Để xỏc định tớnh chất phỏt quang của corindon, đốn cực tớm (UV lamps) cho tia cực tớm súng dài (LW = 365 nm) và cực tớm súng ngắn (SW = 254 nm) đƣợc sử dụng.
Ứng dụng để xỏc định tớnh phỏt quang (màu và cƣờng độ phỏt quang) của corindon dƣới súng dài và súng ngắn
d. Xỏc định tỷ trọng
Tỷ trọng là đại lƣợng thứ nguyờn, bằng tỷ số giữa trọng lƣợng của vật với trọng lƣợng một khối nƣớc cú thể tớch bằng vật ở 4°C. Tỷ trọng một chất cho biết chất đú nặng hơn nƣớc bao nhiờu lần.
Trọng lƣợng của viờn đỏ đƣợc xỏc định bằng cỏch cõn trong khụng khớ (cõn khụ), thể tớch viờn đỏ đỳng bằng thể tớch của khối dung dịch (thƣờng dựng nƣớc cất) bị đẩy ra khi nhỳng chỡm viờn đỏ vào đú. Theo định luật Archimedes, khi nhỳng viờn đỏ vào trong một dung dịch nào đú, trọng lƣợng của viờn đỏ sẽ mất đi một lƣợng đỳng bằng trọng lƣợng của khối dung dịch mà nú chiếm chỗ. Thể tớch của viờn đỏ chớnh bằng thể tớch của khối dung dịch bị chiếm chỗ, bằng trọng lƣợng của khối dung dịch đú chia cho tỷ trọng của dung dịch chiếm chỗ. V = (m – m‟)/ ‟. Trong đú, m: trọng lƣợng của viờn đỏ trong khụng khớ; m‟: trọng lƣợng của viờn đỏ
trong dung dịch; ‟: tỷ trọng của dung dịch. Từ đú, ta cú cụng thức tớnh tỷ trọng của viờn đỏ:
= ‟[m/(m – m‟)]
Thụng thƣờng, dung dịch là nƣớc cất ở điều kiện tiờu chuẩn thỡ tỷ trọng bằng 1.
e. Xỏc định đặc điểm bờn trong
Dựng kớnh hiển vi ngọc học phúng đại viờn đỏ lờn nhiều lần để nghiờn cứu và mụ tả cỏc đặc điểm bờn trong của khoỏng vật corindon: sự phõn đới màu, song tinh, dấu hiệu sinh trƣởng, bao thể.
Cỏc phƣơng phỏp xỏc định tớnh chất ngọc học cho cỏc đỏ quý vựng nghiờn cứu đƣợc thực hiện tại Phũng Thớ nghiệm Nghiờn cứu và Giỏm định đỏ quý, Khoa Địa chất, Trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiờn.
CHƢƠNG 4
ĐẶC ĐIỂM TIấU HèNH, ĐẶC ĐIỂM NGỌC HỌC CỦA CORINDON VÙNG NGHIấN CỨU
4.1. ĐẶC ĐIỂM TINH THỂ, KHOÁNG VẬT, NGỌC HỌC CỦA CORINDON TRONG ĐÁ GNEIS MỎ TRÚC LÂU TRONG ĐÁ GNEIS MỎ TRÚC LÂU
Corindon đƣợc phỏt hiện trong sa khoỏng tại thung lũng Trỳc Lõu lần đầu tiờn vào khoảng năm 1994 - 1995, chỳng cú nhiều màu, từ đỏ đến trắng, lam…, độ trong khụng cao nhƣng nhiều viờn cú hiệu ứng sao và kớch thƣớc lớn. Sau này, corindon đƣợc phỏt hiện trong đỏ gốc (gneis, pegmatoit) thƣờng cú chất lƣợng ngọc thấp. Một trong cỏc điểm lộ đỏ gốc chứa corindon đƣợc phỏt hiện là Cũ Mận nằm ở phớa tõy nam thung lũng Trỳc Lõu. Tinh thể corindon cú kớch thƣớc lớn (60 - 70mm), chất lƣợng ngọc rất thấp, thƣờng gặp là corindon màu xanh xỏm, xỏm trắng đục, loại xỏm phớt hồng gặp rất ớt với cỏc kớch thƣớc nhỏ vài mm. Loại màu đỏ cú chất lƣợng ngọc hầu nhƣ khụng gặp.
4.1.1. Thành phần hoỏ học
Cụng thức húa học của corindon là Al2O3, nhƣng chỳng thƣờng chứa nguyờn tố vết hay nguyờn tố gõy màu là Cr, Ti, Fe. Ngoài ra, V, Ga, Mg cũng thƣờng xuất hiện dƣới dạng thay thế đồng hỡnh với Al, với hàm lƣợng ớt hơn và cũng tạo nờn sự phong phỳ về màu sắc của corindon. Đó cú khỏ nhiều nghiờn cứu chỉ ra sự khỏc biệt về hàm lƣợng nguyờn tố vết trong corindon nguồn gốc magma và biến chất. Vớ dụ: corindon nguồn gốc biến chất đặc trƣng bởi hàm lƣợng Cr cao, Mg cao (>60ppm); Ga thấp (<75ppm), tỷ lệ Ga/Mg <10, tỷ lệ Cr2O3/Ga2O3 lớn hơn 3, Fe thấp (<3.000ppm); corindon nguồn gốc magma lại cao sắt (3000 - trờn 10.000ppm), cao Ga (>140ppm), thấp Cr, tỷ lệ Cr2O3/Ga2O3 nhỏ hơn 1, thấp Mg, tỷ lệ Ga/Mg >10.
Cỏc kết quả phõn tớch thành phần của corindon Trỳc Lõu (Bảng 4.1a, b; Hỡnh 4.1) cho thấy, hàm lƣợng cỏc nguyờn tố vết giảm dần từ Fe>Ti>Cr>Ga>V. Trong đú, Fe là nguyờn tố luụn luụn cú mặt và với hàm lƣợng lớn từ 1167 đến 13844, trung bỡnh là 7653ppm, hầu hết lớn hơn 3000ppm; Ti thay đổi lớn, cú mẫu khụng phỏt hiện đƣợc nhƣng cũng cú mẫu lờn đến hơn 1000ppm, trung bỡnh là 118ppm; Cr
từ 0 – 582ppm, chủ yếu nhỏ hơn 150ppm (hàm lƣợng đủ để cho corindon cú màu hồng), trung bỡnh là 109ppm; Ga biến thiờn rất rộng (10 - 250ppm), trung bỡnh là 96ppm; V từ 8 – 50ppm (trung bỡnh là 20ppm). Tỷ số Cr2O3/Ga2O3 chủ yếu nhỏ hơn 3. Ngoài ra, cũn phỏt hiện cỏc nguyờn tố tạp chất nhƣ: Si, Na, K,...
Mức độ phổ biến của cỏc nguyờn tố vết làm ảnh hƣởng đến một số tớnh chất khỏc của corindon sẽ đƣợc đề cập sau nhƣ: cấu trỳc tinh thể, màu sắc, phổ hấp thụ, tớnh phỏt quang.
Bảng 4.1a. Thành phần húa học (%TL) của corindon mỏ Trỳc Lõu
(phõn tớch microsonde tại Nga)
KHM TL5096-1t TL5096-1r TL5096-2t TL5096-2r TL5096-3t TL5096-3r TL5096-4t TL5096-4r FeO + Fe2O3 1.12 1.12 1.33 1.78 1.19 1.2 1.1 1.13 Ga2O3 0 0 0.039 0.006 0.061 0.041 0.007 0.053 Al2O3 99.08 98.97 98.72 97.73 99.27 98.73 99.5 98.9 TiO2 0 0 0.012 0.189 0 0.002 0.001 0 V2O5 0.005 0.003 0.008 0.007 0.006 0.018 0.003 0.017 Cr2O3 0.009 0.018 0.03 0.031 0.025 0.014 0.026 0.013 MnO 0 0.001 0 0 0 0 0.003 0
Nguồn: Ngụy Tuyết Nhung và nnk, 2007.
Bảng 4.1b. Thành phần húa học (%TL) của corindon Trỳc Lõu
(1-7: Phõn tớch microsonde tại Đài Loan; 8-13: Phõn tớch microsonde tại Viện Khoa học Địa chất và Khoỏng sản Việt Nam)
Oxit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 SiO2 0 0 0.032 0.024 0.097 0.012 0.031 0,10 TiO2 0.012 0.034 0.019 0 0 0.034 0.05 Al2O3 98.13 98.26 97.12 98.95 97.84 98.56 98.47 98,70 99,30 99.20 99.2 99.0 99.0 Cr2O3 0.01 0 0 0 0.043 0.023 0 0,05 0,11 0.17 0.17 0.44 0.07 FeO + Fe2O3 1.222 1.027 1.007 0.94 1.077 1.097 0.972 1,10 0,37 0.62 0.48 0.15 0.63 MnO 0 0 0.01 0 0.016 0 0 NiO 0 0 0 0.01 0 0.041 0.015 CaO 0 0 0.043 0 0.008 0.012 0 Na2O 0 0 0 0 0.021 0.007 0 K2O 0 0 0.011 0.01 0.028 0 0.007 P2O5 0 0.06 0.03 0.03 0 0.059 0.049 ZnO 0.058 0.01 0.076 0 0.047 0.234 0.034
0 200 0 400 0 600 0 800 0 1000 0 1200 0 1400 0 1600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 1 4 15 1 6 17 18 Fe Cr Ti Mg Ga V H à m l - ợ n g ( p p m ) Số mẫu
Hỡnh 4.1. Hàm lƣợng cỏc nguyờn tố vết (ppm) trong corindon Trỳc Lõu 4.1.2. Đặc điểm cấu trỳc, hỡnh thỏi tinh thể
Thụng số ụ cơ sở của corindon Trỳc Lõu đƣợc xỏc định dựa trờn giản đồ nhiễu xạ rơnghen, cỏc pik nhiễu xạ đƣợc dựng để tớnh là: (0 1 2), (1 0 4), (1 10), (1 1 3), (0 2 4), (1 1 6), (2 1 1), (1 2 2), (2 1 4), (1 0 10), (1 1 9), (2 1 7), (3 0 6), (2 2 3), (1 2 8) và (0 2 10). Kết quả thu đƣợc là: a = 4.7638 0.0003, c = 12.9934 0.0078A˚.
So với thụng số ụ cơ sở của corindon tinh khiết là a = 4.758Ao
; c = 12.991Ao, cú thể thấy cấu trỳc tinh thể của corindon Trỳc Lõu đó gión nở theo phƣơng a, sự chờnh lệch của thụng số c khụng lớn, nằm trong sai số của phộp đo. Sở dĩ cú kết quả nhƣ vậy là do Al3+ đó đƣợc thay thế đồng hỡnh bằng cỏc ion cú bỏn kớnh lớn hơn (bỏn kớnh R của cỏc ion nhƣ sau: R của Al3+
= 0,535A˚; của Cr3+ = 0,615A˚, của Fe3+ = 0.643A˚, Fe2+ = 0.78A˚, Ti4+ = 0.605A˚) và do corindon Trỳc Lõu cú hàm lƣợng Fe lớn dẫn đến ụ cơ sở đó bị gión nở.
Hỡnh 4.2. Hỡnh dạng tinh thể corindon mỏ Trỳc Lõu
Hỡnh 4.3. Vết khớa song song trong tinh thể corindon
Corindon Trỳc Lõu cú độ tự hỡnh cao, phần lớn gặp ở dạng tinh thể là hỡnh ghộp của lăng trụ 6 phƣơng với hỡnh đụi mặt. Kớch thƣớc tinh thể khỏ lớn, đƣờng kớnh ngang thay đổi từ vài milimet đến 60 - 70mm. Tỷ lệ giữa chiều cao và bề
ngang tinh thể thƣờng dao động trong khoảng 3 đến 1, nờn tinh thể thƣờng cú dạng cột ngắn, ở nhiều tinh thể chiều ngang lại phỏt triển hơn chiều cao, tinh thể trở nờn cú dạng tấm lục giỏc (Hỡnh 4.2). Trờn mặt cắt vuụng gúc với trục đứng của cỏc tinh thể corindon (song song với mặt cơ sở) thƣờng quan sỏt thấy hai hệ thống khe nứt, vết khớa song song hoặc cắt nhau một gúc 60o
(Hỡnh 4.3).
4.1.3. Đặc điểm ngọc học