歐泊變彩之謎

馬志飛

中國歷史上著名的美玉——和氏璧，史書上稱其為“歲星之精，墜于荊山，化而為玉，側而視之色碧，正而視之色白”。意思是說，如果從不同的角度看它，會看到不同的顏色。這塊大名鼎鼎的和氏璧到底是一種什么礦物呢？很遺憾，和氏璧后來下落不明，我們只能根據古人的描述來推測它的成分。有學者認為，和氏璧應該是一塊白色的歐泊。

色彩之王 名不虛傳

歐泊，又稱蛋白石，由英文名稱“Opal”音譯而來，因其具有變幻莫測的色彩備受世人喜愛。

古羅馬一位自然科學家曾贊美歐泊具有“紅寶石般的火焰，紫水晶般的色斑，祖母綠般的綠海”。因此，也有學者認為，和氏璧不是歐泊，因為它的顏色變化一般只限于淡綠、白色，寶石轉動時，顏色只會發生深淺變化;而歐泊更加別具一格，它可以在多種顏色之間來回變換，如淡藍色、深藍色、濃綠色、濃紫色等，是寶石家族中名副其實的“色彩之王”。

人們贊美歐泊“集寶石之美于一身”，是“神奇寶石中的皇后”“色彩的交響樂”“魔法世界來客”。自古以來，它一直被認為是“彩虹的化身”，象征著希望和幸運，能夠給人們帶來浪漫的愛情。如今的人們把歐泊奉為10月的生辰石，酷愛歐泊的澳大利亞人更是給了它很高的地位，將其尊奉為“國石”。

變彩效應 卓爾不群

寶石的顏色之所以絢麗多彩，有些是由于自身的礦物成分引起的，這叫“自色”;有些是由于礦物中混入了其他微量物質引起的，稱為“他色”;還有些則是由于光的干涉、衍射等物理光學過程引起的，是一種“假色”。

在礦物學和寶石學中，歐泊這種特殊的變色現象被稱為“變彩效應”，它屬于假色的一種形式。在自然界中，有極少數的礦物由于晶格內存在著定向排列的細微包裹體，能夠引起光線的變化，當從不同方向觀察時，其顏色就會不同。具有這種特殊光學性質的寶石并不多見，主要就是長石類寶石，如月光石，以及蛋白石類寶石，如歐泊。

那變彩效應的原理是什么呢？學過物理學的人應該還記得，光學中有一種典型現象，叫衍射。其簡單的實驗是這樣的：在光源和觀察屏之間，放置一個中間有小孔的障礙物;由于光沿著直線傳播，我們可以看到，觀察屏上出現一個亮斑，如果不斷地縮小孔的直徑，觀察屏上就會慢慢出現一個明暗相間的圓形光環。這是光波遇到障礙物時偏離原來的直線傳播所造成的。這種能夠利用衍射效應對光進行調制的儀器，就是光柵。

歐泊的礦物學名稱叫“蛋白石”，其主要成分是含水的二氧化硅，化學表達式為SiO2·nH2O。二氧化硅晶體是以硅氧四面體作為基本結構單元，也就是說，硅原子的4個價電子與4個氧原子形成4個共價鍵，硅原子位于正四面體中心，4個氧原子位于正四面體的4個頂角上。在歐泊的結構中，這些二氧化硅就像是緊密堆積在一起的小球一樣，在三維空間中規則排列;這些小球的直徑約150～300納米，小球之間還有很多空隙，充填著水和空氣;這樣的結構像是一個天然的三維光柵，當白色光線照射歐泊時，隨著入射角的變化，不同波長的單色光就會不斷發生衍射;于是，我們看到了五顏六色的彩光。

當然，不同的歐泊具有不同的變彩能力，這主要取決于歐泊中空隙的大小，空隙的大小則取決于球粒的直徑。球粒的直徑越大，它們彼此之間的空隙也越大，產生的顏色種類就越多。

回想一下，當我們拿起CD或DVD光盤時，來回變換不同的觀察角度，是不是會看到光盤表面出現如同彩虹一般的顏色？這就是由于光盤表面均勻地排列著一系列的光軌，也形成了一種光柵，所以產生了光的衍射。歐泊的變彩效應其實是一樣的道理。

成分簡單 產地不多

雖然歐泊的物質成分非常簡單，和石英、玻璃的主要成分類似;但并非所有的二氧化硅都能形成貴重的歐泊。一般來說，歐泊是由硅酸鹽礦物分解產生的硅酸溶膠慢慢沉淀而成，常常在火山區的溫泉沉積物中、火成巖的氣孔或裂隙空洞中形成。

天山北麓，位于新疆維吾爾自治區吉木薩爾縣的茫茫戈壁里，存在著一個五彩繽紛的世界，那里分布著一座座奇形怪狀、顏色各異、絢麗多姿的孤立小山丘。有人在那里發現了木化石：幾億年前的高大樹木被深埋地下，在地下水的作用下，周圍的化學物質進入到樹木內部，替換了原來的木制成分，但它們還保留著原來的木質形態，甚至是清晰的木質纖維構造。由于其中含有大量的二氧化硅，所以，這些化石被稱為“硅化木”。更為神奇的是，有些硅化木也具有變彩效應，而成為貴重的歐泊。

不僅植物會歐泊化，某些遠古時期的動物體也能被二氧化硅替換并保留其內部結構和外部特征，從而呈現出珍貴的變彩效應。2014年11月的北京國際珠寶展上，一塊菊石化石十分引人注目。菊石是已滅絕的海洋無脊椎動物，菊石化石本來已經非常珍貴，在它形成化石的過程中，竟然逐漸具有了歐泊的特征，難怪這塊歐泊化的菊石化石會如此搶眼。

其實，歐泊可以分為很多種：白色的，為白歐泊;黑色、深灰、深藍的，為黑歐泊;橙色、紅色的，為火歐泊。

歐泊的主要產地有澳大利亞、墨西哥、巴西等，其中以澳大利亞的黑歐泊、墨西哥的火歐泊較為著名。近年來，有人在秘魯采礦時發現了藍歐泊，還有人在巴西發現了綠歐泊，這些都屬于較新的品種。我國也有歐泊產出。除新疆之外，在浙江省南部的江山市，有學者在一處侏羅系火山巖的孔洞中發現了雞蛋大小的歐泊。研究后發現，此處的歐泊因含有少量礦物方英石，使其密度、硬度、折光率等物理常數都比澳大利亞產的歐泊還要高。

近幾年的珠寶市場上出現了一種有點另類的歐泊，其原產地是非洲的埃塞俄比亞，它的含水量很大，高達20%，看起來晶瑩透亮，甚是惹人喜愛。可如果將其放置在陽光下，過不了幾天就會變得干黃甚至開裂，這是由于歐泊內部嚴重失水造成的。盡管這種歐泊的透明度較高，招人喜歡;但穩定性極差，難以保存。雖然將其浸泡在水中，可以在某種程度上恢復其變彩效應，但寶石上的裂痕仍舊難以愈合。通常情況下，歐泊的含水量小于10%;但其含水量很不固定，長時間暴露在空氣中時，寶石幾乎都會逐漸失去內部的水分，甚至慢慢出現一些細小的裂縫，從而變得脆弱。所以，歐泊需要特殊的保養，不能在陽光下暴曬，也要盡量遠離火源。

【責任編輯】趙 ?菲