Việc phát hiện xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp (dưới 1200°C) đối với ruby và saphir có thể là những những thách thức được đặt ra đối với các nhà ngọc học, vì những thay đổi trong vật liệu xử lý thường không rõ ràng. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã nung các mẫu ruby Myanmar từ Mogok, trong khoảng nhiệt độ từ 600° đến 1500°C. Các mẫu được ghi lại thông tin bằng cách sử dụng chụp ảnh macro (vĩ mô) và micro (vi mô) các bao thể, quan sát phát quang dưới tia cực tím và phân tích quang phổ (Raman, cực tím/khả kiến/hồng ngoại gần và hồng ngoại) để ghi lại bất kỳ thay đổi nào, với việc tập trung vào các đặc điểm có thể giúp phát hiện việc xử lý nhiệt.

Một số lượng lớn các bao thể rắn, gồm calcit (Hình 1), mica, spinel và zircon đã được tìm thấy trong ruby Mogok. Khá nhiều trong số này được thấy là nhạy cảm với xử lý nhiệt, thể hiện ở sự thay đổi về hình thái và chuyển pha; phản ứng của chúng phụ thuộc vào một loạt yếu tố như kích thước, khoảng cách tới bề mặt viên đá và loại khoáng vật. Quan sát dưới kính hiển vi đã cung cấp những dấu hiệu trực quan hữu ích về xử lý nhiệt, ngay cả khi xử lý ở nhiệt độ thấp (Hình 2).

Hình 1: Một cặp tinh thể calcit nổi rõ phía trên một đám mây của các kim lụa rutil chưa hòa tan. Hãy lưu ý các mặt song tinh trong cả hai tinh thể, một đặc điểm thường thấy của calcit. Vi ảnh của E. Billie Hughes; trường quan sát 2 mm.

Hình 2.

A: (Chưa xử lý nhiệt) Một tinh thể mica thon dài được bao quanh bởi một số tinh thể nhỏ hơn trong mẫu 8.

B: (600°C) Có ít thay đổi có thể nhận ra trừ ở phía trên bên trái, nơi một vết nứt nhỏ đã hình thành.

C: (900°C) Ảnh này cho thấy những dấu hiệu rõ ràng của sự thay đổi do nung nhiệt. Ngoài các vết nứt đã quan sát được trước đó, còn xuất hiện các bao thể hình đĩa dạng thủy tinh xung quanh các tinh thể nổi trên nền phía sau, và một vết nứt sáng dễ thấy xung quanh tinh thể biotit trên nền phía trước.

D: (1100°C) Một số vết nứt đã bắt đầu liền lại; vết nứt dạng thủy tinh xung quanh tinh thể biotit đã phát triển thành các kênh kéo dài, và các phần rìa đã liền lại một phần của đĩa dạng thủy tinh ở trên cùng khung hình đã bắt đầu co lại và trở lên rộng hơn.

E: (1500°C) Bức ảnh này đã cho thấy sự thay đổi rõ ràng; các đĩa dạng thủy tinh và các vết nứt đã liền lại một phần với rìa ngoài tan chảy có thể thấy được qua cả trường quan sát, và tinh thể biotit đã phát triển một bọt khí không di chuyển ở phần trung tâm của nó. Hình A và B được chụp dưới ánh sáng trường tối; chiếu sáng sợi quang khuếch tán đã được thêm vào ở các hình C và E để hiển thị các vết nứt rõ ràng hơn. Vi ảnh của E. Billie Hughes; trường quan sát 1,5 mm.

Việc phân tích phổ Raman các bao thể calcit và spinel (Hình 3) cũng tỏ ra hữu ích trong việc cung cấp bằng chứng bổ sung về xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp. Đặc biệt, các bao thể spinel cho thấy sự mở rộng đỉnh trong khoảng 405 – 420 cm^-1, điều này được biết đến là xảy ra khi spinel bị nung nhiệt (Saesaw, 2009). Hình ảnh phát quang cũng được ghi lại trước và sau xử lý nhiệt (Hình 4). Việc kết hợp các yếu tố này có thể giúp các nhà ngọc học trong việc phát hiện xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp.

Hình 3: Phổ Raman của một bao thể spinel trong một trong các mẫu ruby được nung nhiệt. Sau đợt gia nhiệt đầu tiên đến 600^oC, phổ Raman vẫn ổn định, nhưng những thay đổi đáng chú ý xảy ra sau khi gia nhiệt lên 750^oC. Đỉnh giữa 405 và 420cm^-1 đã mở rộng hơn và chuyển dịch sang một bước sóng hơi cao hơn, và xu hướng này sẽ tiếp diễn cùng với việc nung tới nhiệt độ cao hơn. Các đường phổ được sắp xếp theo chiều dọc để dễ quan sát.

Hình 4:

A: ở trạng thái chưa xử lý nhiệt mẫu 46 hiển thị phát quang mạnh mầu đỏ dưới tia cực tím sóng ngắn. Giống như các mẫu khác được thử nghiệm, nó không thể hiện bất kỳ thay đổi nào về biểu hiện phát quang dưới tia UV sóng ngắn cho đến sau đợt gia nhiệt cuối cùng.

B: Sau khi nung đến 1500°C, viên ruby ​​​​này hiển thị phát quang rõ rang mầu phấn dạng phân đới dưới tia UV sóng ngắn. Ảnh E. Billie Hughes.

Tài liệu tham khảo

• Saeseaw S., Wang W., Scarratt K., Emmett J.L., Douthit T.R., 2009. Distinguishing heated spinels from unheated
natural spinels and from synthetic spinels: A short review of ongoing research. GIA Research News, https://www.gia. edu/doc/distinguishing-heated-spinels-from-unheatednatural-spinels.pdf, 13 pp

Tác giả

E. Billie Hughes, Wim Vertriest, Lotus Gemology, Bangkok, Thailand, billie@lotusgemology.com GIA, Bangkok, Thailand

Nguồn: IGC2023 Trang 142 – 143