礦物是大地的瑰寶、自然的精靈，它們千姿百態(tài)，五彩斑斕，猶如盛開的鮮花綻放出最美麗的色彩。令人感到好奇的是，它們?yōu)槭裁磿?huì)五顏六色？這背后究竟有什么樣的秘密呢？

我們在搞明白礦物的顏色之前，需要首先明白一個(gè)簡單的物理原理：當(dāng)白色的可見光（波長為390~770納米）進(jìn)入到礦物之后，這其中的紅橙黃綠藍(lán)靛紫七種不同波長的色光會(huì)被選擇性吸收，透射和反射的各種波長的混合色才是我們看到的礦物的顏色。如果某種礦物將入射光全部吸收，那它就會(huì)呈現(xiàn)出黑色；如果它對(duì)所有波長的色光都均勻吸收一部分，那它就會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的灰色；如果它對(duì)各種色光基本上都不吸收，則為無色或者白色；而大多數(shù)情況是，礦物會(huì)選擇吸收某些特定波段的色光，從而呈現(xiàn)出吸收光的互補(bǔ)色。

但是，礦物對(duì)不同色光的吸收受到多種因素的影響，既有本身物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的內(nèi)因，也有光源、觀察者的位置和角度的外因，總結(jié)起來就是礦物的顏色分為三大類：自色、他色和假色。舉個(gè)例子：有人說我黑，原因可能與我本身的膚色、身體的潔凈程度、外界的光線甚至觀察者的位置與角度有關(guān)，如果我確實(shí)皮膚黑，那這個(gè)就是“自色”；如果是因?yàn)槲覜]洗澡顯得又臟又黑，那就是“他色”；如果是因?yàn)樵谕砩嫌^察我而覺得我黑，那就是“假色”。對(duì)于礦物而言，它們究竟有什么樣的具體表現(xiàn)呢？

自色是由礦物本身的化學(xué)成分及內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的顏色，基本上固定，這是鑒定礦物的重要特征之一。例如，綠色是孔雀石的基本色，盡管不同產(chǎn)地的孔雀石會(huì)略有差異，但基本色不會(huì)變。這是因?yàn)榭兹甘泻~。銅離子能使很多礦物和寶石產(chǎn)生藍(lán)色或綠色，這樣的離子被稱為色素離子，或者這樣的元素被稱為致色元素。鈷、鎳、錳、鉻、鐵等都是常見的致色元素，如果這些元素造成礦物呈色，它們必須是礦物本身的固有組分，而不是外來的機(jī)械混入物，這才算是自色。

孔雀石

再如顏色相對(duì)比較單一的橄欖石，常為橄欖綠色，只是在顏色深淺上有所變化，它是一種島狀硅酸鹽礦物，主要成分是鎂鐵硅酸鹽，化學(xué)表達(dá)式為(Mg,Fe)2[SiO4]。也就是說，橄欖石晶體是由鎂離子和鐵離子共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體，鎂含量較高的被稱為鎂橄欖石（Mg2SiO4），而鐵含量較高的則被稱作鐵橄欖石（Fe2SiO4），極少情況下還會(huì)發(fā)現(xiàn)稀有礦物鎳橄欖石、錳橄欖石。隨著鎂離子占據(jù)多少的變化，橄欖石的顏色也會(huì)變化，其成分中鐵含量越多，則顏色就越深，從而顯現(xiàn)出黃色、橄欖綠色甚至褐色。這才算是自色。

橄欖石寶石及其原礦

此外，黃鐵礦的淺銅黃色、方鉛礦的鉛灰色、雌黃的黃色等顏色相對(duì)固定的礦物和寶石均是如此。

方鉛礦

然而，還有很多意外的情況發(fā)生，在某種礦物在形成過程中，一些其它“雜質(zhì)”成分乘機(jī)而入，混入其中造成顏色發(fā)生了變化。例如水晶，它究竟是什么顏色？答案可能是五花八門。雖然純潔無瑕的水晶原本是無色透明的，但實(shí)際上有很多紫水晶、黃水晶、紅水晶、綠水晶、煙晶、茶晶、墨晶、乳水晶、薔薇水晶，令人眼花繚亂，主要原因就是外來物質(zhì)的混入造成的，這就是他色。

紫水晶

最典型的莫過于鉻元素。鉻的英文名稱源自希臘語，原來的意思是“顏色”，因?yàn)樵S多鉻的化合物都具有多種多樣的顏色，如三氧化二鉻（Cr2O3）為深綠色，鉻酸酐（CrO3）為橙色，重鉻酸鉀（K2Cr2O7）為橙色，重鉻酸銨（(NH4)2Cr2O7）為橙紅色，鉻酸鈉（Na2CrO4）為黃色……幾乎每種鉻的化合物都有自己特殊的顏色，它就像變色龍一樣，它的存在讓化學(xué)物質(zhì)的世界變得絢麗多彩。奇怪的是，在剛玉（主要成分為氧化鋁Al2O3）礦物中，外來的鉻原子（Cr3+）以類質(zhì)同象的形式代替了部分鋁原子（Al3+），從而形成顏色鮮艷的紅寶石，而在綠柱石（主要成分是鈹鋁硅酸鹽Be3Al2[Si6O18]）中，鉻原子（Cr3+）同樣以類質(zhì)同象的形式代替了部分鋁原子（Al3+），結(jié)果卻形成了鮮翠欲滴的祖母綠，真是太神奇了！

他色也可以是由于微量的雜質(zhì)元素進(jìn)入礦物晶格中，造成礦物晶格缺陷，從而引起顏色變化。水晶的不同顏色就是由于存在晶格缺陷所導(dǎo)致的。此外，含硼可使鉆石變藍(lán)，含氮使鉆石變黃色，含石墨或其他灰色包裹體可使鉆石變成黑色，在外界環(huán)境的輻射、溫度及壓力的影響下破壞鉆石內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)還可以形成綠色、粉色、紅色及褐色的鉆石；碧璽（電氣石）富含鋰、錳和銫者呈玫瑰色或淡藍(lán)色，富鎂者呈褐色或黃色，富鉻者呈深綠色，富含鐵者呈黑色；石英巖中混入了鉻云母而形成綠色東陵石，混入藍(lán)線石而形成藍(lán)色東陵石，混入鋰云母而形成紫色東陵石，混入赤鐵礦而形成紅色東陵石；蘇紀(jì)石因混入錳元素而形成紫色的舒俱來；查羅石因混入錳元素而形成紫龍晶；玉髓中含有鉻可呈綠色，含鐵則為蔥綠色或暗綠色，臺(tái)灣著名的藍(lán)玉髓則是由于其中含有少量的硅孔雀石而形成的；極其微量的鉻與釩進(jìn)入到石榴石中，改變了它原來的晶格結(jié)構(gòu)，結(jié)果就形成了驚艷的翠綠色，即著名的沙弗萊石。

沙弗萊石

所謂假色，就是礦物表面由于物理原因所引起的顏色，包括光的反射、散射和干涉等作用，而不是礦物本身的化學(xué)成分決定的，最典型的就是變彩和錆色。

名貴寶石歐泊所展現(xiàn)出的彩色就是變彩，它的顏色看起來像是在不同的角度觀察光盤表面所看到的彩虹色，變幻莫測。歐泊的礦物學(xué)名稱叫“蛋白石”，主要成分是含水的二氧化硅，含水量通常為5%～10%，化學(xué)表達(dá)式為SiO2·nH2O，而二氧化硅晶體是以硅氧四面體作為基本結(jié)構(gòu)單元，也就是說，硅原子的4個(gè)價(jià)電子與4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，硅原子位于正四面體的中心，4個(gè)氧原子位于正四面體的4個(gè)頂角上。在歐泊的結(jié)構(gòu)中，這些二氧化硅就像是緊密堆積在一起的小球一樣在三維空間中作規(guī)則排列，這些小球的直徑約150～300納米，小球之間還有很多孔隙，充填著水和空氣，這樣的結(jié)構(gòu)像是一個(gè)天然的三維光柵，當(dāng)白色光線照射歐泊時(shí)，隨著入射角的變化，不同波長的單色光就會(huì)不斷地發(fā)生衍射，于是我們看到了五顏六色的彩光。

白歐泊

錆色現(xiàn)象比較少見，僅發(fā)現(xiàn)于斑銅礦、自然銀、自然鉍、輝鉍礦、針鎳礦以及人工培育的鉍晶體等極少數(shù)礦物表面。斑銅礦的錆色跟水面上有一層薄油層的顏色原理相似，又像是電焊的焊接點(diǎn)出現(xiàn)的那種色彩，顏色比較穩(wěn)定。究其成因，乃是由于薄膜干涉現(xiàn)象所致。由于斑銅礦在空氣中被氧化從而在表面形成了一層氧化物薄膜，當(dāng)外部光線照射到薄膜上，光波會(huì)在薄膜的上下界面分別反射，因相互干涉而形成新的光波，正因?yàn)椴煌伾獠ǖ牟ㄩL不同，而斑銅礦表面的氧化程度深淺不同，氧化物薄膜有薄有厚，所以它的表面就會(huì)呈現(xiàn)出五顏六色的光芒。

除了上述自色、他色和假色之外，還有一些比較特殊的顏色變化。如堇青石的“多色性”，如果從不同的角度進(jìn)行觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它呈現(xiàn)出兩種不同的顏色——淡藍(lán)色和藍(lán)紫色，因此，堇青石有“二色石”之別稱。更有甚者，個(gè)別堇青石會(huì)呈現(xiàn)出三種不同的顏色——淡藍(lán)色和紫藍(lán)色、黃灰色。這種性質(zhì)不同于多色碧璽。多色碧璽是在同一塊碧璽寶石上有多種顏色，而且顏色不隨觀察者的角度而變化；但堇青石的多色性與觀察者的角度有關(guān)，這是由于它內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)具有方向性差異所造成的，不同的方向?qū)Ω鞣N色光的吸收能力不同，故而會(huì)表現(xiàn)出顏色深淺或色調(diào)的變化。

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