ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN
* • • •
*4=** s|s *
TEN ĐÊ TAI: Nghiên cứu môi quan hê giữa các đăc điểm ngoe
học của ruby, saphir và đá chứa mỏ Lục Yên, Trúc Lâu,
tỉnh Yên Bái
MÃ SÔ: QT-08-48
C HỦ TR Ì ĐÊ TÀI: ThS. Nguyễn Thị M inh Thuyết
DAI HOC QUỐC GIA HÀ NÔI
TRIJNG TẨM T-iÔNG tin thụ VIẺN
~Õ0C6Q0QCM£9
HÀ NỘI - 2008
2
BÁO CÁO TÓM TẮT
a. Tên đề tài: Nghỉên cứu mối quan hệ giữa các đặc điểm ngọc học của ruby,
saphỉr và đá chứa mỏ Lục Yên, Trúc Lâu, tỉnh Yên Bái
M ã số: QT-08-48
b. Chủ trì đề tài: Nguyên Thị Minh Thuyết
c. Các cán bộ tham gia:
d. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
Xác định thành phần vật chất của đá chứa corindon vùng nghiên cứu
Xác lập đặc điểm ngọc học của ruby, saphir vùng nghiên cứu
Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa đặc điểm ngọc học của ruby, saphừ và đá chứa
ruby, saphừ vùng nghiên cứu.
e. Các kết quả đạt được:
Đã xác định được thành phần vật chất của đá chứa ruby, saphir vùng nghiên
cứu; đặc điểm ngọc học của chúng và mối quan hệ giữa thành phần vật chất đá chứa
với những đặc điểm ngọc học đó.
f. Tình hình kinh phí của đề tài (hoặc dự án):
- Kinh phí hỗ trợ: 20.000.000đ
areas
Defined the gemological characteristics of ruby and sapphire in An Phu and
True Lau mines
Defined the relationships between gemological characteristics of ruby,
sapphires and ruby, sapphire bearing rocks in An Phu and True Lau mines.
4. Results: Defined the relationships between composition of ruby, sapphire
bearing rocks and the gemological characteristics of ruby, sapphire in the study
eares.
4
M ỤC LỤ C
TT Mục Trang
M Ở ĐẦU 7
CHƯƠNG 1
C ơ SỞ LÝ THUYÉT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u
1.1. Khái quát đặc điểm ruby, saphir 8
1.2. Phương pháp nghiên cứu 10
1.2.1. Phương pháp thực địa khảo sát địa chất 10
1.2.2. Các phương pháp phân tích trong phòng 10
CHƯƠNG 2
ĐẶC Đ IẺM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT ĐÁ CH ỨA RUBY,
SAPHIR MỎ AN PHÚ VÀ TRÚC LÂU - LỤC YÊN 11
2.1. Đặc điểm thành phần vật chất đá hoa mỏ An Phú 11
2.1.1. Thành phần hóa học 12
2.1.2. Thành phần thạch học và tổ họp khoáng vật cộng sinh đặc trưng 12
2.2. Đặc điểm thành phần vật chất đá gneis mỏ Trúc Lâu 14
2.2.1. Thành phần hóa học 14
2.1.2. Thành phần thạch học và tổ hợp khoáng vật cộng sinh đặc 15
trưng
CHƯƠNG 3
ĐẶC ĐIẺM NGỌC HỌC CỦA RUBY, SAPH IR
Ruby, saphir được kết tinh trong một số điều kiện địa chất nội sinh. Trong
mồi điều kiện cụ thể thì chúng có đặc điểm tinh thể, khoáng vật và ngọc học khác
nhau.
Nghiên cứu mổi quan hệ giữa đặc điểm ngọc học của ruby, saphir và đá chứa
mỏ Lục Yên, Trúc Lâu tỉnh Yên Bái góp phần định hướng cho công tác tìm kiếm,
đánh giá triển vọng cho loại hình khoáng sản có giá trị này.
MỤC TIÊU CỦA ĐẺ TÀI
Xác định thành phần vật chất của đá chứa corindon vùng nghiên cứu
Xác lập đặc điểm ngọc học của ruby, saphir vùng nghiên cứu
Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa đặc điểm ngọc và đá chứa ruby, saphir vùng
nghiên cứu.
NH IỆM VỤ CỦA ĐÈ TÀ I
Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu liên quan đến đối tượng và vùng nghiên
cứu.
Khảo sát thực địa, thu thập mẫu.
Phân tích, xác định các đặc điểm của ruby, saphir (thành phần hóa học, màu
sắc, hình thái, cẩu trúc tinh thể, đặc điểm bên trong, ).
Phân tích, xác định đặc điểm thành phần vật chất của đá gốc (đá chứa ruby,
saphir).
Xác định mối quan hệ giữa thành phần vật chất của đá chứa với đặc điểm ngọc
của ruby, saphir vùng nghiên cứu.
7
C HƯ ƠNG 1
C ơ SỞ LÝ TH U YẾ T VÀ PH ƯƠ NG PH Á P NGH IÊN c ứ u
1.1. Khái quát đặc điểm ruby, saphir
Ruby, saphir là các biến loại của khoáng vật corindon, thuộc lớp oxyt, có
công thức hóa học rất đơn giản là A120 3, kết tinh trong hệ ba phương, mạng tinh thể
gồm những ion 0 ‘2 xếp khít theo luật xếp cầu sáu phương, các ion Al+ phân bố
trong các khoang trổng tám mặt tạo bởi các ion O'2 (Hình 1.1).
y
(do quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+)
Lam - Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+
Lam tím
- Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+ và Cr3+
- Cặp Fe2+/Fe3+ và Cr3*
Tím sáng
- Fe3+ và Cr3+
- Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá t ị Fe2+ - 0 - Ti4+
Tím xâm
- Fe3+ và Cr3+ cùng với quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 -
Ti
Đỏ tía
Quá trình chuyển dịch điện tích giữa hoá trị Fe2+ - 0 - Ti4+ cùng Cr3+ trong
phối trí 8 mặt
Vàng
- Do sự dịch chuyển của cặp ion Fe+3 - Fe+3
- Tâm màu (tâm màu) lỗ hổng do sự thay đổi của các ion hóa trị +2 thay thế
cho Al3+ trong cấu trúc của ruby, saphir như Mg2+.
Cam
Sự kết hợp của màu đỏ (Cr3+) với một hoặc các nguyên nhân gây màu vàng
Lục
Sự dịch chuyển điện tích của cặp Fe+3 - Fe+3, cộng với sự dịch chuyển của
lófp điện từ bên trong Fe+2 - Ti+4 -> Fe+3 - Ti43
Đổi màu
Sự di chuyển tích của ion v 3+ trong phối trí tám mặt trong cấu trúc. Do sự
cân bàng điện ở cả màu đỏ và lam - lục, sự thay đổi màu cùa đá quý phụ
thuộc vào thành phần của nguồn sáng
Nâu đậm Màu cơ học là do màu nâu đậm của các tẩm hematit
Do có màu sắc đẹp, độ cứng cao nên từ xa xưa ruby, saphir đã được coi là
một loại đá quý cao cấp. Liên quan với màu sắc ruby, saphir có những tên gọi khác
C HƯ ƠN G 2
Đ ẶC ĐIỂM T H ÀN H PHẦ N VẬ T C H ẤT Đ Á C HỨ A R UBY, SA PHIR
M Ỏ A N P HÚ VÀ TRÚC LÂ U - LỤC YÊN
Đá chứa ruby, saphir của mỏ An Phủ là đá hoa calcit. Đá chứa saphir của mỏ
Trúc Lâu là đá gneis. Cả hai mỏ đều thuộc huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái, mỏ An
Phú ở bờ trái sông Chảy và thuộc đới cấu trúc Sông Chảy , mỏ Trúc Lâu ở bờ phải
sông Chảy, thuộc đới cấu trúc Sông Hồng (Hình 2.1).
2.1. Đặc điểm thành phần vật chất đá hoa mỏ An Phú
Đá hoa chứa ruby, saphir màu mỏ An Phú có đặc điểm như sau:
11
I
2.1.1. Thành phần hóa học
Từ kết quả phân tích thành phần hóa học (Bảng 2.1) của đá hoa chứa ruby,
saphir màu mỏ An Phú có thể thấy: Si, Ti và đặc biệt là AI tăng cao. Thành phần Cr
tăng trong khi Ga, V lại thấp hơn hàm lượng trung bình.
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của đá hoa chứa ruby, saphir màu và spinel mỏ An Phú
(phân tích bằng phương pháp huỳnh quang tia X tại Viện Địa chất, Greifswald, Đức)
TT
SiOj Ti02 AIjOj
Fe2Oj MnO MgO CaO
Na20 k 2o
P2Os
Cr*
Ga*
V*
(%) (%) (%) (%) (%)
(%) (%) (%) (%) (%)
ppm
ppm
ppm
2.1.2. Thành phần thạch học và tổ họp khoáng vật cộng sỉnh đặc trưng
Đá hoa calcit chứa ruby, saphir màu hệ tầng An Phú có đặc điểm thạch học
sau:
Đá màu trắng chứa corindon, amphibon, phlogopit, graphit, pyrit (hình 2.2 -
2.5); kiến trúc hạt biến tinh, không đều, kích thước tò nhỏ đển lớn, bao gồm các tổ
họp cộng sinh khoáng vật sau (hình 2.6a - 2.10):
- Calcit + ruby, saphir màu +/— graphit +/— pyrit
- Calcit + ruby, saphir màu + amphibon + /- graphit + /- pyrit
- Calcit + ruby, saphir màu + amphibon + phlogopit +/- margarit +/- graphit
+/- pyrit
12
Hình 2.2 Đá hoa calcit chứa corindon
Hình 2.4. Đá hoa calcit chứa corỉndon,
amphibon, phlogopit, pyrit
Hình 2.3. Đá hoa calcit chửa corindon,
amphibon (Mẩu LY123)
Hình 2.5. Đá hoa calcit chứa corindon,
amphibon, phlogopit, pyrỉt, graphit,
margarit (Mầu LY101)
Hình 2.6a. Cân bàng Cor - Cc Hmh 2.6b. CSn b j ng Cor - Cc
Mẩu LY121, nicon: d = 1.2mm Mấu AP4, nicon: d = 1.2mm
13
Hình 2.7. THCS: Cor + Amp + Cc + Phl Hình 2.8. THCS: Phi + Amp + An + Cor
Mẩu LY101, nicon: +; d = 1.2mm Mấu LY123, nicon: +; d = 1.2mm
Hình 2.9. THCS: Phl + Cor + Am + Cc Hình 2.10. THCS: Cor + An + Phl
Mẩu LY101/4, nicon: +; d = 1.2mm Mầu LY101/2, nicon: +; d = 1.2mm
Từ các tổ hợp khoáng vật cộng sinh trên cho thấy ruby, saphir được kết tinh
trong quá trình biến chất từ đá cacbonat giàu Al, Cr. Vì vậy, đặc điểm và chất lượng
ngọc của ruby, saphir trong đá hoa chịu nhiều ảnh hường của đá cacbonat (cụ thể
được xem xét trong chương 3).
13.71 0.61
0.09
1.2
3.33 4.97
73.72 <5
17
< 12
2 0.744
14.19 6.02 0.54
2.03
3.02
4.68
65.52
<5
25
< 12
3 4.999 29.62
19.88
0.25
0.57
2.03
5.56 35.79 51
46
292
4
0.65
15.4
4.02 2.44
3.11
1.30 3.24 58.10
nicon d = 0.6mm
Hình 2.14. THCS: Pla+CoH-Sil;
nicon d = o.ómra
Hình 2.13. THCS: Fel-K+CorfSiI;
nicon +, d = 0.6mm
Hình 2.15. THCS: Pla+CoH-Sil;
nicon +, d = 0.6mm
•, ;
'cs V
\ <
■ *
t ị t •
'^”ĩr ’I 1» V
4 Y ;
-
■h.
, r • V. 1 ' V ^ -4y
i.,
Hình 2.16. THCS: PIa+CorfSpi+Bi;
nicon d = 0.6mm
Hình 2.17. THCS: Grt+Cor+Fel-K+;
nicon d = 0.6mm
Từ những tổ hợp khoáng vật cộng sinh cho thấy saphir mỏ Trúc Lâu có
nguồn gốc biến chất từ đá sét giàu Al, Fe, Ti nên saphừ mỏ Trúc Lâu có những tính
chất phản ánh rõ môi trường hóa học thành tạo (chi tiết được khảo sát trong chương 3).
DAI HỌC QUỐC GIA HA NOI
TRUNG TẨM Th ò n g tin thư Vi Ẻn
OOOkOOQQ
17
CH ƯƠNG 3
3.1.5. Tính phát quang
Thể hiện rõ, đặc biệt ở những viên màu đỏ đậm, tất cả đều phát quang mạnh,
màu đỏ dưới tia cực tím sóng dài, yếu hơn dưới tia cực tím sóng ngắn.
3.1.6. Đặc điểm bên trong
Bao thể đặc trưng của corindon An Phú là: calcit, phlogopit, pyrit, graphit.
Ngoài ra, còn gặp các bao thể apatit, zircon, plagiocla, corindon, rutil và bao thể
lỏng gồm: bao thể lỏng nguyên sinh (loại A), bao thể lỏng già thứ sinh (loại B) và
bao thể lỏng thứ sinh thực sự (loại C). Các bao thể lỏng là những bao thể đa pha
chứa tổ hợp C 0 2-H2S-C0S-S8-A10(0H) (Gaston Giuliani và nnk, 2003).
19
Hình 33. Bao thể calcit, hiện tượng nứt
nẻ; nicon: +; d = 0.6mm
Hình 3.5. Bao thể zircon tự hình;
nicon: -;d = 03mm
Hỉnh 3.7. Bao thể corindon tự hình, song
tinh phá hủy; nỉcon: +; d = 0.3mm
Hình 3.9. Bao thể nguyên sinh loại A
(Gaston Giuliani và nnk, 2003)
Hỉnh 3.11. Bao thể lỏng giả thứ sinh loại B
(Gaston Giuliani và nnk, 2003)
phloạopit
Spin en
t Pỉagiocla
t /
Hình 3.4. Bao thể phlogopit, spinel,
plagỉocla; nỉcon: +; d = 03mm
Hình 3.6. Bao thể apatit
Hình 3.8. Bao thể rutil; d = 0.3mm
Hình 3.10. Bao thể nguyên sinh loại A
(Gaston Giuliani và nnk, 2003)
Khác với mỏ An Phủ, ở mỏ Trúc Lâu chủ yếu gồm saphir và saphir màu do
hàm lượng nguyên tố gây màu giảm đần theo thứ tự như sau: Fe>Ti>Cr. Trong đó, Fe
là nguyên tố luôn luôn có mặt và với hàm lượng lớn từ 1167 đến 13844, trung bình
là 7653ppm hầu hết lớn hơn 3000ppm; Ti thay đổi lớn, có mẫu không phát hiện
nhưng cũng có mẫu lên đến hơn lOOOppm, trung bình là 118ppm; Cr từ 0 -
582ppm chủ yếu nhỏ hơn 150ppm (hàm lượng đủ để cho corindon có màu hồng).
21
Saphừ và saphir màu mỏ Trúc Lâu có màu lam tối, xám trắng, trắng đục, xám
phớt vàng, trăng đục loang lô (Hình 3.2), với cường độ rất xỉn. Loại corindon màu đỏ
ừong đá gôc hâu như rât hiếm khi gặp, chỉ gặp một vài viên màu hồng nhạt có kích
thước rât nhỏ, bởi hàm lượng Cr thường nhỏ hơn 150ppm (hàm lượng cần thiết để
corindon cho màu hồng nhạt).
Hình 3.14. Màu sắc của saphir Trúc Lâu
3.2.3. Tỷ trọng
Phụ thuộc vào mức độ chứa bao thể rắn bên trong mà tỷ trọng cùa các viên
saphir cũng thay đổi. Các viên nhỏ ít rạn nút, chứa ít bao thể thường có tỷ trong cao
hơn so với các viên chứa nhiều bao thể, rạn nứt mạnh. Giá trị tỷ trọng thay đổi từ
3,95 - 3,99.
3.2.4. Chiết suất
Saphir mỏ Trúc Lâu có chiết suất dao động trong khoảng 1,762 - 1,771.
3.2.5. Tính phát quang
Kết quả phân tính dưới tia cực tím sóng ngắn vài sóng dài cho thấy saphir
mỏ Trúc Lâu hầu như không phát quang, do hàm lượng sắt quá cao.
3.2.6. Đặc điểm bên trong
Saphir chứa nhiều bao thể rắn, sẫm màu như biotit, ilmenit, manhetit, zircon
(phản ánh môi trường kết tinh giàu Fe, Ti) và bao thể thứ sinh như clorit, các phá
hủy sau quá trình kết tinh (song tinh, nứt n ẻ ).
Độ trong suốt của saphir bị ảnh hường do các tì vết bên trong như bao thể,
khe nứt. Nhìn chung saphir Trúc Lâu có độ trong suốt trung bình đến kém do chứa
số lượng lớn bao thể có kích thước lớn, sẫm màu như đã kể trên và sự phát triển của
cường độ rất xỉn. Ruby, saphir màu An Phú có màu đỏ, tía, hồng với cường độ từ
xĩn đến rất tươi. Như vậy, xét theo tiêu chí màu sắc thì ruby, saphir màu An Phủ có
chất lượng cao còn saphir Trúc Lâu có chất lượng màu sắc rất thấp.
3.3.2. Độ tinh khiết
Độ tinh khiết quyết định độ bền, đẹp của corindon và phụ thuộc vào thành
phần số lượng bao thể, các nứt nẻ, phá hủy sau quá trình thành tạo của khoáng vật
đá quý.
23
Độ tinh khiết của saphir Trúc Lâu rất thấp do chứa nhiều bao thể sẫm màu
như: biotit, ilmenit, manhetit và hiện tượng phá hủy sau quá trình kết tinh: song tinh
phá hủy, nứt nẻ.
Mặc dù chứa nhiều loại bao thể, nhưng với số lượng và kích thước nhỏ, ít nứt
nè hơn nên độ tinh khiết của ruby, saphir màu An Phú cao hom của saphir Trúc Lâu
3.3.3. Kích thước
Kích thước quyết định độ đẹp và khả năng sử dụng của ruby, saphir. Một
viên ruby, saphir có màu đẹp, độ tinh khiết cao mà kích thước rất nhỏ thì khó chế
tác, giá trị thấp và như vậy cũng không được đánh giá là có chất lượng cao.
Nhìn chung, ruby, saphir thuộc 2 vùng mỏ đều cỏ kích thước từ nhỏ (cỡ
<mm) đến lớn (4, 5cm).
Với các đặc trưng chất lượng ngọc như trên có thể kết luận: ruby, saphir màu
mỏ An Phú có chất lượng ngọc cao, saphir mỏ Trúc Lâu có chất lượng ngọc rất
thấp.
24
K ÉT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể đi đển một số kết luận sau:
1. Đá hoa canxit chứa ruby, saphir mỏ An Phú - Lục Yên thuộc loại cao Al, Cr,
thấp Fe. Đá gneis chứa saphir mỏ Trúc Lâu thuộc loại cao Al, Ti, Fe, thấp
Cr.
2. Ruby, saphir mỏ An Phú có đặc điểm ngọc tương ứng với thành phần của đá
chứa là có màu đỏ tươi, đỏ tía, hồng, phát quang dưới tia cực tím sóng ngắn
Can (2006), ”A r-A r and U-Pb ages of marble-hosted ruby deposits from central
and southeast Asia”, J. Earth Sci./Rev. can. sci. Teưe 43(4): 509-532.
26
Copyright: Tài liệu đại học ©