宝石的光致变色

宝石的变色效应，是宝石的特殊光学效应中的一种。

在系统宝石学中，对于宝石特殊光学效应中的“变色效应”的定义为：宝石矿物的颜色随入射光光谱能量分布或入射光波长的改变而改变的现象。

最简单的理解是：同一颗宝石在不同光源下（白炽灯、日光灯），呈现出不同的颜色。

具有变色效应的水铝石，图源GIA

罕见的“热致变色”

其实除了宝石光致变色外，在极个别宝石中，还可以观察到“热致变色”。

光听名字，许多人可能会把宝石的“热处理”和宝石的“热致变色”混淆，但二者完全不同。

• 【宝石的热处理】：彩色宝石热处理大多是高温加热（一千多度高温加热），经热处理后，宝石的颜色改善相对稳定，不可逆。

热处理红、蓝宝石

热处理红、蓝宝石

• 【宝石的“热致变色”】：宝石在低温加热条件下（一二百度低温加热），宝石颜色发生改变且颜色随着宝石温度降低颜色可逆的变化过程。

宝石在加热后吸收光谱出现了变化，因此产生颜色改变。待温度恢复后，吸收光谱又恢复正常，颜色恢复。

变色龙钻石加热前后的的可见光红外吸收光谱 | 图源：《GEMS & GEMOLOGY》

目前已知的能产生这种低温热致变色的宝石品种很少，比较著名的代表就是“变色龙钻石”。

世界上最大的变色龙钻石31.31克拉，by Chopard

变色龙钻石

变色龙钻石是最稀有的彩色钻石之一：它是一种“热敏”或“光敏”的彩色钻石，在低温加热下或在黑暗中放置较长的时间后会暂时性改变色调（通常是从灰黄绿色变成黄色）。

一颗1.01克拉的马眼形变色龙钻石（150°温度加热后的颜色变化），图源：《GEMS & GEMOLOGY》

世界上第一颗变色龙钻石出现在1943年，在打磨抛光的时候，就因摩擦生热显露不同。随着国外学者对变色龙钻石的深入研究，宝石的“热致变色”逐渐被大家认知。

据Peter K. Kaplan 公司的 Peter Kaplan 先生描述，他发现一颗黄绿色的彩色钻石在过热的抛光机上抛光时，颜色发生了变化。后来这颗黄绿色彩钻被一位买家买走，但买家将其放置在珠宝盒中一段时间后，发现钻石变成了深绿色。

变色龙钻石，图源GIA

2005年《GEMS & GEMOLOGY》中的一篇文章对39颗大小不等的变色龙钻石进行了研究和报道。

这些钻石在加热到大约150°C左右时表现出暂时性的颜色变化（大约150°C环境温度变色，温度降低时颜色会恢复），一些钻石在黑暗中长期储存后也表现出暂时性的颜色变化。

变色龙钻石，by 《GEMS & GEMOLOGY》

大多数变色龙钻石本身的颜色并不漂亮，多数呈现深浅不一的灰调的橄榄绿色、灰绿色或者黄绿色，加热后大多变为棕黄、橙黄或黄色，少数从浅黄色变为更浓的绿黄色。

正常状态下（左）和变色后（右）的变色龙钻石，by《GEMS & GEMOLOGY》

变色龙钻石在短波紫外线激发后都表现出强烈的持久磷光。利用这种对紫外线激发后的荧光性和光谱特性的组合可以区分变色龙钻石。

在GIA，一颗钻石必须满足以下标准，才有资格进行变色龙钻石测试：

本体颜色中有绿色或绿色成分，在长波和短波紫外线下都有黄色或橙色的荧光，在短波紫外线照射下有持续的黄色磷光。

变色龙钻石的磷光，by《GEMS & GEMOLOGY》

by《GEMS & GEMOLOGY》

在加热或在黑暗中长时间停留后，变色龙钻石的绿色调会消失，并开始逐渐变成黄橙色的色调。这种变色是一种可逆的变化过程，宝石冷却后或从黑暗中拿出一段时间后变色龙钻石会变回自己本身的颜色。

变色龙钻石，图源：GIA

造成这种变化的机制还不是很清楚，有国外学者推测，是变色龙钻石中含有的特殊微量元素造成了变色，但尚没有统一的定论。

变色龙钻石的绿色平行色带经过大约15秒的温和加热后变成橙黄色，视频源自:GIA

变色龙钻石的色带随着温度加热从绿色（左）变成黄色（右），图源GIA

热致变色锆石

无独有偶，除了变色龙钻石，J先生最近还收了一颗有意思的“热致变色”的天然锆石。

由于十分少见，学术上对其并无专门定名，我们自己姑且把它称作变色龙钻石的“弟弟”：变色龙锆石。

热致变色锆石，图源：珠宝匠实拍

和变色龙钻石一样，变色龙锆石在加热到一两百度后，颜色也会发生变化。至于在黑暗中长时间停留是否会改变颜色，我们还没来得及实验（拖延症+懒），大家可以期待后续。

变色龙锆石加热之前：平平无奇的棕色。

变色龙锆石加热之前，图源：珠宝匠实拍

大概加热十几秒后，锆石从棕色变为金黄再到粉色。

变色龙锆石加热中，图源：珠宝匠实拍

最终：这是什么仙女颜色！（有点帕帕拉恰的感觉？）

变色龙锆石加热后，图源：珠宝匠实拍

冷却2分钟后：开始退色到橙棕色……

变色龙锆石冷却2分钟后，图源：珠宝匠实拍

冷却6分钟后：打回原形前的垂死挣扎……

变色龙锆石冷却6分钟后，图源：珠宝匠实拍

冷却15分钟后：打回原形……

变色龙锆石冷却15分钟后，图源：珠宝匠实拍

变色龙锆石加热前（上），160°加热后（中），冷却15分钟后（下）| 图源：珠宝匠实拍

J先生说：

热致变色的宝石成因至今没有定论。

总体来讲，这类宝石更适合作为一种稀少的宝石标本来收藏，并不适合作为珠宝来镶嵌。

毕竟虽然是低温加热下变色，但150°的温度也不是首饰能受得了的，镶嵌到金属上后再迷人的变色也是难能一见，反而失去了独特性。当个标本玩就很好啦~

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参考文献：

*《A GEMOLOGICAL STUDY OF A COLLECTION OF CHAMELEON DIAMONDS》，《GEMS & GEMOLOGY》

*《Uncommon Parallel Color Zoning in a Chameleon Diamond》，《GEMS & GEMOLOGY》

*《Diamond Chameleon, with Nickel Absorption Band》，《GEMS & GEMOLOGY》

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