一块普通的石头（碧玉）——在偏振光下的效果。意大利帕多瓦大学的岩石和岩相学教授贝尔纳多·切萨雷利用偏光显微镜，令岩石展露出最美丽的色彩。图片来源：Bernardo Cesare
（文／闻菲 老猫）“我认为娱乐是一件严肃的事情。”贝尔纳多•切萨雷（Bernardo Cesare）在邮件签名栏里写道，同时，他不失严谨地在后面注明，这是意大利作家卡尔维诺在1983年11月5日说的一句话。
作为意大利帕多瓦大学地球科学系（University of Padova）的岩石和岩相学教授，贝尔纳多•切萨雷已经和岩石打了将近30年的交道。切萨雷告诉果壳网：“干这行你需要一把好锤子、一台好的显微镜，最好上面还装了架好相机。”在他的研究工作中，切萨雷需要大量使用显微和微缩照片来描述岩石的形态特征。在黑白的科研照片之外，切萨雷也怀有一颗艺术之心，他利用偏光显微镜拍摄的岩石照片，不仅在地质学期刊和摄影杂志发表，还在意大利、法国和德国的自然科学博物馆中展出。
切萨雷向果壳网展示了他一张最喜欢的图片——含有石墨颗粒的麻粒岩（见下图）。这块岩石标本采集自印度南部的喀拉拉孔兹岩带（Kerala Khondalite Belt）。切萨雷介绍说，喀拉拉孔兹岩带出产的岩石标本世界闻名，这些产自地壳底层的麻粒岩非常具有代表性，5亿年前，这些岩石还位于地下30至40千米的深度，环境温度超过了900℃。当时，印度、南极洲、马达加斯加和非洲都还连在一起，是冈瓦纳超大陆的一部分，因此在这些地区都有相似的岩石。为了了解碳元素在变质作用发生时的状态变化，以及麻粒岩在高温下的熔融，切萨雷和研究小组一起去喀拉拉邦采集含有石墨的岩石样本。“我们用显微镜研究超薄切片，寻找对石墨的碳同位素做进一步分析的最佳位置，”切萨雷说：“就在这时我发现了它。”
“这幅图看起来让人想起抽象绘画，但它其实只是一块普通的石头。”他说。
含有石墨颗粒的麻粒岩，切萨雷最喜欢的图片之一，来自印度南部喀拉拉邦孔兹岩带采集的岩石标本。彩色部分是长石，黑色部分是石墨，两者在岩浆结晶的过程中共同生长。切萨雷告诉果壳网，这幅图像显示的区域只有5×3毫米；石墨是黑色的，是因为即使只有30微米厚，它也不会透光。图片来源：Bernardo Cesare
颜色和形状的背后，是与岩石有关的信息。切萨雷介绍说，下面这幅麻粒岩的显微照片中，平行的线条是硅酸盐的“双晶”，紫色的矿物是斜长石，红色的则是辉石。可以看出这两种矿物非常紧密地生长，形成了气泡一样的质地，地质学家将其称为“辛共生”。这种显微结构表明，这块岩石经历了发生在地壳底部的高温变质过程，斜长石和辉石这两种矿物同时生长，取代了另一种叫石榴石的硅酸盐。
切萨雷特意补充说：“这片样本采集自加拿大中南部的马尼托巴省，是一位叫玛莎•格罗登（Martha Growdon）的地理学家好心给我的。”
麻粒岩的偏光显微照片。切萨雷介绍，整张图片由两种均匀的红紫两色构成，而且紫色看起来是平行分布的深色细线。这些平行的线条是“双晶”，表明紫色的矿物是一种叫做斜长石的硅酸盐，而红色的是另一种叫做辉石的硅酸盐。颜色的均匀性表明这片岩石薄片含有的晶体不多，只含有一个斜长石晶体和一个辉石晶体。图片来源：Bernardo Cesare
虎睛石的偏光显微照片。图中很多不同颜色的波浪线代表很多石英晶体，但每种颜色的色调相同，这意味着变形是发生在晶体形成之前。上图中间的部分没有发生变形；下图中，整体都发生了变形，以弯曲的方式生长。图片来源：Bernardo Cesare
切萨雷表示，他的拍摄创作主要与“发现”有关——通过调节偏振光和晶体取向，他寻找一种颜色和形状都赏心悦目的组合。“我会一直研究岩石，直到发现一种我喜欢的组合，然后将它拍摄下来。”所有的图片都没有经过后期的颜色处理。切萨雷说，他的图片只不过是对隐藏在岩石中的奇妙世界“匆匆一瞥”，岩石才是真正的“艺术家”，他只是帮助岩石展示出最美丽的色彩。
“这是偏振光而非Photoshop的力量！”他说。
果壳网：你作品中的颜色是怎么来的？
切萨雷：图片中的颜色是干涉色。干涉色是如何形成的对矿石学的专家来说也是一件非常复杂的事情。这么说吧，干涉色是偏振光射入结晶物质以后传播造成的结果。当含有多种颜色的白光经过第一片偏振镜射入岩石晶体后，它会分为两束偏振方向呈直角、传播速度不同的偏振光，根据这些光的波长和晶体取向，它们就会产生各种不同的干涉。当光线从晶体中射出，经过第二次片偏振镜时，一些波长的光会因干涉而被抵消，因此光的颜色就不再是白色。干涉色取决于矿物的类型（更确切地说，取决于矿物的双折射率）、厚度，以及与晶体取向有关的偏振面。这也是为什么相同的矿物在我的图片里能展示出不同的颜色：因为产生这些颜色的光学条件不同！即使没有岩石薄片，果壳网的读者也可以试试干涉色是如何形成的：我们需要两片“十字相交”的偏光滤镜（例如两片偏光太阳镜的镜片），只要在中间放一层塑料袋薄膜，我们就可以观察到它了。
果壳网：这些颜色蕴含着哪些科学信息？
切萨雷：地质学家通常用显微镜研究岩石的薄片（30微米厚），叫做“岩石薄片”。我们会观察这些岩石薄片的颜色及其变化、观察矿物颗粒的形状与轮廓，以及它们的大小和相互关系，从本质上说，也就是观察岩石薄片的显微结构。我们能够知道它里面含有哪些矿物，这些矿物形成的顺序、在结晶时或结晶后是否发生了变形，是否被转变成其他的矿物，还有，量化岩石是在什么压力和温度条件下生成或演化的。所有这些岩相学方面的仔细观察组成了接下来具体研究的基础，比如决定岩石是在几百万或几亿年前形成的。
果壳网：我们注意到你的作品中有很多好看图片都来自海洋碧玉、紫龙晶和玛瑙，是这几种岩石更容易拍出好看的图片，还是你比较喜欢这几种岩石呢？
切萨雷：有的岩石比另一些更“上相”，为拍出好的图片提供了无限的可能。海洋碧玉、紫龙晶和玛瑙就属于这样的岩石，我也非常喜欢它们。但我还有很多好看的图片来自于其他有趣的岩石，我也喜欢拍摄它们，比如陨石。就现在而言，我的收藏还非常有限……
果壳网：你的艺术创作和科学研究对彼此有怎样的影响？
切萨雷：我首先是一名科学家，在将近30年的研究工作中我花了很多时间（遗憾地是，这样的时间越来越少）在显微镜前，努力理解岩石能告诉我的地质历史。我逐渐学会了领悟这种显微之美，意识到每片岩石标本都有其独特的美丽之处。因此，从我的经历来说，是科学研究影响了我的“岩石艺术”，为我的图片提供了样本。反过来说则很难，迄今为止我从来没有因为哪块为了好看而采集或购买的岩石标本而开展某项新的研究项目。
更多贝尔纳多·切萨雷的偏光显微岩石摄影
玛瑙。图片来源：Bernardo Cesare
紫龙晶。图中的每一个色块都代表一个矿物颗粒或矿物颗粒的一部分。图片来源：Bernardo Cesare
斜长石的双晶。图片来源：Bernardo Cesare
印度石墨。图片来源：Bernardo Cesare
为了展示尽可能多的岩石种类，我们挑选了一些切萨雷在2010年去西班牙南部旅行时对当地的岩石标本拍摄的显微照片。他告诉果壳网，在那里的海滩上最常见的岩石是斑状安山岩（2，3），它们在中新世喷出，其后是包含石榴石、堇青石的安英岩（4）。海滩上的砾石也有来自阿尔沃兰域的变质岩，例如高级变质岩（5）、石英岩（6）、片岩和糜棱岩（7）。碎裂岩在卡沃内拉斯断裂带（8）附近广泛存在，卡沃内拉斯断裂带是一条依然活跃的、岩石圈规模的构造要素。这些构造运动使得周围的新近纪盆地沉积层中加入了构造角砾岩（9，10）。在上一个发生于上新世的成岩事件中，就在这片海滩附近，上面提到的没提到的各种岩石碎片粘结在一起，形成了各种美丽的砾岩（11，12）。制图：闻菲。图片来源：Bernardo Cesare
了解更多
贝尔纳多·切萨雷的个人网站：www.microckscopica.org
5月15日更新
文章展示的图片中，有很多来自“宝石”，例如玛瑙、紫龙晶、碧玉。不过，切萨雷拍摄的还有更多只是普通的石头，例如最后一张图片，上面展示的图像全都来自沙滩上的卵石。在拍摄当中，切萨雷确实使用了石膏板，从而得到格外鲜艳的颜色。