蛋白石

蛋白石是水合无定形二氧化硅 (SiO2·nH2O)； 其含水量按重量计可能在 3% 到 21% 之间，但通常在 6% 到 10% 之间。 由于其无定形特性，它被归类为类矿物，这与二氧化硅的结晶形式不同，二氧化硅被认为是矿物。 它在相对较低的温度下沉积，可能出现在几乎任何一种岩石的裂缝中，最常见于褐铁矿、砂岩、流纹岩、泥灰岩和玄武岩。

蛋白石这个名字被认为源自梵语单词 upala (उपल)，意思是“宝石”，后来又衍生出希腊语单词 opállios (ὀπìλλιος)，意思是“看到颜色的变化”。

蛋白石分为两大类：珍贵蛋白石和普通蛋白石。 珍贵蛋白石显示游彩（虹彩）； 普通蛋白石没有。 游彩被定义为一种伪彩色光学效应，导致某些矿物在白光下闪烁彩色光。 珍贵蛋白石的内部结构导致其衍射光，从而产生游彩。 根据其形成的条件，蛋白石可能是透明的、半透明的或不透明的，背景颜色可能是白色、黑色或几乎可见光谱中的任何颜色。 黑蛋白石被认为是最稀有的，而白色、灰色和绿色蛋白石是最常见的。

珍贵的蛋白石显示出内部颜色的可变相互作用，虽然它是类矿物，但它具有内部结构。 在微观尺度上，珍贵的蛋白石由直径约 150-300 纳米（5.9×10-6-1.18×10-5 英寸）的二氧化硅球体组成，呈六方或立方密排晶格。 J. V. Sanders 在 20 世纪 60 年代中期表明，这些有序的二氧化硅球体通过引起穿过蛋白石微观结构的光的干涉和衍射来产生内部颜色。 这些球体的大小和堆积的规律性是珍贵蛋白石质量的主要决定因素。 当规则堆积的球体平面之间的距离约为可见光分量波长的一半时，该波长的光可能会受到堆叠平面产生的光栅的衍射。 观察到的颜色由平面之间的间距和平面相对于入射光的方向决定。 该过程可以用布拉格衍射定律来描述。

可见光不能穿过大厚度的蛋白石。 这是光子晶体中光学带隙的基础。 瓦西里·阿斯特拉托夫 (Vasily Astratov) 的小组在 1995 年提出了蛋白石是可见光光子晶体的观点。 此外，微裂缝可能会被二次二氧化硅填充，并在蛋白石形成过程中在其内部形成薄层。 蛋白石现象通常用于描述这种独特而美丽的现象，在宝石学中被称为变色。 在宝石学中，乳光适用于不显示变色的普通或斑点蛋白石的朦胧-乳白色-浑浊光泽。 蛋白石是一种白化现象。

对于宝石用途，大多数蛋白石都经过切割和抛光以形成凸圆形宝石。 天然蛋白石是指完全由珍贵蛋白石组成的抛光石。 蛋白石太薄无法生产天然蛋白石可能会与其他材料结合形成复合宝石。 蛋白石双峰由一层相对较薄的珍贵蛋白石组成，背面是一层深色材料，最常见的是铁矿石、深色或黑色普通蛋白石（potch）、玛瑙或黑曜石。 较深的背衬强调色彩的变化，比浅色的盆栽更具吸引力。 蛋白石三重态类似于双重态，但有第三层，顶部是透明石英或塑料制成的圆顶帽。 盖子经过高度抛光，可作为蛋白石的保护层。 顶层也充当放大镜，以强调下面蛋白石的颜色变化，这通常是劣质标本或珍贵蛋白石的极薄部分。 三重蛋白石往往具有更人造的外观，不属于珍贵宝石，而是复合宝石。 珍贵蛋白石的珠宝应用可能会在一定程度上受到蛋白石对热的敏感性的限制，这主要是由于其相对较高的含水量和易于刮擦的倾向。

结合现代抛光技术，双峰蛋白石可以产生与天然黑蛋白石或砾石蛋白石类似的效果，而价格却只有一小部分。 与三重蛋白石不同，双重蛋白石还有一个额外的好处，即真正的蛋白石作为可见和可触摸的顶部层。

除了显示变色的宝石品种外，其他种类的常见蛋白石包括乳蛋白石、乳蓝色至绿色（有时可能具有宝石品质）； 树脂蛋白石，呈蜜黄色，带有树脂光泽； 木欧泊，是木欧泊取代木材中的有机物质而形成的； 褐沸石，棕色或灰色； hyalite，无色玻璃透明。