長石家族寶石品種繁多，其中美貌者比比皆是，而且為人稱道的是長石家族寶石經常有著奇妙的特殊光學效應，比如月光石的月光效應和日光石的砂金效應，前者是月光石表面仿若柔潤月光的暈彩，後者則是日光石中的金屬薄片包體反射出的紅色或金色的閃光。
月光效應
砂金效應
溫潤的月光效應和閃耀的砂金效應，誰能想到兩種視覺體驗極其不同的特殊光學效應會集于某種寶石一身呢？
有圖為證
然而一種被叫做虹彩晶格日光石的新興寶石卻讓小編見證了大自然的奇妙，它不僅可以同時具有砂金效應和月光效應，還有著無比美麗的彩色格狀構造：日光石內部呈格狀構造的黑色和褐色的薄片狀包裹體在日光下可以呈現出彩色，這也是虹彩晶格日光石名字的由來。
是不是非常美麗呢？
近日，武漢珠寶學院大型儀器室的劉佳老師針對虹彩晶格日光石包裹體成分的研究論文被刊登在由英國寶石協會（FGA）創辦的國際寶石學界權威雜誌《The Journal of Gemmology》上。想要知道形成“虹彩晶格”的包裹體究竟是什麼？下面就跟小編一起向劉佳老師尋求答案吧！
論文原文封面
本文基於劉佳等人發表于由英國寶石協會（FGA）創辦的、國際珠寶行業和寶石學研究領域的權威專業期刊《The Journal of Gemmology》上的論文《Revisiting Rainbow Lattice Sunstone from the Harts Range, Australia》而做。
1 虹彩晶格日光石的“虹彩晶格”是什麼意思？
在太陽光下觀察虹彩晶格日長石，轉動晶體到合適的角度，可以看到晶體中顏色宛如彩虹的格子狀構造，美麗而特別，這也是“虹彩晶格”這個名字的由來。通過研究發現這種格子狀構造的形成，是因為薄片狀包裹體在日光石內部的不同層面交錯排列。從圖片上看，我們可能會誤以為薄片狀磁鐵礦只存在于虹彩晶格日光石的表面，其實從晶體靠近表面的地方到內部這種包體都存在。
反射光下可見彩虹格狀構造
在實驗室中觀察虹彩晶格日光石的彩虹格狀構造，需要使用合適角度的反射光；如果用透射光觀察，是看不到彩虹格狀構造的，只能看到薄片狀包裹體的“本色”。
透射光下看不到彩虹格狀構造
2 對虹彩晶格日光石的研究興趣從何而來？
首先虹彩晶格日光石美麗且特別，而且產量很少，這引起了老師的關注。虹彩晶格日光石不僅可以出現“砂金效應”和“月光效應”，最為神奇的是在太陽光下可以在晶體中看見宛若彩虹的格子狀構造，這不禁再一次讓人折服於大自然的奇妙無比。
實驗所用樣本
從科學理性的角度出發，探尋形成彩色格狀構造的包裹體的成分，給美麗一個原因，給特別一個解釋，就是學院老師所做的工作了。
其次是因為虹彩晶格日光石1985年就被人們發現，但是學術界一直極少有人對這種寶石進行研究。只有1989年的一篇來源於GIA的文獻認為形成“虹彩晶格”的包裹體是鈦鐵礦，但遺憾的是文獻中沒有提到明確的研究過程，只給出了一個結論。這說明關於形成彩色格狀構造的包裹體成分的研究是不足的，對於該包裹體的深入研究在學術上是很有價值的。
值得一提的是，劉佳老師的研究終最證實，形成彩色格狀構造的包裹體並不是人們之前認為的鈦鐵礦，而是磁鐵礦。
彩色格狀構造，再欣賞一下~
彩虹晶格日光石的研究背後，存在著一個美麗的偶然。2017的3月份，珠寶學院的沈錫田教授在美國圖桑礦物展上發現了虹彩晶格日光石，將其作為樣品買回來研究。同時虹彩晶格日光石產地的礦主也非常希望學者可以多多關注自己的“寶貝”，便贈送了幾粒樣品給沈錫田老師。本來礦主只是單純希望可以用實驗室專業的儀器為虹彩晶格日光石拍出好看的照片，但是沒想到珠寶學院的老師們深入研究後的成果和前人結論完全不一樣，可以說十分驚喜了。
3 怎樣確定虹彩晶格日光石中的包裹體是赤鐵礦和磁鐵礦？
在虹彩晶格日光石中，形成“砂金效應”的包裹體是赤鐵礦。赤鐵礦包裹體的檢測和鑒定比較容易，這是因為赤鐵礦的拉曼光譜信號較強，無論包裹體離虹彩晶格日光石表面較近還是在內部深處，使用顯微雷射拉曼光譜儀都可以輕鬆檢測出來。
形成“砂金效應”包裹體的拉曼光譜
但是確定形成彩虹格狀構造的包裹體是磁鐵礦的過程就異常艱難。參考了前人結論，老師們一開始猜測形成彩色格狀構造的包裹體是鈦鐵礦，鈦鐵礦和赤鐵礦一樣，拉曼光譜信號強，也易被拉曼光譜儀檢測出來。但是用和檢測赤鐵礦一樣的儀器條件，去測試形成格子構造的包裹體，卻得到了一個疑似是方鐵礦（氧化亞鐵）的光譜。這是非常奇怪的，因為氧化亞鐵是一種不穩定的物質，極難在自然條件下存在。
帶著疑惑，老師們又對虹彩晶格日光石樣品做了成分的定性分析以及電子探針定量成分測試，最終確定虹彩晶格日光石中確實沒有鈦元素的存在，徹底否定了包裹體是鈦鐵礦的猜測。
那形成彩色格狀構造的包裹體究竟是什麼呢？一個細節的發現讓老師們找到了真相。他們發現每次進行顯微雷射拉曼光譜測試時，用雷射照射形成彩色格狀構造的包裹體後，包裹體上都會遺留一個小紅點。這是因為雷射能量太大了，把原有的包裹體轉變成了磁鐵礦和赤鐵礦之間的過渡態，之前得到的光譜其實是這個過渡態的光譜，所以光譜庫裡也沒有這種光譜，甚至差點以為是方鐵礦的光譜。
在降低照射包裹體的雷射能量後，老師們最終測得包裹體的拉曼光譜符合磁鐵礦的拉曼光譜，確定形成彩色格狀構造的包裹體是磁鐵礦。
形成彩色格狀構造的包裹體的拉曼光譜
讀者朋友們可能以為研究到這裡就告一段落了，然而科研的嚴謹程度往往超乎大眾想像。
負責審核論文的編輯老師希望論文中除了對包裹體的拉曼光譜分析以外，還能提供對於包裹體磁性最直觀的證明。老師們只好“忍痛”敲碎一塊樣品，用強磁鐵吸引，包含黑色包體的小碎渣馬上被吸附到強磁鐵上面去了。直觀的證明還不夠，審核論文的學者又希望文章中能提供證明包裹體磁性的資料。因此老師們又去做了物質磁性的測試，得出了相關測試證明，這些包裹體是亞鐵磁性礦物。
論文節選
經過這一番周折，老師們終於完美證明了形成彩色格狀構造的包裹體是磁鐵礦，科研的嚴謹與學者們的探索精神真是令人佩服！
4 為何國內市場少見虹彩晶格日光石？
首先因為虹彩晶格日光石本身產量很少，它只在澳大利亞北部哈茨山脈很小的一片區域出產，而且通常和其他長石混在一起，需要工人手工挑選出來。據國外寶石學家介紹，原石極少數能夠加工成具良好切割尺寸和優質的品質的寶石。
虹彩晶格日光石加工成的首飾
其次是因為雖然虹彩晶格日光石早在1985年就被人發現，但是最近兩年才在市場中出現，現在美國是這一寶石的最大市場，而中國則剛剛開始獲取虹彩晶格日光石的資訊，國內消費者對它瞭解程度很低。
同時用虹彩晶格日光石製成的首飾價格並不便宜，而且成品通常只經過大致拋光所以看起來很像礦物原石，老師猜測這或許不符合中國部分消費者的審美。
5 對於虹彩晶格日光石，還要做哪些後續研究？
劉佳老師提到目前這篇論文僅僅是對於虹彩晶格日光石包裹體成分的研究，還有更深入的內容沒有涉及到，比如說不同種類的包裹體是如何進入虹彩晶格日光石的，以及包裹體的成因及相互轉化過程。
磁鐵礦包裹體厚度為納米級
研究是永無止盡攀登一個又一個山峰的歷程，遇到困難克服困難可以說是研究的常態。劉佳老師提到，在對虹彩晶格日光石進行更深入的研究時，面臨的主要困難是樣品不容易制取。深入研究用到的各類測試儀器一般都要求樣品表面拋光極佳，但是虹彩晶格日光石中的包體脆性大，對樣品表面拋磨時，包體很容易脫落；而且別看磁鐵礦包體的長度和寬度肉眼可見，但是厚度卻是納米級的，一旦掉落就找不到了。而且由於包裹體太薄，如果做橫截面的樣品，包裹體出露面積太小，還是不方便測試。在此小編也祝福劉佳老師及其團隊在多次嘗試後，可以解決困難做出更具突破性的成果。
中國地質大學（珠寶學院）沈錫田教授，張志清、王成思、邵天同學均為《Revisiting Rainbow Lattice Sunstone from the Harts Range, Australia》做出貢獻，在此一併感謝。
資料來源：GIC 中國地質大學武漢珠寶學院
最新消息!! 台中Gem-A(FGA)寶石基礎鑑定課程 連續兩屆考試全數通過!!!
課程資訊.......
中部 Gem-A (get FGA) 基礎寶石學 開始招生 ----- 詳情請點我
中國地質大學武漢珠寶學院 寶石鑑定課程 同步招生
上海同濟大學寶石學教育中心 寶石鑑定課程 同步招生
留言列表
