色石はいつ、なぜ色が付く？その仕組みを徹底解説

色石とは、赤や紫、緑などの色をもった宝石のこと。
ルビーやサファイヤ、エメラルドなどが代表的です。

宝石の種類がたくさんあるように、色の種類も多数存在します。
では、地球の中で自然にできる石（宝石）は、一体どのように色がついていくのでしょうか。

色石の色は、鉱物が形成される過程で付くものと、形成後に変化するものの両方があります。
今回は、宝石の魅力を引き立てる“色”が付く仕組みを徹底解説します。

色石にはなぜ、いろいろな色がある？

色石にはさまざまな色が存在していますが、なぜどれも色合いが違うのでしょう。
それには、宝石が作られる過程や環境が影響しています。
宝石というのは、マグマ由来の高温環境や、非常に高い圧力、そして緩やかな冷却過程において育てられるものです。
この過程において起こる小さな違いが、宝石の色味の違いに大きく影響するため多彩な宝石が生まれるのです。

色石にはなぜ、色が付く？その要因とは

色石の発色には、次の2つのタイプがあります。

※ガーネットやトルコ石は代表例であり、すべてのガーネットが自色タイプというわけではありません。

自色タイプの石の場合は、主成分自体が発色し「色」として現れていますが、他色タイプの石はそうではありません。
他色タイプの石は、主成分自体は本来ほぼ無色ですが、他の要因によって発色します。

その要因とは、次の4つです。

• 微量成分が含まれる
• 微粒子が含まれる
• 原子の欠損により起きる光の吸収
• 放射性物質や放射線により引き起こされる光の吸収

それぞれ、少し解説を加えますね。

【色石に色が付く要因】微量成分が含まれる

宝石が生み出される過程において、主成分以外の微量成分が混ざることで石に色が付きます。
他色タイプの色が着色する要因として、もっとも多いのがこの微量成分の含有です。
例えば「ルビー」と「サファイヤ」は、それぞれ「赤」「青」と色が違うため、まったく別物のように思われます。
しかし、実は同じ「コランダム」という他色タイプの鉱物が元となっている宝石です。
それぞれに異なる微量成分が混ざると、これだけ違う色に発色するのです。

厳密にいうと、2つの石が自ら発色しているのではなく「光の吸収」という現象により、それぞれの色が光って見えています。
ルビーは、赤色以外の色をすべて吸収するため赤色の光だけが残り、私たちの目には赤く見えるのです。サファイヤも同じように、青色以外の色を全て吸収するため青く光って見えるというわけです。

【色石に色が付く要因】微粒子が含まれる

微量成分以外に、別の鉱物の微粒子が不純物として混ざり混むことも着色される1つの要因です。
微量成分の含有と同じような色の付き方に思えますが、そうではありません。
微粒子が混ざると石の“透明度”が落ち、その結果、透明度が低下し、半透明から不透明に見える石になることがあります。

【色石に色が付く要因】原子の欠損により起きる光の吸収

鉱物を構成している原子の一部が欠損すると、欠損部分に電子が補われます。
その補われた電子により、光の吸収が起きることで石が着色されます。

例えば、ダイヤモンド。
ダイヤモンドといえば無色透明というイメージが強いですが、原子の欠損や結晶構造の乱れによって、ピンクや茶、赤に色づくことがあります。

【色石に色が付く要因】放射性物質や放射線により引き起こされる光の吸収

例としては少ないですが、自然界に存在するごく微弱な放射線によって、着色が起こる場合もあります。
放射性物質によって鉱物を構成する要素の原子配列が乱れたり、放射線によって電子状態が変化し光の吸収が起こったりするためです。

例えば、ガラスのような艶がある鉱物「石英」。
石英は、放射性元素から出る放射線の影響で電子状態に変化が起こり、徐々に光の吸収部が増え、無色→淡灰色→灰→黒色と変化していきます。

色石は偶然が重なり美しく色が付く

この記事では、色石にいつどのように色が付くのか、その要因は何であるのかについて詳しく解説しました。

色石の発色は、大きく「主成分による発色」と「外的・副次的要因による発色」に分けられます。

宝石はさまざまな「偶然」が重なることで、色づきます。
その神秘性を知ることで、石を選ぶことがますます楽しくなるものです。
この記事を参考に、ぜひあなたのお気に入りの石を見つけてみてください。