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科学星|大自然中珍贵宝石的色彩是从哪里来的？( 二 )


物理因素致色
科学星|大自然中珍贵宝石的色彩是从哪里来的？
本文插图

物理因素致色是指由于宝石内部的结构、裂隙、构造、包裹体等因素 ， 对光发生物理光学作用而使宝石呈色的现象 。 这些作用主要有：干涉、衍射、散射等 。
市场上的珍珠除了本身的体色外 ， 大多数能见到漂亮的晕彩和伴色 。 在珍珠的结构中具有两种折射率不同的物质：无机层（文石）和有机质层 ， 它们彼此呈同心层状交替排列 ， 构成十分精美的同心放射状结构 ， 当光线照射到这种特殊的结构上时 ， 就会发生干涉、衍射等一系列的光学作用 ， 使珍珠表面产生漂亮的晕彩 。 石英中若存在充填于裂隙中的气、液薄膜 ， 也会出现特殊的蓝色晕彩现象 。
欧泊的表面可见到多种光谱色 ， 呈不规则的各种彩片分布 ， 每个彩片的色彩随着宝石的转动而变幻无穷 ， 这种现象叫变彩效应 。 欧泊产生变彩的原因与其内部规则排列的球粒结构有关 。 扫描电镜观察证明 ， 欧泊由直径 150～400nm 的非晶质 SiO2 球粒在三维空间定向排列、紧密堆集而成 ， 空隙中常有水和空气充填 ， 同一彩片范围内的球粒大小相等 ， 球粒间的空隙形状相同 ， 距离相等 ， 构成了可以衍射可见光的空间格子 ， 彩片的颜色取决于硅球的大小 ， 并随着入射光角度的变化而改变 。 古罗马自然科学家普林尼说：“在一块欧泊上 ， 可见红宝石的火焰、紫晶般的色斑、祖母绿般的绿海 ， 五彩缤纷、浑然一体 ， 美不胜收 。 ”
包裹体致色
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有些宝石可能本身并没有颜色 ， 但会因机械地混入了其他矿物包裹体而呈色 。 这种现象在石英中很普遍 ， 如市场上流行的发晶 ， 就是一种含有针状或纤维状包裹体的石英 ， 石英中的针状包裹体有金红石、电气石和角闪石等多种矿物 ， 金红石通常为红色或金黄色、电气石和角闪石则呈绿色或黑色 ， 那么发晶的颜色也会依包裹体的不同而出现金色发晶、红色发晶或绿色发晶、黑色发晶等多种颜色 。
近年来 ， 绿幽灵在市场上备受消费者青睐 。 其实 ， 它是无色透明的石英中含有绿色的尘点状绿泥石包裹体而呈现的颜色 。 同样 ， 含有绿色硅孔雀石包裹体的玉髓呈绿色 ， 含有红色赤铁矿包裹体的玉髓则呈红色 。 不同颜色的黏土矿物包裹体也会使碧玉呈现各种各样不同的颜色 。 东陵石玉的绿色是由内部的绿色铬云母包裹体引起的；市场上的日光石也因含有赤铁矿的片状包裹体而呈现红橙色或金黄色 。
此外 ， 所有的玉石都是由矿物集合体组成的 ， 由于不同的玉石其矿物的组成成分不同、颜色不同 ， 而且矿物颗粒的形态、大小、排列方式也各不相同；即使是同种矿物 ， 其颜色又受到本身的致色元素的影响 ， 因此玉石颜色的变化更为丰富 。 俗话说“千样玛瑙万样玉” ， 十分形象地说明了玉石颜色的变化多端 。
除了上述因素使宝石呈色外 ， 宝石晶体内部的缺陷、塑性变形、受到辐照等因素 ， 也能使宝石呈现不同的颜色 。 研究表明 ， 绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的 ， 褐色钻石是由于内部晶格塑性变形引起的 ， 目前 ， 科学家在实验室已采用高温高压的方法将褐色的钻石改善成无色的钻石 ， 从而提高钻石的颜色色级 。
【科学星|大自然中珍贵宝石的色彩是从哪里来的？】由于天然宝石资源的不可再生性 ， 特别是优质宝石资源的缺乏 ， 自然界产出的一些宝石的颜色并不十分理想 ， 为了使有限的资源得到更好的利用 ， 目前已有多种方法对宝石的颜色进行改善 ， 使它们看起来更加漂亮和绚丽 。


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