Vò ThÞ Anh TiÒm

Tourmalin lµ nhãm kho¸ng vËt ®­îc biÕt ®Õn bëi tÝnh ®a d¹ng vµ phong phó vÒ mµu s¾c cña chóng. Chóng ®­îc sö dông nh­ mét lo¹i ®¸ quý, lµ nguyªn liÖu khai th¸c nguyªn tè Bo, nÕu tourmalin mangan ®¹t tr÷ l­îng ®¸ng kÓ còng ®­îc sö dông trong c«ng nghÖ v« tuyÕn, nhê tÝnh háa ®iÖn vµ ¸p ®iÖn cña nã. MÆc dï chØ ®øng vµo hµng thø hai, ba trong b¶ng ph©n lo¹i ®¸ quý, nÕu ®­îc khai th¸c vµ chÕ t¸c ®ång thêi víi c¸c lo¹i ®¸ quý kh¸c chóng còng mang l¹i nh÷ng lîi Ých ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn, nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ tourmalin ë n­íc ta cßn ch­a nhiÒu. XuÊt ph¸t tõ nh÷ng vÊn ®Ò nªu trªn, b»ng ph©n tÝch roengen, kÝnh hiÓn vi ph©n cùc vµ c¸c ph­¬ng ph¸p tinh thÓ häc, kho¸ng vËt häc, ngäc häc cïng víi tæng hîp tµi liÖu, trong bµi b¸o nµy chóng t«i giíi thiÖu c¸c tÝnh chÊt, ®Æc ®iÓm ®Æc tr­ng cña tourmalin cã trong pegmatit vïng Th¹ch Kho¸n, tØnh Phó Thä.

MÉu nghiªn cøu do B¶o tµng Khoa §Þa chÊt, Tr­êng ®¹i häc Khoa häc tù nhiªn, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi cung cÊp, gåm bèn mÉu côc d­íi 10 cm, víi tourmalin cì h¹t tõ 0,1 mm ®Õn vµi chôc cm.

§¬n kho¸ng tourmalin khai th¸c tõ bèn mÉu côc ®­îc quan s¸t vµ m« t¶ h×nh th¸i d­íi kÝnh soi næi t¹i bé m«n TrÇm tÝch biÓn, khoa §Þa chÊt Tr­êng ®¹i häc Khoa häc tù nhiªn. Sau ®ã, bèn mÉu ®¬n tinh nµy ®­îc nghiÒn mÞn b»ng cèi m· n·o, göi ®i ph©n tÝch mÉu bét ®¬n kho¸ng vµ ®a kho¸ng t¹i Phßng thÝ nghiÖm tia X, bé m«n VËt lý chÊt r¾n thuéc khoa VËt lý Tr­êng ®¹i häc Khoa häc tù nhiªn. M¸y nhiÔu x¹ nh·n hiÖu D- 5005, tÝnh tù ®éng cao, biÓu ®å thu ®­îc cã ®é ph©n gi¶i cao, chÊt l­îng kh¶ quan.

Tiªu b¶n nghiªn cøu ®­îc gia c«ng thµnh l¸t víi ®é dµy kho¶ng 0,03 mm, trong ®ã trËt tù c¸c h¹t ®­îc b¶o tån, dïng ®Ó ph©n tÝch d­íi kÝnh hiÓn vi ph©n cùc. MÉu ®­îc quan s¸t vµ chôp ¶nh trªn kÝnh Zenit (CHLB §øc), t¹i Phßng thÝ nghiÖm Quang häc tinh thÓ khoa §Þa chÊt Tr­êng ®¹i häc Khoa häc tù nhiªn Hµ Néi.

Tr­íc ®ã khi mÉu ch­a phñ kÝnh máng, l¸t máng ®­îc göi ®i ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ häc, t¹i Trung t©m ph©n tÝch thÝ nghiÖm §Þa chÊt, phßng Microsond.

N»m trong tæ hîp céng sinh kho¸ng vËt th¹ch anh, feldspat, mica (chñ yÕu s¸ng mµu), tourmalin th­êng tËp trung thµnh tõng ®¸m, æ d¹ng táa tia, mµu ®en, ¸nh thuû tinh m¹nh. §¬n tinh thÓ kh¸ lín, r = 0,15- 0,3 cm, d¹ng tinh thÓ kÐo dµi.

Qua quan s¸t d­íi kÝnh soi næi, thÊy rÊt râ tinh thÓ cã d¹ng l¨ng trô kÐo dµi. Trªn bÒ mÆt l¨ng trô cã c¸c vÕt khÝa däc kÐo dµi. Mµu n©u ®en vµ kh¸ trong suèt.

Së dÜ tourmalin cã h×nh d¹ng nh­ vËy lµ do kÕt tinh ë hÖ 3 ph­¬ng, d¹ng ®èi xøng 3 m (L₃3P), mÆt th¼ng ®øng cña chóng th­êng lµ h×nh ghÐp cña hai h×nh ®¬n: l¨ng trô ba ph­¬ng vµ l¨ng trô s¸u ph­¬ng. §iÒu nµy c¾t nghÜa h×nh d¹ng mÆt c¾t ngang cña tinh thÓ cã d¹ng tam gi¸c ®Òu c¹nh cong låi.

Tourmalin lµ nhãm kho¸ng phong phó: dravit giµu Mg, schorlit giµu Fe, elbait chøa Li vµ Na, Li vµ Ca…§Ó gäi tªn tourmalin cña pegmatit vïng Th¹ch Kho¸n, t¸c gi¶ ®· sö dông nhiÒu ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu.

D­íi kÝnh hiÓn vi ph©n cùc, nh÷ng quan s¸t d­íi mét nicol ®· kh¼ng ®Þnh thªm ®Æc ®iÓm h×nh th¸i nãi trªn. Mµu ®a s¾c m¹nh nh­ng kh«ng ®Òu, xanh lôc vµng ¸nh lam ®Õn xanh lôc sÉm. Cã nhiÒu vÕt nøt vì theo ph­¬ng kÐo dµi.

Dùa theo [1] tourmalin cã thÓ ph©n biÖt theo l­ìng chiÕt suÊt, quan s¸t d­íi hai nicol cho gi¸ trÞ l­ìng chiÕt suÊt Ng – Np cña kho¸ng vËt nghiªn cøu lµ 0,03– 0,031, mµu giao thoa ®á tÝm vµ cã ¸nh vµng xanh bËc hai th× tourmalin trong mÉu nghiªn cøu thuéc vÒ schorlit.

Trong l¸t máng cßn gÆp c¸c h¹t ®Þnh h­íng vu«ng gãc víi quang trôc, cã mµu lôc sÉm d­íi mét nicol vµ tèi ®en hoµn toµn d­íi hai nicol. D­íi t¸c dông cña ¸nh s¸ng h×nh nãn thÊy râ gi¶i tiªu quang, t©m gi¶i tiªu quang chØ h¬i lÖch. Nh÷ng h¹t tourmalin nµy cã h×nh tam gi¸c ®Òu c¹nh cong låi.

Kho¸ng vËt phô: th¹ch anh, microclin, biotit.

§Ó h¹n chÕ sai sè trong tÝnh to¸n th«ng sè « m¹ng, cÇn chän ra c¸c hiÖu øng (peak) tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

+ Kh«ng chøa hiÖu øng cña th¹ch anh, hay qu¸ gÇn c¸c hiÖu øng kh¸c.

+ HiÖu øng víi ký hiÖu (hkl) lµ ®¬n trÞ, cã nghÜa lµ th«ng sè a, c kh«ng phô thuéc nhau.

+ HiÖu øng cã gi¸ trÞ gãc quay nhá.

¸p dông cho mÉu nghiªn cøu nhËn thÊy:

1) HiÖu øng t¹o bëi th¹ch anh lµ Ýt hoÆc nÕu cã th× chØ t¹o hiÖu øng riªng lÎ.

2) C¸c hiÖu øng ®¬n trÞ chän ®­îc cã chØ sè (hkl) ®a sè lµ trïng nhau cho c¶ 3 kÕt qu¶ mÉu (pattern) (H×nh 1).

3) TÝnh c₀:

c₀ = 7,1496

Sc = 1,998.10^{- 5} (theo TT 3)

4) TÝnh a₀ kh«ng thÓ dùa vµo (TT 4) v× cïng ký hiÖu (hkl) cßn cã gi¸ trÞ d = 1.599 vµ (TT 5) v× d = 1,594 (404), gÇn ®ã cßn cã d = 1,592 víi 2 ký hiÖu gi¶ ®Þnh lµ (404), (452), nªn tÝnh a₀ dùa vµo (TT 1), (TT 2)

a₀ = 15,955

Sa = 9,398.10^{- 4}

c₀ /a₀ = 0,4481

H×nh 1. Ph©n lo¹i tourmalin theo [1]

Dùa vµo biÓu ®å ph©n lo¹i tourmalin theo th«ng sè « m¹ng [1], ta cã thÓ kh¼ng ®Þnh tourmalin cña mÉu nghiªn cøu cã gi¸ trÞ kÝch th­íc « m¹ng tinh thÓ gÇn víi schorlit.

C«ng thøc tæng qu¸t cña tourmalin [1]:

XY₃Z₆B₃Si₆(O,OH)₃₀(OH, F)

cã thÓ ph©n biÖt c¸c kho¸ng vËt chñ yÕu b»ng X,Y, Z (B¶ng 1).

B¶ng 1. Ph©n lo¹i tourmalin dùa theo thµnh phÇn ho¸ häc.

Khi so s¸nh thµnh phÇn ho¸ häc mÉu nghiªn cøu víi thµnh phÇn mét sè lo¹i tourmalin ®iÓn h×nh trªn thÕ giíi [1] (B¶ng 3, H×nh 2, 3) ta thÊy:

1) % Ca rÊt cao so víi mÉu nghiªn cøu chØ 0,79, kho¸ng vËt nghiªn cøu kh«ng thuéc uvit. Ca chØ tån t¹i d¹ng thay thÕ ®ång h×nh víi Na, K.

2) % Mg trong rubelit hång (elbait) chiÕm 0,02%, rÊt Ýt so víi mÉu nghiªn cøu 4,32%, 4,19%. H¬n n÷a Fe trong elbait lµ rÊt Ýt (0,03) hoÆc kh«ng cã. Kho¸ng vËt nghiªn cøu kh«ng thuéc elbait mµ chØ cã thÓ thuéc dravit hoÆc schorlit.

3) KÕt qña ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ häc vµ luËn gi¶i trªn cho phÐp ph©n ®Þnh ®­îc thµnh phÇn pha cña mÉu nghiªn cøu rÊt gÇn víi schorlit; thµnh phÇn %Mg 4,19 – 4,32 lµ qu¸ thÊp so víi 13,67% Mg trong dravit, vµ tæng hµm l­îng Fe trong mÉu nghiªn cøu 9,04 – 11,15% lµ cao so víi 0,76% trong dravit.

Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn cã thÓ ®i ®Õn mét sè kÕt luËn sau:

1) VÒ kiÓu d¸ng tinh thÓ: tourmalin vïng Th¹ch Kho¸n còng nh­ ë vïng kh¸c th­êng tËp trung thµnh tõng ®¸m, æ d¹ng to¶ tia. KÕt tinh ë hÖ ba ph­¬ng, tinh thÓ h×nh l¨ng trô kÐo dµi, víi nh÷ng vÕt khÝa dµi däc mÆt l¨ng trô. MÆt c¾t ngang tinh thÓ h×nh tam gi¸c ®Òu c¹nh cong låi.

2) Thµnh phÇn hãa häc: mÉu nghiªn cøu vïng Th¹ch Kho¸n thuéc schorlit.

3) TÝnh chÊt vËt lý:

- Tourmalin vïng Th¹ch Kho¸n chñ yÕu lµ mµu ®en vµ n©u ®en.

- ¸nh thñy tinh m¹nh.

- B¸n trong suèt ®Õn kh«ng trong suèt.

- Gißn, vÕt vì kh«ng ph¼ng.

4) Th«ng sè « m¹ng:

a₀ = 15,955

c₀ = 7,1496

c₀/a₀ = 0,4481

1. Deer W. A., R. A. Howie, J. Zussan, 1991. An introduction to the rock-forming minerals (second Edition).

2. §ç ThÞ V©n Thanh, 1985. §Æc ®iÓm ®Þa ho¸ - kho¸ng vËt häc cña tr­êng pegmatit Th¹ch Kho¸n, VÜnh Phó. Tãm t¾t luËn ¸n PTS, Th­ viÖn Quèc gia, Hµ Néi.

3. §ç ThÞ V©n Thanh, TrÞnh H©n, 1999. Gi¸o tr×nh kho¸ng vËt häc. §¹i häc Khoa häc tù nhiªn, Hµ Néi.

4. Ngôy TuyÕt Nhung, Vò Thu H­¬ng, 1996. Tourmalin Lôc Yªn vµ c¸c ®Æc tÝnh ngäc häc. TC §Þa chÊt, A/237 : 48–51. Hµ Néi.

5. TrÞnh H©n, Quan H¸n Khang, Lª Nguyªn Sãc, NguyÔn TÊt Tr©m, 1979. Gi¸o tr×nh tinh thÓ häc ®¹i c­¬ng. §¹i häc Má - §Þa chÊt. Hµ Néi.