揭秘！礦物顏色千變萬化的真相！

摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會 

礦物之美，體現在多個方面，首先便是顏色，這也是礦物愛好者們關注的焦點。自然界的礦物顏色千變萬化，甚至同一種礦物呈現多種顏色。那麼礦物為何會呈現出多彩多變的顏色？其中大有學問。

 按照顏色特性，礦物顏色有哪幾種？ 

1.自色

自色指礦物自身所固有的顏色。致色物質是礦物本身的組成成分，而非機械混入物。如藍銅礦的藍色、孔雀石的綠色和辰砂的紅色等。

藍銅礦化學式Cu3(CO3)2(OH)2

對於一種礦物來說，自色總是比較固定的，在鑑定礦物上具有重要的意義。

2.他色

他色指外來帶色雜質機械混入礦物中所染成的顏色。如純淨的水晶為無色透明，但由於不同雜質的混入，可使水晶染成紫色（紫水晶）、玫瑰色（薔薇水晶）等。

紫水晶化學式SiO2

引起他色的原因主要與色素離子的存在有關，但他色中的色素離子存在於機械混入物中，而不是礦物本身所固有的組成成分。

薔薇水晶化學式SiO2

他色的具體顏色將隨混入物組分的不同而異。因此，礦物的他色不固定，一般不能作為鑑定礦物的依據。

3.假色

假色是由物理光學效應所引起的顏色，是自然光照射在礦物表面或進入到礦物內部所產生的干涉、衍射、散射等引起的顏色。假色是某些礦物的獨有特性，所以只對某些礦物具有輔助的鑑定意義。

假色主要有錆（qīng  ㄑㄧㄥˉ）色、暈色和變彩。

  錆色

某些不透明礦物的表面氧化薄膜引起反射光的干射作用，從而使礦物表面呈現出斑駁陸離的彩色。如斑銅礦表面獨特的藍、靛、紅、紫斑駁的彩色，和彩虹色有明顯的差異。

斑銅礦的鮮豔錆色

錆色大多可以用小刀刮掉。

  暈色

由於某些透明礦物內部一系列平行密集的解理面或裂隙面對光連續反射，引起光的干涉，從而使礦物表面常出現如同水面上的油膜所形成的彩虹般的色帶。

冰洲石解理面上可見暈色

在魚眼石、白雲母、冰洲石、透石膏等無色透明晶體的解理面上最易見到。

  變彩

當從不同方向觀察某些透明礦物時，其不均勻分佈的各種顏色會隨之發生變換。這是由於礦物內部存在很多厚度與可見光波長相當的細微葉片狀、層狀或者粒狀結構，引起光的衍射、干涉作用所致。

最常見的便是歐泊和月光石。月光石具有美麗的藍綠色、金黃色、紅紫色等連續的變彩；歐泊呈藍、綠、紫、紅等色彩。

歐泊的變彩

 顏色的致色原理是什麼？

礦物學家通過長期研究，將礦物顏色的主要成因分為以下 5 類：

1.礦物組分中含有致色的金屬離子

在化學元素中，被稱為過渡元素的一組八個金屬元素是許多礦物呈色的原因，也稱為色素離子，主要為周期表中第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，以及次要的W、Mo、U、Cu和稀土元素等離子。

元素	顏色	代表礦物
鈦Ti	藍	藍寶石、銳鈦礦
釩V	綠、紅	沙佛萊、釩鉛礦
鉻Cr	紅、綠	紅寶石、祖母綠
錳Mn	粉紅	菱錳礦、薔薇輝石
鐵Fe	綠、藍、黃	橄欖石、鐵鋁榴石
鈷Co	藍、紅	輝鈷礦、鈷華
銅Cu	綠、藍	孔雀石、藍銅礦

其主要原理是可見光與這些過渡金屬離子的電子發生相互作用，造成軌道躍遷所導致的。

2.礦物組分中電荷在不同離子間遷移

在某些礦物晶體中，電子可通過吸收一定能級波長的光獲得能量，從一種離子類型移動到另一種離子類型並返回。在電荷遷移過程中會發生可見光的選擇性吸收，導致礦物呈現顏色。

最常見的是Fe2+ - Fe3+相互作用和Fe2+ - Ti4+相互作用。

比如，藍寶石的藍色就是在鐵離子和鈦離子之間發生電荷轉移而致色。當能量以光輻射形式進入到晶體時，這兩個金屬的離子態快速的變化，有Fe2+變為Fe3+又變回，由Ti4+變為Ti3+又變回。

藍寶石化學式Al2O3，含有微量的Fe，Ti元素。

再比如，只發生在鐵離子間的電荷遷移。黃綠色的綠柱石，由於含有導致黃色的Fe3+而顏色暗淡，通過加熱可以使Fe3+獲得一個電子而產生更多的導致藍綠色的Fe2+，形成海藍寶石。也可以通過輻照，使Fe2+失去一個電子而產生更多的導致黃色的Fe3+，形成金色綠柱石。

綠柱石家族

3.晶體結構中存在晶格缺陷

晶格缺陷被稱為色心，可以在礦物晶體生長過程中形成，也可由電離輻射產生。這些晶格缺陷，可以吸收能量。

大部分的鹼金屬元素和鹵族元素的化合物呈色主要與色心有關，最常見的是由於晶格中的陰離子空位而產生的F心。由於礦物晶格中陰離子空位，局部正電荷過剩，能捕獲電子，發生相應的電子轉移，選擇性吸收某些色光，導致礦物呈現其補色。

紫色螢石

比如，螢石的紫色就是因晶格中的F空位引起的F心所致。如果螢石被加熱，結構恢復正常，顏色也會變淡。

煙晶的煙灰色是結構中的雜質Al3+經天然輻照形成[AlO4]4+色心所致。將煙晶加熱，可使顏色復原。

茶晶

4.機械混入物

礦物機械混入雜質也會影響礦物的顏色。比如無色的方解石會被MnO2和C染色。

微粒的紅色和綠色礦物斑點也可以影響礦物的顏色。比如，方解石被紅色的赤鐵礦包覆，水晶被赤鐵礦包覆。

水晶被赤鐵礦染成的紅色

5.礦物中存在精細結構導致物理光學呈現的假色

在一些礦物中，礦物結構中存在緊密的間隔結構，比如不同礦物共生形成的片狀結構，礦物晶體的解理面或者裂隙面。（具體見前文假色描述）

在一些金屬礦物中，礦物表面發生的各種鏽蝕呈現的彩色薄膜。（具體見前文假色描述）

月光石

礦物的顏色如同它的成分和結構一樣複雜，不是一種致色機理就可以解釋的，是很多的成因綜合的結果，所以顏色也變化萬千。

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