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なぜ宝石には複数の色があるのか？
色彩形成の秘密と測定法
宝石の色は豊かで変化に富み、人々が愛してやまない独特の魅力を持っている。宝石の品質は、その色に大きく左右されます。宝石の色は、宝石の評価における重要な指標であり、宝石の最適化治療のほとんどは、その色を変更または改善することを含む。したがって、宝石の着色の原因を理解することは、宝石の最適化治療のための重要な前提条件です。宝石がどのようにしてその色を獲得するのかをマスターすることによってのみ、宝石を最適化できるかどうか、どの最適化方式を採用すべきか、どの実験計画を立てるべきかを判断することができる。宝石の発色には、古典鉱物学理論、結晶場理論、分子軌道理論、エネルギーバンド理論、物理光学効果の5つの一般的な理論があります。これらの理論は、一般的な天然宝石の発色理論を構成しており、以下にこれら5つの発色理論について簡単に紹介する。
色の三要素の模式図
目次
セクション I 宝石の色と色の測定
宝石の色は豊かで多様であり、宝石の色の種類を決定することは、その価値を評価するために非常に重要です。異なる色の等級はまた、宝石の価値に影響を与えるので、正確に様々な宝石の色を評価することは、それらの価値を決定するための基本的な前提条件です。カラーストーンを評価する場合、色は最も重要な要素です。一般的に、宝石の色が魅力的であればあるほど、その価値は高くなります。明るく、豊かで、強烈な色は、通常、暗すぎたり明るすぎたりするものよりも魅力的です。もちろん、ダイヤモンドのように、色の白さが高いほど価値が高くなる例外もあります。
1.宝石の色の意味
古来より、人々は宝石の持つ独特の魅力、特に鳩の血のような赤いルビー、鮮やかな緑のエメラルド、翡翠など、豊かで色彩豊かな色合いが印象に残る宝石を愛してきた。色は宝石の品質を評価する重要な指標であり、その品質を決定する上で重要な役割を果たしており、その意義は主に以下の3つの側面に反映されている。
(1) 宝石の鉱物の色は、宝石を評価するための重要な基準である。
宝石の色はその宝石の評価の基本であり、価値を決定します。例えばダイヤモンドの場合、色が1ランク違うだけで約5%の価格差が生じます。白度が高いほどグレードが高く、逆に黄色や茶色を帯びたダイヤモンドはグレードが低く、価格が急落します。カラーダイヤモンドの価格は様々で、カラーダイヤモンドによって価格が異なります。しかし、一般的に言えば、希少色のダイヤモンドの価格は倍増することができます。ルビー、サファイア、エメラルドなどの他のカラーストーンも、色によってグレードが分類され、グレードによって価値が大きく異なります。
(2) 宝石の最適化処理には、多くの場合、色の改善が含まれる。
宝石の最適化処理方法は、通常、宝石の色を変更または改善することを含むので、宝石の改善はまた、宝石の色の変更と呼ばれることができます。宝石の色が改善されると、それに応じて透明度も変化します。透明度は色に関係する性質だからです。例えば、ブルーサファイアは肉眼では不透明な黒色が多く見えますが、薄く切ると透明な青色が見えます。透明度の向上は、色の向上を伴うことが多い。したがって、宝石の色の原因を突き止めることによってのみ、宝石の改善方法を確認することができる。色の原因を理解することは、宝石の最適化処理を研究するための前提条件である。
(3) 宝石の色の原因を研究することは、合成宝石や宝石の改良に理論的な基礎を提供する。
ガーネット、マラカイト、カンラン石などの宝石の色は、その宝石固有の成分によるものであり、これらの宝石は従来の最適化処理方法では色を変えることはできません。宝石の色のほとんどは、ルビー、サファイア、エメラルド、ヒスイ、メノウなどの不純物イオンによるものです。宝石の色の原因に基づいて、改良の際に、特定の色の原因となる不純物イオンの含有量と価数状態を変化させることで、宝石の色を変化または改善し、改良された宝石の品質を向上させることができます。したがって、宝石の色の原因を研究することは、宝石を改善するための理論的基礎である。
2. 色の物理学
(1) 色と光の波
光子は光のエネルギーを運び、光子が人間の目に届くと色の感覚を生み出す。色は目と神経系による光の知覚であり、目の網膜に形成された信号によって生じた反応が大脳皮質を刺激する。色知覚の形成には、光源、物体、人間の目という3つの主要な要素がある。この3つのうち1つ以上を変えることで、色の知覚が変化する。宝石は光と相互作用し、宝石の表面で発生する反射、屈折、透過、干渉、回折などの現象は、異なる色になります。
電磁放射スペクトルのエネルギー範囲は非常に広く、非常に長い電波光子から非常に短い光線光子まで様々で、エネルギー範囲は10億分の1電子ボルト以下から1億電子ボルト以上まである。
人間の目が知覚できる可視光は、電磁スペクトルのごく一部であり、波長範囲は400～700nm、エネルギーは約1.7～3.1eVである。観測条件が十分であれば、波長範囲は380～760nmまで広げることができる（図3-1）。可視光には、私たちが目にする色、すなわち赤、オレンジ、黄、緑、シアン、青、紫、その他さまざまな色が含まれる。可視光線の波長が異なれば、発色も異なる。最も波長が長く、エネルギーが低い可視光線の色は赤で、波長範囲は647～760nmである。最も波長が短く、エネルギーが高い可視光線の色は紫で、波長範囲は400～425nmである。その他の可視光線の色は425～647nmの間にある。可視光の各色の波長とその補色を表3-1に示す。
表3-1 可視光の各色の波長とその補色
| 波長/nm | スペクトルカラー | 補完的 |
|---|---|---|
| 400 ~ 425 | パープル | 黄緑色 |
| 425 ~ 455 | ブルー | イエロー |
| 455 ~ 490 | グリーン・ブルー | オレンジ |
| 490 ~ 500 | ブルーグリーン | レッド |
| 500 ~ 560 | グリーン | マゼンタ |
| 560 ~ 580 | 黄緑色 | パープル |
| 580 ~ 595 | イエロー | ブルー |
| 595 ~ 647 | オレンジ | 緑青（シアン） |
| 647 ~ 760 | レッド | グリーン |
物体の色の本質は、物体が異なる可視光の波長を選択的に吸収した結果である。物体の可視光の異なる波長の選択的吸収の本質は、異なるエネルギーを持つ可視光の光子の吸収である。自然光が宝石を照らすとき、宝石は光の一部を吸収し、またその一部を透過する。宝石が示す色は、吸収された光の補色であり、透過した光の色と一致する（図3-2）。例えばルビーの場合、白色光がルビーを透過すると、ルビーに含まれるクロムイオンは紫色と緑色の光子のすべてと青色の光子の大部分を吸収してエネルギーを獲得し、他の色の光子（主に赤色）はルビーを透過するため、宝石は赤く見える。
むしろ、物体の放射は異なるエネルギーを持つ光子の混合物であり、最も大きな割合を占めるエネルギー帯域が物体の色を決定する。様々な色の光が均一に混ざり合ったものが白色光となる。宝石の色の生成は、可視光の異なる波長の光子の選択的吸収から生じる。白色光が宝石を通過するとき、宝石によって吸収され、透過する光は混合物であり、宝石によって提示される色は、透過光の最大の割合を持つものに依存します。例えばルビーの場合、白色光がルビーに当たると、透過する光は赤色が主体で、わずかに青紫色が混じる。そのため、ルビーは青紫色を帯びた赤色に見えることが多い。
(2) 光源の種類と特性
宝石の色は、観察者の環境に関連し、光源に最も影響されるある種の主観性を持っています。例えば、アレキサンドライトは太陽光の下では緑色に見えますが、白熱灯の下では赤色に見えます。例えば、アレキサンドライトは太陽光の下では緑色に見えますが、白熱灯の下では赤色に見えます。一般的に、人々は自然な太陽光の下で見られる色を標準と考え、一般的に白色光と呼ばれています。
初期の宝石市場の営業は、比較的正確な宝石の色を得るために特定の時間に行われていた。例えば、スリランカのラトナプラにある宝石店は、この時間帯の光源が白色光に最も近いため、長年にわたり午前10時から午後12時まで営業してきた。太陽光や昼光は等方的な光源ではなく、観測条件の違いにより、異なる光源間の異なる波長の放射量の相対的な差は非常に大きくなります。図3-3に一般的な5つの光源のエネルギー分布曲線を示すが、これらの光源間のエネルギー差は非常に大きい。
S - 直射日光、O - 水平面上の曇り空の光、T - 水平面上の太陽光と晴天の光、N - 晴れた北の空からの光、Z - 天頂の光；
直射日光の色特性は、色温度（単位はK）で表されることが多い。同じ色温度は、光源の色が似ていることを示します。現在認められている昼光の色温度は、D6500K、D5500K、D7500Kである。測色作業の標準光源として、国際的に3つのランプが指定されている。SA は白熱タングステンランプの平均的な人工照明を表し、色温度は2854Kである。B は平均的な太陽光を表し、色温度は4900Kである； SC は平均的な昼光を表し、色温度は6700K。宝石試験では、Sc光源が標準光源として使用される。
(3) 光と色の効果に対する感受性
宝石の色の観察は主観的なものであり、客観的な条件に加えて、宝石の色は観察者の感覚的知覚にも関係している。同じ光源下でも、人間の目は色によって感度が異なるし、人によっても色に対する感度は異なる。色の観察は主観的なものであり、できるだけ客観性を持たせるために、色は比較的客観的に特徴付けられ、表現される必要がある。
受光効果：
通常の条件下で、人間の目が観察できる可視光源の波長域は400～700nmである。観察条件を改善することで、感度範囲を380～780nmまで広げることができる。人間の目は、波長の異なる光波に対する感度が異なる。昼間の視覚では波長555nmの緑色光に最も感度が高く、薄明視では波長507nmに最も感度がシフトする。道路上の信号機は、人間の目が最も感度の高い色に基づいて設計されている。
色彩感覚：
色とは、可視光線範囲内の放射エネルギーの異なるスペクトル成分によって引き起こされる感覚である。正常な人の視覚は、150色以上の純粋なスペクトル色を識別することができる。光波と色の間には1対1の対応関係があるが、色と光波の対応関係は単一ではない。基本的な3つの独立した色は、原色として知られる赤、緑、青である。他の色は、2つ以上の原色を異なる割合で混合することによって形成される。人間の目は色に対して非常に敏感で、多くの異なる色を識別することができる。
3.色を表す3つの要素
色は宝石による光の選択的吸収から生じ、宝石によって異なる色を示す。現在の色彩理論では、色の特性は明度、色相、彩度に依存するとされている（図3-4）。宝石の色の種類は、異なる色の3つの要素を説明することによって決定することができます。
(1) 明るさ
明るさとは、人間の目に作用する光による明るさの度合いのことで、色の明暗の度合いを指し、輝度とも呼ばれる。明るさは、光源と物体表面の明暗レベルに対する目の知覚に大きく依存し、主に光の強さによって決まる。明るさは、物体の照度レベルと物体表面の反射率に依存する。
明るさは色の明るさとして理解される。異なる色は異なる明るさレベルを持ち、どの色も明暗の変化を示す。明るさには2つの特徴がある。同じ物体でも照明の違いによって明るさが変化することがあり、同じ強さの異なる色の照明でも明るさのレベルが異なることがある。
色がない場合、最も明度の高い色は白、最も明度の低い色は黒となり、明暗の中間のグレースケールとなる。カラーでは、どの程度の純度にもその明るさの特徴がある。例えば、黄色は最も明度が高く、紫は最も明度が低い。緑、赤、青、オレンジは同じような明るさを持ち、中程度の明るさを表す。さらに、同じ色相の中にも、ライトグリーン、ペールグリーン、エメラルドグリーンのように、明るいものから暗いものまで明るさのバリエーションがあります。
(2) 色相
色相とは、異なる色の違いを指し、色の最も顕著な特徴である。色相は、物体に入射した後、その物体を通過して人間の目に到達する光のスペクトル成分によって決まり、透過光の波長によって決まる。物体の色相は、入射する光源のスペクトルと、物体自体が反射または透過する光によって決まる。
いわゆる色相とは、ローズレッド、オレンジイエロー、レモンイエロー、コバルトブルー、パープルレッド、エメラルドグリーンなど、ある色のカテゴリーをより正確に表現できる名称を指す。物理光学の観点から見ると、様々な色相は人間の目に入る光のスペクトル成分によって決まる。単色光の場合、色相の種類は完全にその光の波長に依存し、混色光の場合は、様々な波長の光の相対的な量に依存する。物体の色は、光源のスペクトル成分と物体表面で反射（または透過）する光の特性によって決まる。光の波長と関係している。例えば、支配的な波長が470nmの色は波長470nmの青と呼ばれ、一般的にサファイアの青として見られる。
(3) 飽和
色の彩度とは、色の純度と鮮やかさのことで、色に含まれる有彩色成分の割合を示す。有彩色成分の割合が多いほど色の純度が高く、有彩色成分の割合が少ないほど色の純度が低くなります。色が黒や白、他の色と混ざると彩度が変化する。混ざった色の割合がかなりのレベルに達すると、元の色は目に映る本来の輝きを失い、見える色は混ざった色のものになる。もちろん、これは元の色が存在しなくなったということではなく、他の多くの色が混じることによって元の色が同化し、人間の目には気づかれなくなったということである。
可視スペクトルの単色光は最も彩度が高く、最も鮮やかである。単色光は通常、100/100＝1とみなされ、色が薄くなるにつれて値が徐々に小さくなり、純白は彩度ゼロとなる。純青色インクを例にとると、純青色インクの彩度は1であり、徐々に希釈されて完全に無色になると彩度は0になる。
4.宝石の色の測定
色を定量的に表すシステムはカラーシステムと呼ばれる。一つは比較のための標準的な色見本に基づくカラーシステムで、もう一つは近代的な色彩測定器を用いて測定される一連の色標準システムである。
(1) 標準色サンプルのカラーシステム
このカラーシステムは、標準的な色見本を一冊の本にまとめた紙で作られた様々な「カラーカード」で構成されています。それらを宝石のサンプルと比較し、宝石の色に合う「カラーカード」を選びます。
マンセル表色系
マンセル表色系は、最も古く、最も古典的な色彩表現体系のひとつである。現在でもいくつかの団体で使用されている。1905年にアメリカの教育者であり色彩理論家のアルバート・マンセルによって確立され、マンセルという名前は彼の名前に直接由来している。色立体モデルによって色を表現する方法である。米国光学協会（OSA）が発行する「マンセル・カラー・アトラス」には、光沢版とマット版がある。
光沢バージョンには1,450のカラーサンプルと37の無彩色サンプル、マットバージョンには1,150のカラーサンプルと32の無彩色サンプルが含まれている。
マンセル・アトラスでは、各色は一連の記号で表現される。この記号は、色相、色価、彩度という色表現の3つの要素を等距離で示すもので、HV/C＝色相値／彩度として表される。
色相は、赤（R）、黄赤（YR）、黄（Y）、緑黄（GY）、緑（G）、青緑（BG）、青（B）、紫青（PB）、紫（P）、赤紫（RP）の5つの原色と、5つの中間色に分けられる。各階調はさらに10段階（1～10）に分けられ、5段階目がその階調の中間色となる（図3-5）。
値は11段階に分けられ、値が大きいほど明度が高いことを示す。最小値は0（黒）、最大値は10（白）。彩度は12段階に分かれています。カラーアトラス全体には40種類の色相サンプルが含まれています。例えば、5GY 8/7は、値8、彩度7の黄緑を表します。非カラー（黒、白、グレー）シリーズの命名規則は、NV/=ニュートラルな明度値で、例えば、N5/というラベルの色は、明度値5のグレーを表します。
DIN 6164 カラーシステム
ドイツのDIN 6164マニュアルも重要なカラーシステムである。ヨーロッパとイギリスの多くの宝石鑑定士がこのシステムを使用しています。この表色系はマンセル・システムを基に開発された。
DIN 6164カラーカードには24色があり、各色の裏面には対応するマンセルカラー表記が記されている。表記は色相：彩度：明度という形式です。例えば、6:6:2は、標準カラーカードの色相6（赤）、彩度6（鮮やか）、明度2（明るい）を表す。
ISCC-NBS カラーシステム
ISCC（Inter-Society Colour Council）は、1931年にアメリカ国内の色彩協会として設立されたもので、そのカラーシステムは色の命名体系を開発することを目的としている。マンセルとDIN 6164の同じ色相と明度の位置にある18の色相を集めている。
ISCC-NBS（米国国家標準局）は、アメリカ国家標準システムの色見本はほとんど持っていないが、いくつかの珍しい見本を集めている。構造的にもマンセルシステムとは異なっており、知覚的な等距離測定基準に従って色が配置されているわけではありません。ISCC-NBSシステムの色彩科学への最も重要な貢献は、色名を定義したことである。
OSA カラースタンダード
OSA（Optical Society of America）は、558色を含むアクリル光沢カラーカードの実用的なセットを用意し、そのうち424色がOSAカラースタンダードとして知られているセットを構成している。OSAカラースタンダードの欠点は、カラーカードが紙やプラスチック製で宝石とは質感が異なること、カラーカードの表面光沢がファセット加工された宝石の反射光とは異なるため、慎重に使用する必要があることである。色あせのため、ほとんどのカラーカードの使用期限は4～5年である。
(2) クロマティック座標とクロマティック・ダイアグラム
1931 CIE-XYZ色空間システム
この色空間システムはRGBシステムをベースにしており、数学的手法を用いて実際の原色に代わる3つの理想的な原色を選択する。仮想原色を軸として、可視光の異なる波長を投影する。原色の値は三刺激値と呼ばれる。この方式では、三刺激値が負でないことと、yが光束に等しいことが必要である。xを横軸、yを縦軸として色座標を形成し、各単色光の色座標値を投影して色図を得る。図3-6は1931年に国際的に制定された（XYZ）系の標準色度図である。
クロマティック・ダイアグラムには次のような特徴がある：
- このシステムの原色の三刺激値は仮想的なものである。
- スペクトルカラーを表す点はすべて、スペクトルカラーと呼ばれる舌状の曲線上にある。曲線の両端を直線で結ぶと、実際の色はすべて舌状曲線と直線で囲まれた領域に含まれる。
- x=0.333,y=0.333の点Eの座標値は理論上の白を表す。白色光源によってスペクトル成分は微妙に異なる。一般的に使用される白色光はSA, SB, SC, SEなどなど。
- 色の色座標は、スペクトル色の軌跡に近いほど彩度が高くなる。スペクトル色の軌跡上の点は最も彩度が高く、白色点は最も彩度が低い。白色点から色の色座標に線を引き、スペクトル色の軌跡と交差するように伸ばすと、この線に沿って同じ色相を共有する点がある。
- 任意の2色の合成色を導き出すには、グラフィカルな方法を使用することができます。2つの色の色座標をクロマティック・ダイアグラムに入力すると、合成色は2つの色座標点を結ぶ線上になければならない。2つの色点に投影される距離は、セントロイド分布則によって決定される2つの色の強度に関連しています。
- 分光色曲線の両端を結ぶ直線上の点は、分光色ではなく、波長380nmの紫色と波長780nmの赤色を異なる割合で混合して得られる様々な混合色を表している。
- スペクトルの色の軌跡内の任意の3点を選択して色を作成します。例えば、R1, G1, B1 をマッチングのための3色とすると、これら3つの色相によって形成されるさまざまな色はすべて、3点R1, G1, B1.
支配波長と飽和度の表現
色度図では、色は色座標(x,y)だけでは表せない。ヘルムホルツが提案したもうひとつの方法は、支配波長λd と飽和（刺激の純度）Pe. λd とPe は、図中の色座標から導かれる特定の値である（図3-7）。ドミナント波長は、人間の目で知覚される色感覚をおおよそ表しています。
クロマティック・ダイアグラムにおけるこの点の位置をc(x, y)とする。点cを白Eで結び、スペクトルの軌跡とλで交差するように伸ばす。d .そして、点λの波長数d スペクトルの軌跡上の波長は、この色光の支配的な波長である。
点Cは、点Wとλを結ぶ線上に位置する。d この色の彩度を表す。点Wは純白（E）または特定の白色光源である。ある色の色座標が白色点Wから分光軌跡に向かう方向に徐々に移動するとき、その色の彩度は分光軌跡に達するまで徐々に増加し、最大彩度は1となる。
ドミナント波長と彩度で色を表現しているため、色の違いを比較しやすい。わずかな色の違いは、λd とρeを表示することができる。
2色の場合、C1, C2同じ照明下での色座標、支配波長、彩度を表 3-2 に示す。表3-2より、C1, C2 は0.052nm、飽和度は7%異なる。
表3-2 カラーデータの比較1 とC2
| カラー投影点 | X | y | λd | ρe |
|---|---|---|---|---|
| C1 | 0.368 | 0.416 | 0.592 | 0.35 |
| C2 | 0.392 | 0.355 | 0.540 | 0.28 |
5.宝石の色を測定する機器
(1) 分光光度計
動作原理：装置内の標準光源の分光エネルギー分布は既知であるため、分光反射率を測定することで対象物の三刺激値を得ることができる。
(2) 三刺激値比色計
物体の色の3刺激値を直接測定する光電積分器です。主にフィルターと光電変換器の適切な組み合わせにより、標準的な観察者の色に対する3つの反応をシミュレートします。
現在、宝石の色の判定は主に人の目による観察に頼っている。例えば、エメラルド、ルビー、ダイヤモンドは環境要因に影響され、機器測定の精度が低くなる。
セクション II 宝石鉱物の色の理論的起源
宝石鉱物には様々な色があるが、その発色の理由もまた異なる。古典鉱物学の理論によれば、宝石鉱物の色の起源は、イディオクロマチック・カラー、アロクロマチック・カラー、シュード・カラーに分類される。
1.古典鉱物学の分類 色起源説
鉱物学の古典理論は、宝石鉱物の色を研究するための最も基本的な理論である。鉱物の色が鉱物そのものによるものかどうかによって、同色系、同色系、擬色系の3つに分けられる。
(1) イディオクロマチック・カラー
宝石の色は、その宝石が構成する鉱物の固有の化学成分によって形成される。このような宝石はイディオクロマティック・カラー・ジェムと呼ばれる。このような宝石はイディオクロマティック・カラー・ジェムと呼ばれる。イディオクロマティック・カラー・ジェムが発色するのは、その鉱物固有の成分によるものであるため、色の安定性がよく、変色しにくい。例えば、ターコイズの化学組成はCuAl6(ピーオー4)4(オハイオ州)8-5H2Oに起因し、青色または青緑色を呈する。2+アズライトの化学組成は2CuCO3 - 銅（OH）2とCu2+ カンラン石の緑色は、その化学組成に含まれる鉄イオンによって生じる（図3-8）。
天然宝石鉱物の自色宝石の種類はそれほど多くなく、ターコイズ、マラカイト、アズライト、カンラン石、ガーネット、ロードクロサイトなどが主な種類である。自色宝石の一般的な色、着色元素、化学組成を表3-3に示す。
表3-3 カラー・ストーンの一般的な着色元素、化学組成、色
| 着色要素 | 宝石名 | 化学組成 | カラー |
|---|---|---|---|
| 鉄 | オリビン | (Mg、Fe）2 (SiO4) | グリーン |
| アルマンディーヌ | フェ3アル2 (SiO4)3 | レッド | |
| クロム | ウバロバイト | Ca3Cr2 (SiO4)3 | グリーン |
| キュプラム | マラカイト | 銅2Co3(オハイオ州)2 | グリーン |
| クリソコラ | (CuAl）2H2Si2O5(オハイオ州)4 - エヌエイチ2O | グリーン - ブルー | |
| ターコイズ | CUAl6(ピーオー4)4(オハイオ州)8.5H2O | スカイブルー - グリーン | |
| アズライト | 2CuCO3 - 銅（OH）2 | ブルー | |
| マンガン | スペサルティーヌ・ガルネ | ムン3アル2(SiO4)3 | オレンジ |
| ロードクロサイト | MnCO3 | ピンク - レッド | |
| ロードナイト | (Mn, Ca, Fe） - 5（Si5O15) | ピンク - レッド |
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カラーストーンの中には、特定の条件下で変色するものがある。例えば、ターコイズやマラカイトは、高温にさらされると、成分中の水分子が蒸発して変色することがある。炭酸塩の宝石であるロードクロサイトは、酸（塩酸や硫酸など）に触れると分解することがあり、それに応じて色も変化する。
(2) 全色-色編
宝石の色は、構成鉱物の固有の化学組成から外れた微量または軽微な不純物元素によって引き起こされ、同系色として知られている。このような宝石は、同色カラー宝石と呼ばれています。
宝石の鉱物では、異なる色を持つ宝石の多くの品種があります。宝石の化学組成に不純物がない場合、それは無色透明であり、それは異なる着色元素の不純物が含まれている場合、それは異なる色を生成することができます。
純粋なコランダムが無色の場合、少量のクロムイオンを含むとルビーになり、少量の鉄やチタンを含むと青や緑の宝石になる。類似の宝石としては、エメラルド、スピネル、トルマリン、ジェダイト、カルセドニー、ネフライトなどがある。一般的な着色元素、化学組成、および同系色の宝石を表3-4に示す。
表3-4 一般的な着色元素、化学組成、および同色の宝石
| 着色要素 | 宝石名 | 化学組成 | カラー |
|---|---|---|---|
| クロム | ルビー | アル2O3 | レッド |
| エメラルド | である。3アル2(シ6O18) | グリーン | |
| アレキサンドライト | ビーアル2O4 | 赤-緑 | |
| スピネル | MgAl2O4 | レッド | |
| カルセドニー | SiO2 | グリーン | |
| 鉄 | アクアマリン | である。3アル2Si6O18 | ブルー |
| トルマリン | (Na, K, Ca） （Al, Fe3+Cr)6(ボ3)3Si6O18(オハイオ州)4 | グリーン・ブラウン | |
| スピネル | MgAl2O4 | イエロー | |
| ネフライト | Ca2(Mg、Fe2+) 5 (シ4O11) 2 (オハイオ州)2 | グリーン | |
| バナジウム | タンザナイト | Ca2アル3(SiO4)3(オハイオ州) | パープル・ブルー |
| グリーンベリル | である。3アル2Si6O18 | グリーン | |
| チタン | ベニトアイト | BaTiSi3O9 | ブルー |
| サファイア | アル2O3 | ブルー | |
| マンガン | レッドベリル | である。3アル2Si6O18 | レッド |
| ロードクロサイト | MnCO3 | ピンク | |
| コバルト | 天然スピネル | MgAl2O4 | ブルー |
| 合成スピネル | MgAl2O4 | ブルー | |
| ニッケル | グリーンカルセドニー | SiO2 | グリーン |
(3) 疑似-色編
擬似カラーが生み出す色は、宝石の鉱物の化学組成とは無関係である。それでも、機械的な混合や鉱物の形成に起因する構造や組成の変化によって引き起こされる。擬似色は鉱物そのものの色ではなく、外部からの影響によって形成された特殊な構造によって引き起こされる色である。例えば、ラブラドライトの蛍光効果やオパールのプレイ・オブ・カラー効果のように、反射光と入射光の干渉によって生じる美しい干渉色。また、内包物による発色も擬似カラーに含まれます。例えば、ブラックダイヤモンドは、ダイヤモンドの中に黒い不透明なグラファイトの内包物が多数あるためです。
2.宝石鉱物に含まれる色の原因となるイオン
宝石の色を作り出す化学元素は、主成分である場合と副成分である場合がある。遷移金属元素、特に第4周期の遷移金属であるチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅は、しばしば発色団または着色イオンと呼ばれる。これら8つの元素は周期表の連続した位置を占め、原子番号は22（Ti）から29（Cu）までである。これらの元素の基本的な性質を表3-5に示す。
表3-5 8つのトランジション・エレメントの基本特性
| 要素名 | チタン | バナジウム | クロム | マンガン | 鉄 | コバルト | ニッケル | 銅 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 元素記号 | ティ | V | Cr | ムン | フェ | Co | ニー | 銅 |
| 原子番号 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| 主な酸化状態 | +2, +3, +4 | +2, +3, +4, +5 | +2, +3, +6 | +2, +3, +4, +6 | +2, +3, +6 | +2, +3 | +2, +3 | +1, +2 |
| 価電子配置 | 3d24s2 | 3d34s2 | 3d54s1 | 3d54s2 | 3d64s2 | 3d74s2 | 3d84s2 | 3d104s1 |
これら8つの遷移金属元素には、次のような特徴がある：
遷移元素原子の価電子配置の一般式は(n-1)dである。1-10nS1-2したがって、これらの要素はdブロック要素とも呼ばれる。
遷移金属では、最外殻のs軌道に最外殻のd軌道が連結しており、d軌道はまだ安定した構造に達していないため、s電子とd電子の両方が部分的または完全に結合に参加することができ、その結果、遷移金属では一連の可変的な酸化状態が生じ、酸化物によって宝石の色が異なる。
一般にイオンが色を示すのは、d軌道に不対一電子があり、励起状態と基底状態の電子のエネルギー準位が比較的近く、可視光エネルギーで励起できるためである。励起状態の違いによっても、宝石が異なる色を示すことがある。
価電子配置がdのイオンのように、イオンのスピン電子がすべて対になっている場合。0, d10, d10s2電子は安定した状態にあり、容易に励起されないため、イオンは色を持たない。+Cr6+ などは色がなく、宝石に色を出すことはできない。
これら8つの遷移金属元素が、一般的な天然色宝石の発色を構成している。異なる発色団は、異なる宝石で異なる色を生成し、同じ発色団はまた、異なる色を生成することがあります。一般的な天然宝石と発色団を表3-6に示す。
表3-6 一般的な天然宝石と宝石の品種に含まれる遷移金属イオンが示す色
| 発色団 | 一般的な色 | 宝石の品種 |
|---|---|---|
| チタン（Ti）イオン | ブルー | サファイア、ベニトアイト、トパーズ |
| バナジウム（V）イオン | グリーン | 合成カラーチェンジコランダム、エソナイト、エメラルド |
| クロム（Cr）イオン | 赤、緑 | ルビー、コランダム、エメラルド、パイロープ、ヒスイ |
| マンガン（Mn）イオン | ピンク、レッド | スペサルティン、ロードライト、レッドベリル |
| 鉄（Fe）イオン | 青、緑、黄 | サファイア、カンラン石、アクアマリン、トルマリン、スピネル |
| コバルト（Co）イオン | ブルー | 合成スピネル、コバルト色のスタウロライト |
| ニッケル（Ni）イオン | グリーン | グリーンカルセドニー |
| 銅（Cu）イオン | 青、青緑 | マラカイト、ターコイズ、アズライト |
発色団イオンの種類によって、宝石の発色は異なり、その結果、吸収スペクトルは明確な特徴を持つ。一般的な発色団イオンの場合、吸収スペクトルは典型的な識別の意味を持つ。
(1) クロムイオンの吸収スペクトル
クロムイオンの吸収スペクトルは、主に赤色領域に多くの細い吸収線があるのが特徴で、最も強い吸収線は深紅色領域に2本、オレンジ色領域にもう2本ある。黄緑色領域には広い吸収帯があり、その幅、位置、強度は宝石の色の濃さに関係する。青色領域には幾つかの狭いバンドが見られるが、紫色領域は完全に吸収される。クロムイオンは主に赤と緑を発色するが、宝石によって異なり、吸収スペクトルにも若干の違いが見られる。例えば、ルビーは赤色領域に3本の吸収線、黄緑色領域に広い吸収帯、青色領域に3本の吸収線、紫色領域に完全な吸収があり、エメラルドは赤色領域に吸収線、橙黄色領域に弱い吸収帯、青色領域に弱い吸収線、紫色領域に完全な吸収があり、アレキサンドライトは赤色領域に吸収線、黄緑色領域に吸収帯、青色領域に1本の吸収線、紫色領域に完全な吸収がある。これら3つの宝石の吸収スペクトルを図3-9に示す。
(2) 鉄イオン吸収スペクトルの特徴
鉄イオンは宝石によって異なる色を発し、強い着色効果を持つが、鉄イオンの吸収スペクトルは大きく異なる。宝石が緑色の場合は赤色ゾーンの吸収を生じ、赤色の場合は青色ゾーンが支配的な吸収特徴を生じ、主な特徴的な吸収線は緑色ゾーンと青色ゾーンに位置する。例えば、カンラン石の鉄イオンはオリーブグリーンに見え、吸収スペクトルは主に453nm、473nm、493nmの青色領域に3つの狭い吸収帯を示します。赤色のアルマンダインは典型的な鉄吸収スペクトルを持ち、一般に業界で "鉄の窓 "と呼ばれる黄緑色領域の504nm、520nm、573nmに3つの強い狭い吸収帯があります。さらに、423nm、460nm、610nm、680~690nmに弱い吸収帯がある。イエローサファイアの吸収スペクトルは、450nm、460nm、470nmの青色領域に3つの狭い吸収帯がある(図3-10)。
(3) マンガンイオンの吸収スペクトル特性
マンガンイオンは主に宝石の中でピンク、オレンジ、赤色を形成し、吸収スペクトルは主に紫色領域に強い吸収を示し、紫外領域に広がり、青色領域にも若干の吸収がある。例えば、ピンク色のロードクロサイトの吸収スペクトルの特徴は、410nm、450nm、540nmの3つの吸収帯があり、スペサルティンの吸収スペクトル線は主に410nm、420nm、430nmの3つの吸収帯と460nm、480nm、520nmの吸収線がある。504nm、573nmに2本の吸収線がある場合もある（図3-11）。
(4) コバルトイオンの吸収スペクトル特性
コバルトイオンは強い着色効果があり、通常、宝石の中に鮮やかな青色で現れ、吸収スペクトルは主に黄緑色領域に3つの強く広い吸収帯を示す。地殻中のコバルトの存在量が少ないため、コバルトイオンによって着色された天然宝石は非常に少ない。コバルトイオンの吸収スペクトルは、合成ブルースピネルやコバルトガラスのような合成宝石も示している。合成ブルースピネルの吸収線は、黄緑色と橙黄色の領域に3本の強い吸収帯があり、緑色の領域の吸収帯が最も狭い。コバルトガラスの吸収線は、主に黄緑色と橙黄色の領域に3本の強い吸収帯があり、黄色の領域の吸収帯が最も狭い（図3-12）。
3.希土類元素の着色
微量希土類元素が宝石の色に与える影響に関する研究は、ますます深まっている。希土類元素の色はより鮮やかで、その物理化学的特性も非常に安定している。アパタイトや蛍石のような希土類元素も天然宝石を着色することができる。異なる希土類元素は、セリウムから黄色やネオジムから青など、異なる色の宝石を得るために、合成および最適に処理された宝石に添加することができる。
宝石を着色する希土類元素は、主に化学元素の周期表にあるランタニド元素とアクチニド元素であり、それらが生み出す色は表3-7に示す通りである。
表3-7 一般的な宝石に含まれる希土類元素とその色
| 元素記号 | ラ | セ | Nd | Pr | ダイ | Sm | えー | Tm | U |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 氏名 | ランタン | セリウム | ネオジム | プラセオジム | ジスプロシウム | サマリウム | エルビウム | スリウム | ウラン |
| カラー | 無色 | イエロー | ブルー | グリーン | ライトイエロー | ライトイエロー | ピンク | ライトグリーン | シルバーホワイト |
希土類元素は特徴的な吸収スペクトルを持ち、しばしば独特の細線を形成する。例えば、黄色のアパタイトは希土類元素のCeを含むことが多く、黄色の領域に特徴的な吸収細線が見られる。しかし、ウランは明るい黄色を出すわけではなく、はっきりとした吸収スペクトル線を出すことができる。例えば、緑色のジルコンでは、様々な色帯に10本以上の吸収線が現れることがあります（図3-13）。
セクション III 結晶欠陥とカラーセンターが生み出す色
自然界では、鉱物は結晶化の度合いの違いによって結晶と非結晶に分けられる。ルビー、サファイア、ダイヤモンド、エメラルド、石英など、ほとんどの宝石は結晶であり、琥珀や珊瑚など一部の有機宝石は非結晶である。結晶構造は、その内部の粒子（原子、イオン、分子）が三次元空間に規則的な周期パターンで配置された格子状の構造を持ち、結晶は自発的に多面体形状を形成することができる。非結晶は、ガラス、ロジン、樹脂などの多面体形状を形成できない非格子構造を持つ非晶質体である。
結晶と非晶質固体の違いの最も典型的な例は、石英とガラスである。天然の石英は、溶融した物質SiO2 地殻内の空洞で冷えたマグマの中にある。一般的な石英の球体の外層はメノウで、結晶形状を示さないが、内層は石英の結晶形状を示す。ガラスも石英も主な化学成分はSiO2石英はケイ素イオンと酸素イオンが規則正しく配列した結晶であるが、ガラスは図3-14に示すようにケイ素イオンと酸素イオンが無秩序に配列し、規則性を欠いた非晶質固体である。
ほとんどの宝石の結晶は、ルビー、エメラルド、トルマリンなどの不純物イオンによって着色される。一部の宝石は、発色団イオンを欠いているが、結晶構造の欠陥に起因して着色されている。自然界で生成された天然石は、結晶構造を変化させる照射やイオン化などの外部条件によって色が変化することがあります。最も一般的な例はスモーキークォーツで、放射線照射による空孔からカラーセンターが形成されることで発色する。人工的に照射されたスモーキークォーツは、人工的な放射線が素早く色を作り出すことを除けば、天然のスモーキークォーツと同様の形成原理を持つ。
1.結晶欠陥とその種類
宝石の結晶構造の局所的な範囲において、粒子の配列が格子構造の規則（粒子が三次元空間で周期的な並進反復を行う）から逸脱する現象を格子欠陥という。原因としては、宝石結晶内の粒子の熱振動、外部応力、高温高圧、照射、拡散、イオン注入などの条件が関係している。
例えば、上部マントルの高温高圧の環境で結晶化したダイヤモンドが、母岩となるマグマ（キンバーライトやランプロアイト）によって急速に地表近くまで運ばれると、温度と圧力の急激な変化や、結晶と周囲の岩石との相互衝突によって、貫入したダイヤモンド結晶の構造が局所的に変化しやすくなり、その結果、格子欠陥が生じ、本来は無色であったダイヤモンドの色が変化して、茶色がかった黄色、茶色、ピンク色のダイヤモンドが形成される。
結晶欠陥の存在は、結晶の特性に大きな影響を与える。現実には、結晶には多かれ少なかれ欠陥が存在する。適度な量のある種の点欠陥は、半導体材料の導電性や発光材料の発光性を大きく向上させ、有益な役割を果たす。一方、転位のような欠陥は材料を破壊しやすくし、格子欠陥がほとんどない結晶の引張強度を数分の一に低下させる。
理想的な完全結晶では、原子は空間の特定の点に規則正しく周期的な格子状に厳密に配列している。しかし、実際の結晶の成長・形成過程では、温度、圧力、媒質成分濃度などの成長環境の影響により、成長後の結晶形態が理想的な結晶構造から外れることがある。理想的な結晶構造からのずれは結晶欠陥と呼ばれます。結晶欠陥は結晶の物理的・化学的性質に大きな影響を与え、材料科学におけるイオンドーピングなど、多くの学問分野が結晶欠陥に関連している。宝石の色は、その中の結晶欠陥と大きく関係している。これが宝石の色の原因のひとつであるカラーセンターである。
結晶構造欠陥には多くの種類があり、3次元空間における分布の広さから、点欠陥、線欠陥、表面欠陥、体積欠陥の4つに分類することができる。
(1) 点欠陥
理想的な結晶では、他の原子がある原子に置き換わったり、ある原子がドープされたり、空孔が生じたりする。結晶中の一部の原子が外部原子によって置き換わったり、欠けたりする。これらの変化は、結晶の規則正しい格子の周期的配置を乱し、粒子のポテンシャル場の変化を引き起こし、その結果、結晶構造の不完全性が生じ、特定の位置に限定され、近傍の少数の原子だけに影響を与える。点欠陥が結晶に与える影響はわずかであり、点欠陥の一般的な種類には、格子位置欠陥、組成欠陥、電荷欠陥などがある（図3-15）。
(2) ラインの欠陥
線状欠陥は、2方向のサイズが非常に小さく、主に別の方向に長く伸びる。一次元欠陥とも呼ばれ、主に様々な転位から構成されている。転位は、ある原子面に沿った局所的な格子すべりの産物として見ることができる。スリップは格子全体を貫通するのではなく、結晶欠陥は格子内で終端し、転位として知られる格子のスリップした部分とスリップしていない部分の境界で粒子の無秩序な配列を引き起こす。この境界、すべり部分と非すべり部分の交線を転位線と呼ぶ。結晶が圧縮力を受けると、粒子のすべり面が非すべり面と転位線を形成し、転位線がすべり方向と直交するエッジ転位（くさび転位とも呼ばれる）と呼ばれる転位と、せん断応力により面間ですべりが生じ、結晶のすべり部で転位線がすべり方向と平行に交差するスクリュー転位（図3-16）と呼ばれる転位があります。
(3) 表面の欠陥
最も単純な表面欠陥は積層欠陥であり、本質的積層欠陥（結晶面が取り除かれる）と外在的積層欠陥（結晶に原子層が挿入される）に分けられる。これらの欠陥は、格子に沿って、あるいは結晶粒間に沿って、ある平面の両側に数原子間隔の範囲で発生する。主に積層欠陥や、小角粒界、ドメインウォール、双晶・粒界などの結晶内および結晶間の界面が含まれる。
(4) 体積不良
体積欠陥とは、3方向全てに程度の差こそあれ存在する欠陥のことで、埋め込みクラック、網目構造、家族構造、双子、様々な宝石の内包物などの3次元欠陥である。
2.宝石のカラーセンター
カラーセンターは格子欠陥の特殊なケースであり、一般的には、可視光エネルギーを選択的に吸収して発色することができる宝石の格子欠陥を指し、最も典型的な構造的カラータイプに属する。場合によっては、色を生成する不対電子は、非遷移元素イオンや、電子の不足によって形成される結晶欠陥にも現れることがあり、これがカラーセンターの正体である。イオン結晶中の点欠陥は可視光の吸収を引き起こし、その結果、本来透明な結晶が着色して見えることがある。このような可視光を吸収する点欠陥は通常、カラーセンターと呼ばれる。紫色の蛍石、スモーキークリスタル、緑色のダイヤモンドなど、多くの種類の天然石がカラーセンターから色を出しています。
宝石の最適化処理過程において、天然宝石や人工宝石の中にも、放射線によって発色する色中心を持つものがあり、例えば、放射線によって変色するブルー、イエロー、レッド、グリーンダイヤモンド、ブルートパーズなどがあり、その中でも、比較的安定した色で、加熱しないと消えない色もあれば、不安定で常温でも退色する色もある。この種の色の原因となるカラーセンターは、宝石の結晶構造と密接な関係があり、例えばグリーンダイヤモンドのように、色の原因は結晶構造中の空孔の存在であるが、この構造上の欠陥は放射線照射によっても除去され、ダイヤモンドは無色になる。宝石の色中心の一般的な種類は、"電子色中心 "と "正孔色中心 "である。
(1）電子カラーセンター（Fセンター）
電子カラーセンターとは、宝石の結晶構造中の陰イオン空孔による結晶欠陥の空孔に電子が存在することで形成されるカラーセンターのこと。陰イオンが存在しない場合、空孔は正電荷を帯びた電子トラップとなり、電子を捕獲する。空孔が電子を捕獲してその空孔に結合すると、電子は励起状態となり、特定の波長のエネルギーを選択的に吸収して発色する。したがって、電子カラーセンターは、陰イオンの空孔と、その空孔の電場によって結合された電子から構成される。
紫色の蛍石は電子色中心によって作り出される色です。蛍石（CaF2)は等尺性結晶系に属し、それぞれのCa2+ に接続されている。– [図3-17（a）］。場合によっては、F– の蛍石が正常な位置を離れることがある。元のF– の位置で、結晶の電気的中性を維持するためには、負に帯電した実体がこの空孔を占めなければならない。結晶中のある原子からの電子が、この空孔を占める負に帯電した実体となる［図3-17（b）］。これによって、電子色中心と呼ばれる「色中心」が形成される。蛍石では、電子色中心が可視光を吸収して紫色を生成する。
(2) ホールカラーセンター（Vセンター）
空孔カラーセンターは外的要因によって形成され、陽イオンが電子空孔を作る。これは、電子が元の位置から飛び出し、不対電子が残ることを意味する。結晶中に陽イオンの空孔ができると、電荷のバランスをとるために、陽イオンの空孔に近い陰イオンが外部エネルギーの影響を受けて電子を放出し、不対電子を形成して可視光を吸収して発色するためである。例えば、照射されたダイヤモンドやブルートパーズでは、照射によって電子を活性化させるエネルギーが与えられ、格子中のイオンや原子が変位し、照射による構造欠陥や色中心が形成される。
水晶の色中心の典型的な例は、スモーキークリスタルの着色である。水晶の結晶構造は、図3-18(a)の二次元構造図に示すように、ケイ素が4配位したケイ素-酸素四面体である。万個のSi4+ 原子のひとつがAlに置き換わっている。3+そして、アル3+ Siの代替4+ 結晶中のAl3+ は、いくつかのアルカリイオン（Naなど）に囲まれていなければならない。+ またはH+)で電気的中性を維持する。それでも、これらのイオンはしばしばAl3+.
石英にX線やγ線などの放射線を照射すると、隣接する酸素原子のエネルギーがAl3+ が増加し、ペアの電子の1つが正常な位置から放出される。H+ はこの電子を捕獲してHを形成する。高エネルギー放射線は、O2- を形成する。4]4- 空孔のカラーセンターと [A1O4]4- 原子団は可視光を吸収して色を発し、スモーキークォーツを形成する。
[A1O4]5-→ [A1O4]4-+e– (3-1)
H+ +e–→ H (3-2)
H+ は電子を捕獲してHとなり、無色で可視光を吸収しない。照射強度が高く、十分なAl3+ 水晶の中に電子が放出されると、水晶は黒色に照射される。電子が放出される位置には空孔があることが多いため、このような色中心を "空孔色中心 "と呼ぶ。
地質学的な歴史の中で、天然のスモーキークリスタルは、ほとんどが放射性物質からの長期にわたる低線量放射線によって形成される。このスモーキークリスタルを400℃程度に加熱すると、放出された電子が元の位置に戻り、すべての電子が対になり、石英は再び無色に戻る。再び放射線を照射すると、再びスモーキーになることがある［図3-18（b）］。
アメジストは空孔の色中心は同じだが、不純物はアルミニウムではなく鉄である。不純物Fe 3+ Siに代わる4+ 石英に高エネルギー線を照射すると、次のような変化が起こる：
[FeO4]5- → [FeO4]4- +e– (3-3)
H+ +e–→ H (3-4)
スモーキークリスタルの生成原理と同様、[FeO4]4- 照射後のホール・カラー・センター。このアメシストを加熱すると黄色に変色してシトリンになり、さらに加熱すると無色に退色する。一般に加熱温度は400℃前後と比較的低い。加熱処理されたアメシストの紫色は、色核に再度光を照射することで復元することができる。合成アメジストもこの原理で合成される。
一部の宝石では、少数の不純物原子クラスターが色中心を形成し、色を示すこともある。例えば、ベリルの成長過程や放射性物質照射下において、 は電子を失い、赤緑色の吸収帯を形成して青色を発色する。ダイヤモンドには多くのカラーセンターが存在するが、そのほとんどは外部条件下で構造に空孔や転位が形成されることによって生じ、その色は一般に非常に安定している。
色中心誘導色の研究の難易度は比較的高く、分光法や電子常磁性共鳴法などの様々な技術を必要とする。これまでの研究では、色中心誘導色のいくつかの典型的な特徴は比較的明確である。表38は、一般的な宝石の色と色中心誘導色の原因をまとめたものである。
表3-8 一般的な宝石の中心となる色とその原因
| 宝石の種類 | カラー | 原因 |
|---|---|---|
| ダイヤモンド | グリーン | ダイヤモンドのGR1カラーセンター |
| イエロー | ダイヤモンドN3凝集体の欠損構造 | |
| オレンジ | ナトムズとH3、H4カラーセンターの欠陥 | |
| クリスタル | スモーク | アルが生み出す空席3+ Siに置き換える4+ 放射線関連 |
| イエロー | アル関連3+放射線によって生成されることもある | |
| パープル | フェ3+ が空席となった。4+ | |
| コランダム | イエロー | 色が不安定、構造的欠陥の理由は不明 |
| トパーズ | ブルー | 色は安定、構造的欠陥の理由は不明 |
| イエロー | 色は安定、構造的欠陥の原因は不明 | |
| 茶褐色 | 色が不安定、構造的欠陥の原因は不明 | |
| トルマリン | レッド | Mn関連3+ 放射線が原因の場合もある |
| ベリル | ブルー | CO関連32- 照射によって引き起こされることもある。 |
| 蛍石 | パープル | 電子機器- がF-に置き換わる。 |
カラーセンターの原理は、宝石のエンハンスメントで天然宝石の色を改善するためにも使用されます。ほとんどの方法は、宝石の色を変えるために照射を使用します。いくつかのカラーセンターは比較的安定していますが、いくつかの宝石の品種はすぐに退色し、それらの宝石のためにこの強化方法はあまり重要ではありません。表3-9は、安定したカラーセンター、不安定なカラーセンター、および他の可能な要因によって生成された色を含む、カラーセンターによって生成されたいくつかの色をリストアップします。
表3-9 カラーセンターが作り出す色
| 基本的に光に安定 | アメジスト、蛍石（赤紫色）、照射ダイヤモンド（緑色、黄色、茶色、黒色、青色、ピンク色）、天然または照射トパーズ（青色）の一部 |
|---|---|
| 光に当たるとすぐに消える | リチウムセシウムグリーンベリル（ディープブルー）、一部の照射トパーズ（ブラウンまたはタン）、照射サファイア（イエロー）、紫外線照射パープルソーダライト（パープルレッド） |
| カラーセンターが作り出すその他の色 | シルバイン（青）；ハライト（青または黄）；ジルコン（茶）；カルサイト（黄）；バライト、セレスティン（青）；アマゾナイト（青～緑） |
