宝石的色彩哪里来？

在赋予宝石美丽的诸多因素中，颜色是一个主要因素。凝重洁白的羊脂白玉、翠绿幽深的翡翠、艳若“鸽血”的红宝石、五彩缤纷的碧玺、色彩斑斓的欧泊，无不令人眼花缭乱，目不暇接。人们在惊叹宝石的颜色如此美丽多彩的同时，也一定想探个究竟：为什么宝石是五颜六色的呢？

　　

　　什么是宝石的颜色

　　

　　颜色是具有一定波长的电磁波。实际上，宝石的颜色是人眼对可见光的一种反应。在整个电磁波谱中，能引起人眼视觉的可见光只是一小部分，一般取 400～700纳米（nm）波长作为可见光的范围，由于个体的差异，有的人可能会比其他人能见到的波长更长或更短一些，可观察到的可见光范围可达 380～780nm。不同波长的可见光，对应着不同的颜色，从700～400nm的可见光波长分别与红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色相对应。

　　而宝石的颜色是宝石对可见光在400～700nm范围内的光波进行选择性的吸收后,　透射或反射出的光波的混合色。

　　当白光到达宝石的表面，一部分被反射，另一部分被折射进入宝石。如果宝石选择吸收了某些波长的色光，则透射或反射色光的混合色，就是我们所观察到的宝石的颜色，相当于被吸收色光的补色或补色的混合色。因此，尽管两颗宝石可能选择性吸收的色光不同，最终却有可能呈现相同的颜色。

　　若宝石普遍均匀的吸收所有色光，则随吸收程度不同，宝石呈黑、灰或白色；如果所有的色光都通过宝石，则宝石为无色透明的。

　　

　　宝石中的致色元素

　　

　　宝石以美丽的颜色深受人们的喜爱，自然界产出的宝石或多或少含有各种产生颜色的致色元素，这些常见的元素有：钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、　锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）以及一些稀土元素，如钇（Y）、铈（Ce）、铯（Cs）、锶（Sr）等，它们是宝石产生颜色的物质基础。在宝石中，有一类宝石的颜色与其化学组成的某一主要元素有关，这种元素出现在它的化学式中，而且其颜色往往比较稳定，这类宝石叫自色宝石（即由作为宝石主要化学成分的过渡族元素致色的宝石）。如：含锰的蔷薇辉石和菱锰矿总是呈红色、橙黄色；含铜的孔雀石和透视石总是呈绿色；含铜的蓝铜矿总是呈蓝色。尽管孔雀石、透视石和蓝铜矿这三种矿物都含Cu2+，但由于蓝铜矿的结构导致了铜离子在其中的吸收不同于另外的两种宝石，因此颜色也不同。

　　另一类宝石叫他色宝石。他色宝石是由微量元素致色的宝石，即组成宝石的主要元素不产生特征的颜色。当它纯净时，宝石无色透明或不透明时呈现白色；当它含有不同的微量元素时，则会呈现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同的颜色。这些微量元素通常含量极少，百分之零点几至百分之几的含量，就可使宝石呈现鲜艳的颜色。因而，他色宝石的颜色会发生很大的变化，甚至比无色的宝石更常见，如红宝石和蓝宝石就是他色宝石。

　　红宝石、蓝宝石的矿物名称是刚玉，刚玉的化学式为Al2O3。当它纯净时是无色的，若微量的铬代替铝时，刚玉就呈红色( 红宝石)，当刚玉中含微量的铁和钛时，就呈蓝色(蓝宝石)。如果刚玉中混入其他的杂质元素，还可呈现黄色、绿色、橙色等不同的颜色。

　　由于不同宝石的内部结构不同，同一种致色元素在不同宝石中对光波的选择性吸收也会不同，因此对宝石颜色的贡献也不一样，这就是为什么铬在刚玉中呈红色，而当它在祖母绿中出现时却使祖母绿呈绿色的原因。

　　

　　物理因素致色

　　

　　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

　　

　　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。

　　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。

　　[责任编辑]王亚娜