Минералы на основании различных механизмов окраски могут быть разделены на идиохроматические (самоокрашенные), цвет которых обусловлен элементом, составляющим существенную часть камня, например железом в альмандине или хризолите, медью в малахите, и аллохроматические, в которых окрашивающий элемент присутствует в очень небольшом количестве как "случайная" микропримесь. Большинство драгоценных камней являются аллохроматическими минералами, бесцветными в чистом виде и окрашенными в случае присутствия следов различных окрашивающих элементов. К этой категории относятся кварц, берилл, корунд, турмалин, топаз, шпинель, циркон и многие другие.

Возвращаясь к типу спектра, обусловленному основными переходными элементами, мы начнем с хрома, как элемента, играющего большую роль в окраске драгоценных камней. Именно хром (или окись хрома) дает самые лучшие красные и самые лучшие зеленые цвета в царстве минералов. Красный цвет рубина и шпинели, зеленый цвет изумруда, жадеита и демантоида обусловлены присутствием в них хрома, тогда как в александрите (разновидность хризоберилла) хром дает смешанное окрашивание, зеленое при дневном свете и красное при искусственном освещении. Линии поглощения, обусловленные хромом, очень характерны и имеют одни и те же особенности как у красных, так и у зеленых камней. В красной части спектра наблюдаются узкие линии с двумя наиболее интенсивными, которые образуют дублет (две очень близко расположенные линии) в дальнем конце, и двумя, или более, линиями на оранжевой стороне этой части спектра. Имеется также широкая полоса поглощения в центральной части спектра, т. е. в желто-зеленой области; ее ширина и интенсивность определяют, по существу, оттенок камня. Наблюдается также сильное поглощение в фиолетовой части спектра и нередко узкие линии в синей.

Хром обычно входит в решетку кристалла, замещая небольшое количество алюминия, являющегося основным компонентом камня. В качестве примеров можно привести рубин, изумруд и александрит. Замещаемым элементом может быть также магний, например в энстатите и гавайском хризолите. Цвета, связанные с хромом, богаты и чисты, поскольку полосы и линии поглощения четко очерчены и непоглощенные цвета проходят через камни с максимальной интенсивностью. Цвета, обусловленные железом, хотя и весьма красивы, но не столь насыщенны, потому что, помимо поглощения в основных полосах, здесь имеет место и общее поглощение почти во всех частях спектра. Прибегая к глубокой аналогии, можно сказать, что полосы хрома подобны городам, которые окружены стенами, не имеют никаких пригородов и окрестности которых чисты и не распаханы, тогда как полосы железа похожи на города, переходящие в пригороды с разбросанными в беспорядке домами, так портящими пейзаж.

Железо имеет два типа спектров: один определяется закисным двухвалентным железом, а другой — окисным трехвалентным. Железо, в основном, дает красный и зеленый цвета, однако чернильный цвет синей шпинели также обусловлен им7 Полосы железа, только изредка очень резкие, расположены главным образом в зеленой и синей частях спектра. Минералы, окрашенные марганцем, имеют типичный розовый (цвет рододендрона) или оранжевый оттенок. Полосы этого элемента лежат в синей части спектра, но самые интенсивные, и часто очень интенсивные, располагаются в фиолетовой, продолжаясь иногда и в невидимой ультрафиолетовой области.

Природные кобальтовые минералы имеют розовый цвет, но ни один из них не пригоден для ювелирных украшений. В стекле и синей синтетической шпинели, которые используются для имитации сапфира, а также в синем синтетическом кварце окраска обусловлена кобальтом, причем его спектры поглощения в этих материалах очень характерны: три интенсивные широкие полосы в желтой, зеленой и сине-зеленой частях спектра.

Другие переходные элементы лишены таких характерных полос поглощения, за исключением меди в бирюзе, которая дает две узкие полосы поглощения в фиолетовой части (обычно видна лишь одна), и ванадия, который дает единственную линию в синей части спектра и используется для окрашивания синтетического корунда под александрит.

Полосы, обусловленные ураном, наблюдаются только у циркона; уран создает очень характерный спектр с многочисленными четкими линиями. Линии урана очень узкие и равномерно распределены по спектру, поэтому он оказывает минимальное влияние на цвет. Наконец, можно упомянуть об узких линиях, обусловленных присутствием двух редкоземельных элементов — неодима и празеодима, известных под общим названием дидима, поскольку в природе они всегда встречаются вместе, хотя в лаборатории в результате трудоемкой работы могут быть получены по отдельности. Присадка дидима к стеклу приводит к сильному поглощению в желтой части спектра и вызывает характерное розовое окрашивание. В природных минералах этих элементов очень мало, и их полосы или линии поглощения настолько слабы, что на цвете не сказываются. Электроны примесных редкоземельных элементов, участвующих в процессе поглощения, расположены не на наружной оболочке и поэтому подвержены меньшему влиянию окружающего электрического поля в основном крисгалле по сравнению с большинством хромофорных элементов. Следовательно, при описании их спектра более справедливо использовать термин "линия", чем термин "полоса". Следы дидима чаще всего встречаются в минералах кальция и определяют появление характерной группы тонких линий в желтой и, пожалуй, в зеленой частях спектра. Желтый, а иногда и зеленый апатит — единственные природные драгоценные камни, в которых все линии дидима весьма интенсивны, хотя отдельные линии большей интенсивности были определены в данбурите, сфене, везувиане, флюорите, шеелите, кальците. Интенсивные линии дидима, а также линии от других редкоземельных элементов могут служить прямым доказательством синтетической природы кристалла или признаком стекла. Более подробно такие спектры будут описаны в конце этой главы.