【礦物的顏色 The color of minerals】

江南布衣

【礦物的顏色 The color of minerals1】

 

顏色是礦物最明顯、最直觀的性質，對我們欣賞和認識礦物有極大的影響，觀察顏色的經驗對於鑑定區分不同礦物是至關重要的。

中國畫常有的顏色主要是花青、藤黃、胭脂、硃砂、赭石、石青、石綠等，前3種是植物顏色，後4種是礦物顏色。

植物顏色在空氣中不穩定，易變色；而礦物顏色穩定，千年不變。

如綠色的孔雀石，褐紅色的赤鐵礦等都可作為天然顏料。

那麼礦物的顏色是怎樣形成的呢？

 

圖1：古代建築彩繪

礦物的顏色是礦物對入射的自然光（390~770nm）中不同波長的光波吸收後，透射和反射的。
   
當礦物受到自然光照射，自然光中的某些波段的能量被吸收。

被吸收的能量用於把電子躍遷到別的能級，所吸收的光的能級被從自然光中抽離，從而在組成自然光的能級波譜中留下一個或者多個吸收譜線，這一現象叫做光的選擇性吸收。

當自然光的一部分以這種方式被吸收，我們的眼睛只能感受到順利穿過或反射並達到我們眼睛的剩下的殘餘能量。

大腦把這些殘餘的能量組合到一起，並記錄成單一的一種顏色，即礦物的體色。

 

當礦物對白光中的不同波長的光波同等程度的吸收時，礦物所呈現的顏色取決與吸收程度。
   
如果是均勻地全部吸收，礦物呈黑色；若基本上都不吸收，則為無色或白色；若各色光均被均勻地吸收了一部分，則視其吸收量的多少，而呈現不同濃度的灰色。

如果礦物只選擇性吸收地吸收某種波長的色光時，則礦物呈現出被吸收的色光的殘餘色。
   
礦物的顏色又可分為體色（body color）和表面色（surface color）。
   
對於透明或半透明的礦物，可見光可入射到其內部一定的深度，當晶格內的某些電子從基態躍遷到激發態所需的能量正好與某波長的可見光的能量相當時，這些電子即可吸收入射光中的這部分光而從基態躍遷到激發態，剩餘部分色光則重新透射、散色或反射出礦物的表面而使礦物呈現的顏色，稱為礦物的體色，即礦物透光的顏色，表現為被吸收色光的補色。
   
有些礦物的體色是有構成材料主要成分的化學元素導致的，這種叫做自色礦物。

體色有非構成材料主要成分而是以礦物中痕量“雜質”存在的元素所導致的，這種叫做他色礦物。

 

決定礦物顏色的重要因素主要有以下幾個方面，金屬離子的電子躍遷、離子間的電子轉移、色心致色和物理光學致色。但在每個礦物中，有不止一種因素會產生或導致其顏色。

 

1、 分散的金屬離子

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，也成為色素離子，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。

 

因為過渡金屬的離子都具有未填滿的d或f電子亞層，電子在離子內部的軌道間躍遷（即dd躍遷或ff躍遷）。

   
不同的過渡元素趨於產生不同的顏色。

例如紅寶石中的紅色是由鉻元素產生的，而金綠寶石中的黃色是由鐵產生的。

其中最常見的是通常分別使礦物呈綠色和紅褐色的Fe2+和Fe3+。

 

此外，還有一些礦物是因為其他元素而呈色的，例如天河石是微斜長石中綠色至藍綠色的變種，含有Rb和Cs，一般Rb2O的含量為1.4%~3.3%，Cs2O為0.4 %~0.6%，其顏色有一種說法是含Rb致色，也有人認為是其中含有微量的Pb取代結構中的K，引起結構上的缺陷產生色心而導致呈色。

 

未完待续………………

引用：http://elf630.blog.sohu.com/132424837.html