 quan sát được trong các mẫu omphacit từ Guatemala và Myanmar. Dữ liệu EDXRF và LA-ICP-MS của chúng tôi cho thấy sự hiện diện của hàm lượng Cr cao hơn (xem phần dưới), đây có thể là nguyên nhân dẫn đến sự sai khác này, tương tự như đã ghi nhận trong omphacit chứa Mn có nguồn gốc từ Ý (Diella và cs. 2021).

Đáng chú ý, chúng tôi ghi nhận rằng việc phân loại chủng loại ngọc đối với vật liệu từ Guatemala có mối tương quan với thời điểm khai thác. Tất cả các mẫu từ Guatemala được khai thác trong nửa đầu năm 2022, có màu lục đậm hơn tương đối, đều được xác định là ngọc omphacit, với tỷ số cường độ các dải nêu trên trong khoảng 0.9–1.2:1. Trong khi đó, các vật liệu màu xanh lý được thu thập trong giai đoạn từ giữa năm 2022 đến đầu năm 2023 lại thuộc loại ngọc jadeit, với tỷ số cường độ đạt 1.4–1.8:1 cho các dải tương ứng. Hiện tượng này có thể liên quan đến việc phát hiện các khu vực khai thác mới vào năm 2022 tại Morales, Guatemala. Kết quả FTIR của chúng tôi đối với ngọc jadeit và omphacit Guatemala cho thấy sự phù hợp tốt với các nghiên cứu trước đây lần lượt về jadeit loại “blue-water” (Zhang & Shi 2022) và omphacite màu “inky black” (Xing và cs. 2022). So với các tài liệu đã công bố và các mẫu jadeit của Myanmar trong nghiên cứu này, dải hấp thụ mạnh nhất trong phổ của các mẫu jadeit Guatemala có xu hướng dịch chuyển về phía có số sóng thấp hơn, từ khoảng 1086–1080 cm⁻¹ xuống còn 1082–1074 cm⁻¹. Ngược lại, đối với jade omphacit từ Guatemala, các dải hấp thụ chính được ghi nhận tại khoảng 1075–1066 cm⁻¹ và 962–958 cm⁻¹ (xem thêm Hình DD-4).

Vùng có số sóng trong khoảng 700–500 cm⁻¹ trong dải phổ FTIR cũng có ý nghĩa quan trọng đối với việc phân loại chủng loại ngọc (xem thêm Hình 8). Theo một nghiên cứu trước đây trên các mẫu từ Myanmar (Wang và cs. 2015), các dải hấp thụ của ngọc jadeit được định vị ở trên 658.7 và 574.5 cm⁻¹, trong khi các dải tương ứng của ngọc omphacit nằm dưới các giá trị này. Trong nghiên cứu này, chúng tôi cũng ghi nhận sự phân chia tương tự giữa jadeit và omphacit dựa trên dải hấp thụ thứ hai (574.5 cm⁻¹). Tuy nhiên, khi áp dụng dải thứ nhất, chúng tôi không thể phân loại được 67% các mẫu jadeit từ Guatemala. Để mở rộng khả năng áp dụng của tiêu chí này, chúng tôi tiến hành khảo sát các ngưỡng 655.0 và 574.5 cm⁻¹ cho việc phân loại chủng loại ngọc (xem thêm Hình DD-4). Với các thông số này, toàn bộ các mẫu omphacit từ Myanmar, Guatemala và Ý đều được phân biệt rõ ràng so với các mẫu jadeit từ Myanmar và Guatemala. Đáng chú ý, khi so sánh với các tài liệu liên quan, bộ tiêu chí này cũng chứng minh hiệu quả trong việc phân biệt chủng loại ngọc đối với omphacit màu “inky black” (Xing và cs. 2022) và jadeit màu lam (Zhang & Shi 2022).

Vùng có số sóng từ 700–500 cm⁻¹ cũng thể hiện các đặc trưng hữu ích trong việc phân biệt nguồn gốc địa lý (Hình 8). Ngọc jadeit của Myanmar biểu hiện các vị trí dải hấp thụ tại 663, 586 và 529 cm⁻¹, tương ứng với các giá trị cao nhất trong ba khu vực nghiên cứu (đối với cả jadeit và omphacit). Ngược lại, các dải hấp thụ tương ứng trong ngọc omphacit từ Ý xuất hiện tại các giá trị thấp nhất, lần lượt là 646, 556 và 523 cm⁻¹. Các vị trí dải trung gian được ghi nhận ở ba nhóm còn lại—bao gồm jadeit của Guatemala, omphacit Guatemala và omphacit Myanmar. Trong đó, các mẫu jadeit Guatemala thể hiện giá trị số sóng nhỉnh hơn so với các mẫu omphacit cùng nguồn gốc. Các dải hấp thụ này được cho là có liên quan đến các dao động kéo giãn Al–O và dao động kéo giãn liên kết kim loại–oxy (Zhang & Shi 2022). Tương ứng, các mẫu jadeit từ Myanmar và Guatemala có hàm lượng Al₂O₃ và Na₂O cao hơn (xác định bằng phân tích EDXRF; xem phần dưới), dẫn đến sự xuất hiện của các dải ở số sóng cao hơn. Trong khi đó, các mẫu omphacit từ cả ba khu vực có hàm lượng Al₂O₃ và Na₂O thấp hơn, do đó biểu hiện các dải hấp thụ ở chỉ số sóng thấp hơn.

Hình 8: Phổ FTIR đại diện của các mẫu ngọc jadeite–omphacite màu lục chất lượng cao từ Myanmar, Guatemala và Ý thể hiện các đặc trưng phân biệt rõ rệt. Tỷ số cường độ giữa các dải hấp thụ trong vùng 1150–1060 cm⁻¹ và 1000–900 cm⁻¹ cho phép phân biệt ngọc jadeite có nguồn gốc từ Myanmar hoặc Guatemala. Ngọc omphacite từ Ý được đặc trưng bởi sự dịch chuyển các dải hấp thụ đến các vị trí 1109, 1064, 646 và 556 cm⁻¹. Các đường phổ được dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhằm tăng độ rõ ràng khi so sánh.

Phổ Raman. Các phổ Raman trong vùng 200–1200 cm⁻¹ (Hình 9) được sử dụng để nhận diện các pha khoáng vật trong mẫu, dựa trên các nghiên cứu trước đây (Ou Yang và cs. 2003; Liu và cs. 2011, 2015; Franz và cs. 2014; Zhang & Shi 2022). Jadeit và omphacit thể hiện các đặc trưng phổ Raman khác biệt, được phân chia thành bốn vùng chính: dao động tịnh tiến kim loại–oxy (200–500 cm⁻¹), dao động uốn O–Si–O (500–600 cm⁻¹), dao động kéo giãn cầu nối Si–O (650–760 cm⁻¹) và dao động kéo giãn không cầu nối Si–O (800–1200 cm⁻¹). Theo tài liệu, jadeit (nguồn gốc Myanmar) đặc trưng bởi năm đỉnh rõ rệt tại các vị trí 200–201, 370–377, 693–700, 983–989 và 1032–1039 cm⁻¹. Trong khi đó, omphacit biểu hiện hai đỉnh sắc nét tại 677–685 và 1017–1021 cm⁻¹, cùng với một dải rộng đặc trưng cấu thành từ ba đỉnh nhỏ trong khoảng 280–480 cm⁻¹.

Kết quả phổ Raman của chúng tôi phù hợp với dữ liệu FTIR và UV-Vis-NIR về cả loại ngọc và nguồn gốc địa lý. Tất cả các mẫu từ Ý đều bị chi phối bởi omphacit giàu Cr, với dải đặc trưng tại 679–680 cm⁻¹. Phần lớn các mẫu từ Myanmar là jadeit chiếm ưu thế, tuy nhiên có hai mẫu bị chi phối bởi omphacit. Các đỉnh phổ Raman của toàn bộ mẫu từ Myanmar phù hợp với các nghiên cứu trước đây về jadeit và omphacit Myanmar với dải màu sắc và độ trong suốt đa dạng (Ou Yang và cs. 2003; Liu và cs. 2011, 2015; Fan và cs. 2014; Franz và cs. 2014; Zhang & Shi 2022).

So sánh vị trí đỉnh giữa các phổ Raman của các mẫu từ ba khu vực cho thấy vai trò quan trọng của dải dao động kéo giãn cầu nối Si–O trong vùng 650–760 cm⁻¹ đối với việc xác định nguồn gốc địa lý. Đỉnh này xuất hiện ở số sóng cao hơn trong jadeit Myanmar (694–699 cm⁻¹) so với jadeit của Guatemala (688–693 cm⁻¹). Đối với omphacit, đỉnh này nằm ở số sóng cao hơn trong các mẫu từ Guatemala (680–688 cm⁻¹) và Myanmar (khoảng 682 cm⁻¹) so với các mẫu từ Ý (679–680 cm⁻¹). Tuy nhiên, đỉnh này không thể hiện ý nghĩa thống kê đủ mạnh để phân biệt rõ ràng giữa omphacit Myanmar và Guatemala.

Hình 9: Phổ Raman đại diện của các khoáng vật chiếm ưu thế trong các mẫu ngọc màu lục chất lượng cao từ Myanmar, Guatemala và Ý cho thấy sự khác biệt về vị trí đỉnh trong vùng ~680–700 cm⁻¹, đây là đặc trưng chẩn đoán đối với ngọc omphacit. Cường độ phổ của các mẫu từ Guatemala và Ý đã được phóng đại gấp 3 lần nhằm làm nổi bật các đặc trưng chính. Các đường phổ được dịch chuyển theo phương thẳng đứng để tăng độ rõ ràng khi quan sát và so sánh.

Thành phần hóa học

Phân tích EDXRF. Dữ liệu EDXRF của các mẫu được phân tích được trình bày trong Bảng II. Phân tích thống kê đa biến PCA cho thấy có giá trị nhất định trong việc phân biệt nguồn gốc địa lý, đặc biệt đối với vật liệu từ Ý (Hình 10). Trong biểu đồ điểm số PCA thứ nhất (Hình 10a), các mẫu từ Ý tách biệt hoàn toàn so với cả ngọc jadeit và ngọc omphacit của hai khu vực còn lại. Ngược lại, các mẫu từ Guatemala và Myanmar có sự chồng lấp, và khả năng của phương pháp EDXRF trong việc phân tách vật liệu từ hai khu vực này lần lượt đạt 92% và 75%. Điều này cho thấy tồn tại những đặc điểm hóa học chung hoặc sự tương đồng giữa hai nguồn gốc này. Tuy nhiên, khi đồng thời xét đến loại ngọc (được xác định thông qua dữ liệu phổ học), khả năng phân loại của EDXRF trong việc phân biệt nguồn gốc địa lý được cải thiện đáng kể. Cụ thể, ngọc jadeit từ Guatemala và Myanmar được phân tách hoàn toàn (100%) dọc theo trục PC1 (Hình 10b). Mặc dù vậy, hiệu quả phân biệt nguồn gốc địa lý của EDXRF đối với ngọc omphacit còn hạn chế (Hình 10c, d). Tổng thể, tám nguyên tố sau đây được phân tích bằng EDXRF (biểu thị dưới dạng các oxit) được xác định là có vai trò quan trọng trong việc phân biệt nguồn gốc địa lý: Na₂O, MgO, Al₂O₃, CaO, TiO₂, Cr₂O₃, Fe₂O₃ và Ni₂O₃.

Bảng II: Thành phần hóa học xác định bằng phân tích EDXRF của các mẫu ngọc jadeit–omphacit màu lục chất lượng cao có nguồn gốc từ ba khu vực.

* Giá trị trung bình được thể hiện trong ngoặc đơn. Chữ viết tắt: bdl = dưới giới hạn phát hiện

Trong khoáng vật học, biểu đồ tam giác diopsit–jadeit–aegirin đã được phát triển (Morimoto và cs. 1988) và được sử dụng rộng rãi (Shi và cs. 2012; Diella và cs. 2021) để phân loại các khoáng vật nhóm pyroxen. Do thành phần chủ yếu là pyroxen, dữ liệu hóa học của ngọc jadeit đã được biểu diễn trên biểu đồ tam giác này trong một số nghiên cứu ngọc học (Ouyang & Ng 2012; Xing và cs. 2021). Tuy nhiên, như Franz và cộng sự (2014) đã chỉ ra, biểu đồ tam giác này tỏ ra không phù hợp đối với các mẫu đa khoáng. Ngoài ra, diện tích phân tích lớn của phương pháp EDXRF bao trùm nhiều pha khoáng khác nhau, gây khó khăn cho việc xác định chính xác tỷ lệ thành phần cụ thể trên biểu đồ tam giác.

Do đó, chúng tôi đã tiến hành một nghiên cứu khả thi nhằm sử dụng dữ liệu nguyên tố chính thu được từ phân tích EDXRF để xác định nguồn gốc địa lý, thông qua phương pháp phân tích đa biến với quy trình phân loại phân biệt. Những biến thiên chính trong dữ liệu EDXRF có thể do sự thay đổi về tỷ lệ tương đối của hai thành phần khoáng vật chủ đạo: jadeit và omphacit. Dữ liệu oxit của hai nguyên tố chính tại vị trí M2 (Na và Ca) thể hiện xu hướng đối nghịch, và hiện tượng tương tự cũng được ghi nhận đối với hai nguyên tố chủ yếu tại vị trí M1 (Al và Mg). Na và Al là các thành phần đặc trưng của jadeit, cho thấy giá trị thấp nhất trong ngọc omphacit Ý và cao nhất trong ngọc jadeit từ Myanmar. Ngược lại, Ca và Mg là các thành phần chính của omphacit và biểu hiện xu hướng biến đổi ngược lại. Tất cả các quan sát nêu trên đều được xác nhận với ý nghĩa thống kê. Tương tự, ngọc jadeit Guatemala có hàm lượng Na và Al thấp hơn, nhưng Ca và Mg cao hơn so với các mẫu từ Myanmar (Hình DD-6). Kết quả này phù hợp với dữ liệu phổ học của chúng tôi, đồng thời cho thấy rằng dữ liệu EDXRF chưa chuẩn hóa, khi kết hợp với kết quả phổ học, là đủ để xác định nguồn gốc địa lý của ngọc jadeit, cũng như ngọc omphacit từ Ý.

Ngoài ra, các mẫu từ Ý thể hiện một kiểu phân bố nguyên tố chính đặc trưng, hữu ích cho việc nhận diện, được đặc trưng bởi hàm lượng Ti và Cr cao nhất trong số các mẫu từ ba khu vực nghiên cứu (Hình DD-6a). Các nghiên cứu trước đây cho thấy ngọc jadeit Guatemala có hàm lượng Fe cao hơn và Cr thấp hơn so với ngọc jadeit Myanmar (Liu và cs. 2015; Zhang & Shi 2022). Mặc dù chúng tôi cũng quan sát thấy xu hướng tương tự, nhưng không ghi nhận được ý nghĩa thống kê đối với các mẫu nghiên cứu. Thay vào đó, khi áp dụng phân tích thống kê chuyên biệt cho mục tiêu xác định nguồn gốc địa lý, kết quả cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa về hàm lượng Cr giữa các mẫu từ ba khu vực, cũng như sự khác biệt về hàm lượng Fe giữa vật liệu từ Myanmar và Guatemala (Hình DD-6b). Hàm lượng Cr cao trong các mẫu từ Ý cung cấp bằng chứng rõ ràng về thành phần khoáng vật ưu thế là omphacit chứa Cr, điều này gây ra đỉnh hấp thụ FTIR mạnh tại 1109 cm⁻¹ trong các mẫu Ý, tương tự như sự dịch chuyển đỉnh FTIR do Mn gây ra trong omphacit chứa Mn (Diella và cs. 2021)

Hình 10: Biểu đồ điểm số PCA của dữ liệu EDXRF cho thấy một số xu hướng hữu ích.
(a) Khi xét toàn bộ các mẫu trong nghiên cứu này, ngọc omphacit từ Ý được phân tách rõ ràng, trong khi các mẫu ngọc từ Myanmar và Guatemala không thể hiện sự phân tách rõ rệt.
(b) Đối với các mẫu ngọc jadeit, tồn tại sự phân tách rõ ràng giữa các mẫu có nguồn gốc từ Myanmar và Guatemala.
(c) Đối với các mẫu ngọc omphacit, vật liệu từ Ý được phân định rõ ràng so với các khu vực còn lại.
(d) Dữ liệu EDXRF không thể được sử dụng một cách đáng tin cậy để phân tách ngọc omphacit từ Myanmar và Guatemala.

Dịch từ bài báo: Geographic Origin Determination of High-quality Green Jadeite-Omphacite Jade (Fei Cui) from Myanmar, Guatemala and Italy Using Statistical Processing Coupled with Spectroscopic and Chemical Analyses của các tác giả: Shang I (Edward) Liu, Ka Yi (Angela) Man, Montira Seneewong-Na-Ayutthaya, Chanenkant Jakkawanvibul và Ann Tak-Yan Lee đăng trên tạp chí THE JOURNAL OF GEMMOLOGY, 39(2), 2024.