アメジストは日光で退色するって本当？

アメジストの紫色は、微量に含まれる「鉄イオン」が天然放射線の影響を受けることによって生まれます。

 

放射線の影響で結晶格子に欠損が生じることで「着色中心（カラーセンター）」が形成され、

さらに鉄原子と酸素原子の間で電子がやり取りされる「電荷移動」によって紫色が現れるのです。

 

アメジストが属する石英は酸化珪素（SiO₂）からできています。

単結晶の場合は水晶、微細な結晶が集まった多結晶で半透明だとカルセドニー、不透明の場合はジャスパーとなります。

石英ではありませんが同じ酸化珪素で、急激に固まったために結晶化が不完全なものはガラス、低温で水分を含みゆっくり固まったため原子配列が規則的でないものはオパール（蛋白石）です。

 

酸化珪素自体は非常に安定していますが、近くに存在するウランなどの放射性物質が長い年月をかけて影響を与えることで、結晶格子が抜け落ちることがあります。

この状態を「格子欠陥」と呼び、光の吸収特性が変化するために色が変わって見えるのです。

 

放射線により酸素原子の電子が飛ばされると、その電子を不純物として存在していた3価の鉄イオンが受け取り4価の鉄イオンになります。この電子のやり取りが「電荷移動」です。

 

4価の鉄イオンは光のスペクトルの黄色を吸収するため、私たちの目には紫色として映ります。

4価の鉄イオンは本来不安定ですが、珪酸の四基ユニットに形が似ているため、抜け落ちた結晶格子の位置に準安定として収まります。

 

しかし、これは無理やりはめ込まれた状態なので、長期間維持することはできません。

紫外線など強い光が当たると、4価の鉄イオンの電子が離れてしまい、結果として褪色が起こります。そのため、アメジストを長時間強い光にさらすと紫色が薄くなってしまいます。

 

逆に、再び放射線を浴びることで4価の鉄イオンが再生され、紫色が戻ります。

この特性を利用して、人為的に放射線処理を施すこともあります。

自然放射線によるものと人為的な放射線処理は見た目では区別がつかないため、アメジストの色が自然か人工かを見分けることは基本的に困難です。

 

また、強い熱の影響を受けると、4価の鉄イオンの電子が移動して3価に戻ります。

3価の鉄は黄色に見えるため、これがシトリンとなります。

 

人為的に熱を加えることでアメジストをシトリンにすることも可能ですが、熱処理を行った場合はクラックや短時間で熱を加えた痕跡が残るため判別可能です。

市販されている熱処理シトリンは、根元が白く先端がオレンジ色に濃くなる傾向があり、比較的見分けやすいです。

 

アメジストの結晶が短いものが多いのは、不純物元素が結晶成長を妨げるためだと言われています。