礦物是大地的瑰寶、自然的精靈，它們(men) 千姿百態，五彩斑斕，猶如盛開的鮮花綻放出最美麗(li) 的色彩。令人感到好奇的是，它們(men) 為(wei) 什麽(me) 會(hui) 五顏六色？這背後究竟有什麽(me) 樣的秘密呢？

我們(men) 在搞明白礦物的顏色之前，需要首先明白一個(ge) 簡單的物理原理：當白色的可見光（波長為(wei) 390~770納米）進入到礦物之後，這其中的紅橙黃綠藍靛紫七種不同波長的色光會(hui) 被選擇性吸收，透射和反射的各種波長的混合色才是我們(men) 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(hui) 呈現出黑色；如果它對所有波長的色光都均勻吸收一部分，那它就會(hui) 呈現出不同程度的灰色；如果它對各種色光基本上都不吸收，則為(wei) 無色或者白色；而大多數情況是，礦物會(hui) 選擇吸收某些特定波段的色光，從(cong) 而呈現出吸收光的互補色。

但是，礦物對不同色光的吸收受到多種因素的影響，既有本身物質成分和結構的內(nei) 因，也有光源、觀察者的位置和角度的外因，總結起來就是礦物的顏色分為(wei) 三大類：自色、他色和假色。舉(ju) 個(ge) 例子：有人說我黑，原因可能與(yu) 我本身的膚色、身體(ti) 的潔淨程度、外界的光線甚至觀察者的位置與(yu) 角度有關(guan) ，如果我確實皮膚黑，那這個(ge) 就是“自色”；如果是因為(wei) 我沒洗澡顯得又髒又黑，那就是“他色”；如果是因為(wei) 在晚上觀察我而覺得我黑，那就是“假色”。對於(yu) 礦物而言，它們(men) 究竟有什麽(me) 樣的具體(ti) 表現呢？

自色是由礦物本身的化學成分及內(nei) 部結構所決(jue) 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(chan) 地的孔雀石會(hui) 略有差異，但基本色不會(hui) 變。這是因為(wei) 孔雀石中含銅。銅離子能使很多礦物和寶石產(chan) 生藍色或綠色，這樣的離子被稱為(wei) 色素離子，或者這樣的元素被稱為(wei) 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(men) 必須是礦物本身的固有組分，而不是外來的機械混入物，這才算是自色。

孔雀石

再如顏色相對比較單一的橄欖石，常為(wei) 橄欖綠色，隻是在顏色深淺上有所變化，它是一種島狀矽酸鹽礦物，主要成分是鎂鐵矽酸鹽，化學表達式為(wei) (Mg,Fe)2[SiO4]。也就是說，橄欖石晶體(ti) 是由鎂離子和鐵離子共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體(ti) ，鎂含量較高的被稱為(wei) 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(hui) 發現稀有礦物鎳橄欖石、錳橄欖石。隨著鎂離子占據多少的變化，橄欖石的顏色也會(hui) 變化，其成分中鐵含量越多，則顏色就越深，從(cong) 而顯現出黃色、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生，在某種礦物在形成過程中，一些其它“雜質”成分乘機而入，混入其中造成顏色發生了變化。例如水晶，它究竟是什麽(me) 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(luan) ，主要原因就是外來物質的混入造成的，這就是他色。

紫水晶

最典型的莫過於(yu) 鉻元素。鉻的英文名稱源自希臘語，原來的意思是“顏色”，因為(wei) 許多鉻的化合物都具有多種多樣的顏色，如三氧化二鉻（Cr2O3）為(wei) 深綠色，鉻酸酐（CrO3）為(wei) 橙色，重鉻酸鉀（K2Cr2O7）為(wei) 橙色，重鉻酸銨（(NH4)2Cr2O7）為(wei) 橙紅色，鉻酸鈉（Na2CrO4）為(wei) 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，它的存在讓化學物質的世界變得絢麗(li) 多彩。奇怪的是，在剛玉（主要成分為(wei) 氧化鋁Al2O3）礦物中，外來的鉻原子（Cr3+）以類質同象的形式代替了部分鋁原子（Al3+），從(cong) 而形成顏色鮮豔的紅寶石，而在綠柱石（主要成分是鈹鋁矽酸鹽Be3Al2[Si6O18]）中，鉻原子（Cr3+）同樣以類質同象的形式代替了部分鋁原子（Al3+），結果卻形成了鮮翠欲滴的祖母綠，真是太神奇了！

他色也可以是由於(yu) 微量的雜質元素進入礦物晶格中，造成礦物晶格缺陷，從(cong) 而引起顏色變化。水晶的不同顏色就是由於(yu) 存在晶格缺陷所導致的。此外，含硼可使鑽石變藍，含氮使鑽石變黃色，含石墨或其他灰色包裹體(ti) 可使鑽石變成黑色，在外界環境的輻射、溫度及壓力的影響下破壞鑽石內(nei) 部晶體(ti) 結構還可以形成綠色、粉色、紅色及褐色的鑽石；碧璽（電氣石）富含鋰、錳和銫者呈玫瑰色或淡藍色，富鎂者呈褐色或黃色，富鉻者呈深綠色，富含鐵者呈黑色；石英岩中混入了鉻雲(yun) 母而形成綠色東(dong) 陵石，混入藍線石而形成藍色東(dong) 陵石，混入鋰雲(yun) 母而形成紫色東(dong) 陵石，混入赤鐵礦而形成紅色東(dong) 陵石；蘇紀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(wei) 蔥綠色或暗綠色，台灣著名的藍玉髓則是由於(yu) 其中含有少量的矽孔雀石而形成的；極其微量的鉻與(yu) 釩進入到石榴石中，改變了它原來的晶格結構，結果就形成了驚豔的翠綠色，即著名的沙弗萊石。

沙弗萊石

所謂假色，就是礦物表麵由於(yu) 物理原因所引起的顏色，包括光的反射、散射和幹涉等作用，而不是礦物本身的化學成分決(jue) 定的，最典型的就是變彩和錆色。

名貴寶石歐泊所展現出的彩色就是變彩，它的顏色看起來像是在不同的角度觀察光盤表麵所看到的彩虹色，變幻莫測。歐泊的礦物學名稱叫“蛋白石”，主要成分是含水的二氧化矽，含水量通常為(wei) 5%～10%，化學表達式為(wei) SiO2·nH2O，而二氧化矽晶體(ti) 是以矽氧四麵體(ti) 作為(wei) 基本結構單元，也就是說，矽原子的4個(ge) 價(jia) 電子與(yu) 4個(ge) 氧原子形成4個(ge) 共價(jia) 鍵，矽原子位於(yu) 正四麵體(ti) 的中心，4個(ge) 氧原子位於(yu) 正四麵體(ti) 的4個(ge) 頂角上。在歐泊的結構中，這些二氧化矽就像是緊密堆積在一起的小球一樣在三維空間中作規則排列，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，這樣的結構像是一個(ge) 天然的三維光柵，當白色光線照射歐泊時，隨著入射角的變化，不同波長的單色光就會(hui) 不斷地發生衍射，於(yu) 是我們(men) 看到了五顏六色的彩光。

白歐泊

錆色現象比較少見，僅(jin) 發現於(yu) 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(ti) 等極少數礦物表麵。斑銅礦的錆色跟水麵上有一層薄油層的顏色原理相似，又像是電焊的焊接點出現的那種色彩，顏色比較穩定。究其成因，乃是由於(yu) 薄膜幹涉現象所致。由於(yu) 斑銅礦在空氣中被氧化從(cong) 而在表麵形成了一層氧化物薄膜，當外部光線照射到薄膜上，光波會(hui) 在薄膜的上下界麵分別反射，因相互幹涉而形成新的光波，正因為(wei) 不同顏色光波的波長不同，而斑銅礦表麵的氧化程度深淺不同，氧化物薄膜有薄有厚，所以它的表麵就會(hui) 呈現出五顏六色的光芒。

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(cong) 不同的角度進行觀察，就會(hui) 發現它呈現出兩(liang) 種不同的顏色——淡藍色和藍紫色，因此，堇青石有“二色石”之別稱。更有甚者，個(ge) 別堇青石會(hui) 呈現出三種不同的顏色——淡藍色和紫藍色、黃灰色。這種性質不同於(yu) 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(yu) 觀察者的角度有關(guan) ，這是由於(yu) 它內(nei) 部晶體(ti) 結構具有方向性差異所造成的，不同的方向對各種色光的吸收能力不同，故而會(hui) 表現出顏色深淺或色調的變化。

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