真库“大王私房课系列二”第62期 
今天我们讲一下宝石的多色性和变色效应的区别，以及它们各自的成因，今天的内容比较硬核。
所有达到“美久稀”标准的宝石，根据所属七大晶系的不同，基本上可以分为均质体宝石和非均质体宝石两类。
均质体宝石包括等轴晶系宝石和非晶质宝石。这两种宝石的内部结构在不同方向上的排列方式相同，光在其中的传播速度和振动方式也相同，当一束光入射进入宝石后，除传播速度变慢之外，出来的仍是一束光线。所以这类宝石只有一个折光率，没有双折射现象，通常称为单折光宝石，也叫均质体宝石，如：钻石、尖晶石、石榴石等等，这些都是等轴晶系或者叫立方晶系的宝石，也就是说属于唯一的高级晶系，常见的晶型都是立方体，八面体，或者立方体和八面体的聚形乃至更复杂但都对称的聚形，这些宝石通常不会出现多色性的现象，从晶体的各个方向上看，颜色不会有不同。当然，切割之后由于不同方向的厚度和切面方向不一样，有可能会出现同色调颜色饱和度的差异。
非均质体宝石所属的中级晶族和低级晶族宝石的光学性质随方向而异，称为非均质体。光波沿非均质体的特殊方向入射时不发生双折射，这个特殊方向为光轴方向。中级晶族宝石只有一个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族宝石有两个光轴方向，称为二轴晶。非均质体有色宝石的光学性质因方向而异，对光波的选择吸收及吸收总强度也随方向而异，这种由于光波在宝石晶体中的振动方向不同，而使宝石颜色发生改变的现象称为多色性。多色性与双折射密切相关，是指一些具有双折射的有色宝石，从不同方向观察，会呈现不同颜色的现象。如果从三个方向（上下、左右、前后，更精确的描述是沿晶体的三维光轴方向）观察，呈现出两种色相或同一色相有深浅不同，称为二色性；如果从三个方向观察，呈现出三种色相或深浅不同，称为三色性。一般具有双折射的有色宝石都具有多色性，但明显程度差别较大。  
多色性的成因：当白光进入宝石，特定波长被吸收后，剩余的光波显示宝石的体色，此现象即所谓差异选择性吸收。当白光进入一轴晶的宝石时（如四方晶系、三方晶系、六方晶系），宝石的晶系结构将光源分为振动方向互相垂直的光，经由差异选择性吸收后，形成二种颜色或同种颜色之不同深浅色彩浓度，这种现象就称作宝石的二色性。当白光进入二轴晶的宝石时（如斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系），三束主振动方向互相垂直的光，经由差异选择性吸收后，形成三种颜色或有时二种颜色，深浅不同色彩浓度，这种现象称之为宝石的三色性。
理论上讲，很简单。一轴晶都是二色性。二轴晶是多色性。立方晶系作为对称的高级晶系不具有二色或多色性。也就是说钻石石榴石尖晶石萤石没有多色性，刚玉水晶碧玺海蓝宝是二色性，托帕石坦桑榍石堇青石是三色的。从简单的实物效果来看，这些理论上的多色性和观察到的颜色的多样性是不同的。比如不管是什么轴，无色的宝石基本不具备多色性，比如无色托帕石或刚玉。而个别尖晶石，虽然是均质体单色宝石，有的看起来颜色也是不均匀的。碧玺是比较容易观察到二色性的石头，有时候蓝绿色系的碧玺可以看到宝石两端偏黄一些或者偏黑一些，这就是因为不同晶轴方向的颜色不一样。而坦桑石石比较容易观察到三色性的石头，尤其是未经切割的原石。有经验的切割师傅，会根据石头的性质和原石的特点，精心设计琢型和方向，使得最终切琢完成的宝石呈现最好的颜色，从而提升价值。比如，即使是昂贵的缅甸红宝，一样具有二色性，如果因为切割师傅的水平不到位，影响了宝石正面呈现的色调和饱和度，以及明度，那对于宝石价值的影响是巨大的。
而变色效应和多色性肯定不是一回事儿，多色性大家看完上面的部分就知道其实它是和晶体的结构对称性有关，也就是和光线在晶体里折射有关，而变色效应和特殊元素的含量有关，和这些特殊元素的离子在不同光源下被激发的能态有关。
有变色效应的最有名的宝石就是金绿宝石家族中的亚历山大变石，如果再特别一些的话就是亚历山大变石猫眼，变石号称白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石，是因为日光光源和白炽灯下的颜色变化，但是通常状况下你能遇到的变石，无论是哪个产地的，通常不会有如此典型的颜色变化，一般来讲都会略有棕调，颜色并不理想。除此之外，可以具有变色效应的宝石还有蓝宝石，尖晶石，石榴石，比如蓝宝石中有一部分蓝变紫，越南钴尖晶个别的蓝变紫还非常明显，而石榴石中镁铝榴石和锰铝榴石的混血儿Malaya石榴石有的也具有变色效应，个别的铬碧玺也会有变色效应，自然光下绿色，白炽灯下红橙色。对于上述这些宝石的变色效果，铬和钒起了很大作用。
图注1：我曾经拥有过的亚历山大变石猫眼和越南变色钴尖晶，以及变色蓝宝石。
而变色水铝石是后来发现的一种变色效果强烈的宝石，它是一种具有变色效应的天然宝石，其主要成分是一氧化铝，硬度与石英相似，色散值较高。水铝石又叫一水硬铝石（Diaspore），也被称为土耳其一水硬铝石（Turkish diaspore）。它的英文商业名称是Zultanite，苏坦莱，得名于曾经统治过奥斯曼帝国的第36任苏丹的名字。虽然工业级的水铝石并不罕见，但宝石级的水铝石产地单一，2020年前基本仅在土耳其安纳托利亚山脉出产。它被称为宝石界的变色龙，为什么有这种说法呢，因为它的变色效果甚至比变石还要强烈。变色水铝石主要由内部微量的锰元素致色。由于锰元素的含量达到了各种光能量的吸收平衡，因此光敏度较高，在不同的灯光下会呈现出不同的颜色。在自然光下，水铝石是猕猴桃绿色；在室内灯光下，会变成浓郁的香槟色；在烛光下，又会散发紫红色的光晕。2020年，一种紫粉色的水铝石进入了宝石市场，它来自阿富汗楠格哈尔省的Goshta地区。这种水铝石三色性明显，呈深紫粉色、浅黄色和浅粉色。它主要由铬元素和钒元素致色，在日光灯下为紫粉色，在白炽灯下接近纯粉色，但其主色调没有明显的变化。所以综上所述，土耳其的变色水铝石之所以奇特，是因为它的变色效果并非铬和钒所赐，而是来自于锰元素。
图注2：亚历山大变石VS苏坦莱石，图源zultanite.com,版权属于该网站。
多色性和变色效果其实并不是相斥的，因为晶体结构是否对称，和是否含有能够导致变色效应（其实本质上也是荧光效应）的微量元素没有关系。比如亚历山大变石也具备强烈的多向色性，从不同的方向看，它呈现出的颜色各不相同。通常情况下，它的多向色呈现为三种颜色，即绿色，橙色，紫红色。然而，亚历山大变石强烈的颜色变化并不是由其多向色性产生的，而是从它不同寻常的光吸收特性而来。又比如，碧玺本身具有二色性，但是个别的铬碧玺又会有变色效应。又比如，变色蓝宝虽然相对少见，但是蓝宝石的二色性则相对广为人知。
那么，今天其实讲了不少和颜色有关的硬核知识，但是那种因为天然或人工原因导致的褪色，其实不在今天的文章范畴里，比如之前讲过的帕帕拉恰和黄蓝宝的褪色，又比如非洲欧泊因含水量高，有比较高的比例会出现脱水失色乃至干裂的情况。
不知道大家注意到没有，我们上文提及钻石属于高级晶系等轴晶系，是均质体宝石，不会出现多色性，彩钻的颜色有个别是因为含有特殊元素比如硼和氮，但大部分是因为晶格缺陷，并不含有铬，钒，锰这些通常导致荧光效应和变色效应的元素，但是也许大家听说过一种钻石，叫变色龙钻石，它是一种很神奇的钻石，此处我们卖个关子，待我查阅资料，下期奉上~
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