绿松石变色之谜：你知道颜色差异的原因吗？

12-20

绿松石是世界上最古老的有色玉石品种之一，因“形似松球，色近松绿”而得名，它的价值体现在文学、宗教、政治和艺术等诸多方面，在不同的文化与社会背景中广受欢迎。

绿松石样本

绿松石项链

随着绿松石市场火热程度的递增,人们尝试采用不同的手段来改善绿松石的颜色来满足市场对优质绿松石的追求,而颜色是绿松石质量评价以及价格的重要影响因素之一,因此有必要对绿松石的颜色成因、影响因素进一步深入研究以及制定绿松石的颜色分级标准。

一、受其内化学成分、矿物组成等影响

1、由铜元素、铁元素等含量多少决定

绿松石为铜铝磷酸盐，化学式为 Cu Al6(PO4)4(OH)8·4H2O，纯净的绿松石是蓝色的，属于紫色宝石。但自然界产出的绿松石常含其他杂质元素，其中 Cu2+可被 Fe2+、Ca2+、Zn2+等完不全类质同象替代，而 Al3+可被 Fe3+完全类质同象替代，随着 Fe、Zn、Ca 等杂质元素的替代，可以形成一系列类质同象的绿松石族矿物，磷铜铁矿、锌绿松石、钙绿松石等。由于类质同象替代导致其成分差异而使绿松石可呈现多种色调，如蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色等。

学者研究表明：绿松石的色调主要是由 Cu2+、Fe3+、V3+的相对含量以及在绿松石晶格中的结构位置决定的，彼此相互影响、相互制约。不同色调的绿松石其致色元素及呈色机理有差异。绿松石的蓝色是由 Cu产生的，而蓝色绿松石带绿色调则是由 Fe 和 V 元素共同影响所致。绿松石带黄色调呈现出不同的黄绿色、绿黄色，主要是受 Fe3+在绿松石结构中所处的特殊位置的影响［1］。

2、钒铀矿物对绿松石颜色的影响

在湖北十堰发现有颜色鲜艳的黄绿色、绿色至浓绿色的绿松石，该颜色种类的绿松石稀有，市场上非常罕见，常被加工成戒面，圆珠及小雕件等，颜色艳丽、表面洁净的饰品价格异常高，部分饰品图片如图所示，表面可见黑色的铁线，颜色分布不均匀，局部可见蓝色碎斑状及浓绿色的圆点及不规则脉状物。其原石为黑色的围岩，部分原石表层同时可见黄绿色的皮。

据调查结果推测结论：浓绿色~黄绿色的变化与 V 和 U 含量的变化完全一致，均沿样品表面及裂隙向内逐渐降低，其颜色分布和元素含量的变化均显示浓绿色~黄绿色为典型次生色的特征。综合其颜色外观和分布特点，以及 V 和U 元素含量与颜色变化的一致性，可推测由于绿松石中混有铀酰钒酸盐的杂质矿物而产生次生的艳黄绿~绿色。而样品内部中间分布的艳绿色圆点则是由于绿松石结构疏松多孔，次生的杂质矿物沿着孔洞渗入堆积而成［1］。

3、铁矿物对绿松石颜色的影响

市场上绿松石中除了常见的浅蓝色、蓝色、蓝绿色外，也可见浅黄色、橙黄色、褐黄色、土黄色、褐红色、土红色、红色等颜色的绿松石，颜色多分布不均匀，原石常分布于绿松石表皮，并沿裂隙及铁线分布，表面光泽弱，呈土状光泽，质地疏松，不易抛光。虽然这类绿松石市场价值低，但雕刻师们仍可就原料的颜色分布特点巧妙地制作出精美的俏色雕件，赋予其艺术价值。

典型的红色

黄色绿松石

学者由推测法得出结论： 绿松石的红色-黄色调为次生的铁氧化物及氢氧化物致色。经酸处理后的绿松石除颜色变化明显外，表面光泽变弱，质地变疏松，易碎；且铁氧化物及氢氧化物溶于酸后，放大观察表面可见较多的孔隙，也说明赤铁矿和针铁矿存在于孔隙和颗粒间隙中［1］。

4、磷灰石对绿松石颜色的影响

市场上出现的一种“雨点”绿松石深受部分消费者和收藏者的青睐，其表面分布有近似圆点状的包裹体，形成似“雨点”状的特殊花纹图案，因而被称之为“雨点绿松石”。这种特殊花纹的绿松石常呈蓝色~蓝绿色，少见黄色，不透明。表面的“雨点”状包裹体透明度和硬度均比基底高，颜色与其基底的色调一致，但颜色比基底深，大小不一，分布不均匀，使颜色外观整体呈密集斑点状。同时，部分表面可见与雨点状包裹体颜色、透明度等外观一致的线状及条带状物。

实验结果：绿松石中由于杂质矿物氟磷灰石~碳氟磷灰石的混入，可以使其颜色加深，但色调基本不变。同时由于 Fe、V、Cu、Ni 等元素含量的变化可以使绿松石和氟磷灰石~碳氟磷灰石的混合物呈现出蓝色、蓝绿色、黄绿色等不同的色调，且经过针铁矿的侵染后可呈现出褐黄~红色［1］。

二、孔隙结构对绿松石颜色的影响

绿松石属一种多孔隙的玉石，其孔隙不仅影响绿松石的结构及光泽，同时对绿松石的颜色也有影响。光进入绿松石后，由于孔隙的存在会发生折射与漫反射，导致人眼看到的颜色变浅。绿松石经孔隙充填后，颜色加深。可以充填绿松石孔隙的手段除了传统的封蜡、浸胶、注胶方法外，目前市场上还有电解、冻胶等处理方法。

图源：［1］不同充填方法样品颜色的前后对比

绿松石除了致色离子影响其颜色外，表面孔隙对绿松石的颜色也有一定的影响，孔隙充填后可以使其饱和度增加，明度降低，颜色加深，同时其颜色的变化程度与样品密度、自身的颜色、孔隙充填方法有关。密度越大，颜色变化越不明显；同时样品本身的颜色过浅或过深，经孔隙充填后均不能使其颜色发生最大的改变；只有当样品本身颜色适中时，其颜色变化最明显。浸胶、封蜡、泡水三种方法均可以不同程度改变其颜色，浸胶对颜色改变最明显，特别是对饱和度低于40%的样品颜色变化尤为明显，其次是泡水，封蜡对颜色的改变最弱［1］。

图源：［1］

绿松石经孔隙充填后，其密度也会发生变化。经封蜡处理后由于封蜡时间短以及蜡的密度比水的密度低导致绿松石密度降低；泡水后其密度增加；绿松石样品浸胶后的密度随着样品密度的增加先增大后减小，推测是由于样品密度大，结构致密，胶水和固化剂的混合物难以进入绿松石中导致的。同时不同密度的样品孔隙充填前后密度的变化也存在差异，其密度的变化程度与样品的致密程度有关，密度越低，结构越疏松，密度变化越大［1］。

三、绿松石的颜色分级

2018年5月14日，由中国地质大学（武汉）珠宝学院提出并牵头起草的《绿松石分级》国家标准中存在绿松石颜色划分规则的内容，图文并茂的展示了绿松石颜色类型等特征。在颜色分级过程中往往使用色卡来先后确定出绿松石的明度、色相、和饱和度级别。对于具有两种或两种以上颜色的绿松石，若可以识别绿松石颜色则按主体颜色进行分级；若不能则需对颜色分别进行分级。不过这两种都需在分级结果中注明”颜色不均匀”。