Black spinel - a gem material from Bo Phloi, Thailand

Ágnes Blanka Kruzslicz

doi:10.25365/thesis.58257

Title (eng)

Author

Ágnes Blanka Kruzslicz

Advisor

Lutz Nasdala

Assessor

Lutz Nasdala

Abstract (deu)

Das Edelsteinabbaugebiet Bo Phloi befindet sich in der Provinz Kanchanaburi im Westen Thailands, etwa 30 km nördlich der Stadt Kanchanaburi. Die Gegend war berühmt für ihre blauen Saphirkristalle in Edelsteinqualität. Da die Produktion von Korund inzwischen praktisch zum Erliegen gekommen ist, verwenden lokale Edelsteinschleifer, um ihren Lebensunterhalt zu verdienen, den immer noch reichlich vorkommenden schwarzen Spinell und stellen aus diesem verschiedene Arten von Schmuck her. Die vorliegende Arbeit fasst die Ergebnisse einer detaillierten mineralogischen Charakterisierung des Bo Phloi-Materials zusammen. Bei allen Proben handelt es sich um Mg-Al-Spinell (MgAl2O4) mit erhöhtem Fe-Gehalt (FeO 20.7 ± 0.9 wt%). Basierend auf Mössbauer-spektroskopischen Ergebnissen liegt das Eisen sowohl zwei- als auch dreiwertig vor, wobei letzteres beide Kationenpositionen im Kristallgitter (4er- und 6er-koordiniert) besetzt. Das Fe3+ bewirkt daher eine sogenannte „teilweise inverse“ Besetzung der Kationenplätze. Infolgedessen stimmt das Ramanspektrum des Bo Phloi-Spinells nicht mit dem eines „normalen“ Spinells überein, sondern ähnelt viel mehr den Spektren anderer „inverser“ Minerale der Spinellgruppe, wie Hercynit oder Magnesioferrit. Zudem bestimmt der hohe Fe- Gehalt die intensive Einfärbung des Materials. Makroskopische Proben sind scheinbar völlig schwarz, während die graubraune Eigenfarbe des Bo Phloi-Spinells nur bei Probendicken von deutlich unter 0,1 mm beobachtbar ist.

Abstract (eng)

The Bo Phloi gem field is located in the Kanchanaburi province, western Thailand, about 30 km north of the town of Kanchanaburi. The area was renowned mostly for its gem-quality blue sapphire crystals. As corundum production has now virtually ceased, local gem cutters, in an attempt to make a living, use the still abundantly occurring black spinel to produce various sorts of jewellery. The present thesis summarises the results of a detailed mineralogical characterisation of the Bo Phloi material. All samples were found to be spinel sensus stricto (MgAl2O4) with elevated Fe content (FeO 20.7 ± 0.9 wt%). Based on Mössbauer spectroscopic results, Fe occurs in both di- and trivalent states, the latter occupying both (4- and 6- coordinated) cation sites in the crystal lattice. The Fe3+ causes a so-called “partially inverse” occupation of the cation sites. As a result, the Raman spectrum of the Bo Phloi spinel is not at all reminiscent to that of “normal” spinel, but rather similar to other “inverse” spinel-group minerals such as hercynite or magnesioferrite. Also, the high Fe content controls the intense colouration of the material. Macroscopic samples appear black and the greyish brown colour is only observed at sample thicknesses of well below 0.1 mm.

Keywords (eng)

SpinelgemstoneThailandOptical absorption spectroscopyRaman spectroscopyMössbauer spectroscopy

Keywords (deu)

SpinellEdelsteinThailandOptical absorption spektroskopieRaman spektroskopieMössbauer spektroskopie

Subject (deu)

Methoden und Techniken der Geowissenschaften

Subject (deu)

Geologie der Industrieminerale

Type (deu)

Masterarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1354766

DOI

10.25365/thesis.58257

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-13410.70732.368272-5

URI

https://utheses.univie.ac.at/detail/51447

Extent (deu)

21 Seiten : Illustrationen

Number of pages

37

Study plan

Masterstudium Erdwissenschaften

[UA]

[066]

[815]

Association (deu)

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Title (eng)

Black spinel - a gem material from Bo Phloi, Thailand

Author

Ágnes Blanka Kruzslicz

Abstract (deu)

Das Edelsteinabbaugebiet Bo Phloi befindet sich in der Provinz Kanchanaburi im Westen Thailands, etwa 30 km nördlich der Stadt Kanchanaburi. Die Gegend war berühmt für ihre blauen Saphirkristalle in Edelsteinqualität. Da die Produktion von Korund inzwischen praktisch zum Erliegen gekommen ist, verwenden lokale Edelsteinschleifer, um ihren Lebensunterhalt zu verdienen, den immer noch reichlich vorkommenden schwarzen Spinell und stellen aus diesem verschiedene Arten von Schmuck her. Die vorliegende Arbeit fasst die Ergebnisse einer detaillierten mineralogischen Charakterisierung des Bo Phloi-Materials zusammen. Bei allen Proben handelt es sich um Mg-Al-Spinell (MgAl2O4) mit erhöhtem Fe-Gehalt (FeO 20.7 ± 0.9 wt%). Basierend auf Mössbauer-spektroskopischen Ergebnissen liegt das Eisen sowohl zwei- als auch dreiwertig vor, wobei letzteres beide Kationenpositionen im Kristallgitter (4er- und 6er-koordiniert) besetzt. Das Fe3+ bewirkt daher eine sogenannte „teilweise inverse“ Besetzung der Kationenplätze. Infolgedessen stimmt das Ramanspektrum des Bo Phloi-Spinells nicht mit dem eines „normalen“ Spinells überein, sondern ähnelt viel mehr den Spektren anderer „inverser“ Minerale der Spinellgruppe, wie Hercynit oder Magnesioferrit. Zudem bestimmt der hohe Fe- Gehalt die intensive Einfärbung des Materials. Makroskopische Proben sind scheinbar völlig schwarz, während die graubraune Eigenfarbe des Bo Phloi-Spinells nur bei Probendicken von deutlich unter 0,1 mm beobachtbar ist.

Abstract (eng)

The Bo Phloi gem field is located in the Kanchanaburi province, western Thailand, about 30 km north of the town of Kanchanaburi. The area was renowned mostly for its gem-quality blue sapphire crystals. As corundum production has now virtually ceased, local gem cutters, in an attempt to make a living, use the still abundantly occurring black spinel to produce various sorts of jewellery. The present thesis summarises the results of a detailed mineralogical characterisation of the Bo Phloi material. All samples were found to be spinel sensus stricto (MgAl2O4) with elevated Fe content (FeO 20.7 ± 0.9 wt%). Based on Mössbauer spectroscopic results, Fe occurs in both di- and trivalent states, the latter occupying both (4- and 6- coordinated) cation sites in the crystal lattice. The Fe3+ causes a so-called “partially inverse” occupation of the cation sites. As a result, the Raman spectrum of the Bo Phloi spinel is not at all reminiscent to that of “normal” spinel, but rather similar to other “inverse” spinel-group minerals such as hercynite or magnesioferrite. Also, the high Fe content controls the intense colouration of the material. Macroscopic samples appear black and the greyish brown colour is only observed at sample thicknesses of well below 0.1 mm.

Keywords (eng)

SpinelgemstoneThailandOptical absorption spectroscopyRaman spectroscopyMössbauer spectroscopy

Keywords (deu)

SpinellEdelsteinThailandOptical absorption spektroskopieRaman spektroskopieMössbauer spektroskopie

Subject (deu)

Methoden und Techniken der Geowissenschaften

Subject (deu)

Geologie der Industrieminerale

Type (deu)

Masterarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1354767