چالش تشخیص یاقوت های سرخ سنتتیک
چهل یاقوت سرخ با تراش فست دریافت شده از آزمایشگاه های GIA بانکوک و هنگ کنگ مورد مطالعه قرار گرفتند. وزن سنگها در رنج 1.2 تا 1.48 قیراط در طیف رنگهای قرمز تا قرمز مایل به ارغوانی هستند. تمامی این یاقوتها دارای اینکلوژن هایی هستند که شباهتی با مطالب گذشته درباره نمونه سنتتیک و یا طبیعی تک موردی ندارند. بنابراین یافتن منشا طبیعی یا مصنوعی بودن این یاقوت ها به بحثی چالش انگیز تبدیل شد.
این اینکلوژنها شامل انواع بارشی، رشته مانند، نیدل های سوزنی، انبوه کریستالی همانند انبوه زیرکن، نگاتیو کریستال های زاویه دار، فلاکس مانند و دسته های نقاط اثر انگشت توری شکل (ترکهای احیا شده) هستند. همچنین کالرزونینگ مایل به ارغوانی نیز در بسیاری از این سنگها یافت شد.
بررسی های استاندارد فیزیکی نمونه ها
بررسی ویژگی های این یاقوت ها با ابزار استاندارد گوهرشناسی و انالیزهای طیف سنجی رامان و FTIR حاکی از جنس کرندوم بودن و نرمال بودن طیف جذبی روبی در تمامی نمونه ها بود. نمونه ها دارای فلورسانس قرمز قوی زیر طول موج بالای UV و ضعیف در طول موج کوتاه اشعه ماورابنفش بودند. برخی از یاقوت های سرخ دارای نوارهای بیرنگ هنگامی که در معرض اشعه UV موج کوتاه قرار میگرفتند آن نواحی مایل به سفید گچی از خود نشان میداند.
آزمایشات میکروسکوپی و ویژگی های درونی یاقوت های سرخ
این روبی های چالشی به ما کالر زونینگ (منطقه بندی رنگی) را نشان میدادند که امری غیر معمول در ظاهرشان شامل ساختار زاویه دار قرمز اشباع تا قرمز مایل به ارغوانی بود، چیزی که در بیشتر یاقوت های سرخ طبیعی به صورت گرد شده و بدون نقاط تیز میدیدیم. برخی از روبی ها نیز دارای صفحات خیلی نازک بی رنگ و زونینگ آبی بودند.
تصویر 2: کالرزونینگ زاویه ای همراه با زاویه های بنظر گرد. مشاهده شده در حالت غوطه وری در متیل یدید. عکس از S. Saeseaw GIA
تصویر 3: صفحه بی رنگ در جهت سرتاسری کمربند سنگ دیده میشود. مشاهده شده در حالت غوطه وری در متیل یدید. عکس از S. Saeseaw�GIA
تصویر4: کالرزونیگ در حالت غوطهوری در متیل یدید. عکس از S. Saeseaw �GIA
تصویر 5: کالرزونیگ آبی رنگ در تعدادی روبی غیر معمول، در حالت غوطهوری در متیل یدید. عکس از S. Saeseaw �GIA
درون بیشتر این روبی های چالشی چیزهایی شبیه به ترکهای احیا شده با فلاکس یا نشانه های اثرانگشت توری مانند، مشابه با آنچه در روبیهای طبیعی حرارت دیده همراه با فلاکس یا روبی های سنتتیک رشد یافته با فلاکس دیده میشد.
تصویر 6: نشانه توری شکل ‘اثر انگشتی’ که در روبی های سنتتیک رشد یافته با روش فلاکس و یا یاقوت های سرخ طبیعی که با ماده فلاکس و حرارت، ترکهایشان احیا و بهسازی شده است معمول هستند، در بیشتر نمونه های چالشی در حالت میدان تاریک در زوم 10X دیده میشوند. عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 7: اثر انگشت هایی که بیشتر در روبی های طبیعی بهسازی شده با حرارت-فلاکس یا روبی های سنتتیک دیده میشوند. میدان تاریک و زوم 48X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر8: اینکلوژن های فلاکس مانند درشت بسیار شبیه آنچه که در روبی های سنتتیک رشد یافته به روش فلاکس دیده میشود را در یکی از نمونه های یاقوت های چالشی مان در اینجا مشاهده میکنیم. میدان روشن، زوم 60X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 9: اینکلوژنهای Flux-Like دمبلی شکل مشابه ویژگی هایی که در روبی های Flux-Heated یا برخی روبی های سنتتیک flux-grown دیده میشود را در یکی از نمونه های یاقوت های چالشی مان در اینجا مشاهده میکنیم. میدان روشن، زوم 48X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 10: نقاط گرد خیلی ریز در یک شکاف احیا شده نمایان شده همانند اثر انگشت، در یکی از نمونه های چالشی دیده شده است. میدان تاریک، زوم 180X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر11: اینکلوژنهای دوفازی در اثرانگشت های فلاکس در یکی از نمونه ها دیده میشود. میدان تاریک، زوم 112X عکس از y S. Saeseaw � GIA .
چندین اینکلوژن اوپک زاویه دار ظاهرا نگاتیو کریستالی شکل (بلور منفی یا بلور با شکل دروغین) جای گرفته در ساختار اثر انگشتی مانند ، مشابه با یاقوت های سرخ طبیعی در این سنگهای چالشی دیده شده است.
تصویر12: نقاط ناصاف شکل دار اوپک شبیه نگاتیوکریستال در یکی از این یاقوت های چالشی مشاهده میشود. میدان روشن، 80X
تصویر13: نقاط ناصاف زاویه دار اوپک شبیه نگاتیوکریستال در یکی از این یاقوت های چالشی مشاهده میشود. میدان روشن، 80X
تصویر 14: اینکلوژن دوفازی در اثرانگشت ناشی از فلاکس مانند در یکی از این یاقوت های چالشی مشاهده میشود. میدان روشن، 96X
تصویر 15: تصویر13: نقاط ناصاف زاویه دار اوپک در یکی از این یاقوت های چالشی مشاهده میشود. میدان روشن، 180X
تصویر 16: اینکلوژن سفید توپر واضح همنشین شده با اثر انگشت همانند ترک قرص مانند احیا شده است که در یکی از یاقوت های سرخ چالشی دیده شده است. میدان روشن 180X.
تصویر 17: اینکلوژن توپر زاویه دار واضح، همنشین شده با ریز قطرات flux-like که در یکی از یاقوت های سرخ چالشی دیده شده است. میدان روشن، 96X ، عکس از � GIA
چهار نمونه از این یاقوت ها دارای اینکلوژنهای سری بازتابنده که شبیه اینکلوژنهایی که با نام “باران Rain” معروف هستند (تصویر 18 و 19) ، نیدلها (تصویر 18)، میانباره های سوزن وار یا نخ مانند (تصاویر 20،21،22،23) میباشند.
تصویر 18: نیدل های بسیار دانه ریز تقریبا موازی و تکه های دیگر را در یک نمونه روبی نامعمول مشاهده کردیم. میدان روشن، زوم 50X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 19: نیدل های بسیار ریز تقریبا موازی و تکه های دیگر را در یک نمونه روبی نامعمول مشاهده کردیم. میدان روشن، زوم 48X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 20: میانباره های فیبری “جریان مانند” با مقداری موقعیت جهت دار در یکی از روبی های چالشی دیده شد. 70X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 21: اینکلوژنهای بارشی و رشته ای صحنه ای جالب توجه در یکی از روبی های مورد مطالعه بوجود آورند. میدان روشن، زوم 32X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 22: میانباره های تاری شکل “جریان مانند” با مقداری موقعیت جهت دار در یکی از روبی های چالشی دیده شد. عکس از �GIA .
تصویر 23: رشته های جریانی شکل ، با ظاهری پله کانی در برخی مناطق، داشتن جهتگیری جهت دار در یکی از روبی های مورد مطالعه دیده شد. عکس از �GIA .
نمونه #286 که بعدا به دو نیم تقسیم شد تا آزمایشات پیرامون میانباره های درونی و کالرزونینگ و به همین ترتیب آزمایشات عناصر جزیی و مقادیر ایزوتوپی δ18O سهولت یابد. سایر اینکلوژن ها نیز مشاهده شد که در ادامه میبینیم.
تصویر 24: نمونه اشاره شده #286 قبل از به دو نیم تقسیم شدن.
تصویر 25: صفحات بسیار نازک بیرنگ (مشخص شده) در پاویلیون یکی از نمونه ها(#286 ( مشاهده میشود. غوطه ور شده در متیل یدید عکس از S. Saeseaw �GIA
تصویر 26: در نمونه #286 نقاط بازتابنده ای که مشابه با اینکلوژن های معروف به “Rain” ، که در برخی روبی های سنتتیک نوع اولیه Kashan دیده میشوند ، مشاهده شد. میدان روشن، زوم 32X عکس از J. Muyal �GIA .
تصویر 27: نقاط ناصاف زاویه دار اوپک که مشابه با نگاتیو کریستال ها هستند در نمونه #286 مشاهده میشود. میدان تاریک، 180X ، عکس از � GIA
تصویر 28: دسته ای از اینکلوژن ها با ظاهری فیبری شکل در نمونه #286 مشاهده میشود. میدان تاریک، 100X ، عکس از y J. Muyal �GIA.
تصویر 29: شبکه ای از اینکلوژنهای جهت دار یادآور ویژگی های درونی یاقوت های سرخ طبیعی برمه منطقه مونگ هسو هستند. میدان روشن، 90X ، عکس از y J. Muyal �GIA.
تصویر 30: دسته ای از اینکلوژن ها با ظاهری نخ مانند که در نمونه #286 مشاهده گردیده است. 80X ، �GIA.
تصویر 31: دسته ای از اینکلوژن ها با ظاهری تار مانند که در نمونه #286 مشاهده گردیده است. 80X ، �GIA.
تصویر 32: خوشه بلوری که از نظر ظاهری یادآور کپه های زیرکن هستند. نمونه #286، میدان روشن، 112.5X ، عکس از by J. Muyal. �GIA .
تصویر 33: کلاسترهای کریستالی که از نظر ظاهری یادآور کلاسترهای زیرکن هستند. نمونه #286، میدان روشن، 112.5X ، عکس از by J. Muyal. �GIA .
تصویر 34: اینکلوژنهای شفاف بی قاعده و مشخصه های سیاه اوپک کوچک در نمونه #286 و یک نمونه دیگر مشاهده شد. میدان روشن، 112.5X ، عکس از S. Saeseaw �GIA.
تصویر 35: اینکلوژنهای شفاف بی قاعده و مشخصه های سیاه اوپک کوچک در نمونه #286 و یک نمونه دیگر مشاهده شد. میدان روشن، 144X ، عکس از S. Saeseaw �GIA.
بعد از اینکه نمونه #286 در تصویر 24 به دو نیم تقسیم شد (تصویر 36) ، وقتی که در متیل یدید غوطه ور شد باندهای منطقه ای آبی رنگ و همچنین صفحات نازک بی رنگ بطور واضح تری آشکار گشت. در این سطح مشترکهای بی رنگ، اینکلوژن های بلوری توپر نمایان شد که اندازه کوچک آنها مانع تشخیص آنها شد. همه اینها بیشتر شباهت به مواد سنتتیک داشت و یا اینکه حداقل در کرندوم های طبیعی این ویژگیها غیر معمول هستند. یک تکه از نمونه #286 در آزمایشات لومینسانس، LA-ICPMS و آنالیز ایزوتوپی اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت.
تصویر 36: نمونه اشاره شده #286 در تصویر 24 که به دو نیم برش خورده است در آزمایشات لومینسانس، LA-ICPMS و آنالیز ایزوتوپی اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت.
تصویر 37: قطعه ای از یاقوت سرخ تصویر 24 و 36 در آزمایشات لومینسانس، LA-ICPMS و آنالیز ایزوتوپی اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت.
تصویر 38: نصف قطعه نمونه #286 در میدان نوری تاریک، مناطق زون آبی را آشکار کرد (فلش ها باندهای بی رنگ را نشان میدهد)
تصویر 39: نصف قطعه نمونه #286 در میدان نوری روشن و زوم 20X، مناطق زون آبی را آشکار کرد (فلش ها باندهای بی رنگ را نشان میدهد).
تصویر 40: در وجه مشترک بیرنگ در نمونه #286 ظاهرا اینکلوژن های کریستالی توپر مشاهده میگردد که نوع آنها بدلیل اندازه کوچکشان قابل تشخیص نیستند. (32X)
تصویر 41: در وجه مشترک بیرنگ در نمونه #286 ظاهرا اینکلوژن های کریستالی توپر مشاهده میگردد که نوع آنها بدلیل اندازه کوچکشان قابل تشخیص نیستند. (48X)
بررسی لومينسانس (تابناکی)
آزمایش نمونه ها با DiamondView در موج فراکوتاه طیف فرابنفش ، ثبت واکنش های فلورسانسی بسیاری از مواد را در مانیتور کامپیوتر فراهم آورد. مادامی که این ابزار مخصوص برای بررسی سنتتیک بودن یا طبیعی بودن الماس و یا بهسازی رنگی آن طراحی شده است، برای دیگر مواد نیز کاربرد دارد.
برخی از این یاقوتهای سرخ که با DiamondView بررسی شدند زونینگ جالبی، شامل الگوی رشد زاویه دار در یک روبی با تراش فست (تصویر 42) و شدت فلورسانس متفاوت از ضعیف تا قوی که با صفحات بیرنگ (فلش ها را ببینید) در نمونه قطعه #286 متمایز شده اند دیده میشود. (تصویر 43)
طیف سنجی مادون قرمز (IR)
طیف های FTIR برای تمام یاقوتهایی که موضوع این مطالعه بود ثبت شد. بیشتر نمونه ها قله های ضعیف را در مقادیر 3197 ، 3239 ، 3380 و 3392 cm-1 با ثبت یک قله منفرد کوچک در 3309 cm-1 به نمایش گذاشتند. این موقعیت های اوج شبیه به موقعیت هایی است که برای جاذب های مرتبط با OH به ثبت رسیده در کرندوم وجود دارد ، اما شدت آنها بسیار ضعیف است و این داده ها در یاقوت های چالش برانگیز ما قابل اکتفا نبوده و بی نتیجه ماند.
تصویر 42: نمونه 3281 الگوی زون بندی شده در موج فراکوتاه اشعه ماورابنفش توسط ابزار DTC DiamondView نشان داد.
تصویر 43: برای یکی از نیمه نمونه #286 نتایج تصاویر در موج فراکوتاه اشعه ماورابنفش توسط ابزار DTC DiamondView ، فلورسانسی قرمز رنگ معمول در یاقوت های سرخ طبیعی و مصنوعی را همراه با نواحی جداسازی شده صفحات بی رنگ غیر معمول را آشکار کرد.
شکل 44: بیشتر روبی های سنتتیک در این مطالعه قله هایی در 3197, 3239, 3380 و 3392 cm-1نشان دادند.
آنالیز شیمیایی یاقوتها
شیمی تمام نمونه ها با استفاده از LA-ICP-MS ثبت شد. نتایج نشان داد که بیشتر این یاقوت های چالش برانگیز دارای وانادیوم (V) از BDL تا بالای 2 ppma داشتند. رادیم (Rh) در کلیه یاقوتهای سرخ در محدوده 0.10 تا 1.30 ppma مشاهده شد ، همانطور که پلاتین (Pt) تا ppma 0.36 داشت.
Pt در یاقوتهای سرخ مصنوعی گزارش شده است ، اما نویسندگان در این رابطه هیچ اشاره ای به Rh نشده اند (با توجه به اینکه منبع لوله اشعه ایکس در واحدهای EDXRF معمولاً از Rh یا Ag ساخته شده است ، تشخیص مقدار کمی Rh می تواند روشی جالب و چالش برانگیز باشد). نه مولیبدن (Mo) و نه سرب (Pb) که مشخصه روبی های سنتتیک فلاکس است ، در هیچیک از این روبی های چالش برانگیز موضوع این مطالعه ثبت نشده است.
جدول 1: خلاصه ای از عناصر ناچیز “استاندارد” ثبت شده در یاقوت های چالش برانگیز مورد بررسی در این مطالعه (BDL = زیر حد تشخیص)
علاوه بر این ، یک ناحیه خاص که دارای زون بی رنگی در امتداد کمربند بود ، مورد بررسی قرار گرفت. در اینجا مشخص شد که پلاتین (Pt) و رادیوم (Rh) نواحی بی رنگ در مقایسه با مناطق قرمز تشخیص داده شده در غلظت بالاتری قرار دارند. به ترتیب ثبت 0.03 ppma برای پلاتین و 0.20 ppma برای Rh (منطقه بالا – قرمز)؛ 0.19 ppma برای پلاتین و 0.71 ppma برای Rh (قرمز متوسط / بی رنگ) و 0.19 ppma برای پلاتین و 1.30 ppma برای Rh (پایین – بیرنگ) بود.
نصفه نمونه #286 برای عناصر ناچیز توسط LA-ICP-MS و برای مقادیر δ18O انجام شد. عناصر ثبت شده شامل منیزیم ، Ti ، Cr ، Mg ، Fe ، Ga ، Zr ، Rh ، Hf و Pt بود. نبود V نیز قابل توجه بود.
مقادیر ایزوتوپی اکسیژن
محاسبه مقدار δ18O موجود در کرندوم گوهری یکی دیگر از روشهای بالقوه مفید برای تشخیص اینکه آیا نمونه ای از منشا طبیعی یا مصنوعی است. در این مطالعه ، نقاط انتخاب شده برای آنالیز ایزوتوپ اکسیژن در نمونه #286 تقریباً همراستا با نقاط مورد استفاده برای آنالیزهای LA-ICP-MS بود (شکل 48). مقادیر δ18O به دست آمده از تجزیه و تحلیل 18 نقطه (n = 2) در محدوده -4.83 تا 0.77% قرار دارد و نتایج متغیرهای حاصل از هر منطقه از تجزیه و تحلیل در جدول 3 و در شکل 49 بازتولید شده است.
تصویر 48: بخشی از نمونه #286 در نور منعکس کننده نقاط را نشان می دهد که در آن هر دو ایزوتوپ اکسیژن و آنالیزهای LA-ICP-MS صورت گرفته است. در مجموع 18 نقطه (تعداد تجزیه و تحلیل = 2 ، در هر نقطه). تصویر 49: نمودار مقادیر δ18O دریافت شده از نصف نمونه نمونه #286.
برای روبی ها و سفایرهای صورتی طبیعی، مقادیر δ18O یافت شده بین 1 تا 23 درصد است، در حالی که در کرندوم مصنوعی ساخته شده با روش flux-grown ، مقادیر δ18O یافت شده از 4.1 تا 14.8 درصد است. که با نوع طبیعی همپوشانی دارد ، با این حال مقادیر δ18O کورندوم مصنوعی هیدروترمال در محدوده -5.8 تا -0.7٪ سقوط میکنند. در این مطالعه ، مقادیر δ18O ثبت شده برای نمونه #286 بین -4.84 و 0.77% ، که شباهتی نزدیک به نتایج گزارش شده برای کرندوم مصنوعی هیدروترمال دارد.
جدول 2: تجزیه و تحلیل شیمیایی عناصر جزیی در 16 نقطه در نمونه نصف شده #286 ، نتایج در ppma (BDL = زیر حد تشخیص ؛ V = 0.03 ppma)
تصویر 45: سه نقطه لیزری (دایره ای) با سایز میکرونی در یاقوت سرخ و نواحی بی رنگ (خطکشی شده) از سنگ آزمایش شده است.
جدول 3: نتایج ترکیبات ایزوتوپ اکسیژن نمونه #286
تصویر 46: ردیفی از سوراخهای لیزری با سایز میکرونی در نمونه نصف شده #286 . رد آثار نقاط لیزری در میدان نوری روشن همراه با صفحه دیفیوزر دیده میشود. 40X.
تصویر 47: همان نما در تصویر 46 تحت میدان نوری روشن همراه با صفحه دیفیوزر ,
ویژگی های مهم
