礦物晶體為何色彩斑斕、絢麗奪目？此文為您揭秘
說到晶體，其實我們並不陌生，生活中常見的水晶、食鹽、蔗糖、雪花、維生素C都是晶體。所以，在有些人的印象里，彷彿晶體就是像水晶、食鹽一樣晶瑩剔透、質地純凈的固體。其實不然，自然界中的礦物晶體是色彩斑斕的，外觀更是多種多樣。而且天然的礦物，絕大多數都是以晶體狀呈現的。
美麗的紫水晶
那麼，為什麼晶體會有這樣的外形呢？ 它們眾多的特性因何而來？ 今天，和小編一起來探索礦物晶體的奇妙世界吧！
什麼樣的固體可稱為晶體
晶體的結構有其特殊性，其內部質點在三維空間內會呈周期性重複排列，這種固體，我們就稱之為晶體。反之，如果物質內部質點在三維空間不成周期性重複排列的話，我們則稱之為「非晶體」。
舉個簡單的例子，水晶和玻璃的化學成分都是SiO2 ，通過對兩種物質內部結構的觀察發現，作為晶體的水晶，其內部具有規則的格子構造，而作為非晶體的玻璃，其內部的結構排列則雜亂無章。
這就決定了水晶具有晶體的特殊性：一是有一定的幾何外形；二是有固定的熔點；三是有各向異性的特點。因此可以概括地說：晶體是具有格子狀構造的固體，或內部質點在三維空間成周期性重複排列的固體。
礦物晶體都長什麼樣
礦物晶體會具有一定的幾何外形，同一種礦物在自然條件下自由生長，所形成晶體的幾何外形是一定的，這是由晶體特殊的化學成分和晶體結構造成的。晶體的外形多種多樣，我們一般將其劃分為以下三種類型：
1.晶體沿一個方向延伸生長，形成柱狀、針狀、纖維狀等長條形的晶體。比如水晶、綠柱石、電氣石、金紅石等礦物，會長成柱狀晶體。
電氣石（俗稱碧璽）是典型的柱狀晶體，晶體表面發育有縱紋。碧璽顏色十分豐富，常見單個晶體上出現多種顏色。綠柱石是典型的六方柱狀晶體，它是提煉鈹的主要礦物原料，色澤美麗者是珍貴的寶石，如祖母綠、海藍寶石。
2.晶體沿平面內的兩個方向延展生長，形成板狀、片狀、鱗片狀等形態的晶體，如黑鎢礦、 雲母和石墨等。
雲母是一種主要的造岩礦物，是片狀礦物的典型代表，因其具有連續層狀硅氧四面體格子構造，因此呈現出六方形的片狀晶形。其特性是絕緣、耐高溫，工業上用得最多的是絹雲母， 廣泛應用於塗料、油漆、電絕緣等行業。
3.晶體在空間內的三個方向上均勻發育，呈塊狀、粒狀等形態，如鑽石、黃鐵礦、石榴石等。
石榴石族的礦物是非常典型的三向等長的礦物，通常具有完好的晶形，常見的晶形有菱形十二面體、四角三八面體（單形名稱） 以及上述二者的聚形。石榴石因形似石榴的果實而得名。
五光十色從何而來
晶體的顏色是對入射的可見光進行選擇性吸收後，透射和反射的各種可見光的混合色。不同的晶體具有不同的化學成分和格子構造，使得晶體對光的吸收存在很大差距，因此，我們看到的晶體是五彩繽紛的。晶體的顏色按其成因，分成三種類型：
1.自色：主要由礦物本身固有的化學成分和內部結構所決定，是礦物本身的顏色，例如橄欖石。
橄欖石的顏色是中到深的草綠色（略帶黃的綠色，亦稱橄欖綠），部分偏黃色（綠黃色）。橄欖石的致色因素就是其本身所含的鐵等化學成分，因而是一種自色礦物。它的顏色相對穩定，其色調主要隨含鐵量的多少而變化，含鐵量越高，其顏色就越深。
2.他色： 指礦物因含外來帶色的雜質、氣液包裹體等所引起的顏色。他色礦物的顏色非常豐富、同種礦物的顏色變化也很大，是多彩礦物世界中最主要的部分， 例如彩色剛玉。
剛玉屬他色礦物，剛玉的化學成分為Al203 ，純凈時無色，當微量的雜質元素（Fe、Ti、Cr、Mn、V）以等價離子或異價離子形式代替晶格中的Al 3+，或以機械混入物的形式存在於晶體中時，不同的微量元素就會導致其呈現出不同的顏色，所以我們能看到剛玉寶石几乎涵蓋了可見光光譜中的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等所有顏色。
3.假色：自然光照射在礦物表面或進入礦物內部，會產生反射、干涉、衍射、散射等物理光學效應，從而引起的礦物呈色，可以被理解成一種能夠看到卻並不是實際存在的光學現象。這種特殊光學效應的出現，使礦物晶體的顏色變得神秘莫測，如具有月光效應的月光石就是其中典型的一種。
月光石是一種比較常見的寶石礦物，是正長石(KAlSi3O8 )和鈉長石(NaAlSi3O8)兩種成分層狀交互形成的，通常呈無色至白色，也可呈淺黃、橙至淡褐、藍灰或綠色，透明或半透明，具有特殊的月光效應（是指隨著晶體的轉動，在某一角度，人們可以見到晶體表面白至藍色的發光效應，似朦朧的月光）。
這種效應的產生，是由於正長石中出溶有鈉長石，鈉長石在正長石晶體內定向分布，兩種長石的層狀隱晶平行相互交生，折射率稍有差異，於是能對可見光發生散射，當有解理面（礦物晶體在外力作用下嚴格沿著一定結晶方向破裂，並且能裂出光滑平面的性質稱為解理，這些平面稱為解理面）存在時，可伴有干涉或衍射，這種對光的綜合作用，使這種晶體的表面產生一種藍色的浮光。
小知識
礦物晶體可以長多大
墨西哥奈卡水晶洞
晶體生長的大小與其自身性質和形成的地質條件有關。通常情況下，礦物晶體由於受到空間限制，個體都不是很大，那麼如果有足夠的空間與時間，晶體到底能長到多大呢？奈卡水晶洞是世界上最大的水晶洞穴，它位於墨西哥奇瓦瓦沙漠奈加山脈下305米深處。圖中長條的晶體是無水石膏晶體，這些半透明的巨型晶體長度達到了11米，重達55噸，非常巨大。
（作者：出自《知識就是力量》雜誌2016年8月刊《大自然的傑作——礦物晶體》一文作者，戚鳴、郭穎）
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