Viên kim cương Cullinan: khối 3.106 carat và bí mật kim cương siêu sâu

Viên Cullinan là viên kim cương thô chất lượng đá quý lớn nhất từng được tìm thấy, nặng khoảng 3.106 carat (hơn 600 gam), lấy lên từ mỏ Premier gần Pretoria, Nam Phi, ngày 26 tháng 1 năm 1905. Nó được tách thành chín viên chính và gần một trăm viên nhỏ; hai viên lớn nhất nay gắn trên vương trượng và vương miện Anh. Với nhà địa chất, câu chuyện hay hơn nằm ở chỗ khác: các nghiên cứu từ năm 2016 cho thấy những viên khổng lồ kiểu Cullinan có lẽ đã kết tinh ở độ sâu hàng trăm kilomet, sâu hơn nhiều so với phần lớn kim cương.

Ngày 26 tháng 1 năm 1905 ở mỏ Premier

Mỏ Premier mới khai thác được vài năm, trên một ống kimberlit lớn ở phía đông Pretoria. Theo các ghi chép của mỏ, người quản lý bề mặt Frederick Wells thấy một vật sáng lấp loá trên vách hố lộ thiên, cạy ra được một khối kim cương to cỡ nắm tay. Viên đá được đặt theo tên Thomas Cullinan, chủ mỏ.

Khối lượng ghi nhận là khoảng 3.106 carat, tức khoảng 621 gam. Viên đá trong suốt, gần như không màu, và có một điểm lạ khiến giới chuyên môn chú ý ngay: một mặt của nó phẳng, nhẵn như bị cắt, khác hẳn các mặt còn lại.

Năm 1907, chính quyền thuộc địa Transvaal mua viên đá và tặng vua Edward VII của Anh nhân dịp sinh nhật. Câu chuyện thường được kể quanh việc vận chuyển: một gói "mồi nhử" được canh gác cẩn mật trên tàu thuỷ, còn viên đá thật đi bằng bưu phẩm bảo đảm. Chi tiết này xuất hiện trong nhiều sách nhưng nên coi là giai thoại phổ biến hơn là hồ sơ đã kiểm chứng đầy đủ.

Mặt vỡ phẳng: dấu hiệu của một tinh thể còn lớn hơn

Mặt phẳng nhẵn ấy là mặt cát khai. Kim cương có cát khai hoàn toàn theo bốn hướng song song với các mặt của hình bát diện. Khi chịu lực đúng hướng, nó tách theo những mặt này, để lại bề mặt phẳng như gương.

Vì vậy, từ năm 1905 người ta đã suy luận rằng Cullinan chỉ là một mảnh của tinh thể lớn hơn, bị vỡ ra trong lòng đất hoặc trong quá trình đi lên. Phần còn lại chưa bao giờ được tìm thấy. Có thể nó đã nằm trong phần ống bị bào mòn từ lâu, có thể vẫn ở đâu đó trong lòng đất, cũng có thể đã bị nghiền nát. Không có bằng chứng cho phương án nào; chỉ biết chắc rằng viên lớn nhất từng thấy cũng chưa phải toàn bộ tinh thể.

Tách viên đá ở Amsterdam năm 1908

Viên đá được giao cho xưởng của anh em Asscher ở Amsterdam, một trong những xưởng giác kim cương lớn thời đó. Joseph Asscher nghiên cứu viên đá nhiều tuần trước khi tách. Ông khía một rãnh nhỏ trên viên đá, đặt lưỡi thép vào rãnh và gõ để viên đá tách theo mặt cát khai.

Giai thoại kể rằng lần gõ đầu tiên lưỡi thép gãy còn viên đá không suy suyển; lần thứ hai mới tách thành công. Các chuyện kể thêm như Asscher ngất xỉu sau đó thì nhiều tác giả cho là thêu dệt. Phần chắc chắn là kỹ thuật: tách theo mặt cát khai là cách nhanh nhất để chia một khối lớn có bao thể hay vết nứt, nhưng một nhát sai hướng có thể làm vỡ vụn cả khối.

Kết quả là chín viên chính, được đánh số từ Cullinan I đến Cullinan IX, cùng khoảng 96 viên nhỏ và một ít mảnh chưa mài.

Cullinan I trong nhiều thập niên là viên kim cương đã giác lớn nhất thế giới, và đến nay vẫn được coi là viên không màu đã giác lớn nhất. Bộ bảo vật được trưng bày tại Tháp London; câu chuyện vương miện và nghi lễ thuộc về các site lịch sử khác trong hệ.

Kim cương kiểu Cullinan: một nhóm riêng

Trong một thế kỷ, các viên khổng lồ được coi là những "tai nạn" may mắn. Nhưng dần dần, giới nghiên cứu thấy chúng giống nhau một cách lạ lùng: rất to, rất ít bao thể, gần như không có nitơ, hình dạng méo mó không theo hình bát diện, bề mặt bị ăn mòn mạnh.

Năm 2016, nhóm của Evan Smith thuộc GIA công bố trên tạp chí Science một nghiên cứu về các viên kim cương như thế. Họ đặt cho nhóm này cái tên CLIPPIR, viết tắt tiếng Anh của các đặc điểm "giống Cullinan, lớn, ít bao thể, tinh khiết, méo mó, bị ăn mòn". Về phân loại, chúng thuộc kiểu IIa, loại kim cương gần như không có nitơ, chỉ chiếm khoảng 1–2% kim cương tự nhiên.

Điều quan trọng nhất nằm trong những bao thể hiếm hoi mà nhóm nghiên cứu tìm được, chủ yếu ở các mảnh vụn khi giác:

• Hạt kim loại: hợp kim sắt – niken lẫn cacbon và lưu huỳnh, được bao quanh bởi một lớp mỏng metan và hydro.
• Khoáng vật áp suất cao: một số bao thể là sản phẩm biến đổi của các khoáng vật chỉ bền ở độ sâu khoảng 360–750 km.

Từ đó, nhóm nghiên cứu cho rằng kim cương CLIPPIR kết tinh từ những giọt kim loại lỏng trong lớp phủ sâu, nơi môi trường thiếu ôxy đến mức sắt tồn tại ở dạng kim loại. Đây là phần rất khác so với kim cương thông thường, vốn sinh ở khoảng 150–200 km dưới rễ lục địa. Một nghiên cứu tiếp theo cũng cho thấy nhiều kim cương xanh lam hiếm (kiểu IIb, chứa bo) cũng có nguồn siêu sâu.

Những kết luận này dựa trên số mẫu còn ít và vẫn đang được kiểm tra thêm; chúng là giả thuyết mạnh nhất hiện nay chứ chưa phải điều đã đóng lại.

Những viên khổng lồ khác: Lesedi La Rona và Karowe

Sau Cullinan hơn một thế kỷ, kim cương thô trên 1.000 carat vẫn cực hiếm. Phần lớn các viên lớn gần đây đến từ mỏ Karowe ở Botswana:

• Lesedi La Rona, khoảng 1.109 carat, tìm thấy năm 2015, kim cương kiểu IIa chất lượng cao.
• Sewelô, khoảng 1.758 carat, tìm thấy năm 2019, có lớp vỏ ngoài sẫm màu.
• Một viên khoảng 2.492 carat công bố năm 2024, được cho là lớn thứ hai từng biết sau Cullinan.

Theo công ty vận hành mỏ, các viên lớn này được thu hồi nhờ hệ thống tuyển bằng tia X truyền qua đặt sớm trong dây chuyền, trước khi đá bị nghiền nhỏ. Điều đó gợi một câu hỏi đáng suy nghĩ: trong lịch sử, bao nhiêu viên khổng lồ đã bị máy nghiền vỡ trước khi ai kịp thấy? Bài về tuyển kim cương trong danh mục này kể kỹ phần ấy.

Mỏ Premier, nay đổi tên thành mỏ Cullinan, vẫn hoạt động và tiếp tục cho ra những viên lớn và nhiều kim cương xanh lam, nhất quán với hình ảnh một ống kimberlit đã xuyên qua vùng lớp phủ rất sâu.

Góc nhìn hôm nay: điều Cullinan dạy về lòng đất

Một viên đá nổi tiếng vì kích thước hoá ra lại là manh mối khoa học về phần sâu nhất mà con người từng "chạm" được của hành tinh. Một số điều người đọc có thể mang về:

• Viên càng to, càng tinh khiết chưa chắc là viên "bình thường nhưng may mắn"; nó có thể đến từ một môi trường hoàn toàn khác.
• Cát khai, thứ khiến thợ giác lo sợ, cũng là công cụ của họ: nó cho phép chia một khối lớn bằng một nhát gõ.
• Muốn xem tận mắt, bộ bảo vật hoàng gia Anh trưng bày ở Tháp London; Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London và Smithsonian có bản sao các viên Cullinan bằng thuỷ tinh.
• Muốn đọc kỹ, tìm bài của Evan Smith và cộng sự trên Science (2016) và các bài phổ biến khoa học trên trang của GIA.