Nghiên cứu đặc trưng chất lượng ngọc ruby saphir và xây dựng các quy trình công nghệ xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng đá quý việt nam

Nôi duns nshiên cứu: 1 Nghiên cứu đồng bộ và có hệ thống các đặc điểm ngọc học của đá quý ruby, saphir thu thập được từ các mò điển hình thuộc 3 kiểu mỏ chính ở Việt Nam là: kiểu trong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

*********

TÊN ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CHÁT LƯỢNG NGỌC

RUBY, SAPHIR VÀ XÂY DựNG CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ NHIỆT NÂNG CẤP CHẤT LƯỢNG ĐÁ QUÝ VIỆT NAM

MÃ SỐ: QG - 08 - 13

Chủ trì đề tài: PGS.TS Nguyễn Ngọc Khôi Các cán bộ tham gia: TS Nguyễn Thị Minh Thuyết

TS Nguyễn Thùy Dương

ĐAI HỌC Q U Ô C GIA HA NỌI^

TRUNG IÀM THONG TIN THƯ VlẸN

- TS Nguyễn Thị Minh Thuyết

- TS Nguyễn Thùy Dương

d Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:

Muc tiêu nshiên cứu:

1) Xác lập các đặc trưng chất lượng ngọc (nguyên nhân, ca chế tạo mầu, độ tinh khiết, mối liên quan với môi trường địa chất thành tạo ) của đá quý ruby, saphir thuộc các kiểu mỏ chính của Việt Nam

2) Xây dựng các quy trình công nghệ xử lý nhiệt thích hợp để nâng cấp chất lượng ruby, saphir thuộc các kiểu mỏ này

Nôi duns nshiên cứu:

1) Nghiên cứu đồng bộ và có hệ thống các đặc điểm ngọc học của đá quý ruby,

saphir thu thập được từ các mò điển hình thuộc 3 kiểu mỏ chính ở Việt Nam là: kiểu trong đá hoa (kiểu mỏ Lục Yên - Quỳ Châu); kiểu trong đá metapelit (kiểu

mò Tân Hương - Trúc Lâu) và kiểu mỏ liên quan với basaltt (kiểu mỏ Đăk Tôn)

2) Nghiên cứu các đặc trưng chất lượng ngọc của ruby, saphir từ các kiểu mỏ trên,

trong đó quan trọng nhất là đặc trưng mầu sắc và đặc trưng độ tinh khiết Xác định bản chất, nguyên nhân và cơ chế tạo mầu và độ tinh khiết của ruby, saphir và ảnh hưởng của môi trường địa chất thành tạo đến các đặc trưng chất lượng đó

3) Nghiên cứu ảnh hưởng và cơ chế tác động của các thông số xử lý nhiệt (nhiệt độ tối đa, tốc độ tăng giảm nhiệt độ, môi trường xừ lý ) đến các đặc trưng chất

lưcmg cùa ruby, saphir, trên cơ sở đó xây dựng các quy trình công nghệ xử lý nhiệt

nâng cấp chất lượng các chủng loại ruby, saphir điển hình thuộc 3 kiểu mỏ trên

e Các kết quả đạt được:

Kết quả khoa hoc:

1) Đã xác lập được các đặc trưng chất lượng ngọc của đá quý ruby, saphir thuộc 3 kiểu mỏ chính của Việt Nam

2) Bước đầu đã xây dựng được các quy trình công nghệ phù hợp xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng ruby, saphir từ các kiểu mỏ trên

Kết quả c ô m bổ:

1) Nguyễn Ngọc Khôi, Phạm Văn Long, 2009 Kết quà nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt saphir miền Nam Việt Nam Tạp chí Các khoa học về Trái Đất, số 2 (T 31)/ 2009: 110-115

2) Nguyễn Ngọc Khôi, Ngụy Tuyết Nhung, Nguyễn Thị Minh Thuyết Đặc điểm

chất lượng ruby, saphir từ các kiểu mò chính của Việt Nam Tạp chí Các khoa học

về Trái Đất (chờ đăng)

Kết quả đào tao:

Đồng hướng dẫn 02 nghiên cứu sinh theo hướng nghiên cửu của đề tài là :1) Nguyễn Thị Minh Thuyết Tên luận án: “Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình, đặc điểm ngọc học của corindon thuộc một số kiểu nguồn gốc khác nhau vùng Yên Bái và Đăk Nông” Đã bảo vệ năm 2009

2) Nguyễn Văn Nam Tên luận án: “Đặc điểm thành phần vật chất và điều kiện thành tạo ruby, saphir trong đá biến chất khu vực Tần Hương - Trúc Lâu (thuộc đới Sông Hồng)” Đang thực hiện

/ Tinh hình kinh p h i của đề tài (hoặc dự án):

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

»wó M1ỆU TnưỏN®

SCIENTIFIC PROJECT

BRANCH: GEOLOGY, PROJECT CATEGORY: NATIONAL LEVEL

1 Title: Research on gem -quality characteristics o f rubies a n d sapphires, and establishm ent o f heat treatm ent technological processes f o r enhancem ent o f Vietnam gem stones

2 Code: QG - 08 - 13

3 M anaging Institution: Vietnam National University, Hanoi

4 Im plem enting Institution: Hanoi University o f Science

5 Collaborating Institutions: Institute o f M aterial Sciences, Vietnam

Academ y o f Science and Technology

6 Coordinator: N guyen Ngoc Khoi, Assoc Prof, PhD.

7 Key im plem enters:

- Nguyen Thi M inh Thuyet, PhD

- Nguyen Thuy Duong, PhD

8 D uration: from 2008, January 1 to 2009 Decem ber 31

9 Budget:

10 M ain results:

- Results in science a n d technology:

• The gem -quality characteristics o f rubies and sapphires from 3 main deposit types o f Vietnam have been established

• For the first tim e the heat treatm ent technological processes for enhancem ent o f rubies and sapphires from these deposit types have been defined

- Results in p ra ctica l application:

- Results in training:

The coordinator is co-instructor o f 2 PhD students :

• Nguyễn Thị M inh Thuyết Thesis title “ Study on typom orphic and gemological characteristics o f corundums from some different genetic types in Yen Bai and Dak Nong areas D efended in 2009

• N guyễn Văn Nam Thesis title “Characteristics o f material composition and forrmation conditions o f rubies and sapphires in regionally m etam orphic rocks in Tan Huong - True Lau area (Red river zone)”

- Publications:

• Nguyễn Ngọc Khôi, Phạm Văn Long, 2009 Some results o f study on

the technology for heat treatm ent o f South Vietnam sapphires J

Earth Sciences, No 2 (T 31)/2009: 110-115.

• Nguyễn Ngọc Khôi, Ngụy Tuyết Nhung, Nguyễn Thị M inh Thuyết,

2010 Quality characteristics o f rubies and sapphires from the main

deposit types o f Vietnam J Earth Sciences (in press).

11 Evaluation grade (if the project has been evaluated by the the

evaluation committee: excellent, good, fair):

Chương 2 Đặc điểm đặc trưng của ba kiểu mỏ ruby, saphir chính của Việt Nam 23

2.1 Tổng quan về các kiểu mỏ ruby, saphir trên Thế giới và ở Việt Nam 232.2 Các thuộc tính đặc trưng của ba kiểu mỏ ruby, saphir chính của Việt 24Nam

Chương 4 Đặc điểm ltrọng ruby, saphir từ các kiểu mỏ chính của Việt Nam 46

4.4 So sánh đặc điểm chất lượng của corindon thuộc ba kiểu mỏ chính của 63Việt Nam

Chương 5 Kết quả nghiên cứu xây dựng các quỵ trình công nghệ xử lý nhiệt 68 nâng cấp chất lượng ruby, saphir Việt Nam

5.1 Quy trình xử lý loại ruby và saphir hồng có ánh tím hoặc sắc nâu 685.2 Quy trình xừ lý loại ruby, saphir có màng rutil (màng mày, màng sữa) 72

LỜI MỞ ĐÀU

Việt Nam cỏ tiềm năng khá phong phú về các loại đá quý khác nhau, trong đó đáng chú ý nhất là ruby, saphir (tên gọi chung là corindon) Tuy vậy, trong số các sản phẩm khai thác được thì loại có thể chể tác để sừ dụng ngay lại rất hạn chế Phần lớn nguyên liệu khai thác từ các mỏ đêu có chât luợng thâp hoặc không đạt chât lượng, Ở các nước có công nghệ đá quý phát triển sản phẩm khai thác đá quý từ các

mỏ đều phải trải qua quá trình xử lý để nâng cấp chất lượng bàng các phương pháp khác nhau trước khi được đưa vào sử dụng

Tuy nhiên, cho đến nay hầu hết lượng đá quý khai thác được đều được bán ra nước ngoài dưới dạng nguyên liệu thô (chủ yếu là Thái Lan), gây thất thoát đáng kể lượng tài nguyên khoáng sản của đất nước Một trong những nguyên nhân chủ yếu của hiện trạng này là công nghệ xử lý nâng cấp chất lượng đá quý, trong đó chủ yếu là công nghệ xử lý nhiệt, chưa đuợc đầu tư thích đáng

Trên thế giới các phương pháp xử lý đá quý được chia thành 3 nhóm:

18/4 Đây là cơ sở để Khoa Địa chất triển khai Đề tài “Nghiên cứu đặc trưng chất

lượng ngọc ruby, saphir và xây dựng các qui trình công nghệ xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng đá quý Việt Nam".

Báo cáo được trình bày trong 5 chưomg, không kể phần mở đầu và kết luận:Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu các mỏ đá quý ruby, saphir ViệtNam

Chương 2 Đặc điểm đặc trưng của ba kiểu mỏ ruby, saphir chính của ViệtNam

Chương 3 Phương pháp luận và các phương pháp nghiên cứu

Chương 4 Đặc điểm chất lượng ruby, saphir từ ba kiểu mò chính của ViệtNam

Chương 5 Kết quả nghiên cứu xây đựng các quy trinh công nghệ xừ lý nhiệt nâng cấp chất lượng ruby, saphir Việt Nam

Kèm theo báo cáo là 44 hình vẽ và ảnh minh hoạ Theo quy định chung, ở phần đầu, trước báo cáo chính còn có phần tóm tắt báo cáo bằng tiếng Việt và tiếng Anh

Trong quá trình thực hiện Đề tài, tập thể tác giả đã nhận được sụ chỉ đạo thường xuyên và kịp thời của lãnh đạo Khoa Địa chất, của lãnh đạo Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), sự góp ý chân thành của các đồng nghiệp trong và ngoài trường Nhân dịp này tập thể tác giả xin bày tỏ sự biết ơn chân thành về những sự chi đạo và giúp đỡ quý báu đó

Công nghệ đá quý nói chung và công nghệ xử lý đá quý nói riêng luôn là vấn đề phức tạp và là bí mật của mỗi quốc gia Do hạn chế về thời gian và kinh phí nên Báo cáo chắc chắn không thể tránh khỏi khiếm khuyết Tập thể tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các nhà chuyên môn trong và ngoài trường

Chương 1 TỎNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u CÁC MỎ ĐÁ QUÝ RUBY, SAPHIR Ở VIỆT NAM 1.1 Đặc điểm phân bố các mỏ ruby, saphir trên lãnh thổ Việt Nam

Ruby, saphir trên thế giới đã được phát hiện và khai thác từ rất lâu và ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có những mỏ đã nổi tiếng hàng trăm năm nay và chủ yếu tập trung ở các nước trong khu vực Nam-Đông Nam Á như Ắn Độ, Sri Lanka, Myanma, Thái Lan, Campuchia, Trung quốc

Mỏ đá quý ruby, saphir của Việt Nam được phát hiện đầu tiên ở Lục Yên và bắt đầu được khai thác từ năm 1989 Vào đầu những năm 90 một loạt các mỏ khác được phát hiện và khai thác ở nhiều vùng khác nhau như Quỳ Châu (Nghệ An), Ma Lâm, Đá Bàn (Bình Thuận), Đak Nông (Đak Lak), Tân Hương, Trúc Lâu (Yên Bái)

Ruby, saphir được phát hiện ở nhiều nơi và phân bố trong các khu vực có đặc điểm địa chất khác nhau, nhưng cũng như ở các nước khác trong khu vực và trên thế giới các tập trung ruby, saphir có chất lượng ngọc, đạt giá trị thương phẩm thì chỉ được thành tạo trong những điều kiện địa chất nhất định, bị chi phối bởi các điều kiện môi trường thành tạo như: đá vây quanh, điều kiện hoá lý của môi trường, các yếu tố cấu trúc địa chất

Trên cơ sở những tài liệu đã có cho đến nay [4, 25, 70, 70, 79, 84, 102, 107],

đá quý ruby, saphir trên lãnh thổ Việt Nam tập trung chủ yếu ở các vùng sau đây (hình 1.1):

1) Lưu vực Sông Hồng (bờ trái và phải sông Hồng)

2) Vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp

3) Vùng Tây Nguyên và phụ cận

Ngoài ra, đá quỷ ruby, saphir còn tìm thấy rải rác các khu vực khác, song ít

có triển vọng

1.1.1 Đá quỹ ruby, saphir lưu vực Sông Hồng (khu vực Yên Bái)

Ở lưu vực Sông Hồng phát triển rộng rãi các đá biến chất cao thuộc "phức hệ kết tinh cổ Sông Hồng" (Fromaget, 1937) hay "phức hệ Sông Hồng” (Dovjikov, 1965) Ở phần bờ trái sông Hồng (nằm giữa sông Chảy và sông Hồng), phân bố các

đá biến chất cao thuộc hệ tầng Sông Hồng gồm plagiogneis, plagiomicmatit, amphibolit, gneis, đá phiến kết tinh biotit, silimanit, almandin, đôi nơi chứa graphit

granat và những lóp mỏng quarzit, graphit, đôi nơi gặp những lớp đá hoa thuộc hệ tầng Ngòi Hút Đá phiến kết tinh xen kẹp những lớp dày quarzit phân bố ở Thạch Khoán thuộc hệ tầng Thạch Khoán (Trần Xuân Toản 1975) Trong phạm vi lưu vực Sông Hồng hoạt động magma phong phú, đa dạng gồm granitoit, gabro - syenit, syenit, pyroxenit và các dạng đá mạch pegmatit, aplit.

8'N J -

Hình L ì Sơ đô phân bổ các vùng mó đá quỷ ruby, saphir cùa Việt Nam

Đá quý ruby, saphữ phần bờ trái sông Hồng chủ yếu tập trung ở các khu vựcsau đây:

a Khu vực Lục Yên

Khu vực này nàm ờ rìa tây- bắc đới Sông Hồng (không thuộc phạm vi đới Sông Hồng) nhưng chúng tôi xếp nó vào vùng sinh khoáng đá quý bờ trái sông Hồng

Đá quý ruby, saphir gốc ở đây đã tìm thấy trong đới skam tiếp xúc giữa pegmatit và

đá hoa Trong đá hoa có những tinh thể ruby, những tụ đám tinh thể corindon nừa trong, kích thước của chúng thay đổi từ vài mm đến vài chục mm

Đá quý ruby, saphir có giá trị công nghiệp tích tụ trong trầm tích deluvi, aluvi

ở thung lũng sông và hố karst Trầm tích chứa đá quý trong thung lũng dày từ 2,5 đến 15m Ở đây ruby, saphir tập trung ở phần dưới cùng, trong lớp hạt thô Trầm tích trong hố karst dày từ 1 đến 3,5m, phần hạt thô của nó gồm cát, sạn, sỏi, mảnh vụn đá hoa, mảnh vụn pegmatit, chứa đá quý ruby, saphir Hàm lượng ruby trong trầm tích thung lũng thay đổi từ 0,004 đến 0,15g/m3, saphir: 0,2-l,4g/m3 Hàm lượng ruby trong trầm tích hố karst thay đổi từ 0,007 đến 0,18g/m3 và saphir thay đổi từ 0,5 đến 0,8g/m3

a Khu vực Tân Hương, Yên Bình, Yên Bái

Ruby, saphir tìm thấy trong syenit, granosyenit, plagioclasit, pegmatit, đá hoa

và trong sa khoáng deluvi, aluvi Ruby dạng lăng trụ, đẳng thước, dạng hạt méo mó, mảnh võ, kích thước theo cạnh dài thay đổi từ 0,2 đến 19,0mm, màu hồng sắc tím, hồng đỏ, đỏ đậm, nửa trong đến trong Saphir có dạng lăng trụ cụt, dạng hạt, mảnh, kích thước theo chiều dài thay đổi từ 3 đến 28mm, màu hồng nhạt, phớt xanh, phớt vàng, xanh lam, thường nửa trong

Khu vực Tân Hương thuộc phần bờ trái sông Hồng là nơi có triển vọng và giá trị nhất về đá quý ruby, ở đây đã phát hiện một khối ruby nặng 2,1 kg, chất lượng cao, kích thước lớn ít thấy trên thế giới, nên Chính phủ quyết định giữ làm hiện vật bảo tàng Quốc Gia Ngoài ra, nhiều thương gia còn sở hữu những khối ruby cỏ trọng lương lên tới từ hàng kg đến hàng chục kg

c Khu vực Trúc Lâu, Lục Yên, Yên Bải

Đá quý ruby, saphir tìm thấy trong pegmatit ở thôn Sâu, trong plagioclasit ở thôn Cò Nậm và trong trầm tích thung lũng Trúc Lâu Đá quý ruby, saphir trong pegmatit, plagioclasit có dạng hình lăng trụ, hạt đẳng thước, kích thước theo cạnh dài

xanh phớt Hnngj phớt vàng Trong trầm tích thung lũng Trúc Lâu , ruby có dạng mảnh

vở, kích thuớc theo cạnh dài thay đổi từ 0,1 đến 5mm, màu đỏ phớt hồng, phớt vàng -

da cam Đá quý khu vực Trúc Lâu thuộc phân bờ trái sông Hông đuợc đanh giá là nơi

có triển vọng chỉ đứng sau khu vực Tân Hương

d Khu vực Ngòi Hóp

Đá quý ruby, saphir tìm thấy trong pegmatit ở suối khe Pháng và trong sườn tích, thềm sông, suối, Ruby dạng méo mó, mảnh, kích thước theo chiều dài thay đổi từ 0,5 đến 18mm, màu đỏ phớt hồng, phớt tím, phớt vàng, phớt da cam, nửa trong Saphir ít gặp hơn ruby, dạng hạt méo mó, kích thước theo cạnh dài thay đổi từ 0,5 đến 4mm

e Khu vực Làng Múc

Đá quý ruby, saphir tìm thấy trong pegmatit, trong đá phiến Saphir màu xanh nhạt, bán trong, kích thước theo cạnh dài thay đổi từ 0,35 đến l,5mm, Đá quý ở đây ít triển vọng

Đá quý ruby, saphir bờ phải sông Hồng tìm thấy ở Làng Giàng, Văn Bàn, Lao Cai do đề án đo vẽ và tìm kiếm khoáng sản nhóm tờ Bac Tú Lệ- Văn Bàn, tỷ lệ 1:50.000 phát hiện lần đầu tiên vào năm 1999 Đá quý ruby, saphir tìm thấy trong đới tiếp xúc giữa đá vôi hệ tầng Nghĩa Lộ (T211I), đá hoa hệ tầng Sinh Quyền với granit kiềm phức hệ Ye-Yên Sun (yP ys) Đá quý ruby, saphir cũng tìm thấy trong trầm tích hiện đại ở thung ỉũng Làng Giàng Ruby, saphir ở đây có kích thước theo cạnh dài thay đổi tù 0,5 đến 15mm Thành phần hóa học của ruby: A I 2 O 3 =98,95% , CĨ2Ơ3 =0,83%, Fe20 3 = 0,11%

1.1.2 Đá quỷ ruby, sapìùr vùng Quỳ Châu - Qùy Hợp

Diện tích biểu hiện và tập trung đá quý ruby, saphir khoảng 300km2, thuộc cấu trúc nếp lồi lớn Bù Khạng, c ấ u thành nếp lồi chủ yếu gồm các đá gneis, đá phiến kết tinh giàu nhôm thuộc hệ tầng Bù Khạng ( P R 3 - Si bk) Nằm không khớp trên nó là đá quarzit, philit, clorit, graphit xen các lớp đá phiến silic, đá hoa thuộc hệ tầng Suối Mai (PZ 1 sm) Những thể nhỏ granitoit, pegmatit xuyên cắt các thành tạo trên tạo nên các đới biến đổi, đới skam magnesi chứa đá quý

Khu vực Quỳ Châu (cánh đông - bắc nếp lồi Bù Khạng), đã tìm thấy ruby, saphir trong đới skam magnesi dập vỡ, trong đá hoa, trong trầm tích hiện đại eluvi, deluvi và aluvi

Đới skam magnesỉ dập v5 chứa đá quý ruby, saphir năm kẹp giữa pegmatit hoặc granit với đá hoa doỉomit Chúng phân bỏ ở đôi Tỷ, đôi Mô Côi, đôi Săn, đôi Bà Trạt, đồi Ngà Thân khoáng đá quý này có dạng chuồi, thấu kính , dài thay đổi từ vài chục mét đến vài trăm mét, dày từ 0,05 đến 3,0 mét, bị phong hóa rất mạnh Đá skam magnesi dập vỡ gồm các khoáng vật đã bị biến đổi thành caolin, sét, mica, các khoáng vật nguyên sinh còn lại là thạch anh, granat, humit, pyroxen, corindon, cấu tạo dạng dải nổi bang, dạng mắt Ruby trong đá skam magnesi dập vỡ có màu đỏ đậm, đỏ máu chim bồ câu đến đỏ nhạt, từ nửa trong đến trong Hàm lượng ruby trong đới skam magnesi dập vỡ thay đổi từ vài g/m3 đến 150 g/m3 Trong đá hoa còn tươi (đới nội tiếp xúc của skam magnesi), không bị dập vỡ chứa ruby với kích thước từ 0,1 đến 1,0mm, màu đỏ nhạt

Ruby, saphir trong trầm tích hiện đại eluvi - deluvi, aluvi phân bố rộng rãi ở sườn núi và trong các thung lũng suối từ bản Gié đến ngầm c ổ Ba như ở bãi Triệu , bản Gié, bãi Bằng do các đá gốc skam magnesi chứa đá quý bị phong hóa vận chuyển tích tụ lại Chiều dầy lớp cuội, sạn, cát chứa ruby, saphir thay đổi từ 0,5 đến 3,5 mét ở bãi Triệu đã tìm thấy saphir màu xanh, saphir phân đới màu Hàm lượng ruby trong sa khoáng thay đổi từ 1- 2 g/m3 đến 4 - 6 g/m3, saphir từ 1 đến 3 g/m3

Đá quý ruby đồi Tỷ - khe Mét được đánh giá là nơi có giá trị nhất trong khu vực Quỳ Châu Các xí nghiệp khai thác ở đây vào năm 1993 và 1996 đã tìm thấy hai viên ruby nặng 56 carat giá 562.000USD

Khu vực Quỳ Hợp (cánh tây - nam của nếp lồi Bù Khạng) đã phát hiện một số vết lộ đá hoa chứa ruby Đáng chú ý là đá quý ruby, saphir nằm cùng với quặng thiếc

sa khoáng ở bản Ngọc, Châu Lộc

1.1.3 Đá quý saphỉr, ruby vùng Tây Nguyên và phụ cận

Basalt kiềm Kainozoi chứa đá quý phàn bố ở các khu vực Bắc Kontum, Xuân Lộc, Pleicu, Ba Mê Thuộc, Đak Nông, Vân Hòa, Di Linh V V bị phong hóa, bóc mòn, saphir, ruby được tích tụ tại chỗ (eluvi) hoặc di chuyển tích tụ lại dưới dạng deluvi, aluvi

Saphir sa khoáng vùng Tây Nguyên có dạng lăng trụ, lăng trụ tháp cụt sáu phương, phô biên dạng mảnh vỡ, dạng hạt bị bào mòn, kích thước theo cạnh dài thay đổi từ 2 đên 7 mm đôi noi đến 30 - 40mm, màu xanh tối đến xanh trong, từ nửa trong đến trong

Ruby sa khoáng vùng Tây Nguyên ít phô biên hom so vói saphir, tìm thây ở Đak Long, Ea-hleo, Vân Hòa, kích thước theo cạnh dài thay đổi từ 0,8 đến 3,0mm, màu hồng, hồng sẫm Đặc biệt ở Chư Sê Gia Lai trong basalt chứa những thể đá tù có thành phần: pyroxen, amphibol màu xanh lục, một ít felspat, spinel, ruby, saphir, trong đó ruby màu hồng mọc ghép với pyroxen.

Dựa vào các tiền đề, dấu hiệu tìm kiếm và dựa vào các công trình khống chế tầng sản phẩm, đá qúi ruby, saphir vùng Tây Nguyên tập trung ở 25 khu vực, trong đó

có 5 khu vực triển vọng loại A chiếm 20,8%, 9 khu vực triển vọng loại B, chiếm 37,5% và 11 khu vực triển vọng loại c , chiếm 41,7% [104, 105, 107]

Năm khu vực triển vọng loại A là Đak Long, Ngọc Yêu, Ea-Hleo, Đak Nông

và Tiên Cô - Đá Bàn

a Khu vực Đak Nông

Ở đây đá basalt phân bổ rộng rãi Thân khoáng saphir trong thung lũng Đak- Nông với tổ hợp cộng sinh khoáng vật là corindon, crôm-spinel, ilmenit, augit Chiều dày trung bình của tầng sản phẩm 0,8 mét, hàm lượng trung bình của saphir 35 g/m3 Khu vục Đak-Nông thuộc vùng Tây Nguyên được đánh giá là noi có triển vọng nhất

về đá quí saphir

b Khu vực Tiên Cô - Đá Bàn

Ở đây đá basalt phân bố trên diện rộng Những thân khoáng saphir trong các thung lũng Tiên Cô, Đá Bàn với tổ họp cộng sinh khoáng vật là corindon, zircon, crôm-spinel, ilmenit, hematit Chiều dày của tầng sản phẩm thay đổi từ 0,3 đến 1,2 mét, hàm lượng saphir thay đổi từ 0,2 đến 12 g/m3

c Khu vực Đak Long

Trong khu vực này phổ biến các đá biến chất giàu nhôm thuộc hệ tầng A Vương, Sa Thầy, phức hệ xâm nhập Diên Bình và các thành tạo basalt kiềm cao trong trầm tích hiện đại thung lũng Đak Long đã phát hiện thân khoáng ruby với tổ hợp cộng sinh khoáng vật là corindon, zircon, granat, crôm-spinel, silimanit, andalusit, hematit, vàng Chiều dày trung bình của tầng sản phẩm 1,0 mét, hàm lượng ruby 0,24 g/m3, saphir 0,03 g/m \

d Khu vực Ngọc Yêu

Trong khu vực này phổ biến các lớp đá basalt olivin giàu kiềm, dày 50 - 100 mét Thân khoáng saphir trong trầm tích thung lũng Ngọc Yêu với tổ hợp cộng sinh

khoáng vật là corindon, zircon, spinel, olivin, đặc tnmg cho nguon goc basalt Chieu

dày trung binh của tầng sản phẩm là 1,0 mét, ham lượng saphir 25,0 g/m

e Khu vực Ea Hleo

Trong khu vực này đá basalt phân bô rộng rãi Thân khoáng ruby, saphir trong thung lũng Ea Hleo với tổ hợp cộng sinh khoáng vật là corindon, zircon, crôm-spinel, ilmenit, granat Chiều dày của tầng sản phẩm thay đổi từ 0,8 đến 1,5 mét, hàm lượng saphir thay đổi từ 0,103 đến 0,22 g/m3

1.2 Tình hình nghiên cứu các mỏ đá quý ruby, saphir Việt Nam

Trước những năm 80, việc nghiên cứu các vấn đề địa chất liên quan đến đá quý ở Việt Nam còn chưa được chú trọng Tuy nhiên, trong khi thực hiện các công trình đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản ở các tỷ lệ trung bình và lớn, trong các mẫu trọng sa, giã đãi hoặc mẫu thạch học, các nhà địa chất cũng đã phát hiện ra một

số đá quý, bán quý và các tổ hợp khoáng vật chứa đá quý như việc phát hiện zircon trong basalt Kainozoi Xuân Lộc của Saurin E (1968), phát hiện dấu hiệu ngọc saphir ở Miền Bắc Việt Nam (Nậm Yệ - Hà Giang, Bảng Hang và Bản Cô - Quỳ Hợp, Ngòi Biệc - Yên Bái) của tập thể tác giả Lê Đình Hữu, Tạ Hoàng Tinh, Nguyễn Văn Quang, Lưu Lân (1970), tổ hợp corindon - manhetit (najodac) trong các đá giàu nhôm ở Ngòi Biệc (Yên Bái) của Nguyễn Vĩnh (1972),

Trong các công trình đo vẽ bản đồ Địa chất Miền Nam Việt Nam và bản đồ Địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 (Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao 1980) các nhà địa chất Việt Nam đã phát hiện được hàng loạt các điểm đá quý, bán quý, đặc biệt là saphir, zircon, granat,, liên quan với các thành tạo núi lửa ở Miền Nam Việt Nam [4]

Năm 1986, hoạt động khai thác đá quý chính thức bắt đầu diễn ra ở Lục Yên, Yên Bái, sau đó là ở khu vực Quỳ Châu (năm 1987) và ở các tỉnh miền Nam Việt Nam (giữa những năm 90 của thế kỷ 20)

Cùng vói đó, một loạt công trình nghiên cứu liên quan đến đối tượng đá quý này đã được tiến hành

Các công trinh nghiên cứu liên quan đến đá quý Việt Nam gồm ba loại:

• Các công trình nghiên cứu địa chất khu vực, các phương án đo vẽ bản đồ Địa chất và khoáng sàn các tỷ lệ khác nhau

• Các phương án tìm kiếm đánh giá tiềm năng đá quý phục vụ việc quy hoạch khai thác

Năm 1995, đề tài KT-01-09 “Nguồn gốc, quy luật phân bố và đánh giá tiềm năng

đá quý - đá kỹ thuật Việt Nam” đã ghi nhận được ở Việt Nam 50 mỏ ruby, saphừ, 42 điểm quặng và 106 điểm khoáng hóa corindon, phân bô rải rác khăp đât nước [79] Các

mỏ lớn, có giá trị về kinh tế chi tập trung ờ 3 khu vực là Yên Bái, Nghệ An và Tây Nguyên, trong đó, Yên Bái, Nghệ An là nguồn cung cấp ruby, saphir màu chất lượng cao, còn Tây Nguyên chủ yếu khai thác saphir

1.2.1 Lưu vực sông Hồng (khu vực Yên Bái)

Năm 1987, các nhà địa chất Đoàn 301, Liên đoàn Địa chất 3 đã phát hiện corindon chất lượng ngọc, hàm lượng cao trong sa khoáng ở Khoan Thống (Lục Yên) Các phát hiện này làm cơ sở để tiến hành việc khai thác đá quý một cách có tổ chức

và các nghiên cứu tiếp sau

Các tác giả đề tài KT-01-09 (1995) đã cho ràng ruby, spinel vùng mỏ này được hình thành do quá trình skam giữa đá vôi calcit, dolomit với các thân pegmatit

và xâm nhập granit, granosienit

Năm 1998, đề tài “Nghiên cứu xác lập các tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm

đá quý, nửa quý trong trầm tích biến chất cao dải bờ trái Sông Hồng” đã phát hiện 40 điểm quặng và biểu hiện corindon trong đá gốc thuộc đới Sông Hồng, trải dài từ biên giới Việt Trung đến ranh giới phía nam của tỉnh Yên Bái [76] Nguồn sinh corindon được cho là các magma có thành phần á kiềm tương ứng granosyenit, syenit và các pegmatit liên quan hoạt động từ Mezozoi muộn (Phức hệ Phia Biooc) đến Kainozoi sớm (Phức hệ Tân Hương) Ruby, saphir là sản phẩm của quá trình biến chất trao đổi giữa dung thể magma ừên với các đá vây quanh giàu nhôm như các đá metapelit (gneis thạch anh - silimanit - biotit, gneis thạch anh - silimanit - granat - ở Tân Hương, Dốc

700, Trúc Lâu, gneis amphibol - Kinh La) hoặc các đá có thành phần bazơ như đá cacbonat - Mông Sơn, đá phiến mica - silimanit, amphibolit hoặc đá magma mafic, siêu mafic Ngoài ra, ruby, saphir cũng có thể thành tạo trong quá trình biến chất nhiệt động ở

» tướng amphibolit hoặc granulit từ các đá giàu nhôm (metapelit) - Trúc Lâu, Tân Hương

(Yên Bái), Làng Múc (Bảo Thắng, Lào Cai)

Quá trình thành tạo ruby, saphir trong khu vực cũng có những quan điểm khác nhau Một sổ tác giả cho ràng hoạt động magma khu vực đóng vai trò quan trọng, ruby, saphir được thành tạo trong giai đoạn khí hóa nhiệt dịch (Nguyễn Kinh Quốc, 1995; Trần Ngọc Quân, 1998) Bên cạnh đó, Ngụy Tuyết Nhung và nnk (1994, 1998, 2007) [57, 58, 70], Phan Trọng Trịnh (1999) [106] nhẩn mạnh vai trò của quá trình

biến chất trao đổi giữa dung dịch hậu magma với các đá giàu nhôm hoặc các bazơ trong khu vực Đối với ruby phân bố trong đá hoa, Hauzenberg et.al., (2003) [22], Giuliani G et al (2003) [19], Phạm Vãn Long (2003, 2006) [49, 50, 51, 52], Virginie Gamier (2008) [17] cho rằng vai trò chủ đạo là quá trình biến chất khu vực, môi tnrờng thành tạo thuộc hệ kín; một sổ tác giả khác (Hoàng Quang Vinh, 2001; Nguyễn Ngọc Khôi, 2004) [38,39] lại cho rằng ít nhất có hai quá trình, thậm chí nhiều quá trình cùng tham gia

Gần đây nhất là đề tài “Nghiên cứu xác lập một số loại hình mỏ đá quý có triển vọng công nghiệp ở Việt Nam” - Ngụy Tuyết Nhung và nnk (2008) [70], Nguyễn Thị Minh Thuyết (2009) [103] đã xác lập đặc điểm tiêu hình của corindon vùng Yên Bái và cho ràng corindon trong đá hoa khu vực Khoan Thống - An Phú được hình thành do quá trình biến chất trao đổi, nhôm được cung cấp chủ yếu từ tầng

đả phiến, gneis của hệ tầng Thác Bà và được di chuyển lên tầng đá hoa An Phú nhờ các dòng fluid vào khoảng 30.58 ± 0.67 triệu năm, là nguồn cung cấp ruby, saphir có chất lượng cao; corindon trong đá gneis hình thành do quá trình biến chất khu vực của đá sét tướng granulit vào khoảng 22,92 ± 0,54 tr năm

Một số công trình nghiên cứu sâu về thạch học đã cho nhiệt độ và áp suất thành tạo của các đá chứa ruby, saphir vùng Yên Bái Các đá biến chất thuộc diện lộ của Dãy núi Con Voi nằm dọc đới cấu trúc Sông Hồng chủ yếu có nguồn gốc trầm tích sét, bao gồm các đá phiến và gneis với những khoáng vật giàu nhôm đặc trưng: silimanit, almandin, biotit Những tính toán nhiệt kế và áp kế địa chất theo các cặp khoáng vật khác nhau của nhiều tác giả (Phan Trường Thị, 1998; Jolivet L.,1995; Beyssac 0.,1998) [101, ] đều cho kết quả thành tạo tương tự 650±50°c và 4,5±1 kbar Một số các tác giả khác cho kết quả cao hơn: 6,5-7,0 kbar (Phan Trường Thị, 1978); 780°c và 7kbar (Leloup et al 1995); 790 - 810°c và 5,4 -6,2 kbar (Trần Tất Thắng, Trần Tuấn Anh, 2000) [96]; 740 - 780°c và 8 - lOkbar (Hauzenberg et.al 2003) [22], Trên cơ sở nghiên cứu đồng vị carbon trong calcit và graphit được lấy từ các thấu kính đá hoa trong vùng mỏ Tân Hương và các tập đá hoa tại các mò ruby ờ Lục Yên, Hoàng Quang Vinh (2001) đã xác định được nhiệt độ thành tạo của chúng nằm trong khoảng 630 đến 745°c [112]

Năm 1999, Nguyễn Văn Thế trong bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1/50.000, nhỏm tờ Lục Yên Châu [12] đã xếp đá hoa hệ tầng An Phú cùng với đá phiến của hệ tầng Thác Bà vào loạt Sông Chảy và trải qua hai loạt biến chất phát triển độc lập, chồng chéo nhau (?) Loạt đầu thuộc phần thấp tướng epidot amnhiJboltt-GJiudim'";

550°C) Loạt thứ hai là biến chất vòm nhiệt thuộc tướng biến chất epidot - amphibolit với khoảng nhiệt độ 600°c, áp suất nhỏ hơn 6.5kbar Còn đá quý được hình thanh do quá trình biến chất ữao đổi (dọc tiếp xúc với các xâm nhập axit kiềm giàu nhôm),

Ngoài những công trình nghiên cứu về địa chất, thạch học khu vực, đã có khá nhiều các công trinh nghiên cứu đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của corindon vùng Lục Yên như công trình của Kane (1992), Ngụy Tuyết Nhung (1994, 1998), Nguyễn Kinh Quốc (1995), Trần Ngọc Quân (1996, 2000), Nguyễn Thị Phượng (2000), Phạm Văn Long (2003), Đối tượng nghiên cứu trong các công trình trên chủ yếu là các đá quý được thu thập từ sa khoáng Một số công trình công bố gần đây (Giuliani G., 2003; Phạm Văn Long, 2004, 2006; Nguyễn Văn Nam, 2008; Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2008; Nguyễn Thị Minh Thuyết, 2009) đã nghiên cứu corindon được lấy từ đá gốc, đó là đá hoa khu vực An Phú và đá gneiss khu vực Trúc Lâu

Rất tiếc là các nghiên cứu trên về cơ bản đều không phân biệt ra 2 kiểu mỏ khác nhau với những đặc điểm khác hẳn nhau ở lưu vực sông Hồng Đó là kiểu mỏ trong đá hoa ở khu vực Khoan Thống, An Phú, Liễu Đô (Lục Yên) và kiểu mỏ trong metapelit với các mỏ và điểm mỏ đặc trưng ở Tân Hương và Trúc Lâu

1.2.2 Khu vực Quỳ Châu - Quỳ Hop

Quỳ Châu - Quỳ Hợp là vùng đã được nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cửu

về địa chất khoáng sản nói chung và khoáng sản đá quý nói riêng

Giai đoạn trước năm 1945 vùng này đã được các nhà địa chất Pháp như Jacop, Fromaget nghiên cứu và được thể hiện trên bản đồ địa chất Đông Dương, tỉ lệ 1/2.000.000 Từ năm 1960 đến nay bản đồ địa chất các tì lệ 1/500.000 1/200.000 và 1/50.000 được các nhà địa chất Việt Nam và Liên Xô cũ thành lập trong đó đều xếp vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp vào khối nâng trung tâm Phu Hoạt với móng kết tinh là các đá biến chất có tuổi tiền Cambri

Việc nghiên cứu, điều tra, tìm kiếm thăm dò đá quý vùng Quỳ Châu - Quỳ Hợp được bát đầu từ năm 1980 với Đề tài “Nghiên cứu đá quý, nửa quý” thuộc chương trinh cấp nhà nước 44.03.04.10 (1980-1985) do Lê Đình Hữu, Nguyễn Văn Ngọc làm chủ biên Trong báo cáo kết thúc đề án đã đề cập đến ruby, saphir sa khoáng phân bố trong các thung lũng vùng Bù Khạng Báo cáo kết quả tìm kiếm đá màu tây Nghệ An (Nguyễn Văn Hưởng - Đỗ Đức Quang, 1992) đã phân chia diện tích triển vọng đá màu mức A B, c thuộc xã Châu Bình (Quỳ Châu) và Yên Hợp (Quỳ Hợp) với diện tích chung là 32 km2 Ngoài ra còn xác định thung lũng Bản Hạt (xã

Châu Tiến) rất triển vọng đá quý Trong quá trình nghiên cứu và thu thập tài liệu từ nam 1987 đặc biệt trong 2 năm (1992 - 1993), Phan Trường Thị đã xác lập những tiêu

đề cơ bản sinh khoáng ruby ở Quỳ Châu là:

- Diện lộ các đá biến chất cao, giàu nhôm (chứa silimanit, cordierit, granat ) tuổi tiền Cambri

- Những tập thấu kinh đá vôi (bị biến chất thành đá hoa) nằm trên

- Xuyên qua hai thành tạo trên là granitoid dưới dạng các thể xâm nhập nhỏ hay dạng tiêm nhập kiểu granit hoá, kèm theo những hoạt động trao đổi biến chất giữa

Trong báo cáo kết quả nghiên cứu Đề án cấp Nhà nước (KT -01 -09) "Nguồn gốc, quy luật phân bổ và đánh giá tiềm năng đá quý, đá kỹ thuật Việt Nam” (1992 - 1995), Nguyễn Kinh Quốc và nnk đã xác định nguồn gốc ruby, saphir vùng Quỳ Châu liên quan với các thành tạo pegmatit, skam Mg và ’’granit bị biến chất trao đổi tái sinh" Các mạch pegmatit ờ Quỳ Châu phân bố chủ yếu ở phía đông và bắc phức nếp lồi Bù Khạng, thường gặp dưới hai dạng:

- Pegmatit dạng thấu kính ngoằn nghoèo hoặc ngọn lừa xuyên vào các trầm tích biến chất (đá phiến thạch anh, mica, silimanit và gneis biotit)

- Pegmatit dạng đai mạch có bề dày không ổn định, xuyên cát đá trầm tích và magma xâm nhập

Kiểu nguồn gốc skam Mg có nét đặc trưng là trầm tích lục nguyên carbonat dày (2000-3000m), bị xuyên cắt bởi granitoid kiềm - á kiềm Chúng phân bố theo phương tây bắc - đông nam, trong phức nếp lồi Bù Khạng

Kiểu nguồn gốc “granit bị biến chất trao đổi tái sinh” được thành tạo trong đá phiến thạch anh, mica, silimanit, disten, staurolit, plagiogneis, chứa các thể granit sáng màu (micmatit, granitogneis cao nhôm và pegmatit).

Trong báo cáo địa chất kết quả tìm kiếm đá quý vùng Quế Phong, Nghĩa Đàn, Nghệ An, ti lệ 1:50.000, Nguyễn Đình Bình và nnk (1995) đã khoanh định triển vọng ruby, saphir sa khoáng Triển vọng đá quý mức A thuộc khu vực Đồng Cộng (xã Châu Bình, Quỳ Châu) Ruby, saphir ở đây nằm trong lớp hạt thô, dày 0,4 - 2,4m, trong đó hàm lượng ruby, saphir: 0,01 - 16,55g/m3 Triển vọng đá quý mức B thuộc khu vực Châu Hạnh - Quỳ Châu Ruby, saphir ở đây cũng nằm trong lớp hạt thô, dày trung bình l,8m; hàm lượng 0,3 - 4,25g/m3 Trong những khu vực triển vọng đã tiến hành tìm kiếm đá quý chi tiết tỷ lệ 1: 25.000 và 1:10.000 (Đỗ Đức Quang, 1977; Đào Hồng Quang, 1998 và Hoàng Xuân Nhật, 1999) Ở đây đã tiến hành nhiều công trình như hào, giếng, khoan, nghiên cứu tích tụ đá quý trong đá gốc ở Đồi Bà Trạc, c ổ Cò, Bản Đung và trong vỏ phong hoá, trong deluvi, aluvi

Các kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Long và nnk (2001, 2003) đã làm sáng

tỏ đặc điểm hình thái tinh thể, thành phần hoá học, màu sắc, tổ hợp cộng sinh khoáng vật, các dạng bao thể tồn tại bên trong ruby, saphir vùng Quỳ Châu, từ đó luận giải điều kiện môi trường sinh thành đá quý ở đây

Năm 2003, Phạm Hòe và nnk đã khoanh định được các khu vực có triển vọng

đá quý ruby, saphir mức độ khác nhau ở khu vực Quỳ Châu - Quỳ Hợp

Những công trình nghiên cứu, điều tra và khai thác đá quý của Tổng Công ty

Đá quý và Vàng Việt Nam, của Viện Địa chất (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ và Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản

đã sơ bộ làm rõ những vấn đề chủ yếu sau đây trong khu vực Châu Bình:

- Các tiền đề địa chất và dấu hiệu tìm kiếm đá quý

- Nguồn gốc đá quý

- Các diện tích triển vọng và dự báo trữ lượng đá quý

Song, những vấn đề nêu trên còn thiếu cụ thể và chưa có cơ sở chắc chắn Đặc biệt về nguồn gốc đá quý nguyên sinh chưa được đầu tư nghiên cứu, chưa giải quyết được đâu là nguồn cung cấp chính cho nguồn đá quý ngoại sinh có giá trị kinh tế Vì vậy, hoạt động khai thác đá quý ở khu vực này cho đến nay hầu như đã dửng hẳn

1.2.3 Khu vực Tây Nguyên và phụ cận

Năm 1978, khi nghiên cứu tổng quan về địa chất và khoáng sản của Việt Nam, Lào, Campuchia Fontaine H và Workman D.R đã nhận xét: trong basalt Đệ tứ và bồi tích có nguồn gốc basalt gặp saphir, ruby, zữcon, còn thạch anh, opal, amethyst có trong ryolit Đây là những phát hiện đầu tiên có giá trị về biểu hiện đá quý ở Miền

Nam Việt Nam.

Các công trinh khảo sát địa chất và khoáng sản khu vực tiểp theo cùa các nhà điạ chất Việt Nam như “Bản đồ Địa chất và Khoáng sản tỷ lệ 1: 500.000” của Nguyễn Xuân Bao (1973 - 1980), các công trình nghiên cứu basalt liên quan đến đá quý, bán quý của Nguyễn Kinh Quốc (1979, 1983, 1988), Nguyễn Hữu Tý (1988), Lê Đình Hữu (1989), Phan Trường Thị (1990) cũng như các phát hiện nhiều điểm đá quý ruby, saphir, granat, zircon, peridot trong quá trình lập bản đồ điạ chất và khoáng sản khu vực ờ các tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000 đã cho thấy khả năng hứa hẹn về đá quý của Miền Nam Việt Nam

Trần Xuân Toản và nnk (Đề tài KT-01-09, 1995) [105, 107] đã phân vùng sinh khoáng đá quý Miền Nam Việt Nam thành 4 đới:

1 Đới sinh khoáng đá quý KonTum

2 Đới sinh khoáng đá quý Quảng Nam - Sa Thày

3 Đới sinh khoáng đá quý Đak Lin

4 Đới sinh khoáng đá quý Đà Lạt

Một số các công trình nghiên cứu đầu tiên về đặc điểm khoáng vật, ngọc học của saphir và các đá bán quý đi cùng như công trình của Smith c p (1995), Ngụy Tuyết Nhung và nnk (1995), Phạm Văn Long (2001) đã nêu được những đặc điểm ngọc học cơ bản nhất của saphir liên quan với basalt Miền Nam Việt Nam Một số công trình gần đây (Nguyễn Viết Ý và nnk, 2004; Trần Trọng Hòa và nnk, 2005; Gamier et al, 2005) đã cho những luận giải mới về nguồn gốc saphir cũng như thời gian thành tạo Theo các tác giả trên thì saphir đã được thành tạo ở dưới sâu, basalt chi đóng vai trò đưa chuyển saphir lên mặt đất trong quá trình hoạt động của nó Ngụy Tuyêt Nhung và nnk, 2007 đã xác lập các đặc điêm tiêu hình của corindon vùng mỏ này và qua đó cũng đi đến kết luận corindon được kết tinh ở dưới sâu, sau đó được basalt kiềm đưa lên bề mặt Trái Đất

Mỏ saphir Đăk Tôn thuộc vùng Đăk Nông nằm trong đới sinh khoáng Đà Lạt Trường quặng này được coi là có tiêm năng trung bình Saphir cùng với zircon nàm

trong sa khoáng aluvi, phân bố ữong hệ thống các thung lũng suối của con sông Đăk

Nông, được xác định ỉà liên quan với các basalt kiềm, á kiềm

Các kết quả khảo sát chi tiết khu vục Đăk Nông của Công ty đá quý và vàng Lâm Đồng (Đinh Văn Nam 2000) [58] đã làm rõ cụ thể tiềm năng saphir khu vực này

Như vậy, cho đến nay đã có khá nhiều công trình nghiên cứu liên quan tới ruby, saphữ Việt Nam Nghiên cứu về ruby, saphir đã được các nhà khoa học thuộc nhiều chuyên môn khác nhau (địa chất học, tinh thể-khoáng vật học, ngọc học, vật lý học, hoá học ) thực hiện trong các năm qua Tuy nhiên, việc nghiên cứu cơ bản về ruby, saphir nhìn chung vẫn chỉ nhằm mục đích luận giải về nguồn gốc và điều kiện thành tạo, mà chưa có sự liên hệ với định hướng sử dụng chúng Vì vậy, chất lượng và giá trị của ruby, saphừ Việt Nam cho đến nay vẫn chưa được đánh giá đúng mức Mặt khác, công nghệ xử lý nâng cấp chất lượng ruby, saphir vẫn chưa được quan tâm đầu tư nghiên cứu, đa phần nguyên liệu thô đều bị đưa ra nước ngoài để xử lý (chủ yếu là Thái Lan) Đây là một sự thất thoát tài nguyên rất đáng lo ngại Trong khi đó trên thế giới việc nghiên cứu về ruby, saphir luôn được đầu tư thích đáng và có sự phối hợp chặt chẽ của các nhà khoa học thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau như tinh thể - khoáng vật học, ngọc học, vật lý học, công nghệ học v.v Việc nghiên cứu về ruby, saphir thường không chi dừng lại ờ các nghiên cứu cơ bản thuần tuý (về tinh thể- khoáng vật học, ngọc học, nguồn gốc ), mà luôn gắn chặt với định hướng sử dụng chúng (công nghệ xử lý nâng cấp chất lượng, công nghệ gia công chế tác)

Chương 2.

ĐẶC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG CỦA BA KIÊU

MỎ RUBY, SAPHIR CHÍNH CỦA VIỆT NAM

Đá quý ruby, saphir cùng với kim cương và emerald được xếp vào nhóm đá quý loại I, là nhóm đá quý có giá trị cao nhất trong thương trường đá quý hiện nay

Ruby, saphir có thể được thành tạo trong những bối cảnh địa chất rất khác nhau, liên quan với nhiều kiểu nguồn gốc thành tạo như magma, pegmatit, biến chất, biến chất trao đổi, sa khoáng

Những quốc gia cung cấp nguồn ruby, saphir lớn trên thế giới là Myanmar, Sri Lanka, Thái Lan, Campuchia, Madagascar, Tanzania, Australia, Ấn Độ, Kenya, Nigeria, Mỹ,

Ruby, saphir trên lãnh thổ Việt Nam đã phát hiện nhiều nai cả miền Bắc, miền Trung và miền Nam, trong đó những mỏ lớn đã và đang được khai thác là Quỳ Châu, Lục Yên, Tân Hương, Trúc Lâu, Đăk Nông, Di Linh, Có thể nói Việt Nam là một trong số ít quốc gia trên thế giới có gần như đầy đủ các kiểu mỏ ruby, saphir, Đây là một tiền đề thuận lợi để nghiên cứu sinh khoáng ruby, saphir, mở rộng tiềm năng đá quý, phục vụ hữu hiệu cơ sở tài nguyên để phát triển ngành công nghiệp đá quý và trang sức Việt Nam [4,25,70,76,79]

2.1 Tổng quan về các kiểu mỏ ruby, saphir trên Thế giói và ở Việt Nam

Trong lịch sử nghiên cứu ruby, saphir đã có nhiều cách phân loại mỏ dựa trên các tiêu chí khác nhau như [70]:

• Phân loại trên cơ sở hình thái của corindon (Ozerov, 1945);

• Phân loại trên cơ sở bổi cảnh địa chất của mỏ (Hughes, R 1990, 1997)

[27,28];

• Phân loại trên cơ sở thạch học cùa đá chứa corỉndon (Schwarz, 1998);

• Phân loại theo các kiểu nguồn gốc mỏ (Kievlenko, 1970) [42];

• Phân loại trên cơ sờ thành phần hóa học của corindon (Muhlmester

1998);

• Phân loại trên cơ sở quả trình thành tạo mỏ (Simonet c.,1997, 2000).

Mỗi cách phân loại đều có những ưu và nhược điểm nhất định Tùy từng trường hợp cụ thể, với những yêu cầu, mục đích khác nhau, người ta có thể sử dụng các kiểu phân loại khác nhau

trong sa khoáng aluvi, phân bố trong hệ thống các thung lũng suối của con sông Đăk Nông, được xác định là liên quan với các basalt kiềm, á kiềm.

Các kết quả khảo sát chi tiết khu vực Đăk Nông của Công ty đá quý và vàng Lâm Đồng (Đinh Văn Nam 2000) [58] đã làm rõ cụ thể tiềm năng saphir khu vực này

Như vậy, cho đến nay đã có khá nhiều công trình nghiên cứu liên quan tới ruby,

saphữ Việt Nam Nghiên cứu về ruby, saphữ đã được các nhà khoa học thuộc nhiều

chuyên môn khác nhau (địa chất học, tinh thể-khoáng vật học, ngọc học, vật lỹ học, hoá học ) thực hiện trong các năm qua Tuy nhiên, việc nghiên cứu cơ bản về ruby, saphir nhìn chung vẫn chỉ nhằm mục đích luận giải về nguồn gốc và diều kiện thành tạo, mà chưa có sự liên hệ với định hướng sử dụng chúng Vì vậy, chất lượng và giá trị của ruby, saphữ Việt Nam cho đến nay vẫn chưa được đánh giá đúng mức Mật khác, công nghệ xử lý nâng cấp chất lượng ruby, saphir vẫn chưa được quan tâm đầu tư nghiên cứu, đa phần nguyên liệu thô đều bị đưa ra nước ngoài để xử lý (chủ yếu là Thái Lan) Đây là một sự thất thoát tài nguyên rất đáng lo ngại Trong khi đó trên thế giới việc nghiên cứu về ruby, saphir luôn được đầu tư thích đáng và có sự phối hợp chặt chẽ của các nhà khoa học thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau như tinh thể - khoáng vật học, ngọc học, vật lý học, công nghệ học v.v Việc nghiên cứu về ruby, saphir thường không chi dừng lại ở các nghiên cứu cơ bản thuần tuý (về tinh thể- khoáng vật học, ngọc học, nguồn gốc ), mà luôn gắn chặt với định hướng sử dụng chúng (công nghệ xử lý nâng cấp chất lượng, công nghệ gia công chế tác)

Chương 2.

ĐẶC ĐIÉM ĐẬC TRƯNG CỦA BA KIÉƯ

MỎ RUBY, SAPHIR CHÍNH CỦA VIỆT NAM

Đá quý ruby, saphir cùng với kim cương và emerald được xếp vào nhóm đá quý loại I, là nhóm đá quý có giá trị cao nhất trong thương trường đá quý hiện nay

Ruby, saphir có thể được thành tạo trong những bối cảnh địa chất rất khác nhau, liên quan với nhiều kiểu nguồn gốc thành tạo như magma, pegmatit, biến chất, biến chất trao đổi, sa khoáng

Những quốc gia cung cẩp nguồn ruby, saphir lớn trên thế giới là Myanmar, Sri Lanka, Thái Lan, Campuchia, Madagascar, Tanzania, Australia, Ẩn Độ, Kenya, Nigeria, Mỹ,

Ruby, saphir trên lãnh thổ Việt Nam đã phát hiện nhiều nơi cả miền Bắc, miền Trung và miền Nam, trong đó những mỏ lớn đã và đang được khai thác là Quỳ Châu, Lục Yên, Tân Hương, Trúc Lâu, Đăk Nông, Di Linh, Có thể nói Việt Nam là một trong số ít quốc gia trên thế giới có gần như đầy đủ các kiểu mỏ ruby, saphir Đây là một tiền đề thuận lợi để nghiên cứu sinh khoáng ruby, saphir, mở rộng tiềm năng đá quý, phục vụ hữu hiệu cơ sờ tài nguyên để phát triển ngành công nghiệp đá quý và trang sức Việt Nam [4,25,70,76,79]

2.1 Tổng quan về các kiểu mỏ ruby, saphir trên Thế giới và ở Việt Nam

Trong lịch sử nghiên cứu ruby, saphir đã có nhiều cách phân loại mỏ dựa trên các tiêu chí khác nhau như [70]:

• Phân loại trên cơ sở hình thái của corindon (Ozerov, 1945);

• Phân loại trên cơ sở bổi cảnh địa chất của mỏ (Hughes, R 1990, 1997)

[27,28];

• Phân loại trên cơ sở thạch học của đá chứa corindon (Schwarz, 1998);

• Phân loại theo các kiếu nguồn gốc mỏ (Kievlenko, 1970) [42];

• Phân loại trên cơ sở thành phần hóa học cùa corindon (Muhlmester,

1998);

• Phân loại ừên cơ sở quá trình thành tạo mỏ (Simonet c ,1 997, 2000),

Mồi cách phân loại đều có những ưu và nhược điểm nhất định Tùy từng trường hợp cụ thể, với những yêu cầu, mục đích khác nhau, người ta có thể sử dụng các kiểu phân loại khác nhau

Tất nhiên, phân loại mỏ dựa trên nguồn gốc thành tạo vẫn là kiểu phân loạihợp lý nhất Tuy vậy, đối với các mỏ ruby, saphừ nguyên sinh thì việc này không hề

dễ dàng trong giai đoạn hiện nay vì, không ít trường hợp, mỏ được thảnh tạo bởi nhiều quá trình khác nhau (đa nguồn gốc), một quá trình có thể chồng lấn lên quá trình khác Hiện nay, đối với các mỏ ruby, saphir người ta hay sử dụng cách phân loại

dựa theo đặc điểm đá chứa hoặc đả liên quan (hosted or related lithology), theo đó

chúng cỏ thể được chia thành 6 kiểu sau đây [38,39]:

• Kiểu mỏ trong đá hoa (marble-hosted type)

• Kiểu mỏ trong các đá metapelit (metapelit-hosted type)

• Kiểu mỏ liên quan với basaỉtt (basaltt-related type)

• Kiểu mỏ liên quan với lamprophyr kiềm (lamprophyre-related type)

• Kiểu mỏ trong các đá giống pegmatit (pegmatoid-hosted type)

• Sa mỏ sa khoáng (placer type)Môt điều rất thú vị là trên lãnh thổ Việt Nam các mỏ và biểu hiện khoáng hóa thuộc hầu như tất cả các kiểu trên đều đã được xác lập, trong khi trên thế giới các mỏ ruby, saphir vốn đã rất hiếm, thì đồng thời lại không một quốc gia nào có được sự tập trung đầy đủ các kiểu mỏ này như nước ta Trong số các kiểu mỏ nói trên thì những kiểu

có giá trị công nghiệp chủ yếu đối với nước ta là:

• Kiểu mỏ trong đả hoa, mà đại diện điển hình là các mỏ Lục Yên và Quỳ Châu.

• Kiểu mỏ trong đả metapeỉit với các đại diện là mỏ Tân Hương và Trúc Lâu.

• Kiểu mỏ liên quan với basaỉtt, gồm nhiều mỏ trên địa bàn các tỉnh Lâm Đồng,

Đăk Nông, Bình Thuận, trong đỏ mỏ Đăk Tôn (Đăk Nông) là đại diện điển hình.2.2 Các thuộc tính đặc trim g của ba kiểu mỏ ruby, saphir chính củã Việt Nam

Ruby, saphir hình thành trong các kiểu mò khác nhau thì có các đặc điểm tinh thể - khoáng vật học, ngọc học và đặc trưng chất lượng khác nhau

» Thông qua việc xây dựng cơ sờ dữ liệu, đồng nhất và quy chuẩn tài liệu về các

mỏ ờ Việt Nam, cũng như các mỏ tương tự ừên thế giới [1,7, 8 ,9 ,1 0 ,1 8 ,1 9 , 20, 23, 28, 31,33,37, 38,43,47, 51, 59, 64, 65,69,70,71, 82, 83, 87,93,103], chúng tôi đã xác lập

được các thuộc tính độc trưng của ba kiểu mỏ này (bảng 2.1), là cơ sở cho việc định

hướng công tác tìm kiếm thăm dò mờ rộng cho các khu mỏ hiện có, cũng như phát hiện mới các mỏ ruby, saphir ừong các khu vực có bối cảnh địa chất tương tự ở nước

ta, tiến tới IĨ1Ô hình hóa chúng

Bảng 2.1 Thuộc tỉnh đặc trưng cùa các kiểu mỏ corindon chính cùa Việt Nam

Kiểu m ỏ trong đá hoa Kiểu m ỏ trong metapeỉit Kiểu mỏ liên quan với bí Kiéu mỏ skarn hoặc mò tiếp xúc - biển chất trao đỗi Kiêu mỏ đá phiên và paragneis chứa corindon', Kiêu

mỏ corindon trong metapelit và metabauxit

Kiểu mỏ trong basaltt kiềm; Kiểu mỏ lamprophyr hoặc kiểu mỏ ngọc corin vụn núi lửa

Thành phần có ích chù yếu của các mỏ gổc là ruby

(mầu đỏ, hồng), saphir các mầu, spinel, tourmalin,

amphibol (pargasit), humit, lazurit, sodalit,

amazonit

Corindon chất lượng ngọc (hiém); corindon công nghiệp và najdac

Saphir, ruby (và zircon)

-Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu - Quỳ Hợp (Nghệ

An)

-Mogok và Mong Hsu (Myanma), Jagdalek

Afganistan), Hunza (Pakistan), Ruyil và Chumar

Dây là kiêu mò ruby, saphir phát triên trong hoặc tại

iếp xúc cùa các tầng đá hoa (calcit hoặc/và dolomit)

/ới các đá magma (granit, pegmatit, syenit) hoặc đá

3hiến (metapelit) Chúng có thể nằm trong tầng đá

loa, tại nơi tiếp xúc hoặc trong các đá magma

Corindon có dạng các tinh thê tự hình, tha hình hoặc dạng khung xương trong các đai biến chất khu vực cao Corindon chi giới hạn trong các tầng đá biến chất đặc thù và các thấu kính chinh hợp cùa đá gneiss và đá phiến giầu nhôm ít khi đạt chất lượng ngọc

Saphir và ruby gặp dưới dạng các th< kiềm phun trào hoặc xâm nhập (ít hc phong hóa mạnh mẽ corindon sẽ giả chứa và dược làm giầu trong tầng đs

Mhĩều mỏ corindon nổi tiếng ở Đông Nam Á và

["rung Á đều gặp dọc theo các đứt gãy, các đới trượt

Trong đá gneis corindon hâu hẽt hình thành trong các đai uốn nếp hoặc trong các khu vực tĩnh bị các đứt

Các đá chứa hlnh thành trong các bố ven lục địa, liên quan với các rift, đú

25

căt phát triến trong hoặc liên quan với đai dụng dộ

của 2 màng Ắn - ú c và Âu - Á Các mỏ ờ Pamir gặp

trên tiếp xúc của các đá carbonat và các đá silicat và

liên quan với các đới siết trượt theo phưong cấu trúc

chung cùa khu vực.

gãy xuyên cắt Najdac và metabauxit liên quan có thể gặp trong nhiều bối cảnh kiến tạo khác

hoặc điểm nóng Ờ một vài trường họ coi nhu liên quan với đới hút chỉm

Hầu hết các mỏ này đều hình thành trong các tướng

biến chất cao, chủ yếu là tướng granulit hoặc trong

các môi trường biến chất động lực (đới catazona)

Các đai đá trầm tích biến chất chứa các tập hoặc thấu

(Inh đá giầu nhôm, dôi khi bị xuyên cát bời các khối

xâm nhập là đặc biệt thuận lợi Môi trường thành tạo

của corindon trong các mỏ này rất phức tạp: trong

điều kiện biến chất mạnh mẽ đẫ đồng thời diễn ra

quá trình nóng chảy từng phần xâm nhập magma,

)egmatit, skam hoá, biến chất trao đồi giầu chất bốc

và cả các hoạt động nhiệt dịch [6].

Hầu hết các mỏ hinh thành trong các tướng biến chất cao, chủ yếu là granulit, trong môi trường biến chất nhiệt động Các đai dá trầm tích biến chất chứa các tập và thấu kính giầu nhôm, trong vài tmờng hợp bị xuyên cắt bởi các đá xâm nhập, là thuận lợi hơn cả

Corindon chất lượng ngọc được basa lên mặt đẩt Loại tốt nhẩt liên quan VI

diatrem và lớp phủ, chúng sẽ bị phon nếu không bị các đá bền vững phủ IỄI đáng kể corindon có thể có mặt trong nham.

Corindon được coi là đồng biển chất Đá trầm tích

oan đầu có thể có tuồi tiền Cambri hoặc ừẻ hơn Các

nỏ lớn nhất trên thế giới đều nàm ờ Đông Nam Á và

[rung Á Tuổi cực tiều thành tạo corindon của chúng

iều nàm trong khoảng từ Oligocene đến Miocene

Corindon được coi là đồng biến chất Đá trầm tích ban đầu có thể có tuổi tiền Cambri hoặc trè hơn Các

đá lộ ra trẽn bề mặt vào những thời kỳ phong hóa hóa học cực thịnh là thuận lọi hơn cả

Thường đả chứa có tuổi Kainozoi ho Basaltt chứa corindon ở New South (Australia) có tuổi Oligocene và Mio Miền Nam Việt Nam có tuổi từ 17,6

Ma (Gamier và nnk, 2005) Điểm đặc trưng là khoáng hoá ruby, saphir gốc đã

im thấy trong nhiều thành tạo khác nhau: trong đá

Các đá gneis và đá phiên mang corindon có liên quan với đá gneis silimanit-granat-biotit, đá phiến kyanit-

Các dòng dung nham, các đá vụn nú kiềm, lamprophyr, nẹphelinit, basam

26

hoa, trong metasomatit (skarnoid), trong pegmatit,

trong syenit kiềm giầu Al bị biến đổi Mặc dù gặp

trong các thành tạo khác nhau nhưng nhìn chung

chúng đều phân bố trong các tầng đá hoa có xen kẹp

các đá metapelit ở mức độ khác nhau, nhiều chỗ bị

xuyên cát bởi các đá xâm nhập có thành phần khác

nhau [5]

mica, quarzit, clinopyroxenit, pegmatit, syenit hoặc các xâm nhập kiềm, anorthosit, chamokit, migmatit, granit, , đá phiến thạch anh-mica, granulit, aplit, đá hoa, amphibolit

Các dá vụn núi lửa bién dổi hoặc/ và mạnh thường có hàm lượng corindon ngọc cao nhất Các đá này đều chứa c manti và vỏ, trong đó có lherzolit, pe

cả gneis chứa corindon

Hẩu hết các thân khoáng gốc đều cố dạng đới hẹp

ìoặc dạng thấu kính, có chiều dầy thường nhỏ hcm

10 m và có thể kéo dài từ vài m đến hàng chục m

Các tập và thấu kính chứa corindon có dạng tầng và không liên tục trong đá gneiss, chiều dầy từ 20 cm đến vài m, dài từ hàng chục đến hàng trăm m theo đường phương Các tập này thường bị biến vị mạnh

Trừ diatrem và họng núi lừa, các thài dây thường có dạng tấm (đai cơ, dòn dòng vụn núi lửa) Các dòng dung nh phẩm bóc tnòn của chúng có độ dầy dưới 1 m đến vài m, dài từ vài trăm r kilomet Các lớp mỏng nhưng rất giầ nặng chứa đá quý nhiều nhất Chúng phủ bao quanh diatrem

2ác tinh thê ruby, saphir thường có dạng lăng trụ sáu

shương, dạng thoi, dạng tháp đôi sáu phương và các

lình ghép của chúng Ruby thường tạo thành các tinh

hể riêng biệt trong đá hoa, trong syenit, thành các

ập hợp dạng tinh đám đôi khi có kích thước khá lớn

rong pegmatit (vài cm đến vài chục cm) Saphir chù

/ếu gặp trong pegmatit có kích thước dao động trong

Trong các đá phun trào saphir và rub các tinh thề dạng lưỡng tháp, thon di thùng rượu Các tinh thể có thề bị ăn đới mầu, chứa nhiều bao thế rán và c với các khoáng vật khác Chúng có t ứng thành phần spinel Kích thước tl khoảng 3 đến 6 mm, đôi khi lớn hom

27

xương với chất lượng ngọc thay đổi, nhưng thường

là không cao Tuy vậy, kích thước cùa chúng có thể rất lớn, có khi lên tới hàng kilogram

-Corindon trong đá hoa Tổ hợp khoáng vật đặc

trưng là spinel, graphit, phlogopit, corindon và

diopsid,

-Corindon trong metasomatit Các khoáng vật chù

yếu là calcit, phlogopit, forsterit, plagioclas,

corinđon, spinel, pargasit, clinohumit, pyrit, graphit

-Corindon trong pegm atit khử silic Khoáng vật chù

yếu là thạch anh, microclin, plagioclas, mica, thường

chửa các tinh thể spinel, đôi khi còn gặp các tinh thể

:orindon mầu đò xẫm, đục đến bán trong.

-Corindon trong syenit kiềm giằu Al bị biến đổi Đây

à loại syenit kiềm rat giầu AI, với thành phần chù

/ếu là nephelin, feldspatit, corindon, mica.

Corindon chẩt lượng thấp chiếm ưu thế trong gneis chứa corindon, loại chất lượng ngọc thường hiếm.

Tổ hợp khoáng vật thường gặp của đá phiến và gneis chứa corindon là: corindon, feldspar, thạch anh ±

silimanit ± muscovite ± biotit ± rutiỉ ± titanit ±

zircon ± apatit ± tourmalin ± magnetit ± kyanit ± calcite ± dolomite ± chlorit ± prenit ± amphibol ± pleonast ± cordierit ± saphirin ± chỉoritoid.

Các khoáng vật có ích chủ yếu là sap

zircon.

Các khoáng vật đi kèm trong đá phun feldspar (chủ yếu là anorthoclas), pyr analcim, ± olivin, amphibol (kaersuti magnetit, ± spinel, ± granat, hiếm hon

biotiưphlogopit, spinel và chrome-dìi

rutil Trong các lẫ hổng có thể có oxi hình (opal), andesin và zeolit Các bao thể rán chù yếu trong corind (hercynit, gahnit), ilmenit, rutil, ilme columbit, uranopyrochlor-betafit, zin kiem, plagioclas, mica, thorit, sulphu Z!ó 2 yếu tố chính khống chế khoáng hóa ruby, saphir

à: 1) Các đới dập vỡ khống chế khoáng hóa

Tietasomatit (skamoid hoá) trong đá hoa; 2) Các tiếp

túc kiến tạo khống chế khoáng hóa corindon trong

segmatit, syenit hình thành trên ranh giới tiếp xúc

>iữa pegmatit/syenit và đá hoa hoặc đá mafic/siêu

nafic.

Các yêu tô không chê chính là thành phân hóa học của đá chứa (cao nhôm, thấp silic) và trình độ biến chất khu vực cao, thường là tướng granulit

Các yếu tố khống chế nguyên sinh là lamprophyr, nephelinit, basanit, hoặc dạng các đai mạch, dòng, đá vụn núi Các yếu tố như bất chinh hợp, đá cổ bào mòn cát qua các dá chửa corindc định hướng để tìm kiếm các mỏ thứ

28

Cho đen nay, ve nguôn gôc cùa kieu mỏ này, đã có

các giả thuyết sau đây:

-D o biến chất đẳng hóa các đá cacbonat nguyên thủy

(protolith) có chứa bauxit hình thành trong điều kiện

phong hóa nhiệt đới ẩm;

-Do sự tương tác của đá hoa với các dung dịch nguồn

gốc biến chất có độ muối cao (muối hòa tan từ các

tầng evaporit xen trong các tầng đá vôi), các nguyên

tố cần thiết để tạo ruby như Al, Cr, v đ ư ợ c giải

phóng ra và kết tinh thành ruby trong tầng đá hoa;

-Oo tác dụng khử silic của đá hoa (và các đá bazơ

khác như các đá amphibolit, serpentinit) đối với

pegmatit hoặc dung dịch pegmatit, syenit;

-Do hoạt động biến chất trao đổi tại ranh giới giữa

các đá xâm nhập (nguồn gốc sâu hoặc do nóng chày

từng phần) và các đá carbonat.

■Theo chúng tôi, các mỏ này thuộc kiểu đa nguồn

%ổc, khoáng hoá ở đây là sàn phẩm tổng họp cùa các

íioạt động biến chất, xâm nhập magma, pegmatit,

ỉkam hoá, biến chất trao đổi giầu chất bốc và cà các

loạt động nhiệt dịch.

Trong hâu hêt các trường hợp các đá trâm tích biên chất chứa corindon được cho ràng là đã hình thành trong quá trình biến chất đảng hóa các đá giầu nhôm, trong đó có các thành tạo bauxit hình thành trong điều kiện phong hóa nhiệt đới Các đới biến đổi nhiệt dịch chứa sét, alunit và diaspor và các đá xâm nhập như syenit nephelin và anorthosit cũng được coi là các thành tạo tiền biến chất thuận lợi Một số mỏ được cho là hình thành do sự tập trung cao nhôm trong các thành tạo liên quan với quá trình siêu biến chất như migmatit và granit hóa

Một vài giả thuyết đã được đẻ suất đ< nguồn gốc cùa các thành tạo chứa sa| hết các mô hlnh dưa ra dều cho rằng đóng vai trò lôi và vẫn chuyển các til ngoại lai (xenocryst) dã hlnh thành tr đất giống như kimberlit đưa kim cươ một đá núi lửa nào có tiềm năng man kiềtn, kimberlit, lamproid, lamproph’

từ độ sâu phải lớn hom độ sâu thành t chưa có sự thống nhất về thành tạo h' sinh corindon chất lượng ngọc Corir thành do:

- quá trinh biến chất các đá giầu nhôi

- quá trình kết tinh các dung thể thàn hoặc dung thể thành phần felsic chưí sâu;

- các phàn ứng tiếp xúc giữa các xâtĩ mafic/mafic với các đá trầm tỉch biếi trong vò lục địa sâu;

- biến chất các trầm tích giầu AI tron dương hút chim,

Kiểu mỏ corindon trong các đá metapelit (metapelit-

losted).

Kiều mỏ corindon trong các đá pegmatoid.

Các mỏ silimanit Các mò sa khoáng corindon và granat đôi khi hình thành từ các mỏ này Các mỏ graphit dạng gàn mạch, mỏ pegmatit chứa muscovit,

Có thê là nguôn cung câp corindon i

cương cho kiểu mỏ sa khoáng và các corindon khác

29

Kiểu mò sa khoáng thạch anh và feldspar có thể hình thành trong bối

cảnh địa chất tương tự Hầu hết các mỏ corindon trong đá hoa trên thế giới

đều chứa ruby, saphir có chất luợng ngọc cao nhất,

trong đó nổi tiếng nhất là mỏ Mogok ờ Myanmar và

Quỳ Châu ở Việt Nam Những loại corindon không

đạt chất lượng ngọc đều có thể dùng làm đồ mỹ nghệ

(chạm khấc, tranh đá, mẫu sưu tập ) Ngoài ruby,

saphir, các mò này còn cho nhiều thành phần có ích

chác như spinel, tourmalin, amazonit, amphibol

pargasit), humit, sodalit.

Cho đến nay chù yếu người ta khai thác các mỏ sa

thoáng liên quan với kiểu mỏ này, tuy vậy ở một số

vùng mỏ như Mogok và Lục Yên các mỏ gốc cũng

Jang được khai thác.

Hầu hết các mỏ corindon trong đá metapelit đều cung cấp corindon công nghiệp, loại chất lượng ngọc thường hiếm hoặc không có Các mò sa khoáng eluvi

và aluvi liên quan thường chứa lượng corindon chất lượng ngọc cao hơn, dễ khai thác hom.

Hiện ữên thé giới người ta chủ yếu k]

sa khoáng liên quan với kiểu mỏ này phần có ích chính là saphứ, ruby và 2

ruby thường cỏ chất lượng thấp đến t thường tối mầu (chứa hàm lượng sắt

ruby và zircon đều phải xử lý bằng cí

khác nhau, chù yểu là xử lý nhiệt.

30

sẽ xây dựng được các quy trình công nghệ thích hợp để nâng cao chất lượng và giá trị của đá quý ruby, saphir Việt Nam Như vậy, cách tiếp cận chủ đạo của Đề tài là:

Nghiên cứu cơ bản (tình thể-khoáng vật học và ngọc học) => Nghiên cứu ứng dụng (chất lượng ngọc của ruby, saphir) => Nghiên cứu triển khai (xây dựng quy trình công nghệ xử lý nhiệt).

Đây là một hướng nghiên cứu mới, cần có sự phối hợp của các nhà chuyên môn thuộc các ngành khoa học khác nhau, sự liên kết giữa các cơ quan nghiên cứu khoa học với các cơ sở sản xuất kinh doanh đá quý,

Hướng giải quyết các vấn đề của đề tài là: Nghiên cứu - Triển khai (các kết quả nghiên cứu cơ bản sẽ được kiểm nghiệm ngay trong thực tiễn sản xuất kinh doanh để sớm có thể triển khai áp dụng)

3.2 Phương pháp xử lý nhiệt

3.2.1 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý nhiệt

Sở dĩ phương pháp xử lý nhiệt đã được chúng tôi lựa chọn để nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ nâng cấp chất lượng ruby, saphir của Việt Nam là vì Khoa Địa chất (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên), đơn vị thực hiện đề tài, đã được Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị thiết bị xử lý nhiệt khá hiện đại từ năm 2006 (lò đốt nhỉệt độ cao HTF 18/4 của hãng Carbolite - Anh) Ngoài ra, về hướng nghiên cứu này, tập thể tác giả

đã theo đuổi từ hàng chục năm nay và đã thu được những kết quả nhất định

Đá quý tự nhiên chỉ thực sự có giá trị khi được chế tác thành ngọc Tất cả các loại đá quý sau khi đã chế tác đều được đặc trưng bởi 4 chỉ tiêu chất lượng là: mầu sắc,

độ tinh khiết, chất lượng chế tác và trọng lượng (thường được gọi là 4 c theo tiếng Anh

suốt) càng cao, chất lượng chế tác càng tốt và trọng lượng càng lớn thì chất lượng (giá

trị) của viên đá càng cao Trong số các chỉ tiêu chất lượng trên chỉ có chỉ tiêu mầu sắc

và độ tinh khiết là có thể xử lý nâng cấp được

Đối với nhóm đá mầu thì mầu sắc là chỉ tiêu quan trọng nhất, quyết định giá trị của viên đá quý Mầu sắc là khái niệm chỉ sự vắng mặt (độ không mầu) hoặc có mặt tương đối của mầu

Sự thay đổi rất nhỏ về mầu sắc có thể dẫn tới sự khác biệt đáng kể về giá trị Nói chung, mầu càng hiếm thì giá trị càng cao, và thường thì những mầu hiếm gặp là những mầu đẹp nhất đối với đá quý Chỉ mầu sắc đẹp thôi chưa đủ, viên đá quý còn cần phải

có mầu phân bố đều ừong cả viên đá

Ngoài mầu đỏ, hồng và lam là những mầu cơ bản và phổ biến nhất, corìndon còn

có thể có rất nhiều sẳc thái mầu khác nữa như vàng, tím, lục, da cam, không mầu, (hình 3.1) Đồng thời corindon tự nhiên cũng ít khi có một mầu tinh khiết nào đó,

mà thường là pha trộn của nhiều sắc thái mầu Hiện tượng nhiều mầu, phân đới mầu cũng rất đặc trưng cho corindon Trong Đá quý học (Ngọc học) người ta thống nhất chia

ra [27, 28]:

o Ruby là loại corindon có gam mầu đỏ, đỏ hơi sấc tím hoặc sắc da cam Mầu hồng chỉ ỉà mầu đỏ nhạt, vì vậy loại saphir hồng (tên gọi theo thương trường) về bản chất vật lý chỉ là ruby có mầu đỏ nhạt (thuộc gam mầu đỏ)

Strong

L ig h t

V iv id Lig h t

Hĩnh 3.1 Mầu đỏ của ruby thay đối theo tông mầu (từ trên xuống dưới) và cường

độ mầu (từ trải qua phải)

V iv id [■art*.

o Các ỉoại corindon có các mầu khác (kể cả không mầu) đều được gọi với tên chung là saphữ kèm theo tính từ chỉ mầu sắc, ví dụ: saphừ vàng, saphir tím, saphừ da cam

o Saphir nhiều mầu là những loại corùidon không có một mầu rõ ràng, thường có các dải, đới, đốm mầu (hình 3.2)

o Ruby, saphữ sao và mắt mèo là loại có độ tinh khiết không cao không thể chế tác theo kiểu facet, nhưng lại chứa các đám sợi rutil, hematit rất nhô dầy đặc, gây nên hiệu úng sao hoặc mắt mèo khi được chế tác thành theo kiểu cabochon Ruby, saphừ hình sao hoặc mắt mèo là do phản chiếu của tia sáng từ các bao the hình kim, Nếu chúng sắp xếp định hướng có quy luật theo ba phương song song với các cặp cạnh lăng trụ của tinh thể thì tạo nên hình sao, hoặc theo một phương trong tinh thể thì tạo nên mắt mèo

Trong khi mầu sắc của ruby và saphừ hồng chỉ do một ion phân tán Cr3+ gây ra thì mầu lam của saphir lại được tạo thành theo một cơ chế hoàn toàn khác: cơ chế chuyển dịch điện tích giữa hoá trị (intervalence charge transfer-IVCT) giừa cặp ion kim loại Fe2+ và Ti4+

Trong cấu trúc của corindon với mức hàm lượng 0,0n%, Ti riêng nó không tạo

ra một mầu nào cả, còn cũng một lượng như vậy của Fe chỉ tạo ra được mầu vàng nhạt

corindon Cả Fe và Ti đều thay thế đồng hình AI ứong cấu trúc của tinh thể corindon

Sắt thì có thể cổ mặt ở 2 trạng thái hoá trị là Fe2+ và Fe3+, còn titan thì có thể tồn tại ở hoátrị Ti4+v àT i3+

Khi có mặt đồng thời Fe2+ và Ti4+ thì sẽ xảy ra tương tác giữa chúng nếu chủng nằm canh nhau Một điện tử đcm lẻ sẽ nhảy từ ion Fe sang ion Ti khi bị kích thích bởi ánh sáng, kèm theo đó là sự hấp thụ chọn lọc ánh sáng nhìn thấy

Quá trình trên được thể hiện theo sơ đồ sau:

Bàng 3.1 Nguyên nhân và cơ chế tạo mầu cùa corindon

Đỏ

- Cr3+ , ruby đỏ tía, đỏ máu bồ câu chỉ chứa 0,1% Cr20 3

- Thường bị biến đổi sang mầu đỏ sấc nâu (Fe3+) hoặc sang đỏ ánh tím do quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị (Fe2+ - 0 - Ti4+)

Hồng

- Cr3+, saphir hồng sáng chứa khoảng 0,03% Cr20 3, hồng xẫm - 0,04%

- Thường bị biến đổi sang mầu hồng sắc nâu (do Fe3+) hoặc ánh tím, tím/lam (do quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+)

Lam - Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - o - Ti4+

Lam tím - Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+ và Cr3+

- Cặp Fe27Fe3+ và Cr3+

Tím sáng - Fe3+ và Cr3+

- Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - o - Ti4+

Tím xẫm - Fe3+ và Cr3+ cùng với quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+

Đỏ tía Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá ữị Fẹ2+ - 0 - Ti4+ cùng Cr3~ trong phối trí 8

mặt

Các kết quả nghiên cứu đặc điểm chất lượng mầu sắc của ruby, saphir Việt Nam được trình bày ứong chương 4

Tóm lại, nguyên nhân tạo mầu của ruby, saphir là do sự có mặt của các nguyên

tố chuyển tiếp trong cấu trúc tinh thể của chúng Tuy vậy, không chỉ riêng sự có mặt của

các nguyên tố này đã đủ để tạo ra các mẩu khác nhau trong corindon Nhìn chung, các

cơ chế tạo mầu của corindon rất phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiêu yêu tô: hoá trị,

số phối tri của các ion, bán kính ion, lực đẩy tĩnh điện, nồng độ của các ion tạo mầu trong corindon [13, 51,52,98,99]

Khi ta nung corindon dưới nhiệt độ nóng chảy của nó (2050°C), 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 mẩu đồng đều trong viên đá, đồng thời thúc đẩy các phản ứng hóa học diễn ra trong đó

Các hợp chất khác nhau trong corindon khi bị nung nóng ở nhiệt độ đến gần nhiệt độ nóng chảy (hoặc cao hom) 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 gây 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 xừ 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 ờ 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 hỏa 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 khừ (hoặc ôxy hóa) một phần Khi nồng độ ôxy giảm đi đáng kể, môi trường xung quanh sẽ

là môi trường khử

Như vậy, bàng 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 bổ chúng trong

cấu trúc của corindon, từ đó mầu sắc của corindon cũng sẽ thay đổi theo

b Độ tinh khiết và tác dụng xử lý nhiệt lên độ tinh khiết

Độ tinh khiết là độ chứa tương đối các bao thể bên trong và các tỳ vết bên ngoài của viên đá, ảnh hưởng đến độ trong suốt, mầu sắc và các đặc tính quang học của nó

Tỳ vết bên ngoài-, là các dấu hiệu độ tinh khiết chỉ phân bố ở mặt ngoài viên đá Bao thể bên trong: là các dấu hiệu độ tinh khiết phân bố trong lòng viên đá hoặc chạy từ

trong lòng ra tới mặt ngoài cùa viên đá

Sự có mặt hoặc vẳng mặt của các đặc điểm độ tinh khiết (bao thể bên trong và tì vết bên ngoài) cũng là một yểu tố quan trọng ảnh hường đến giá trị của viên đá

Các bao thể bên trong đuợc chia thành:

o Các bao thế khoáng vật: các tinh thể kết tinh, rắn, các đám mây, sợi kim que,

chấm đốm, các nút thắt bên trong

o Các khe nứt, vết nứt vỡ, lỗ trống, cát khai

o Các dấu hiệu sinh trưởng bên trong: các mặt ranh giới hạt phản chiếu, các

đường sinh trưởng có mầu, hơi trắng hoặc không mầu Chúng là các dấu hiệu bên trong của quá trình sinh trưởng không đều của tinh thể

Các tì vết bên ngoài có thể phát sinh trong quá trình chế tác, trong quá trình sử dụng, bảo quản, Nhiều viên đá có thể bị xước, trầy bởi các viên khác trong quá trìnhbảo quản, vận chuyển hoặc do sử dụng hàng ngày

Các đặc điểm độ tinh khiết trong ruby, saphir khu vực nghiên cứu được trình bày trong chương 4

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

Hệ số giãn nờ thề tích theo nhiệt độ của các bao thể này có thể khác với hệ số của corindon chủ: 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 ran 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 xừ lý sẽ bị phân huỷ, trong khi các bao thể khác sẽ bị nóng chảy Một sổ bao thể bị mờ hẳn, hoặc biển đổi về hình dạng bên ngoài, trong khi các bao thể khác thi lại có những biến đổi khác nhau về vật lý và hóa học, Theo kết quả nghiên cứu của Themelis (1992) và một

số tác giả khác, nhiệt độ nóng chảy và tính chất của các biến đổi đối với bao thể khoáng vật (bao thể rắn) trong quá trình nung corindon được dẫn ra trong bảng bảng 3.2 [97,

98, 99],

Các bao thể rutil dạng sợi, dạng kim que, khi bị nung tới nhiệt độ gần với điểm nóng chày (1825°C) và để nguội nhanh sẽ bị hòa tan hoàn toàn vào trong cấu trúc của

tinh thể corindon 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.

Bảng 3.2 Nhiệt độ nóng chảy và tính chất biến đổi của các bao thể rắn trong quả trình xử lý nhiệt corindon Tên bao thể

trong corindon

Nhiệt độ nóng chảy

?C)

Biến đổi khi nung

Calcit 1339 Calcit bị phân huỷ ở 885°c (tại áp suất 1 atm) và nóng chảy ở 1339°cCorindon 2050 Là nhiệt độ nóng chảy cùa corindon tinh khiết hóa học

Phlogopit >600 ờ 600°c bắt đầu bị phân huỳ

Graphit 3700 Graphit bắt đầu thăng hoa ờ 3650-3695°C trước khi nóng chảy

Mica >600 N h iệt độ nóng chảy thay đổi theo thành phần

Pirotin 1195 Pirotin thường đi kèm với pyrit, bắt đầu bị phân huỷ ờ 690°c trước khi

nóng chảy Rutil nguyên

sinh

1825 Rutil bị phân huỳ ớ 1640°c

Spinel 2135 Spinel tinh khiết hóa học có điểm nóng chảy 2135°c, thường ờ 1925°c

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

đỏ, chúng sẽ biến đổi theo các cách khác nhau Mức độ và tính chất của các biến đổi này phụ thuộc vào hệ sổ 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 ừong corindon ừong quá trình xử lý nhiệt được dẫn ra trong bảng 3.3.

Tất cả các biến đổi nói trên cần được lưu tâm đến trong quá trình xử lý nhiệt

Thông thưòng, trước khi xử lý nhiệt mẫu (lô mẫu) cần được soi dưới kính hiển vi ngọc

học để xác định tất cả các dấu hiệu độ tinh khiết và dự đoán trước các biến đổi có thể

xảy ra đổi với chúng trong một quy trinh xử lý nhiệt cụ thể Người xử lý phải cân nhắc giữa các biến đối về mầu sắc và độ tinh khiết để làm sao có được kết quả tối ưu nhất Hình ảnh một số biến đổi đối với các dấu hiệu độ tinh khiết khác nhau trong corindon

vùng nghiên cứu trong quá trình xử lý nhiệt được thể hiện trên các hình 3.3 và 3.4 [99].

Bàng 3.3 Tính chất các biến đổi trong các bao thể thường gặp khác trong corindon trong quá trình xử lý

Tên bao th ể Trước x ử lý Sau x ử lý

Sợi rutil Các sợi không bị đứt đoạn Sợi đứt đoạn,dạng đốm, tro, ngôi sao

mặt song tinh trực thoi

Nóng chảy một phần hoặc hoàn toàn

Các đám mây cấu trúc: - Các phần tử rutil

- Không rõ bản chất

- Nóng chảy một phần hoặc hoàn toàn

- Không bị biến đồiCác đám cam sắt Mầu nâu, vàng nâu đến da

cam, phớt đỏ

Các tính tụ mầu phớt nâu, phớt đen, đôi khi mầu trắng; thường chuyển thành vân tayBao thể lòng:

- nguyên sinh

- thứ sinh

- Là các khe nứt lấp đầy bằng các chất lòng, lỏng/khí

Biến đổi thành các bông tuyết; thường phát

triển các đĩa thủy tinh

LỖ trống lấp đầy bằng

vật liệu thùy tinh

B ao thể rắn kèm theo chất khí Thường hình thành các đĩa thuỷ tinh

Bao thể dạng riềm đăng

ten

Bao thể rắn N ó n g chảy, hình thành v òn g nước tràn, đĩa

thuỷ tinh, có thể đảo san hô vòngBao thể dạng vòng sao

Thổ

Bao thể rắn kèm vân tay dạng xuyên tâm

Tinh thể sẽ có mầu đen, tối; hình thành đĩa

thủy tinh hoặc đảo san hô vòngRiềm phóng xạ Zircon kèm theo các chất

lỏng bao quanh

Phát triển các vân tay, hoặc khe nứt căng

Đám mầu xung quanh

bao thể rắn

Tinh thể trong đám mầu Mẩu còn tập trung nhiều hơn xung quanh

bao thểCác đường sinh trường G óc canh, thẳng, rõ nét Bị biến dạng