矿物荧光，不一样的“晶”彩

文图/ 董伟

矿物的荧光与磷光

在解释矿物是如何发光之前，需要对矿物的发光性有一个客观和科学的认识。

在常温常压下，处于稳定状态的矿物并不会自主发光，仅能以反射或折射的方式改变环境中光线的传播方向。例如：阳光散落在花岗岩铺就的广场上，地面上出现闪闪的亮光，是花岗岩中的云母反射光线的结果；经过切割、打磨、抛光的钻石，呈现出璀璨的火彩，是光线射入宝石后在宝石内部完成多次反射与折射的结果。

就像霓虹灯本身不会发光，只有接通电源，才能发出绚丽的光彩一样，想要让矿物发光，也需要施加某种外在能量，以激发矿物发光。矿物的发光性所描述的正是矿物在受到外界能量激发时，发出可见光的性质。

根据激发能量的供给方式不同，可将矿物的发光性分为不同的类型：通过紫外线、X射线或者伽马射线照射激发矿物发光的现象称为“光致发光”，通过加热激发矿物发光的现象称为“热致发光”，通过机械摩擦激发矿物发光的现象称为“摩擦发光”。

根据矿物在受激发后发光的存续时间，又将矿物所发出的光分为两种：荧光与磷光。矿物受外界能量激发而发光，在激发能量撤走的瞬间发光即停止，这种发光现象称为荧光；若在激发能量撤走时，发光并未即刻停止，而是持续一段时间才逐渐停止，这种发光现象称为磷光。矿物的荧光是比磷光更常见的发光现象，荧光矿物不一定都有磷光，但有磷光矿物一定具有荧光。

让矿物发光的“秘密武器”

研究人员一般选择用紫外线来激发矿物荧光，以小型灯箱或电筒为主要搭载形式的紫外线光源。

用于激发矿物荧光的常用紫外线光源主要有两种波长类型：波长365纳米的长波紫外线和波长253.7纳米的短波紫外线。同一种矿物在不同波长的紫外线激发下，发光现象往往有所不同，这种差异体现为荧光的颜色或强度。综合同种矿物在两种波长紫外线激发下的不同荧光特征，可以为矿物的鉴定和研究提供更多有参考意义的信息。

走进矿物的荧光世界

在紫外线的激发下，对矿物的荧光进行观察和记录就像打开一扇全新的大门，门外是现实中的矿物世界，门内是“光怪陆离”的荧光世界。在矿物的荧光世界中，形形色色的矿物展示出比现实中更为纷繁夺目的色彩。

硅锌矿

硅锌矿，其化学成分是Zn2SiO4（硅酸锌），硅酸盐矿物，三方晶系。硅锌矿是成名已久的荧光展示矿物。晶体形态为短柱状，常见颜色为灰白、浅粉、浅棕与棕色。尽管本身晶体颜色暗淡平常，但硅锌矿在长波紫外线下会发出鲜艳的绿色荧光。颗粒状的浅色硅锌矿与黑色锌铁尖晶石嵌生在灰白色方解石之中，在长波紫外线的激发下，硅锌矿发出明亮的绿色荧光。

萤石

萤石是一种在同种矿物中表现出差异化荧光的常见矿物。萤石，化学成分CaF2（氟化钙），卤化物矿物，等轴晶系。作为在成矿作用末期形成的矿物，萤石的化学成分是比较稳定的，但其晶体结构中却可以出现多种不同类型的色心（可使晶体致色的特殊结构缺陷）。这些色心不仅是使萤石拥有丰富颜色的结构基础，同时也是其荧光色彩差异化的主要原因。

方解石

同一种矿物，在不同环境中形成的个体，可以呈现出完全不同的荧光。对很多矿物而言，荧光并非固定不变的性质，矿物的成分、结构的细微变化可能对矿物的荧光产生颠覆性的影响。

方解石是常见矿物，产地众多，产状丰富，它是CaCO3（碳酸钙）的天然结晶，碳酸盐矿物，三方晶系。不是所有的方解石都具有荧光，有一些方解石尽管自身颜色鲜艳，但在紫外线下却没有荧光；同时也有一些方解石能展示出不同颜色、不同强弱的荧光。荧光的色彩与方解石多变的晶形、产状相结合，每一块标本都给人留下深刻的印象。

金刚石

金刚石也具有差异化的荧光。金刚石，化学成分C（碳），单质元素矿物，等轴晶系。在高温高压的地下深处结晶的金刚石，晶体结构紧密，是世界上最硬的天然物质。达到宝石级的透明金刚石也称为钻石，是稀少且贵重的宝石。

在天然金刚石中，仅有小部分晶体无荧光，大部分晶体都可以发出荧光。金刚石常见的荧光颜色有蓝白色、黄绿色、黄色、粉色、橙色等。同时，金刚石荧光的强弱也随个体的不同有较大的差异。

矿物在特定激发条件下所发出的荧光，本质上是对矿物组成成分与晶体结构的反映。微量元素的种类与含量变化，结构缺陷的类型与存在比例，是矿物荧光颜色及强度差异化表现的直接原因。

通过对矿物荧光现象的观察和记录，能够大致推断矿物在组成成分与晶体结构方面的某些特征。矿物的荧光，不仅能够为矿物品种的鉴定提供线索，还能为矿物晶体的分类提供依据，甚至为人工晶体合成技术的完善提供方向。

瑰丽多彩的矿物荧光，向我们展示的不仅是矿物世界的另一面精彩，更是对矿物微观差异化研究的无限可能！

特别提示：观察矿物使用的紫外线，直射眼睛和皮肤是有害的，请读者朋友们务必在专业人士的指导下进行观察和实验，切勿自行尝试！