Цвет минералов

Цвет минера́лов

Окраска минералов, одно из важнейших физических свойств минералов, отражающее характер взаимодействия электромагнитного излучения видимого диапазона с электронами атомов, молекул и ионов, входящих в состав кристаллов, а также с электронной системой кристалла в целом (см. Свет). В минералогии окраска — один из главных диагностических признаков природных соединений, имеющий большое значение в геолого-поисковой практике и для определения минералов. Цвет драгоценных и поделочных камней является одной из основных качественных (ювелирных) их характеристик. Различают Ц. м. в кристаллах и штуфах, в прозрачных шлифах (под микроскопом), в полированных аншлифах (в отражённом свете), т. н. цвет черты (тонкого порошка минерала) и т.д.

При описании Ц. м. обычно прибегают к сравнительной оценке, сопоставляя его с цветом каких-либо широко известных предметов или веществ (индигово-синий, яблочно-зелёный, лимонно-жёлтый, кроваво-красный и т.п.) или минеральных «цветовых эталонов» (киноварно-красный, изумрудно-зелёный и др.). Эталонами для характеристики цвета рудных минералов служат цвета металлов или сплавов — оловянно-белый (арсенопирит), стально-серый (молибденит), латунно-жёлтый (халькопирит), медно-красный (самородная медь) и т.д. Разрабатываются методы объективной оценки Ц. м. (особенно драгоценных камней) с помощью стандартных колориметрических характеристик (см. Цветовые измерения). Многие минералы обладают свойством менять свой цвет (особенно в поляризованном свете) по различным кристаллографическим направлениям (см. Плеохроизм) или в зависимости от цветовой температуры (См. Цветовая температура) освещающего их источника излучения.

Выделяются 3 основные группы Ц. м. Идиохроматическая (собственная) окраска минералов обусловлена особенностями входящих в их состав химических элементов (видообразующих или примесных, играющих роль хромофоров), характером электронной, т. н. зонной (см. Зонная теория), структуры кристаллов, а также наличием дефектов в кристаллах (См. Дефекты в кристаллах) (вакансий (См. Вакансия), межузельных атомов и т.п.). По типу оптического поглощения различают несколько подгрупп идиохроматических окрасок.

Окраска металлических и ковалентных соединений (самородные металлы, сульфиды и их аналоги и др.) обусловлена межзонными оптическими переходами электронов и связанными с ними максимумами отражения (металловидные цвета — пирит, золото и др.) или фундаментальной полосой поглощения (киноварь, аурипигмент, куприт и т.д.).

Окраска, обусловленная электронными переходами между различными ионами («переносом заряда»), в том числе между ионом металла и лигандами (См. Лиганды) и между разнозарядными ионами металлов. Таковы, например, минералы трёхвалентного железа (перенос заряда O^2- → Fe³⁺); хроматы, ванадаты и молибдаты — крокоит, ванадинит, вульфенит и др. (перенос заряда O^2- → Cr⁶⁺, V⁵⁺, Mo⁶⁺); минералы, содержащие одновременно разнозарядные ионы Fe²⁺ и Fe²⁺ (кордиерит, вивианит, аквамарин и др.).

Окраска, связанная с ионами переходных металлов (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu), характерна для изумруда, рубина, рубеллита, родонита, хризолита, малахита. Лантаноиды и Актиноиды являются хромофорами минералов редкоземельных элементов и уранила. Окраска обусловлена электронными переходами между d- или f-уровнями хромофорных ионов.

Радиационная окраска связана с образованием под действием естественных ионизирующих излучений (См. Ионизирующие излучения) электронно-дырочных центров окраски (См. Центры окраски) (синяя и фиолетовая окраски галита, флюорита, жёлтая и дымчатая — кварца, кальцита и др.).

Аллохроматическая окраска вызвана механическими примесями, чаще всего включениями окрашенных минералов, иногда — пузырьков жидкостей, газов и т.п. Так, оранжево-красный цвет сердолика обусловлен включениями гидроокислов железа, зелёный цвет празема (разновидности Кварца) связан с включениями иголочек актинолита или хлорита.

Псевдохроматическая окраска обусловлена процессами дифракции света (См. Дифракция света) и интерференции света (См. Интерференция света), а также рассеяния, преломления, полного внутреннего отражения (См. Полное внутреннее отражение) падающего белого света, связанными с особенностями строения минеральных образований (закономерное чередование фаз различного состава в иризирующих Лабрадорах и перистеритах, солнечном и лунном камнях; глобулярное строение Опалов и т.п.) или состоянием поверхностного слоя кристаллов (различного рода побежалости (См. Побежалость) — радужные плёнки на борните, халькопирите, пирите, ковеллине и др.). Исследование природы окраски минералов помогает судить о кристаллохимических и генетических особенностях минералов и имеет решающее значение для синтеза высококачественных аналогов природных самоцветов.

Лит.: Марфунин А. С., Введение в физику минералов, М., 1974; Платонов А. Н., Природа окраски минералов, К., 1976.

А. Н. Платанов, Т. Б. Здорик.

Цвет минералов