見多識廣的各位一定看過
這樣
或者這樣的圖片
在欣賞寶石礦物的同時
大家不免心裡有疑問
寶石為什麼有這麼多顏色呢？
這個問題拆解開來，
不過兩個問題
1.我們怎麼看到寶石（和顏色）
2.寶石怎麼呈現特定的顏色
先來說說
我們是怎麼
看到這個多姿多彩的世界
必要條件
光+寶石+眼睛+（腦？）
我們所看到的顏色
實際上
是視網膜接受光後
刺激大腦
形成的感覺
黃鑽
光通過寶石後
反射、折射、衍射、透射、
漫反射、
選擇性吸收
……
由人眼作為接收器
大腦作為CPU
一種美妙的視覺體驗
便充盈周身
青金石
需注意的是，
這種光必須是可見光，
不然
人眼將無法轉化為可感知的信號。
人感知顏色的過程
那麼，
對寶石自身而言，
這種顏色是怎麼產生的？
粉鑽
一般情況下，
我們所感知到的寶石顏色
是寶石內部致色因子
對光源不同波長
選擇性吸收
和透射、反射等
一系列猛如虎的操作後
導致的結果。
翡翠
若是透明寶石，
光透射居多，
反射較少，
所觀察到的顏色
由透射光譜決定。
絨銅礦
若是不透明寶石，
光則反射居多，
我們所看到的顏色
由反射光譜決定。
和田玉
解決了怎麼看到的問題，
你或許又有疑問
這些不同的顏色又是怎麼形成呢？
這就引入了顏色成因的問題
顏色成因
傳統觀點從寶石的化學成分和外部構造出發，將寶石顏色的成因分為：自色、他色和假色。
自色
致色因子是寶石礦物中基本化學組分的元素大多數為過渡金屬族元素，如Cu、Fe等典型礦物：
孔雀石（Cu）
橄欖石（Fe）
綠松石（Cu）
鐵鋁榴石（Fe）
他色
不是寶石礦物的主要組成部分，是雜質元素不含雜質元素時呈無色，含微量雜質元素即可產生不同的顏色效果同一元素在不同的寶石礦物中可呈現不同顏色，如Cr、Fe、Mn、Co等典型礦物：
紅寶石（Cr）
金綠寶石（Cr）
祖母綠（Cr）
尖晶石（Fe、Cr）
藍寶石（Fe）
碧璽（Mn）
假色
寶石礦物內部含有的平行排列包裹體、平行解理、出溶片晶等對光的折射、反射、散射等典型礦物：
月光石（暈彩）
斑銅礦（錆色）
透石膏（暈色）
拉長石（變彩）
隨著近現代科學的發展，
人們發現，
寶石的顏色與其內部結構
也有很大關係。
紫色螢石（晶格缺陷致色的代表）
隨之誕生了
晶體場理論、
分子軌道理論、
能帶理論、
晶格缺陷致色理論
解釋寶石礦物的顏色成因
祖母綠的d-d晶體場躍遷和UV吸收光譜
除此之外，
礦物機械混入雜質
也會影響礦物的顏色。
比如市場上所謂的
「綠幽靈」「聚寶盆」「紅兔毛」等
水晶一類的礦物
都是機械混入了
如赤鐵礦、綠泥石等礦物
而呈現顏色
因機械混入物致色的各色水晶
說到顏色，
另一個不得不提的
就是寶石的光譜
上次寫絨銅礦時
幾位粉粉也說到了光譜
不得不說，
大家對光譜的關注度還是有的。
但好幾位粉粉說，
自己雖然是地質人，
但真的不太看得懂。
（所以，非常有必要寫！）
前面說到，
寶石的顏色是
基於寶石對光的選擇性吸收
和其他光物理作用後，
由未被吸收的光組合成的。
這些未被吸收的光，
藉助分光鏡，
便可衍射呈形色各異的光譜。
光柵式分光鏡原理示意圖
入射光經過寶石後被選擇性吸收，剩餘光通過光柵衍射形成特徵光譜
分
光
鏡
臺式分光鏡
不同寶石所含致色元素不同，
同種元素在不同寶石中的表現不同，
因此呈現特色而固定的吸收光譜。
特徵光譜
小TIPS
並不是所有的寶石都有特徵光譜，比如長石、尖晶石、碧璽等；也不是所有寶石也都有光譜，比如無色透明的寶石（水晶、透石膏等）。
不同致色元素的特徵光譜佔據不同區域的吸收帶（線）。
同一致色元素的不同種類寶石在同一區域的吸收強度、具體位置不同。
分光鏡只能對某些有特徵光譜的寶石進行鑑定，並不是一勞永逸。
通過分光鏡對特徵光譜定名也需要大量的練習和經驗。（換句話，初學者可能無法在手持分光鏡中看到光譜）
1 鉻 譜
鉻元素主要致紅色和綠色，也可導致變色效應。
鉻譜的主要表現是：紅區最強的兩條線位於深紅色區域，另有許多窄線；黃區-綠區有寬吸收帶；藍區若干窄線；紫區吸收。
典型礦物：
紅色系列：紅寶石、紅色鎂鋁榴石、帕帕拉恰藍寶石（橙紅色）、紅色尖晶石（不顯著）綠色系列：祖母綠、翡翠（綠）、鉻綠碧璽、翠榴石、沙弗萊（鉻釩鈣鋁榴石）、鉻透輝石、綠玉髓、翠鉻鋰輝石其他顏色：變石（具有變色效應的金綠寶石）
鉻元素致色的寶石
左上-變石；右上-鎂鋁榴石；
左下-翡翠；右下-紅寶石。
紅寶石
紅區690nm左右一對強雙線，兩條弱吸收線，黃綠區620-540nm吸收帶（逐漸減弱），藍區476,475,468nm吸收線（三條強度逐漸減弱），紫區吸收
紅色鎂鋁榴石（捷克、美國產）
紅區686nm左右一對吸收強線，兩條弱吸收帶，564nm為中心的寬吸收帶，505nm處吸收線。含鐵豐富者可有藍區440nm，445nm吸收線
2 鐵 譜
鐵元素主要致藍色、綠色、紅色和黃色等。
鐵譜的主要表現是：綠區、藍區可能存在強吸收帶或吸收線，其餘部分可能吸收。
典型礦物：
藍色系列：藍色藍寶石、海藍寶石、藍色碧璽（不顯著）綠色系列：橄欖石、硼鋁鎂石、綠色碧璽、綠色尖晶石（後二者不顯著）紅色系列：鐵鋁-鎂鋁榴石黃色系列：金綠寶石、金色綠柱石
鐵元素致色的寶石
左上-藍寶石；右上-海藍寶石；
左下-橄欖石；右下-金綠柱石。
藍色藍寶石
藍區450nm吸收帶或450nm、460nm、470nm吸收線（逐漸增強）
橄欖石
藍區453nm、473nm、493nm強吸收帶（逐漸變弱）
3 錳 譜
錳元素主要致粉色和橙色。
錳譜的主要表現是：最強的吸收帶位於紫區並延伸至紫區外。
典型礦物：
菱錳礦、薔薇輝石、錳鋁榴石、芙蓉石、翡翠（紫色）
錳元素致色的寶石
左上-錳鋁榴石；右上-菱錳礦；
左下-薔薇輝石；右下-芙蓉石。
錳鋁榴石
藍紫區430nm、420nm、410nm吸收線和460nm、480nm、520nm吸收帶，有時可見504nm和573nm吸收線。
4 稀 土 譜
稀土元素（銣、鐠等）主要致黃色和綠色。
稀土譜的主要表現是：黃綠區特徵細線。
典型礦物：
磷灰石、稀土玻璃
磷灰石
磷灰石
黃區580nm吸收雙線
5 鈷 譜
鈷元素主要致藍色和粉色。
鈷譜的主要表現是：黃區、綠區排列三條強吸收寬帶。
典型礦物：
鈷玻璃、藍色合成尖晶石
鉻元素致色的寶石
左-藍色合成尖晶石（Co合成）；
右-Co玻璃
藍色合成尖晶石（Co合成）
黃區、綠區排列三條強吸收寬帶，呈現寬寬窄的變化。
6 鈾 譜
鈾元素在分光鏡下可見明顯的吸收線，致色不明顯。
鉻譜的主要表現是：紅區吸收線最強，其他區域均可有吸收線出現。
非！常！好！看！（初學者找自信必備礦物）
典型礦物：鋯石
鋯石
鋯石（各種顏色）
必有紅區635.5nm吸收線，其餘區域伴隨1-40條強弱不同的吸收線
實際上，
除上述的六種光譜之外，
還有很多其他的寶石礦物
擁有自己的特徵光譜，
比如
頑火輝石505nm、550nm吸收線，
無色-淺黃色鑽石415nm吸收線等；
還可區分優化處理和合成寶石，
比如
鉻鹽染色的翡翠在紅區有吸收帶，
合成藍色尖晶石的特徵黃綠區吸收帶等；
可以說，
光譜的樂趣妙不可言~
所以
親愛的朋友，
你知道
寶石為什麼五光十色了嗎？
校對：張騰飛
來源：中科院地質地球所
原文有刪改
編輯：fengyao