翡翠颜色成因机制

翡翠颜色成因机制

变形区, 从而使得由韧性变形作用产生的动态重结晶晶粒在成核和生长过程中发生交代式置换作用, 将Cr3+、Fe3+等离子结合进入硬玉晶格而成色。

1.2 次生色

产生于翡翠结晶作用之后，是原生翡翠在地表的氧化和水解作用的结果，常见黄色和红色及油青色。有两种机制：一是氧化铁机械渗入机制[3]。沿裂隙渗入翡翠内部的氧化铁，往往形成黄色铁染，对原生色起了破坏作用；沿粗大矿物晶体颗粒间渗入氧化铁，形成了在靠近表皮处以褐铁矿为主的黄雾，在靠内部以赤铁矿为主的红雾。二是次生氧化机制[4]，含Fe较高的硬玉在风化作用下Fe2+被氧化、淋滤析出，使翡翠中Fe3+含量增加，呈现暗绿色益加于原来的颜色之上，随着析出的铁质增多，绿色变浓，透明度增加，即形成了油青色翡翠。但其根本原因，是在表生还原性水/岩反应作用下，充填沉淀于翡翠硬玉矿物微裂隙（包括裂隙、间隙和硬玉解理等）之中的绿泥石等隐晶质次生粘土矿物所致[5]。

2翡翠颜色与化学成分

与硬玉矿物化学成分理论值[1]SiO2: 59. 45%; Al2O3:25. 21%;Na2O: 15. 34%相比。翡翠的组成主要是以硬玉为主, 还有其它的辉石类矿物和闪石类矿物, 所以化学

成分上发生了改变, 翡翠的Al

2O

3

化学成分一般是18～24% ,一般很难达到硬玉矿物的

25.21%的标准,这主要是由于Mg、Fe、Cr等元素在晶体结构中M1位部分的替代了A1,

使得Al

2O

3

的减少。这些离子的d轨道与周围氧离子电子云发生作用，产生能级分裂，

不同能级能量差使可见光中相应能量波长的光被吸收,并使电子发生跃迁。翡翠最终所体现的颜色是所有未被吸收光波的综合颜色。通常颜色越近无色透明,翡翠中的Al

2

O 3含量越接近硬玉矿物的理论值,翡翠的绿色越浓重,Al

2

O

3

的含量越降低。

常把颜色分为绿色系列、红黄系列及紫色系列，同时把墨翠归于绿色系列。

2.1 绿（黑）色系列

2.1.1深绿色、蓝绿色、绿色、阳绿色

现代电子探针分析结果表明[1], 翡翠的绿色与Cr3+有着直接关系,有Cr3+存在,有纯正绿色出现,Cr3+的存在决定着翡翠绿色的种类。深绿色、祖母绿色、绿色、阳绿色,从Cr3+的含量看: 由高向低依次降低。首饰级翡翠一般Cr3+含量不超过1% ,接近或超过此值者, 颜色变得浓绿。如果Cr3+含量为3-4%,则成为黑绿色; 如果超过12.6% ,则成为钠铬辉石了。Mg、Ca元素也是翡翠中极其重要的元素之一,Mg、Ca与翡翠的颜

色成因有着密切的关系, 不同含量的Mg、Ca元素调和着翡翠色调的深浅,从深绿到浅绿到无色,Mg、Ca元素含量在降低.Cr 元素存在决定翡翠色调的品种, 而Mg、Ca的含量直接影响翡翠色调的深浅及润透情况。Fe元素是一种与绿色相关的元素,往往带有灰色色调或蓝色色调, 翡翠的透明度也会变低.分析检测资料表明主要是由Fe2+引起的。黄绿色，往往是由褐铁矿叠加于绿色的Cr3+之中引起的。

综上所述, 硬玉的绿色主要与Fe

2O

3

、Cr

2

O

3

、FeO有关, 但也受CaO、MgO 的影响,

其中Cr

2O

3

含量越高, 硬玉的颜色越绿,含Fe

2

O

3

越多,硬玉颜色越蓝[6]。

2.1.2黑色

黑色翡翠定义有两种观点。一种是认为黑色翡翠的化学成分与绿辉石一致，此外还含微量的锶、铬、锰等，而不同于硬玉。在商业上已被认为是翡翠的一个品种。另外一种被认为是墨玉的翡翠，通过显微放大观察，硬玉矿物之间分布了大量的丝状的黑色物质，这种黑色翡翠不同于第一种，其颜色是后期次生形成的，不是原生黑翡翠。

化学分析结果表明[7],绿辉石玉主要由绿辉石组成。对绿辉石玉电子探针分析结果表明：化学成分上与较纯净的硬玉矿物的分析结果只存在微小差别。对于绿辉石基本上可以分成3种类型:富钠绿辉石、富钙绿辉石和富铬绿辉石。富钠绿辉石通常只含有很少的Fe,呈较浅的颜色,而富钙绿辉石则含有较高的Fe,呈较深的颜色。

2.2 褐色(红、黄)系列[8]

从红翡、黄翡的产状来看, 它们都出现在靠近翡翠氧化皮处, 红翡的颜色不是矿物自色, 是矿物颗粒间外来铁质呈它色,而且Fe含量较高, 因而它们应该是由赤铁矿

(红色) 和主要呈胶体状的褐铁矿Fe

20

3·

nH

2

O黄、黄褐色)致色的.

2.3 紫色系列

对通过化学成分对紫色翡翠的研究，是目前翡翠颜色成因中争议最大的。通过电

子探针分析结果表明:紫色系列翡翠中,主要成分SiO

2、Al

2

O

3

、Na

2

O含量与翡翠理论化

学成分含量接近，硬玉的纯度也较高。除主要成分外, 还含有过渡金属离子。其中所

有测试资料结果均含微量Cr

2O

3

和FeO。欧阳秋眉分析结果[9]中,大多数紫色翡翠的硬玉

探针测点都可以测出0. 01%～0.09%的MnO含量,个别测点的MnO含量小于0.01% ,林传易[10]测试紫色翡翠中铁含量很小,MnO含量:0.09。殷小玲的电子探针分析[11]，未测到MnO成分存在。

所以对比化学成分和颜色变化，从MnO在测试结果中是否含有及铁元素是否起作用考虑，目前有以下几种观点：一.欧阳秋眉等认为紫色是微量的锰元素集中迁移的结果,紫色色调变化与取代Al的其它金属离子组合、含量、价态有关, 如Mg2+、Fe2+取代Al3+, 可能引起紫色带蓝灰色色调，Fe3+、Ca3+、Ti4+可能导致紫色带褐红色调;Ti3 +、Ca3+可能使得紫色带茄紫色、蓝色色调[7]；谢星认为紫色应该是由Fe或Fe、Cr共同致色的[6]：丘志力[12]、Rossman等研究认为紫色主要由铁元素引起，即Fe3+ 和Fe2+之间电荷迁移有关，V、Ni、Mn等对形成不同紫色色调有一定作用；殷小玲认为紫色系列翡翠呈色机制应与Ti、Fe有关,Mn可能起次要作用。日本学者在研究翡翠颜色的论文中也提到, 紫色翡翠的致色原因可能是含微量元素钛。

从化学成分和颜色变化的关系角度出发，是研究颜色成因的基本出发点。但化学成分对颜色成因及变化的影响有其表象性。如紫色的成因仅仅从化学成分研究角度出发是无法得出确定性的结论的。

3 翡翠颜色的谱学研究

不同颜色的翡翠的化学组成有差异,因此不同颜色的翡翠的光谱特征也不完全相同。同时翡翠颜色存在同色异谱现象[13]，同样是绿色，可以是对绿色外的其它光吸收产生的，也可以是吸收了蓝色、黄色光以外的光波产生的（绿=蓝+黄）。所以除研究化学成分与颜色的关系外，研究谱学特征可以说明颜色的表面性和吸收谱的实质性。如图一为不同颜色翡翠的紫外可见光吸收光谱。