探寻宝石五光十色的背后故事
发表时间: 2020-09-17 08:23
经常看小编推文的粉粉们
一定看过
这样
或者这样的图片
在欣赏宝石矿物的同时
大家不免心里有疑问
宝石为什么有这么多颜色呢？
这个问题拆解开来，
不过两个问题
1.我们怎么看到宝石（和颜色）
2.宝石怎么呈现特定的颜色
先来说说
我们是怎么
?看到这个多姿多彩的世界?
必要条件
光+宝石+眼睛+（脑？）
我们所看到的颜色
实际上
是视网膜接受光后
刺激大脑
形成的感觉
黄钻
光通过宝石后
反射、折射、衍射、透射、
漫反射、
选择性吸收
……
由人眼作为接收器
大脑作为CPU
一种美妙的视觉体验
便充盈周身
青金石
需注意的是，
这种光必须是可见光，
不然
人眼将无法转化为可感知的信号。
人感知颜色的过程
那么，
对宝石自身而言，
这种颜色是怎么产生的？
粉钻
一般情况下，
我们所感知到的宝石颜色
是宝石内部致色因子
对光源不同波长
选择性吸收
和透射、反射等
一系列猛如虎的操作后
导致的结果。
翡翠
若是透明宝石，
光透射居多，
反射较少，
所观察到的颜色
由透射光谱决定。
绒铜矿
若是不透明宝石，
光则反射居多，
我们所看到的颜色
由反射光谱决定。
和田玉
解决了怎么看到的问题，
你或许又有疑问
这些不同的颜色又是怎么形成呢？
?这就引入了颜色成因的问题?
颜色成因
传统观点从宝石的化学成分和外部构造出发，将宝石颜色的成因分为：自色、他色和假色。
自色
致色因子是宝石矿物中基本化学组分的元素
大多数为过渡金属族元素，如Cu、Fe等
典型矿物：
孔雀石（Cu）
橄榄石（Fe）
绿松石（Cu）
铁铝榴石（Fe）
他色
不是宝石矿物的主要组成部分，是杂质元素
不含杂质元素时呈无色，含微量杂质元素即可产生不同的颜色效果
同一元素在不同的宝石矿物中可呈现不同颜色，如Cr、Fe、Mn、Co等
典型矿物：
红宝石（Cr）
金绿宝石（Cr）
祖母绿（Cr）
尖晶石（Fe、Cr）
蓝宝石（Fe）
碧玺（Mn）
假色
宝石矿物内部含有的平行排列包裹体、平行解理、出溶片晶等对光的折射、反射、散射等
典型矿物：
月光石（晕彩）
斑铜矿（锖色）
透石膏（晕色）
拉长石（变彩）
随着近现代科学的发展，
人们发现，
宝石的颜色与其内部结构
也有很大关系。
紫色萤石（晶格缺陷致色的代表）
随之诞生了
晶体场理论、
分子轨道理论、
能带理论、
晶格缺陷致色理论
解释宝石矿物的颜色成因
祖母绿的d-d晶体场跃迁和UV吸收光谱
除此之外，
矿物机械混入杂质
也会影响矿物的颜色。
比如市场上所谓的
“绿幽灵”“聚宝盆”“红兔毛”等
水晶一类的矿物
都是机械混入了
如赤铁矿、绿泥石等矿物
而呈现颜色
因机械混入物致色的各色水晶
说到颜色，
另一个不得不提的
就是宝石的光谱
上次写绒铜矿时
几位粉粉也说到了光谱
不得不说，
大家对光谱的关注度还是有的。
但好几位粉粉说，
自己虽然是地质人，
但真的不太看得懂。
（所以，非常有必要写！）
前面说到，
宝石的颜色是
基于宝石对光的选择性吸收
和其他光物理作用后，
由未被吸收的光组合成的。
这些未被吸收的光，
借助分光镜，
便可衍射呈形色各异的光谱。
光栅式分光镜原理示意图
入射光经过宝石后被选择性吸收，剩余光通过光栅衍射形成特征光谱
分
光
镜
台式分光镜
不同宝石所含致色元素不同，
同种元素在不同宝石中的表现不同，
因此呈现特色而固定的吸收光谱。
特征光谱
小TIPS
并不是所有的宝石都有特征光谱，比如长石、尖晶石、碧玺等；也不是所有宝石也都有光谱，比如无色透明的宝石（水晶、透石膏等）。
不同致色元素的特征光谱占据不同区域的吸收带（线）。
同一致色元素的不同种类宝石在同一区域的吸收强度、具体位置不同。
分光镜只能对某些有特征光谱的宝石进行鉴定，并不是一劳永逸。
通过分光镜对特征光谱定名也需要大量的练习和经验。（换句话，初学者可能无法在手持分光镜中看到光谱）
1 铬 谱
铬元素主要致红色和绿色，也可导致变色效应。
铬谱的主要表现是：红区最强的两条线位于深红色区域，另有许多窄线；黄区-绿区有宽吸收带；蓝区若干窄线；紫区吸收。
典型矿物：
红色系列：红宝石、红色镁铝榴石、帕帕拉恰蓝宝石（橙红色）、红色尖晶石（不显著）
绿色系列：祖母绿、翡翠（绿）、铬绿碧玺、翠榴石、沙弗莱（铬钒钙铝榴石）、铬透辉石、绿玉髓、翠铬锂辉石
其他颜色：变石（具有变色效应的金绿宝石）
铬元素致色的宝石
左上-变石；右上-镁铝榴石；
左下-翡翠；右下-红宝石。
红宝石
红区690nm左右一对强双线，两条弱吸收线，黄绿区620-540nm吸收带（逐渐减弱），蓝区476,475,468nm吸收线（三条强度逐渐减弱），紫区吸收
红色镁铝榴石（捷克、美国产）
红区686nm左右一对吸收强线，两条弱吸收带，564nm为中心的宽吸收带，505nm处吸收线。含铁丰富者可有蓝区440nm，445nm吸收线
2 铁 谱
铁元素主要致蓝色、绿色、红色和黄色等。
铁谱的主要表现是：绿区、蓝区可能存在强吸收带或吸收线，其余部分可能吸收。
典型矿物：
蓝色系列：蓝色蓝宝石、海蓝宝石、蓝色碧玺（不显著）
绿色系列：橄榄石、硼铝镁石、绿色碧玺、绿色尖晶石（后二者不显著）
红色系列：铁铝-镁铝榴石
黄色系列：金绿宝石、金色绿柱石
铁元素致色的宝石
左上-蓝宝石；右上-海蓝宝石；
左下-橄榄石；右下-金绿柱石。
蓝色蓝宝石
蓝区450nm吸收带或450nm、460nm、470nm吸收线（逐渐增强）
橄榄石
蓝区453nm、473nm、493nm强吸收带（逐渐变弱）
3 锰 谱
锰元素主要致粉色和橙色。
锰谱的主要表现是：最强的吸收带位于紫区并延伸至紫区外。
典型矿物：
菱锰矿、蔷薇辉石、锰铝榴石、芙蓉石、翡翠（紫色）
锰元素致色的宝石
左上-锰铝榴石；右上-菱锰矿；
左下-蔷薇辉石；右下-芙蓉石。
锰铝榴石
蓝紫区430nm、420nm、410nm吸收线和460nm、480nm、520nm吸收带，有时可见504nm和573nm吸收线。
4 稀 土 谱
稀土元素（铷、镨等）主要致黄色和绿色。
稀土谱的主要表现是：黄绿区特征细线。
典型矿物：
磷灰石、稀土玻璃
磷灰石
磷灰石
黄区580nm吸收双线
5 钴 谱
钴元素主要致蓝色和粉色。
钴谱的主要表现是：黄区、绿区排列三条强吸收宽带。
典型矿物：
钴玻璃、蓝色合成尖晶石
铬元素致色的宝石
左-蓝色合成尖晶石（Co合成）；
右-Co玻璃
蓝色合成尖晶石（Co合成）
黄区、绿区排列三条强吸收宽带，呈现宽宽窄的变化。
6 铀 谱
铀元素在分光镜下可见明显的吸收线，致色不明显。
铬谱的主要表现是：红区吸收线最强，其他区域均可有吸收线出现。
非！常！好！看！（初学者找自信必备矿物）
典型矿物：锆石
锆石
锆石（各种颜色）
必有红区635.5nm吸收线，其余区域伴随1-40条强弱不同的吸收线
实际上，
除上述的六种光谱之外，
还有很多其他的宝石矿物
拥有自己的特征光谱，
比如
顽火辉石505nm、550nm吸收线，
无色-浅黄色钻石415nm吸收线等；
还可区分优化处理和合成宝石，
比如
铬盐染色的翡翠在红区有吸收带，
合成蓝色尖晶石的特征黄绿区吸收带等；
可以说，
光谱的乐趣妙不可言~
所以
亲爱的朋友，
你知道
宝石为什么五光十色了吗？
校对：张腾飞