گوهر شناسی و سنگ شناسی

لونسدالیت (Lonsdaleite) و توهمی درباره گوی‌های سفید الماس

لونسدالیت یکی از جدیدترین و نادرترین موادی است که توسط دانشمندان مورد تحقیق قرار گرفته و دارای خصوصیات شگفت انگیزی است. یکی از خصوصیات اصلی آن مرتبط بودن با الماس ، از نظر ترکیب شیمایی و ساختار بلوری ، همچنین فرآیند شکل گیری آن با شهاب سنگ ها است. با داشتن چنین ویژگی هایی ، اخیراً ماده ای به نام الماس لونسدالیت “Lonsdaleite Diamond” یا الماس اختری “Stars Diamond” در برخی بازارهای سنگ های قیمتی و مواد معدنی گرانبها در جریان است.

در ایران نیز افرادی گوی های سفید رنگ سختی را تحت عنوان الماس لونسدالیت ، شهابسنگ الماسی ، الماس آسیاب و.. با قیمت هایی نجومی معامله میکنند. هدف این مقاله که از موسسه گوهرشناسی GIG عمان توسط حسن کرمی ترجمه شده است، بررسی ماهیت و واقعیت لونسدالیت و همچنین گوی های سفید سخت رایج در بازار است. اما بهتر است اول ببینیم که لونسدالیت چه است؟

لونسدالیت (Lonsdaleite)

کاتلین لونسدیل
کاتلین لونسدِیل با مدل های بلوری ، عکاس ناشناخته ، پ. 1946. با مجوز از پروفسور ایان وود ، علوم زمین UCL ، فوریه 2019 ، گالری اکتاگون . کاتلین لونسدیل بلورشناسی بود که ساختار بنزن را با استفاده از روشهای پراش اشعه X در سال 1929 محقق کرد. او همچنین در زمینه سنتز الماس کار می کرد و در استفاده از اشعه ایکس برای مطالعه بلورها پیشگام بود.

لونسدالیت به افتخار ” Dame Kathleen Lonsdale ” نامگذاری شده است. این ماده معدنی شکل کربن هگزاگونال (شش ضلعی) را توصیف و نشان دهنده یکی از پلی‌مورفها (چند شکلی) از سری کربن ، از جمله فازهای کانی الماس و گرافیت ارائه میدهد. در واقع ، ساختار بلوری لونسدالیت شش ضلعی است و ترکیب شیمیایی آن C است. به همین دلایل به آن “الماس هگزاگونال” نیز می گویند.
این کانی معدنی برای اولین بار حدود 50 سال پیش در شهاب سنگ آهنی دیابلو کانیون (Diablo Canyon) کشف شده است. شکل گیری آن به دگرگونی گرافیت طی شوک ناشی از برخورد شهابسنگ با زمین نسبت داده شد.

تفاوت فرم بلوری الماس - لونسدالیت و گرافیت

ساختارهای کریستالی الماس ، گرافیت و لونسدالیت.عکس از پوپوف ، گورن ، توچگریف و درونسکوسکی ، 2019

این الماسهای ناشی از ضربه ، بلورهای متراکم و تجمعی پلی‌کریستالین هستند که عمدتا از نانوذرات الماس کوبیک و شش ضلعی و گرافیت بلوری باقیمانده تشکیل شده اند. با این حال ، این تعریف امروزه به شدت توسط دانشمندان مورد بحث قرار گرفته است: Németh و دیگران. (2014) فرضیه ” لونسدالیت ” به عنوان یک ماده مجزا وجود ندارد و نشان داد که آن یک الماس کوبیک ناقص و دوقلو است. وی همچنین نشان داده است که سایر چند شکل‌های کربنی گزارش شده را می توان با دوقلوزایی و توده سازی نقص در سطح دو بعدی بلور توضیح داد.

از طرف دیگر ، هر دو کراوس و همکاران. (2016) و Turneaure و همکاران (2017) ثابت کردند که تشکیل لونسدالیت (همراه با الماس) ، به عنوان یک گونه جداگانه ، تولید شده توسط فشرده سازی شوک گرافیت می باشد. لونسدالیت همچنین به دلیل ویژگیهای مکانیکی بالقوه برتر خود از جمله مقاومت فشاری ، سختی و سفتی فراتر از الماس مورد توجه بسیاری قرار گرفته است . با این حال ، این خصوصیات استثنایی به دلیل عدم توانایی در سنتز لونسدالیت به عنوان یک فاز خالص ، به طور آزمایشی ثابت نشده است. به عنوان مثال ، در طی فرآیند سنتز الماسهای نانو پلی کریستالین (NPD) ، پیدایش لاملهای لونسدالیت ، که به شدت با ذرات الماس کوبیک مرتبط است ، فرضیه شده است .

الماس لونسدالیت
قسمت پولیش داده شده از شهاب سنگ Canyon Diablo که با ضربه شدید شوکه شده ، توسط فلش یک منطقه دارای الماس را نشان داده شده است(نمونه ASU34.364) ، مکعب مقیاس 1 سانتی متر است. فاصله بین نشانگرهای مقیاس 1 میلی متر است. تصاویر توسط لارنس آ . جِی. گاروی و پیتر نمت ، 2009

باید تأکید کرد که لونسدالیت یک ماده بسیار نادر بر روی زمین است که به صورت ذرات ریز مرتبط با الماس کوبیک و گرافیت در شهاب سنگ های آهنی یافت می شود. لایه های موجود در یک ذره مربوط به الماس ، گرافیت و لونسدالیت را فقط می توان با ابزارهای بسیار پیشرفته ای که قادر به کار در مقیاس نانومتری هستند ، تشخیص داد. علاوه بر این ، امروزه یک بلور خالص توپر و نسبتاً بزرگ (در مقیاس میلی متر) لونسدالیت ، نه طبیعی و نه مصنوعی ، گزارش نشده است.

بررسی توهم الماس لونسدالیت

الماس سفید آسیاب لونسدالیت بدلی
نمونه ای که تحت عنوان الماس لونسدالیت در آزمایشگاه GIG در ژوئن 2020 مورد تجزیه و تحلیل واقع شده است.

در ژوئن 2020 آزمایشگاه GIG یک سنگ کره ای تقریباً تمام صیقلی ، سفید و اوپک با وزن حدود 100 قیراطی را برای تجزیه و تحلیل دریافت کرد . با حفظ اخلاق در آزمایشگاه ، تیم قبل از پایان آزمایشات ، برای شناسایی مواد ، چیزی در مورد تاریخچه نمونه نپرسید. تیم آزمایشگاه از مشاهدات استاندارد [جدول 1] گرفته تا ابزارهای بسیار پیشرفته ، چندین تجزیه و تحلیل را روی نمونه انجام دادند.

جدول 1 ویژگی های گوهرشناسی نمونه در ماه ژوئن توسط آزمایشگاه GIG تجزیه و تحلیل شد.

به ویژه ، از طریق میکروسکوپ نوری ، مجموعه متنوعی از ساختار دانه ای بسیار کوچک مشاهده شد. علاوه بر این ، مهره در آزمایش لامپ وود، فلورسانس غیر معمول را ارائه می دهد: زرد تکه ای با شدت متوسط در موج طولانی (365 نانومتر) و آبی گچی متوسط در موج کوتاه (254 نانومتر). سرانجام ، وزن مخصوص 3.53 حاصل شد. ترکیب شیمیایی توسط آزمایش ED-XRF انجام شد و توزیع نسبی عناصر در جدول 2 گزارش شده است. به غلظت بالای آلومینیوم قابل توجه بود. سپس اطلاعات شیمیایی توسط تجزیه و تحلیل میکرو رامان ادغام شد.

جدول 2 ترکیب شیمیایی با استفاده از تکنیکED-XRF ، میزان غلظت بالای آلومینیوم قابل توجه است.

این روش برای شناسایی فازهای معدنی ، بدون هیچ گونه آماده سازی نمونه ، بسیار مفید است. به لطف میکروسکوپ اپتیکال همراه با طیف سنج رامان ، منبع اندازه‌گیری در نقاط مختلف سطح نمونه متمرکز شده و طیفی مانند آنچه در شکل 5 بالا میبینید گزارش و انجام شده است. باندهای مشاهده شده در طیف رامان در cm-1 418 و 380 با آنهایی که برای فاز معدنی کرندوم گزارش شده سازگار هستند . با عبور از تمام داده های به دست آمده ، تشخیص نهایی نمونه با ” ترکیب سرامیک آلومینا ” مطابقت داشت.

شکل 5 طیف رامان که توسط اسپکتروفتومتر Renishaw InVia بدست آمده است، منبع لیزر اندازه‌گیری (514.5 نانومتر) را روی سطح نمونه متمرکز می کند ، در محدوده بین cm-1 150 تا 1800 است. باندهای مشاهده شده در طیف رامان در 418 و 380 cm-1 با آنهایی که برای فاز کانی کرندوم گزارش شده سازگار هستند .

“توپ آلومینا” یا ” الماس لونسدالیت”؟

الماس آسیاب شهابسنگ سفید گرد
چنین سنگ بی ارزشی در سایت aliexpress تحت عنوان “شهاب سنگ لونسدالیت” باقیمت 25 هزار دلار به فروش گذاشته شده است! متاسفانه چنین وبسایت هایی به هیچ وجه در مورد خرید و فروش سنگ مطمئن نیستند

برای یک آزمایشگاه گوهرشناسی ، یکی از غم انگیزترین لحظات این است که باید یک ماده جعلی برای مشتری فاش شود ، خصوصاً اگر پس از انجام معاملات و خرید آن سنگ از آزمایشگاه ، صدور شناسنامه درخواست شود. نمونه موردی که در بالا ارائه شد به عنوان “الماس لونسدالیت” معامله شده است. پس از این کشف ، تیم GIG تصمیم گرفت تا در مورد حضور لونسدالیت در تجارت جواهرات در منطقه خلیج فارس عمیق‌تر بررسی کند.

تا آنجا که ما می دانیم ، تعداد نمونه های لونسدالیت یا چنین گوی‌هایی خیلی زیاد نیست ، اما همه آنها جنبه یکسانی دارند: دوار و تقریبا گوی سفید مانند. برای روشن کردن بیشتر موضوع، ما با آزمایشگاه های دیگر تماس گرفتیم تا بفهمیم شخص دیگری همان ماده را تجزیه و تحلیل کرده است یا خیر.

الماس آسیاب چیست؟ گوی سرامیکی
چنین سنگ بی ارزشی در سایت ebay تحت عنوان “الماس هگزاگونال لونسدالیت” باقیمت 2 هزار دلار به فروش گذاشته شده است! 

تأییدیه ای دریافت کردیم که اخیراً نوع مشابهی از مواد توسط آزمایشگاه گوهرشناسی گوبلین (Gubelin Gem) ، با نتیجه یکسان GIG تجزیه و تحلیل شده است: ترکیب آلومینای سرامیکی. آنچه جالب توجه است پخش آنلاین ویدئوهایی در شبکه های اجتماعی است که این گوی ها را به عنوان “الماس لونسدالیت” ، “الماس کیهانی” یا “الماس هگزاگونال” توصیف می کنند.

جالب تر اینکه ویژگی های جذاب آنها و در برخی موارد ، نحوه تمایز بین “توپ های لونسدالیت” و “توپ های آلومینا” و تست‌های خانگی در این ویدئو ها گفته میشود. در واقع ، اگر لونسدالیت ماده بسیار نادری باشد ، “گلوله های آلومینا” ماده ای بسیار رایج و نسبتاً ارزان هستند که برای اهداف صنعتی سنتز شوند. بنابراین ، سوال اصل این است: آیا لونسدالیت می تواند به عنوان یک گوی سفید ظاهر شود؟ تا آنجا که ما می دانیم ، هیچ یک از مراجع علمی که توسط همکار بررسی شده است ، توصیف لونسدالیت را مطابق با گوی سفید گزارش نمی کنند!

گوی های سفید تحت عنوان الماس آسیاب

گوی الماس آسیاب سرامیکیدر ایران چندین دهه است که آسیابهای گلوله‌ای (Ball Mills) در صنایع مختلف از جمله صنایع کاشی و سرامیک، چینی و لعاب، رنگ و سیمان و پودرسازی تولید میشوند. گلوله های آسیاب با توجه به سختی بالای تقریبا 7 در مقیاس موهس، دوام و سفتی بالا، بعنوان جزء اصلی در فرآیند اصطکاک و سایش مواد در این آسیاب استفاده میشود. اغلب نمونه هایی که معمولا در ایران به من پیام میدهند جزو این دسته هستند.تست سختی الماس آسیاب

اغلب میگویند ” با تستر الماس زدیم ، سختی 10 نشون داد! “. موضوع اینجاست آن تسترهای الماس، برای جواهر تراش خورده الماس”اگر شرایط دمایی محیط قابل قبول، زاویه برخورد درست ، دستگاه کالیبره باشد” مقداری کمک میکند (هرچند گاهی هم اشتباه میگوید!) و برای سنگهای راف با سایز بزرگ تقریبا کاربردی ندارد.

انواع گوی های سفید رایج دیگر

گوی های سفید نگ طبیعی کوارتز و مرمر
عکس بالا: کوارتزهای صیقل شده در رودخانه ، عکس پایین: یک گوی مرمر

بطور کلی نمونه های طبیعی شامل سنگهای آهکی (کلسیم کربنات) و یا سیلیکایی و مرمر و کوارتز، چرت سفید از این دست هستن که طی هزاران سال اغلب در رودخانه فرسایش و صیقلی و تقریبا گرد شده اند. اگر جنسشان کوارتز باشد، مشخص است سختی نسبتا خوب داشته و به راحتی روی آنها خش نمی‌افتد. ضمن اینکه گرد و توپر هم هستند بنابراین به سادگی نمیشکنند. چیزی که مشخص است این نوع سنگها ارزش مادی خاصی ندارند. نمونه هایی از مروارید غار از جنس سنگهای آهکی (کلسیم کربنات) نیز وجود دارد که البته سختی و سفتی پایینی داشته و قیمت ناچیزی دارند.

توپ‌های تصفیه رودخانه
توپ‌های فیلتراسیون رودخانه Chattahoochee در جرجیا

یک نمونه دیگر که برایم جالب بود نوعی گوی مرمری و یا ماسه سنگی با تخلخل بالا بوده که 100 تا 200 سال پیش به عنوان فیلتراسیون گل ولای و لجن زدایی در رودخانه هایی مثل رودخانه Chattahoochee در جرجیا ریخته شده که امروزه افرادی نیز همان حوالی آنها را پیدا میکنند. این گوی های رو در دکوراسیون استفاده میشود.

منابع
“Lonsdaleite Diamond”: What Is All the Fuss About?ucl.ac.uk/culture/projects/disrupters-and-innovators.Bundy F P, Kasper J S (1967):Hexagonal diamond-a new form of carbon, Journal of Chemical Physics, 46, 3437-3446.Goryainova S. V., Likhachevaa A. Yu, Ovsyuka N. N. (2018): Raman Scattering in Lonsdaleite, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 127(1), 20-24.Ohfuji H., Irifune T., Litasov K. D., Yamashita T, Isobe F, Afanasiev V. P., Pokhilenko N. P. (2015): Natural occurrence of pure nano-polycrystalline diamond from impact crater, Scientific Report, 5, 14702.Németh P., Garvie L. A.J., Aoki T., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L., Buseck P. R. (2014): Lonsdaleite is faulted and twinned cubic diamond and does not exist as a discrete material, Nature Communications, 5, 5447.Kraus D., Ravasio A., Gauthier M., Gericke D.O., Vorberger J., Frydrych S., Helfrich J., Fletcher L.B., Schaumann G., Nagler B., Barbrel B., Bachmann B., Gamboa E.J., Goede S., Granados E., Gregori G., Lee H.J., Neumayer P., Schumaker W., Doeppner T., Falcone R.W., Glenzer S.H., Roth M. (2016): Nanosecond formation of diamond and lonsdaleite by shock compression of graphite, Nature Communications, 7, 10970.Turneaure S. J., Sharma S. M., Surinder M., Volz T.J., Winey J. M., Gupta Y. M. (2017): Transformation of shock-compressed graphite to hexagonal diamond in nanoseconds. Science Advances, 3(10), 3561.Pan Z., Sun H., Zhang Y., Changfeng C. (2009): Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite, Physical Review Letters, 102 (5), 055503.Quingkun L., Yi S., Zhiyuan L., Yu Z. (2011): Lonsdaleite – a material stronger and stiffer than diamond, Scripta Materialia, 65, 229–232.Skalwold E. A. (2012): Nano-Polycrystalline Diamond Sphere: a gemologist’ s perspective, Gems & Gemolgy, Summer, 128 – 131.Garvie L. A.J., Nemeth P. (2009): The structure of Canyon Diablo “Diamonds”, 40th Lunar & Planetary Conference.Popov I.V., Gorne A.L., Tchougreeff A.L., Dronskowski R. (2019): Relative stability of diamond and graphite as seen through bonds and hybridizations, Physical Chemistry Chemical Physics., 21, 10961-10969.Schubnel H. J., Pinet M., Smith D. C., Lasnier B. (1992): La microsonde Raman en gemmologie, E. Ruskone` Ed. (A.F.G., Paris) p. 25.Gubelin Gem Lab, Private Communication.

‫3 دیدگاه ها

  1. سلام،با عرض پوزش، من تعدادی گوی قدیمی دارم میشود از نزدیک ببینید

  2. سلام.من یه گوی ۵۵ گرمی دارم رنگ سفید در قسمت بالای آن یک خط دور تا دور ان تراش خورده،سختی خیلی زیادی دارد .جنس این سنگ چیست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا