Nghiên cứu ứng dụng quy trình xử lý nhiệt làm tăng chất lượng saphir miền nam việt nam

Tổng quan về các phương pháp xử lý nâng cấp chất lượng đá quý Trong số các nguyên liệu khai thác được từ các mỏ đá quý, số có thử sử dụng trực tiếp để chế tác và làm hàng trang sức ngay

trung tâm nghiên cứu - kiểm định đá quý và vàng

Đơn vị chủ trì thực hiện Những người thực hiện:

Trung tâm Nghiên cứu – Kiểm định 1 TS Phạm Văn Long Chủ nhiệm Đá quý và Vàng 2 PGS.TS Nguyễn Ngọc Trường

Mục lục

Trang

Chương 1: Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý nhiệt 5

1.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nâng cấp chất lượng đá quý 5

2.1 Đặc điểm thành phần hóa học và màu sắc 15

2.2 Đặc điểm tinh thể học và độ tinh khiết 22

Chương 3 Kết quả xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng

saphir miền nam Việt Nam

mở đầu

Theo Quyết định số 3474/QĐ-BCN ngày 5 tháng 12 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ

Công nghiệp về việc giao nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2007 cho Trung tâm

Nghiên cứu - Kiểm định Đá quý và Vàng thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng

quy trình xử lý nhiệt làm tăng chất lượng saphia miền nam Việt Nam” Thời

gian thực hiện 10 tháng, từ tháng 3/2007 đến tháng 12/2007

1 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu các đặc trưng chất lượng của saphia miền nam Việt Nam

- Xây dựng quy trình xử lý nhiệt thích hợp nhằm làm tăng chất lượng về màu sắc

và độ tinh khiết của saphia

2 Nhiệm vụ của đề tài

- Khảo sát, lấy mẫu saphia miền nam Việt Nam

- Nghiên cứu các đặc trưng chất lượng

- Xây dựng quy trình xử lý nhiệt phù hợp

Tiến độ và kết quả thực hiện đề tài

TT Nội dung công việc Thời gian Yêu cầu Diễn giải Ghi chú

thành

2 Khảo sát, thu thập mẫu

saphia miền nam

Đã hoàn thành

Đã hoàn thành

thành

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm, chỉ đạo của Vụ Khoa học và Công nghệ (Bộ Công Thương), của Lãnh đạo Công ty Cổ phần Đá quý và Vàng Hà Nội, của các phòng ban chức năng trong Công ty, của các đơn vị và cá nhân, các nhà khoa học Nhân dịp này, tập thể tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình

Do thời gian thực hiện đề tài hạn hẹp, các điều kiện trang thiết bị và kinh phí rất hạn chế, do khả năng chuyên môn, đề tài chắc chắn vẫn còn nhiều khiếm khuyết Các tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía người đọc

Chương 1 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý nhiệt

1.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nâng cấp chất lượng đá quý

Trong số các nguyên liệu khai thác được từ các mỏ đá quý, số có thử sử dụng trực tiếp để chế tác và làm hàng trang sức ngay thường chiếm tỷ lệ không lớn, nhất là

đối với các loại đá quý hiếm và đắt tiền như kim cương, ruby, saphir,… Để tăng được giá trị của các sản phẩm khai thác và tận thu triệt để nguồn tài nguyên, đã từ lâu trên thế giới người ta tìm mọi cách khác nhau nhằm nâng cấp chất lượng của đá quý Cho đến nay, các phương pháp nâng cấp chất lượng đá quý được con người sử dụng nhiều nhất là:

o Xử lý nhiệt (và nhiệt khuyếch tán)

Ngày nay, phương pháp xử lý nhiệt được hầu hết các nước sử dụng để nâng cấp chất lượng nhiều loại đá quý, trong đó có ruby, saphir vì những lý do sau đây:

o Phương pháp xử lý nhiệt chỉ làm điều mà tự nhiên đã làm, tức là mô phỏng

đúng những gì đã diễn ra trong tự nhiên

o Nếu viên đá tiếp tục nằm sâu trong lòng đất, trong nó cũng sẽ diễn ra những thay đổi như trong quá trình xử lý nhiệt

o Mầu sắc tạo nên sau xử lý nhiệt là ổn định dưới tác dụng của nhiệt độ và theo thời gian

o Trong quá trình xử lý nhiệt không có chất gì được cho thêm, cũng như không

có gì được lấy ra khỏi viên đá Cấu trúc của viên đá vẫn được bảo tồn

o Phương pháp này không gây hại gì đối với sức khoẻ con người

Trong các đề tài thực hiện từ các năm 1998, 2003 và 2006 chúng tôi đã tiến hành dùng phương pháp xử lý nhiệt để xử lý các lô đá quý vùng Lục Yên, Quỳ Châu và một

số loại đá bán quý khác (thạch anh, peridot, zircon) và đã thu được các kết quả nhất

định Chính vì các lý do đó mà chúng tôi lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt để xử lý saphir khu vực nghiên cứu

1.2 Bản chất phương pháp xử lý nhiệt

Bản chất của phương pháp xử lý nhiệt là sử dụng nhiệt độ cao và môi trường xử

lý thích hợp tác dụng lên ruby và saphir để làm thay đổi tính chất (hoá trị) và sự phân bố của các nguyên tố tạo mầu trong corindon, dẫn đến sự thay đổi về mầu sắc (và độ tinh khiết) của viên đá Tác dụng của nhiệt độ lên mầu sắc chủ yếu thể hiện ở sự giãn nở thể tích (không gian nguyên tử) của tinh thể corindon, thúc đẩy các quá trình khuyếch tán các nguyên tố tạo mầu đồng đều trong viên đá, đồng thời thúc đẩy các phản ứng hoá học

sẽ diễn ra trong đó Môi trường xử lý (ôxi hoá hoặc khử) là yếu tố quyết định đến kết quả xử lý, đặc biệt là đối với loại ruby, saphir này Cường độ ôxy hoá - khử của môi trường chỉ bị chi phối bởi áp suất riêng phần của ôxy tại một nhiệt độ nào đó Nó quy

định lượng ôxy cần phải có ở môi trường xung quanh tại nhiệt độ xử lý corindon

Như vậy, bằng cách kết hợp nhiệt độ cao và môi trường xử lý thích hợp ta có thể làm thay đổi trạng thái hoá trị của các nguyên tố tạo mầu và tái phân bố chúng trong cấu trúc của corindon, từ đó mầu sắc của corindon cũng sẽ thay đổi theo

Ngoài tác dụng lên mầu sắc, nhiệt độ cao, trong một số trường hợp nhất định, cũng có tác dụng làm tăng độ tinh khiết của corindon lên đáng kể (làm giảm hoặc loại

bỏ các bao thể khác nhau dưới dạng các đám mây, màng sữa, màng cháo…)

1.2.1 Tác dụng của nhiệt độ và môi trường xử lý lên các đặc trưng chất lượng của ruby, saphir

yếu tố: hoá trị, số phối trí của các ion, bán kính ion, lực đẩy tĩnh điện, nồng độ của các ion tạo mầu trong corindon

Khi ta nung corindon dưới nhiệt độ nóng chảy của nó (2050oC), viên đá sẽ bị giãn

nở ra Tác dụng của nhiệt độ lên mầu sắc chủ yếu thể hiện ở sự giãn nở thể tích (không gian nguyên tử) của tinh thể corindon, thúc đẩy các quá trình khuyếch tán các nguyên tố tạo mầu đồng đều trong viên đá, đồng thời thúc đẩy các phản ứng hóa học sẽ diễn ra trong đó

Các hợp chất khác nhau trong corindon khi bị nung nóng ở nhiệt độ đến gần nhiệt

độ nóng chẩy (hoặc cao hơn) sẽ phản ứng theo các cách khác nhau Hành vi của chúng phụ thuộc vào quan hệ về cấu trúc, hóa học và vật lý của chúng với các nguyên tử bao xung quanh trong cấu trúc của tinh thể chủ Một số hợp chất tạo nên từ các nguyên tố kim loại chuyển tiếp (Ti, Cr, Fe, V) và chúng là các hợp chất mầu Khi bị nung nóng trong một điều kiện nào đó, các hợp chất tạo mầu này có thể tạo ra các mầu khác, hoặc làm thay đổi mầu đã có sẵn

Môi trường xử lý là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến kết quả xử lý Các nguyên tử ôxy có thể bị đẩy ra hoặc hấp thụ vào cấu trúc của tinh thể corindon tại một nhiệt độ ổn định cho trước Điều này phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng ôxy tại một nhiệt độ nào đó, nó quy định lượng ôxy cần phải có ở môi trường xung quanh ở nhiệt độ

xử lý corindon Khi môi trường trực tiếp xung quanh corindon chỉ có ôxy hoặc giầu ôxy, chúng ta sẽ có chế độ ôxy hóa Khi nồng độ ôxy giảm xuống, môi trường xung quanh corindon sẽ dần dần trở nên thiếu ôxy Trong trường hợp này ta sẽ có chế độ khử (hoặc

ôxy hóa) một phần Khi nồng độ ôxy giảm đi đáng kể, môi trường xung quanh sẽ là môi trường khử

b Tác dụng lên độ tinh khiết

Khi tinh thể corindon nở ra do bị nung, các bao thể bên trong cũng sẽ bị giãn nở

Hệ số giãn nở thể tích theo nhiệt độ của các bao thể này có thể khác với hệ số của corindon: chính sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt này đã dẫn tới những biến đổi khác nhau về vật lý trong tinh thể corindon, từ các vết nứt rất nhỏ đến các khe nứt, vết vỡ lớn Các bao thể rắn trong corindon, khi bị nung tới một nhiệt độ nào đó, sẽ phản ứng không như nhau: một số bao thể có điểm nóng chảy thấp hơn nhiệt độ xử lý sẽ bị phân huỷ, trong khi các bao thể khác sẽ bị nóng chảy Một số bao thể bị mờ hẳn, hoặc biến

Biến đổi khi nung

Apatit 1660 Nhiệt độ nóng chảy thay đổi theo thành phần

Calcit 1339 Calcit bị phân huỷ ở 8850C (tại áp suet 1 atm) và

nóng chảy ở 13390C Corindon 2050 Là nhiệt độ nóng chảy của corindon tinh khiết hóa

học Phlogopit >600 ở 6000

C bắt đầu bị phân huỷ Graphit 3700 Graphit bắt đầu thăng hoa ở 3650-36950C trước khi

nóng chảy Hematit 1388

Mica >600 Nhiệt độ nóng chảy thay đổi theo thành phần

Pirotin 1195 Pirotin thường đi kèm với pyrit, bắt đầu bị phân huỷ ở

6900C trước khi nóng chảy Rutil nguyên

Các bao thể rutil dạng sợi, dạng kim que, khi bị nung tới nhiệt độ gần với điểm nóng chảy (1825oC) và để nguội nhanh sẽ bị hòa tan hoàn toàn vào trong cấu trúc của tinh thể ruby ở nhiệt độ thấp hơn và khi chưa bị hòa tan hoàn toàn chúng thường tạo thành dạng các đường đứt đoạn hoặc các chấm rời rạc

Khi các bao thể lỏng (khí lỏng) nguyên sinh và thứ sinh bị nung tới nhiệt độ nào

đó, chúng sẽ biến đổi theo các cách khác nhau Mức độ và tính chất của các biến đổi này phụ thuộc vào hệ số giãn nở về thể tích và nhiệt độ xử lý Thông thường các bao thể khí lỏng sẽ bị nổ và kết quả là xuất hiện các khe nứt ứng suất hình elip xung quanh chúng Trong một số trường hợp các khe nứt này có thể phát triển lên đến bề mặt của

viên đá Mặt khác, quá trình xử lý cũng có thể hàn gắn một phần hoặc hoàn toàn các bao thể thứ sinh

Các dấu hiệu song tinh thường ít bị biến đổi trong quá trình xử lý nhiệt, tuy nhiên việc tăng hoặc hạ nhiệt độ đột ngột có thể dẫn đến việc xuất hiện các khe nứt tách dọc theo các mặt phẳng song tinh Cũng tương tự như vậy, các dấu hiệu đường sinh trưởng cũng ít bị ảnh hưởng trong quá trình xử lý nhiệt, chỉ khi ở nhiệt độ quá cao thì chúng mới bị biến dạng

Tính chất các biến đổi thường gặp đối với các dấu hiệu độ tinh khiết khác nhau trong corindon trong quá trình xử lý nhiệt được dẫn ra trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Tính chất các biến đổi trong các bao thể thường gặp khác trong corindon trong quá trình xử lý

Sợi rutil Các sợi không bị đứt đoạn Sợi đứt đoạn,d ạng đốm, tro, ngôi sao Sợi bơmit Các sợi mầu trắng theo

các mặt song tinh trực thoi

Nóng chảy một phần hoặc hoàn toàn

cam, phớt đỏ

Các tính tụ mầu phớt nâu, phớt đen, đôi khi mầu trắng; thường chuyển thành vân tay

Biến đổi thành các bông tuyết; thường

phát triển các đĩa thủy tinh

Tinh thể sẽ có mầu đen, tối; hình thành

đĩa thủy tinh hoặc đảo san hô vòng Riềm phóng xạ Zircon kèm theo các chất Phát triển các vân tay, hoặc khe nứt

trưởng

Góc canh, thẳng, rõ nét Bị biến rạng

Các đới mầu Thẳng, sắc cạnh Biến dạng, mờ nhạt

Song tinh Song tinh dạng tấm Có thể bị gẫy trong mặt song tinh

Vào đầu những năm 70, các nhà kinh doanh đá quý Thái Lan đã phát triển công nghệ xử lý nhiệt lên một mức cao hơn (xử lý ở nhiệt độ cao hơn khoảng 1600-1650oC) Nhiệt độ này được tạo ra bằng việc sử dụng các lò diesel hoặc lò gas Lợi thế của các kiểu lò như vậy là chúng có giá thành thấp, tuy nhiên chúng lại có mặt không thuận lợi

là không điều khiển được nhiệt độ trong quá trình xử lý Các nhà xử lý thường xác định nhiệt độ một cách tương đối thông qua việc quan sát màu của ngọn lửa hoặc dùng một tinh thể thạch anh nhỏ để làm chỉ thị (nhiệt độ nóng chảy của thạch anh khoảng

1600oC)

Ngày nay, các lò điện được sử dụng nhiều nhất để xử lý nhiệt rubi, saphir Nhiệt độ tối đa của các lò kiểu này có thể đạt tới 1800-1850oC.Thuận lợi của các lò kiểu này là chúng có chương trình cài đặt sẵn có thể điều chỉnh được nhiệt độ và vận hành dễ dàng

Để xử lý nhiệt đá quý người ta có thể sử dụng các loại lò đốt khác nhau, từ những

lò thủ công đơn giản nhất đến các loại lò hiện đại nhất với những chương trình xử lý tự

động Tuỳ thuộc vào nguồn nhiệt được sử dụng mà ta có các loại là đốt sau:

• Lò điện Đây là kiểu lò được sử dụng nhiều nhất hiện nay trên thế giới

• Lò gas

• Lò dầu

• Lò than (bảng 1.3)

Bảng 1.3 Một số kiểu lò khác nhau dùng trong xử lý nhiệt ruby, saphir

Kiểu lò Nhiên liệu Nguồn nhiệt Nhiệt độ tối đa ( o C)

Lò gas Khí gas Gas + không khí

Ôxy + gas Oxy + gas + không khí Axetilen + oxy

1600-1700 1700-1750 1800-1850

1000-1200 1400-1600 900-1000 1500-1600 1750-1800+

Hình 1.1 Lò HTF 18/4

o Dung tích buồng làm việc: 3.7 lít, kích thước buồng: 140 X 140 X 190 mm

o Nhiệt độ làm việc cực đại: 1800oC

o Công suất tiêu thụ cực đại: 4650 W

- Modul buồng lò Modul này được làm từ vật liệu chịu được nhiệt độ cao và

thường được đặt trong buồng thép Trong buồng lò lắp đặt một số thanh đốt ở phần nóc buồng lò hoặc ở thành lò và thường sắp xếp thành các dãy song song Phần không dẫn nhiệt của các thanh đốt được nối với dây dẫn điện và với modul điều khiển Trong các lò

điện người ta sử dụng các loại thanh đốt khác nhau, dựa vào đó có thể có các loại lò khác nhau: loại lò thanh đốt molipden disilic (có tên gọi là Super Kanthal) có thể đạt

đến tối đa 18000C, loại lò thanh đốt bằng graphit nhiệt độ tối đa đến 1850-1900oC Lò HTF 18/4 sử dụng thanh đốt Super Kanthal của Thuỵ Điển

Trong trường hợp cần thiết trong buồng lò còn thiết kế hệ thống thổi khí để tạo ra môi trường thích hợp

- Modul điều khiển Bộ phận điều khiển bao gồm hệ thống biến thế và các bộ

phận cấu thành khác, được thiết kế phù hợp với số lượng và loại thanh đốt được sử dụng

ở buồng lò và các thông số khác của lò Bộ phận này được nối với cặp nhiệt Trong các

lò điện trở người ta sử dụng 2 phương pháp điều khiển: tự động và bán tự động Trong các lò có bộ phận điều khiển nhiệt độ tự động, người ta dùng một bộ vi xử lý cho phép

tự động đặt, điều chỉnh và điểu khiển toàn bộ quá trình tăng, ủ và giảm nhiệt độ theo chương trình đặt trước Trong lò HT bộ phận điều khiển nhiệt độ tự động có tên gọi là Eurotherm, có thể đặc được tới 16 chương trình khác nhau (hình 1.2)

có mặt của người vận hành (loại điều chỉnh tự động theo chương trình đặt trước)

Môi trường xử lý có thể là môi trường ôxi hoá hoặc môi trường khử Để tạo được môi trường thích hợp người ta có thể thổi khí (ôxi hoặc hydro) trực tiếp vào buồng đốt hoặc sử dụng các loại hoá chất khác nhau trộn lẫn với đá quý trong quá trình nung Ngoài ra, để đối sánh các kết quả xử lý, chúng tôi cũng thử nghiệm xử lý saphir miền Nam Việt Nam bằng lò điện và lò than tại một số cơ sở xử lý nhiệt ở Tp Hồ Chí Minh và Viện Khoa học Vật liệu (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam)

14

Chương 2

Đặc điểm chất lượng của saphir miền Nam Việt Nam

2.1 Đặc điểm thành phần hóa học và màu sắc

Các kết quả phân tích thành phần hóa học của saphir tại các điểm mỏ đặc trưng của miền nam Việt Nam được đưa ra trong các bảng2.1 và 2.2, 2.3

Theo các kết quả này có thể nhận thấy trong ba nguyên tố quan trọng nhất gây màu cho corindon là Fe, Cr, Ti thì chỉ có Fe và Ti thường xuyên có mặt trong các mẫu phân tích Tuy nhiên, hành vi của chúng cũng khác nhau Sắt có mặt trong tất cả các mẫu với hàm lượng rất cao, thường > 1%, cao nhất là 2,21 Hàm lượng Ti thấp hơn và rất biến động, hàm lượng cao nhất đến 0,5% (TiO2) nhưng cũng có mẫu không phát hiện được

Hàm lượng Ti cao đặc trưng cho các đới và màu sinh trưởng có màu xanh đậm và những chỗ tập trung các bao thể tinh thể nguồn gốc phân hủy Thành phần của saphir màu hồng ở sa khóang Đak Tôn khác với saphir nhóm BGY (xanh da trời, xanh lục và vàng) ở chỗ có hàm lượng Fe và Ti thấp hơn

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của saphir một số vùng khác nhau miền nam Việt

Bảng 2.2 Thành phần hãa học của saphir mét sè mµu kh¸c nhau mỏ Đăk N«ng

(Ph©n tÝch Microsond tại Nga)

cã hàm lượng titan cao hơn tất cả, loại cã mầu vàng dường như do kết quả pha trộn giữa sắt và titan

Bảng 2.3 Thành phần hãa học của saphir nhãm BGY

SHPT TiO 2 Al 2 O 3 Cr 2 O 3 FeO MnO

1-13 0,000 98,17 0,002 2,21 0,000 100,43 Nh©n

1-13 0,237 97,73 0,000 2,12 0,000 100,13 Đới sinh trưởng cã nhiều bao

thể

1-13 0,001 98,07 0,000 1,89 0,000 100,02 Cũng đới sinh trưởng đã

nhưng Ýt bao thể hơn 1-13 0,000 97,83 0,000 1,89 0,005 99,76 -nt-

1-13 0,248 97,57 0,002 2,19 0,000 100,07 Đới sinh trưởng cã nhiều bao

thể 1-13 0,233 97,31 0,000 2,18 0,000 99,77 -nt-

1-13 0,285 97,11 0,000 2,17 0,001 99,61 -nt-

1-13 0,019 98,51 0,000 1,77 0,000 100,33 Cũng đới sinh trưởng đã

nhưng Ýt bao thể hơn

1-13 0,017 98,09 0,000 1,26 0,000 99,42 Đới sinh trưởng kh«ng cã bao

thể 1-13 0,296 97,56 0,000 1,99 0,000 99,91 -nt-

Theo kết quả của Đề tài độc lập cấp Nhà nước về Nghiªn cứu điều kiện h×nh thành

và quy luật ph©n bố của c¸c kho¸ng sản quý hiếm liªn quan đến hoạt động magma khu vực miền Trung và T©y Nguyªn (chủ biªn: TS Trần Trọng Hßa)

Một số c¸c nghiªn cứu kh¸c cũng đã ph¸t hiện sự cã mặt của một số oxit với hàm lượng thấp (n.10-3%) như gali (Ga2O3 = 0.021-0.052%), vanadi (V2O5 = 0.001-0.017%), mangan (MnO = 0.000-0.017%)

Màu của saphir cũng được tạo nªn bởi c¸c nguyªn tố g©y màu mà chủ yếu là Fe và Ti Khi đối chiếu với thành phần hãa học ta thấy rằng trong saphir Đak N«ng những viªn cã màu xanh đen thẫm (saphir đen) thường cã hàm lượng Fe cao (Fe2O từ 0,71-1,13%), TiO2 xuất hiện kh«ng thường xuyªn và dao động trong khoảng 0,3-0,5% Nếu như trong thành phần corindon chỉ cã Ti th× bản th©n Ti kh«ng tạo ra màu của saphir và với Fe cũng vậy, nếu cã chỉ tạo

ra màu vàng nhạt Khi cả Fe và Ti cùng có mặt thì sẽ tạo nên màu lam của saphir với tông màu phụ thuộc vào tỷ lệ Ti/Fe Tuỳ thuộc vào tỷ lệ này lớn hay nhỏ mà viên saphir có tông màu sáng, trung bình hoặc tối Tỷ lệ Fe2+/Fe3+ cũng quyết định đến độ đậm nhạt của màu lam của saphir Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi tỷ lệ này đạt tới 1 thì sẽ cho màu lam đẹp và khi tỷ lệ này giảm xuống thì màu sẽ nhạt dần đi đến màu lục thì tỷ lệ này chỉ vào khoảng 0,5 giảm xuống đến khi chỉ còn có Fe2+ thì saphir sẽ có màu vàng

Khi so sánh hàm lượng Fe trong saphir Đak Nông với một số mỏ khác trên thế giới ta thấy rằng ở saphir ở đây có tổng Fe cao hơn khá nhiều, điều này giải thích tại sao saphir Đak Nông thường có tông màu tối hơn (lam tối)

Nhìn chung, corindon liên quan với basalt thường có chất lượng thấp hơn nhiều so với các mỏ trong đá hoa và trong metapelit, đặc biệt là mầu sắc

Saphir liên quan tới phun trào basalt ở mỏ Đak Nông thường đặc trưng bởi màu xanh đen thẫm (Hỡnh 2.3 a), bên cạnh đó các màu khác cũng gặp như xanh lục, xanh nước biển, xanh

da trời, xanh mực, xanh lục vàng

Nét đặc trưng của saphir trong Đak Nông là có cấu tạo phân đới: đa số các tinh thể có phần nhân nhạt màu hoặc không màu và phần rìa có màu đậm Màu sắc của saphir thường không đồng nhất, có đặc tính rẻ quạt Đặc tính phân đới màu này cũng liên quan tới sự tập trung cục bộ của các nguyên tố tạo màu trong cấu trúc của chúng (Bảng 2.3) và chúng thường phát triển song song với các mặt song diện và các mặt lăng trụ sáu phương

Cũng giống như saphir vùng Đak Nông, saphir vùng Phan Thiết (Bình Thuận) cũng thường có tông màu rất đậm (lam đậm), khiến nhiều viên trở nên tối đen, trong khi saphir một số vùng khác như Di Linh (Lâm Đồng) lại thường gặp ở nhóm BGY Hiện tượng phân đới màu của saphir nhóm này cũng rất phổ biến, trong hầu hết các mẫu nghiên cứu ta đều quan sát thấy hiện tượng phân đới màu ở các mức độ khác nhau Các đới màu trong saphir ở đây thường là các dải màu thẳng hoặc gấp khúc phân bố song song với các mặt tinh thể và các cấu trúc sinh trưởng hoặc nhiều khi chúng là sự thay thế liên tục giữa các dải màu tương ứng Với các đặc điểm trên, tính phân đới thường quan sát được như sau:

- Sự phân đới giữa các dải màu lam đậm, sắc nét với các dải không màu

- Sự phân đới giữa các dải màu lam đậm với các dải màu vàng nhạt và nâu nhạt (Hình 2.3.f; 2.3.j)

5 10 15 20 25 30

Đông

Hình 2.3 a Phân đới màu trong saphir Đông Hình 2.3 b Phân đới màu trong saphir Đông

Hình 2.3 c Phân đới màu trong saphir Đông Hình 2.3 d Phân đới màu trong saphir Đông

Hình 2.3 e Phân đới màu trong saphir Phan ThiÕt Hình 2.3 f Phân đới màu trong saphir Di Linh

H

ình 2.3.Error! Reference source not found g Phân đới màu trong saphir

Phan ThiÕt

Hình 2.3 h Ph©n đới màu theo cÊu tróc sinh tr−ëng trong

saphir §¨k N«ng

Hình 2.3 i Phân đới màu trong saphir Phan ThiÕt Hình 2.3 j Ph©n đới gi÷a c¸c phÇn mµu lam vµ c¸c phÇn

kh«ng mµu, mµu vµng

2.2 Đặc điểm hình thái tinh thể và độ tinh khiết

2.2.1 Hình thái tinh thể

Phần lớn mẫu vật thu được đều là các tinh thể hoặc mảnh tinh thể có mức độ bào tròn yếu (Hỡnh

2 4 a) Số ít còn giữ được hình dạng tinh thể ban đầu là dạng tháp đôi sáu phương (Hỡnh 2 4 b) Những tinh thể này thường có dạng kéo dài, chiều dài gấp 5-6 lần chiều ngang tinh thể Một đặc điểm đáng lưu ý đối với tinh thể corindon của vùng mỏ này là bề mặt nhiều tinh thể có dấu hiệu hòa tan (Hỡnh 2 4 c)

Ngoài số ít mẫu saphir còn giữ được hình dạng tinh thể ban đầu thì hầu hết các mẫu saphir từ các vùng mỏ khác nhau đều ở dạng mảnh vỡ hoặc dạng tinh thể không hoàn chỉnh

2.2.2 Đặc điểm độ tinh khiết

a Đặc điểm sinh trưởng

Trong saphir miền nam Việt Nam thường phát triển cấu trúc sinh trưởng thẳng hoặc gấp khúc Các cấu trúc này thường dễ dàng quan sát thấy trên các mặt song diện, mặt thoi dương và các mặt tháp đôi Phát triển trùng với các cấu trúc sinh trưởng này thường là các đới màu khác nhau Đặc điểm đới màu có thể là đậm, nhạt xen kẽ hoặc là các tông màu khác nhau xen kẽ nhau

b Đặc điểm bao thể

Các bao thể khoáng vật thường gặp trong saphir miền nam Việt Nam là: plagioclas, zircon, pyroclo, columbit, hecxynit, ilmenit, spinel, rutil (Hình 2.6 đến 2.11); một số nghiên cứu khác phát hiện các bao thể corindon và clinozoisit (Hình 2.12 và 2.13)

So với saphir các nguồn gốc khác thì saphir miền nam Việt Nam có chủng loại bao thể

ít phong phú hơn và chúng cũng ít ảnh hưởng đến độ tinh khiết của chúng Tuy nhiên, trong saphir miền nam ta cũng gặp tập hợp các bao thể rutin dạng kim, que nhỏ li ti Tập hợp của các bao thể rutin này thường tạo nên các bao thể dạng “antena” hoặc các

đám bao thể dạng “bông tuyết) (Hình 2.14 và 2.15) Một điểm đặc trưng khác là sự có mặt của các bao thể “trapiche” dạng sao chết (Hình 2.16, 2.17, 2.18) Sự có mặt của các bao thể dạng trapiche thường làm cho độ tinh khiết của saphir giảm đi rõ rệt Bản chất của chúng thường là tập hợp các bao thể dạng ống nhỏ li ti với thành phần là các bao thể lỏng và khí

Hình 2 4 a Các mảnh tinh thể corindon mỏ Đăk Tôn - Đông Hình 2.4.b Tinh thể corindon mỏ saphir Đăk Tôn có dạng tháp sáu phương

H

ấu hiệu hòa tan bề mỏ Đăk Tôn - Đông

Hình 2.5 a Các mẫu saphir ở Trường Xuân Hình 2.5 b Một số mầu khác nhau của saphir

Đ

ak Tôn - Đông

Hình 2 6 Bao thể plagioclas trong saphir MN Hình 2.7 Bao thể U-piroclor trong saphir MN

H×nh 2 8 Bao thể d¹ng lÊp ®Çy khe nøt

trong saphir MNVN

H×nh 2 9 TËp hîp bao thể rutil mµu tr¾ng d¹ng b«ng tuyÕt trong saphir

Hình 2 10 C

ác bao thể dạng đám mây trắng trong saphir MN Hình 2 11 Bao thể dạng đámầu trắng dọc theo các đới mầu của saphir MN