欧泊——备受世人喜爱,可以变色的“神奇”宝石
和氏璧是中国历史上著名的玉石,被称为“岁星之精,坠于荆山,化而为玉,侧而视之色碧,正而视之色白”这意味着如果你从不同的角度看,你会看到不同的颜色。这个著名的和氏璧是什么矿物?遗憾的是,和氏璧下落不明。我们只能根据古人的描述来推断它的成分。有学者认为和氏璧应该是一块白色的蛋白石。
色彩之王 名不虚传
欧泊,也被称为蛋白石,是由英文名“Opal”音译而来。它因其变幻莫测的色彩而受到世界的喜爱。古罗马的一位自然科学家曾称赞欧泊“红宝石般的火焰,紫晶般的斑点,翠绿的大海”。因此,有学者认为和氏璧不是欧泊,因为它的颜色变化一般局限于浅绿色和白色。当宝石旋转时,颜色只会在深度上改变。然而,蛋白石更为独特。它可以在各种颜色之间来回变换,如浅蓝色、深蓝色、深绿色和厚紫色。它是宝石家族中名副其实的“色彩王”。
人们称赞欧泊为“魔石皇后”、“色彩交响曲”和“魔幻世界的访客”。自古以来,它被视为彩虹的化身,象征着希望和幸运,给人们带来浪漫的爱情。如今,人们把欧泊视为十月的诞生石,热爱欧泊的澳大利亚人赋予它很高的地位,并将其视为“国家之石”。
变彩效应 卓尔不群
宝石的颜色是五颜六色的。它们有的是由自身矿物成分引起的,称之为“自色”;有的是矿物中其他微量物质混合而成,称为“其他颜色”;有的是由于光的干涉、衍射等物理光学过程引起的,属于一种“假色”。在矿物学和宝石学中,欧泊的特殊变色现象被称为“变色效应”,属于假色的一种形式。自然界中,很少有矿物在晶格中定向排列着细小的包裹体,从而引起光的变化。从不同的方向看,它们的颜色会不同。具有这种特殊光学特性的宝石是罕见的。它们主要是长石宝石,如月光石,和蛋白石宝石,如欧泊。
变色效果的原理是什么?那些学过物理学的人应该记住在光学中有一种典型的现象叫做衍射。简单的实验如下:在光源和观察屏中间放置一个小孔的障碍物,当光线沿直线传播时,我们可以看到观察屏上有一个亮点。如果小孔直径不断减小,观察屏幕上就会出现一个明暗交替的圆形光晕。这是由于光波在遇到障碍物时偏离原直线而引起的。这种利用衍射效应调制光的仪器是光栅。欧泊的矿物学名称叫“蛋白石”它的主要成分是水合二氧化硅,化学式为SiO2·nH2O,即硅原子的四个价电子与四个氧原子形成四个共价键。硅原子位于四面体的中心,四个氧原子位于四面体的四个顶角。在蛋白石的结构中,这些二氧化硅球体像紧密堆积的球体一样有序地排列在三维空间中;这些球体的直径约为150-300nm,球体之间有许多间隙,充满了水和空气;这种结构就像一个天然的三维光栅。当白光照射蛋白石时,不同波长的单色光会随着入射角的变化而不断衍射,因此我们可以看到五颜六色的光。
当然,不同的蛋白石具有不同的变色能力,这主要取决于蛋白石中空洞的大小,而空洞的大小则取决于球体的直径。球体的直径越大,它们之间的空间就越大,产生的颜色也就越多。回想一下,当年我们拿起一张CD或DVD光盘,来回改变观看角度时,我们会在光盘表面看到彩虹般的颜色吗?这是因为圆盘表面均匀地排列着一系列光迹,形成一种光栅,从而产生光的衍射。蛋白石的变色效果其实是一样的。
成分简单 产地不多
虽然欧泊的成分非常简单,类似于石英和玻璃,但并不是所有的二氧化硅都能形成有价值的欧泊。一般来说,欧泊是由硅酸盐矿物分解产生的硅溶胶缓慢沉淀而成,常形成于火山地区的温泉沉积物、火成岩的孔隙或裂隙洞中。
天山北麓。哪里有一个五彩缤纷的世界,那里有许多形状奇特、色彩各异、色彩艳丽的孤山。一些人在那里发现了木材化石:数亿年前的大树深深地埋在地下。在地下水的作用下,周围的化学物质进入树木体内,取代了原有的木材成分,但仍保留了原有的木材形态,甚至清晰的木材纤维结构。这些化石被称为“硅化木”,因为它们含有大量的二氧化硅。更令人惊奇的是,一些硅化木材还具有变色的效果,成为一种珍贵的欧泊。
不仅植物会变成欧泊,一些古老的动物也可以用二氧化硅代替,保留其内部结构和外部特征,从而显示出珍贵的变色效果。在某年的国际珠宝展上,一个菊石化石非常吸引人。菊石是一种已灭绝的海洋无脊椎动物。菊石化石非常珍贵。在其形成过程中,逐渐具有蛋白石的特征。难怪这个欧泊菊石化石如此引人注目。
事实上,欧泊可以分为许多种:白色的是白欧泊;黑色、深灰色和深蓝色的是黑欧泊;橙色和红色的是火欧泊。欧泊的主要产地是澳大利亚、墨西哥、巴西等,其中以澳大利亚的黑欧泊和墨西哥的火欧泊更为著名。近年来,秘鲁在采矿中发现了蓝色欧泊,巴西也发现了绿色欧泊。这些都是比较新的品种。中国也有欧泊产量。除了西北地区,在浙江省南部江山市,一些学者在侏罗纪火山岩的一个洞里发现了一个鸡蛋大小的欧泊。发现蛋白石中含有少量的方石英矿物,使其密度、硬度、折射率等物理常数均高于澳大利亚产欧泊。
近年来,珠宝市场上出现了一种另类欧泊。它的起源是非洲的埃塞俄比亚。它的含水量很高,高达20%。它看起来晶莹剔透,很受欢迎。但是,如果放在阳光下,几天内就会变干黄色甚至开裂,这是欧泊内部严重失水造成的。虽然欧泊是高度透明和有吸引力,它是极不稳定和难以保存。虽然浸泡在水中可以在一定程度上恢复变色效果,但宝石上的裂缝仍然难以愈合。一般来说,欧泊的含水量小于10%,但其含水量并不固定。当长时间暴露在空气中,几乎所有的宝石都会逐渐失去内部的水分,甚至逐渐出现一些小裂缝,从而变得易碎。因此,欧泊需要特别保养,不能在阳光下暴晒,也要尽量远离火源。