Peridot Mexico được tìm thấy tại miệng núi lửa Kilbourne Hole, với nhiều tính chất nổi bật và độc đáo. Peridot Mexico thường có lẫn các tạp chất khác nhau tạo nên vẻ đặc trưng riêng của viên đá

Peridot Mexico: địa điểm khai thác

Peridot Mexico thường được tìm thấy tại Kilbourne Hole hay còn gọi là hố Kilbourne, là một miệng núi lửa có từ Thế Canh Tân với hơn 180.000 năm tuổi. Hố Kilbourne nằm cách Las Cruces, New Mexico khoảng 32km về phía tây nam, cách biên giới Hoa Kỳ và Mexico khoảng 20km về phía bắc.

Các nhà khai thác đá quý thường sử dụng bản đồ Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ từ các thị trấn Afton, New Mexico hoặc El Paso, Texas và xe địa hình để tiếp cận mỏ đá quý này.

Kilbourne có độ cao thay đổi từ 1.284m ở rìa phía nam của miệng núi lửa lên đến 1.330m. Trong khi độ cao ở đỉnh của các cồn cát và rặng núi phía đông đã giảm xuống khoảng 134m từ vành phía đông của miệng núi lửa đến đáy hồ khô miệng núi lửa.

Ở vài km xung quanh khu vực này được bao phủ bởi một sa mạc thảm thực vật thưa thớt với cây Yucca và cây bụi Mesquite. Vào tháng 7, nhiệt độ ban ngày của nơi này chỉ có 47°C ở rìa hồ và 53°C ở đáy hồ khô với độ ẩm chỉ 1%. Trong khi cuối tháng 8, khu vực này có lượng mưa rất ít nên các thợ khai thác đá quý hoặc người tham quan cần dự trữ nguồn nước riêng cho bản thân khi đến hố Kilbourne.

Do thời tiết nóng gắt quanh năm nên việc thăm dò hoặc cắm trại tại khu vực này chỉ được khuyến khích thực hiện vào cuối tháng 11 đến đầu tháng 2. Khu vực này còn có năm loại rắn đuôi chuông sa mạc cực độc sinh sống trong vùng. Tuy nhiên, phần lớn khu vực này được giám sát bởi chính phủ và các khu vực có thể gây nguy hiểm đã được rào lại.

Vị trí miệng núi lửa Kilbourne Hole

Hố Kilbourne có hình elip dài khoảng 3,2km và rộng 2,2km, được phân loại là một trong các miệng núi lửa lớn, được hình thành do vụ nổ dữ dội mà không có bất kỳ sự phun trào nào, tương tự như các miệng núi lửa khác được tìm thấy tại Đức, Ấn Độ và New Mexico.

Ngoại trừ phía nam, miệng núi lửa này được bao quanh bởi một vành dung nham nổi bật, có độ cao tới 46m so với đồng bằng La Mesa và cao tới 107m so với đáy miệng núi lửa.

Các loại đá trước miệng núi lửa thuộc hệ Camp Rice Formation, xuất hiện từ đầu đến giữa Thế Canh Tân, được bao phủ bởi đá bazan Afton. Phía trên những tảng đá này là các trầm tích dung nham lõm lún, từ giai đoạn bùng nổ trong quá trình hình thành miệng núi lửa, tạo thành vành, sườn sau và nửa trên của thành miệng núi lửa.

Khu vực dưới của vòng dung nham có độ dày tới 50m so với những khu vực khác. Đây là một khối đá được hình thành từ các khối bazan Afton góc cạnh trong các trầm tích vụn núi lửa không phân tầng, bao gồm các lớp phủ và lớp vỏ từ dưới lên trên. Phần trên của khối phun trào bao gồm các trầm tích vụn núi lửa và vụn núi lửa phân tầng mịn hơn với độ dày 35m ở vành phía Đông.

Quá trình hình thành Peridot Mexico

Peridot Mexico là một sự kết tinh sớm, được hình thành trong quá trình hóa rắn của đá lửa từ magma lỏng. Khi núi lửa phun trào đã phun ra một lượng magma lỏng vào bầu khí quyển và xoáy tròn trong không khí, làm nguội bề mặt bên ngoài, tạo ra hình elip do các tác động quay tròn.

Lớp vỏ bên ngoài này đóng vai trò cách nhiệt, cho phép phần bên trong nóng chảy có đủ thời gian nguội để hình thành các tinh thể. Do đó, Peridot Mexico được tìm thấy cùng với đá Augite và đá Diopside hoặc đá Enstatite và Bronzite. Bên trong các tạp chất phủ bazan này có đường kính lên đến 25cm ở dưới dạng mảnh vỡ nằm trên mặt đất.

Quá trình phong hóa kéo dài đã làm lộ ra những khối hình củ khoai tây, để lại hàng nghìn khối nằm trên mặt đất phía trên vành miệng núi lửa. Nhà nghiên cứu đã khai thác được hơn 1.433 carat Peridot Mexico, được mài giác chỉ trong 5 ngày.

Tuy nhiên không có bất kỳ chứng cứ hoặc tài liệu nào chứng minh được Kilbourne đã từng được khai thác chính thức.

Thành phần đá Peridot Mexico

Các nhà nghiên cứu đá quý đã phân tích hóa học PIXE của ba mẫu Peridot Kilbourne Hole để tìm ra các thành phần đặc trưng của đá Peridot trên khắp thế giới, thông qua bảng sau:

Peridot xanh ánh vàng là một ví dụ điển hình về sự tạo màu bởi ion kim loại chuyển tiếp, được kí hiệu là Fe2+. Dấu vết của Crom đã được báo cáo là góp phần tạo ra màu xanh lục nhưng không có bất kỳ chứng cứ nào chứng minh điều này.

Phép đo quang phổ cho thấy ba mẫu vậy này đều có độ trong suốt ở trọng tâm khoảng 550nm, tương ứng với màu xanh lục hơi vàng. Đầu tiên trong số này là đuôi hấp thụ phần lớn màu đỏ và cam. Đặc điểm này được quan sát thấy ở các loại Peridot ở những nơi khác và có liên quan đến sự hấp thụ hồng ngoại, được cho là của Fe2+.

Thành phần quang phổ thứ hai trong đá quý là dãy dải trong vùng có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, được cho là Fe2+. Thành phần quang phổ thứ ba là sự gia tăng tổng quát về độ hấp thụ từ khoảng 550nm về phía tia cực tím, tạo nên màu nâu độc đáo.

Các nghiên cứu về forsterit tổng hợp, các loại đá quý silicat và oxit khác đã chỉ ra đặc điểm phát sinh từ hiện tượng chuyển điện tích giữa oxy và các ion kim loại chuyển tiếp như Fe3+ hoặc Ti4+. Tuy nhiên, thành phần cuối cùng olivin giàu sắt là fayalite thường có màu hổ phách ở phần mỏng bất kể hàm lượng Ti, cho thấy màu sắc của viên đá phụ thuộc vào tạp chất sắt.

Các tạp chất bên trong đá Peridot Mexico

Vài nghìn carat đá Peridot Mexico thô được thu thập tại Kilbourne Hole trong nhiều năm qua đã được kiểm tra dưới kính hiển vi, tạo thành một bộ sưu tập nghiên cứu gồm 2213 mẫu, đại diện cho tất cả các thể vùi được quan sát.

Tuy bị hạn chế về sự đa dạng do phương thức hình thành địa chất, các thể vùi trong đá Peridot Kilbourne Hole có cấu trúc tương tự các loại Peridot khác như Peridot Việt Nam, Peridot Ý, Peridot Trung Quốc, Peridot Myanmar, Peridot Mỹ và Peridot Ai Cập.

Các tạp chất màu đen trong Peridot Mexico thường nhỏ và ít hơn so với các thể vùi được tìm thấy trong Peridot Arizona. Ngoài ra, các tạp chất nổi bật được tìm thấy bên trong viên đá tạo nên sự nổi bật riêng.

Hercynite

Hercynite là một thành viên của nhóm Spinel, là loại khoáng chất phổ biến nhất trong Peridot Mexico. Các thể vùi này chủ yếu là các khối tám mặt màu đen đục và các khối bát diện bị biến dạng, một số loại được làm phẳng gần như dạng bảng. Các vết nứt bao quanh thể vùi là kết quả trong quá trình giãn nở của Hercynite so với vật chủ trong quá trình hình thành.

Về hình thức, các thể vùi Hercynite trong Peridot Mexico tương tự Cromit và Spinel Crom, được tìm thấy trong Peridot Arizona. Tuy nhiên, phân tích nhiễu xạ tia X của hai tinh thể riêng biệt được loại bỏ khỏi một lựa chọn ngẫu nhiên các mảnh Peridot Kilbourne Hole là Hercynite (Fe2+Al2O4).

Forsterite

Peridot và Forsterite cùng là một loại khoáng chất, khó phân biệt được bằng mắt thường. Tuy nhiên, Peridot Mexico chứa một số thể vùi Forsterite, có thể nhìn thấy được dưới ánh sáng. Một số viên đá còn có khả năng quang học, chuyển sang màu sắc nổi bật dưới ánh sáng phân cực.

Những viên đá nhỏ không màu được tách ra khỏi đá Peridot thô để phân tích nhiễu xạ tia X cũng được xác nhận là Forsterite.

Diopside

Các tinh thể Diopside có màu xanh ngọc lục bảo được xác định bằng cách phân tích nhiễu xạ tia X. Các thể vùi này xuất hiện dưới dạng các khối sinh vật nguyên sinh tròn trong suốt hoặc trong mờ, có độ nổi thấp với màu xanh lục Chrome đậm hơn đá Peridot.

Tuy nhiên, các tinh thể Diopside có kích thước rất nhỏ, cùng màu sắc hòa trộn vào màu đá Peridot. Tạp chất này cũng được tìm thấy trong đá Peridot Arizona và Peridot Trung Quốc.

Biotite

Biotite là thể vùi khoáng chất hiếm nhất được tìm thấy trong Peridot Kilbourne Hole, bao gồm các mảnh màu nâu mờ của mica biotite giả lục giác. Các thể vùi tương tự đã được quan sát và xác định là biotite trong các loại Peridot Myanmar, Peridot Arizona và Peridot Trung Quốc.

Màng thủy tinh

Các thể vùi màng thủy tinh là tạp chất phổ biến nhất trong các loại đá Peridot. Những tạp chất hình tròn đến hình trứng này còn được gọi là quầng sáng suy yếu, được phân tách do sự vỡ của các tinh thể âm cực nhỏ, chứa đầy các chất lỏng như cacbon Dioxide hoặc thủy tinh thể.

Bọt khí thủy tinh

Bọt khí thủy tinh xuất hiện trong Peridot Mexico dưới dạng các khối có nhiều hình dạng khác nhau, phổ biến nhất là hình bán nguyệt đến hình bầu dục dài. Trong mọi trường hợp, việc kiểm tra bằng ánh sáng phân cực sẽ cho thấy hợp chất vô định hình như thủy tinh.

Việc xác định tạp chất này được thực hiện bằng cách đun nóng Peridot Mexico. Tất cả các thể vùi đều chứa bong bóng hình cầu liên quan đến sự co ngót. Không có bong bóng nào có sự di chuyển hoặc thay đổi kích thước trong quá trình gia nhiệt dưới đèn kính hiển vi.

Sự hiện diện của các bọt khí thủy tinh này càng nhiều chứng tỏ chất lỏng lắp đầy đá quý có độ nhớt cao, tương tự thủy tinh. Những nhà thí nghiệm gia nhiệt của GIA đã phát hiện những khối khí này có thể mềm ra ở nhiệt độ dưới 1000°C, phù hợp dùng làm thủy tinh.

Màn sương khói

Lớp che phủ có hình dáng tương tự như khói khá phổ biến ở các loại đá Peridot Mexico. Đây là kết quả của dung dịch rắn không hoàn chỉnh xảy ra khi Peridot được đưa lên bề mặt trái đất và nguội đi trong đá bazan, tạo ra sức căng có thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Những màn sương này trông như những dải băng trắng ma quái khi được đặt dưới ánh sáng.

Dấu vân tay

Các vết nứt thứ cấp được chữa lành một phần dưới dạng các mẫu giống như dấu vân tay, được quan sát thấy ở một số ít Peridot Mexico. Các mẫu vật này cũng được tìm thấy trong Peridot Myanmar, Peridot Ai Cập và Peridot Trung Quốc.

Quá trình xử lý nhiệt và chiếu xạ đá Peridot

Quá trình chiếu xạ Co60 lên các mẫu đá Peridot Mexico thô hoặc đã mài giác không làm thay đổi màu sắc của đá quý.

Các mẫu vật được lấy từ KH1 đến KH4 đã được xử lý nhiệt để gia tăng không khi từ 50 hoặc 100°C đến 750°C, trong vòng 10 tiếng. Tốc độ tăng nhiệt độ được điều khiển bằng máy tính ở mức 2°C/phút. Không có thay đổi nào được quan sát thấy ở nhiệt độ dưới 650°C.

Sau 10 giờ ở nhiệt độ 650°C, bề mặt đá quý xuất hiện màu nâu. Sau khoảng thời gian ở 700°C, bề mặt viên đá chuyển sang nâu với lớp oxit ánh kim loại. Đun nóng cuối cùng trong 10 giờ ở 750°C, dẫn đến quá trình oxy hóa màu xanh lục trên một lớp màu nâu.

Sự óng ánh tương tự đã được các nhà nghiên cứu ghi nhận trên bề mặt của một viên đá Peridot ở Arizona trải qua các điều kiện xử lý nhiệt hầu như giống hệt nhau.

Trong thời gian gia nhiệt 10 giờ, các mẫu vật này được làm nguội trong nhiệt độ phòng, sau đó cắt thành từng mảnh nhỏ và đánh bóng.

Qua đánh cắt và đánh bóng, các vết nứt tồn tại trong mẫu vật ban đầu dễ dàng được phát hiện hơn, quá trình oxy hóa xâm chiếm các vết nứt và xuất hiện dưới dạng tạp chất màu nâu cam.