PADPARADSCHA-LIKE FANCY SAPPHIRES WITH UNSTABLE COLOURS

貌似帕帕拉恰的彩色剛玉 - 顏色的不穩定性

圖文：SSEF Dr.Michael Krzemnicki

編譯：Judy Tu

圖1：最近在馬達加斯加發現的彩色剛玉表現出不穩定的顏色，在褪色測試後從帶粉紅橙色（貌似帕帕拉恰padparadscha-like）變成粉紅色。 照片：SSEF

色彩及其色心的穩定性

剛玉品種的顏色通常與微量元素的存在有關，像是鉻元素呈現（紅寶石的紅）、鐵和鈦呈現（藍寶石的藍）。 因此，該公式非常簡單：存在的微量元素越多，顏色便就越濃或越深。 黃色剛玉較為複雜，因為它們的顏色成因有數種，包括所謂的色心colour centres。 這種色心實際上是在原子層面上的結構缺陷，當其被激發時吸收了某些部分的光 （黃寶主要吸收落在可見光譜的藍色區域），從而產生不同的黃色色度。

多年來人們已經知瞭，剛玉中一些（自然形成的）黃色色心並不穩定，因此在寶石暴露於日光下時導致黃色緩慢褪色； 實際上在正常日光下有類似不穩定色心的礦物並不那麼罕見。 已知的例子包括某些（阿爾卑斯Alpine）紫水晶晶體；此種現象對於馬克西西型Maxixe-type（輻射處理藍）六柱石(綠柱石) 而言也可能相當戲劇性；經紫外光照射顏色會加深的（未經處理）紫方鈉石hackmannite亦被描繪出來；一種稀有品種含硫的方柱石sulphur scapolite，在紫外燈下放置幾分鐘即能完全變很紫，然後於日光下（相當快地）顏色再次消失。

圖2：在褪色測試前（左），褪色測試後（中），和曝露於紫外幅射光後（右），見到此顆超過50克拉大小的黃寶石顏色不穩定的情況（顏色可逆）。 照片：J. Xaysongkham，SSEF

黃寶石的實例

科學文獻已知日光下的褪色和紫外線輻射能再活化所產生的效果，是可逆的光致變色現象。有趣的是，這種效應已經被報導於合成剛玉，並且在我們關於斯里蘭卡的一小批天然黃寶石的內部顏色穩定性研究中觀察到；在我們所有的研究中，這組黃寶石在紫外線照射後一貫獲得淺棕黃色至顯著的黃色調，在正常光線條件下會在幾天內漸消。應該說是所有這批光致變色的天然黃寶在施以褪色測試後不會完全消色，它們並不是變成無色，但其黃色的飽和度明顯降低。

因此，SSEF會在客戶的許可下測試（變質岩質）黃寶石的顏色穩定性。然後在我們的報告書註釋欄中描述褪色測試的結果（顏色被認為是穩定的或不穩定）。

圖3：來自安巴通德拉扎卡鎮（馬達加斯加東北部）的彩色剛玉呈現粉紅色（實際上是這顆寶石因鉻元素而呈穩定色澤），在激發黃色色心後轉變成粉紅橙色，接著在褪色後回到純粉紅色色調 (顏色回歸穩定)。照片：V. Lanzafame，SSEF

帕帕拉恰不穩定（可逆）顏色的情況

去年，馬達加斯加東北部的安巴通德拉扎卡小鎮Ambatondrazaka附近出現了新的剛玉礦床。 這個新礦床產出一系列令人矚目的藍寶石 - 主要是部分極好的品質和大小的藍色系和一系列其他色彩剛玉，包括微妙的帶粉紅橙色的寶石，這種顏色種類在業內被受喜愛並被稱為帕帕拉恰padparadscha。

然而，隨著時間的推移，有一部分這些寶石顯示出明顯的顏色改變，在幾週的時間內從明顯的粉紅橙色變為粉紅色。類似於上面提到的黃寶石，這些不穩定顏色的寶石顏色可以暴露於紫外線後在短時間內補充，以便它們再次變成粉紅橙色（至少直到它們到白天時再次開始緩慢消色）。換句話說，這些寶石的穩定顏色實際上是粉紅色（與鉻相關），疊加的不穩定色是黃色（由於黃色色心的不穩定），如果能被激發，則會轉變為整體橙色至粉紅橙色的石頭（圖3）。

這種來自馬達加斯加新材料的顏色變化（不穩定現象）的原因與上述的黃寶石非常相似。它們微帶有帕帕拉恰的顏色，事實上是由於黃色色心的寬吸收帶與少許鉻相關的吸收（導致粉紅色） 疊置的混合色。在這種色心不穩定的情況下，能觀察到顏色從帶粉紅橙色（色心活躍）到粉紅色（色心不活躍）的偏移。從光譜學角度講，顏色偏移是由於黃色色心幅度明顯減少（消退）所致，正如退色測試之前和之後的吸收光譜所示（圖4）。

褪色測試之前後紫外-可見光吸收光譜

--- 褪色測試前 (粉紅橘色)

--- 褪色測試後 (粉紅色)

圖4：此紫外-可見吸收光譜（量化），圖表表示此顆來自馬達加斯加的彩剛，褪色測試之前（帶粉紅橙色）和之後（粉紅色）不穩定的色調。除了鉻的吸收帶和鐵的吸收小峰（三價鐵離子）外，這兩個光譜還表明位於下方的黃色色心（用淺灰色虛線示意） 正在消失。觀察到的顏色差異主要是由於光譜中的藍色部分（紅色箭頭） 較為顯著的透射窗口，因此寶石的顏色明顯變為粉紅色。圖：M.S. Krzemnicki，SSEF

在SSEF報告書中標示退色測試及顏色之不穩定性

根據目前的科學知識所及，寶石的顏色穩定性可以容易地檢測出 - 即便是訓練有素的寶石經銷商亦能進行；測試之前，寶石的顏色必須先很明確（例如使用孟塞爾彩色圖表或其他色彩掃描系統）； 將石頭放置在金屬反射板上，然後以非常強的光纖燈源（鹵素燈）下曝照大約三小時。然後顏色再次精確做判比。 任何明顯的改變change (色調上) /轉移shift (色度上) 也可以經由在褪色測試之前和之後所獲得的紫外可見UV-Vis光譜來確認；為了檢查紫外線下的顏色恢復情況，隨後將石材桌面朝下直接放在強紫外光源燈上（置於黑暗箱中），曝照紫外線輻射光源約10分鐘。顏色再次仔細確認，檢查是否產生任何變化。

如果這種顏色變化範圍是在很小的情況下（如我們在斯里蘭卡的一些帕帕拉恰觀察到的那樣），即可以被忽略無需特別去注意。 然而，馬達加斯加的一些新材料，顯示出顏色從（略帶粉紅色）的橙色到純粉紅色（圖2）的明顯轉變的話，我們認為這就需要具體告知此種現象的存在；以帕帕拉恰剛玉購入的寶石，幾個星期後，假使看到它變成粉紅色剛玉，對消費者而言會是個大幻滅。

因此，SSEF現在經客戶同意後，會常規對帕帕拉恰以及貌似帕帕拉恰的剛玉進行褪色測試。 然後在報告書中的註釋欄中描述顏色的穩定性與否。 對於這些從橙色變為粉紅色的新石材的另一個結果是，我們不稱這些寶石材料為帕帕拉恰，而是彩色剛玉fancy sapphire，在這種情況下我們的報告書會添加一份解釋信函。 在我們的理解中，帕帕拉恰padparadscha這個術語僅適用於帶微橙粉紅色到帶粉紅橙色，而且不具明顯顏色偏移的剛玉寶石。

 “變色龍效應”的彩剛

這些顏色不穩定的橙色到粉紅色的彩色剛玉 - 迄今為止僅在馬達加斯加的這個新礦源中被觀察到，在顏色和尺寸上其實非常具有吸引力（圖5）。 然而它們所展現的顏色變化特性，對於帕帕拉恰的交易商來說無疑是一個挑戰。 好消息是這個過程是可逆的，在很多方面與所謂的變色龍鑽石的現象類似。 因此，我們建議業者別光擔心，並且可以抓住選擇採用這種新材料的機會，鑑賞此種“變色龍效應chameleon effect”為一種特殊現象的新寶石。

圖5：一枚來自馬達加斯加的迷人彩色剛玉，表現出不穩定（但可逆）的色彩偏移，從某種角度令人聯想到鑽石中的變色龍效應。背景照片：www.nationalgeographic.com.au