La classification morphologique des gemmes

Tous les minéraux se développent selon des systèmes cristallins bien définis et sont constitués par une substance bien définie où atomes, ions ou molécules sont assemblés suivant un réseau cristallin régulier. Lorsqu’ils sont bien formés, les individus cristallins sont limités par des faces planes. La structure interne et le réseau cristallin d’un cristal déterminent ses propriétés physiques, tant mécaniques qu’optiques : forme, dureté, clivage, cassure, poids spécifique, caractère optique, etc. La cristallographie classe les cristaux en sept (7) systèmes qui se différencient les uns des autres par leurs éléments de symétrie, ou par la forme de leur maille élémentaire parallélépipédique : les arêtes de la maille définissent les trois axes cristallographiques a,b,c selon la notation de Miller. Figure 11 : Les systèmes cristallins des gemmes 1) Le système triclinique est le système le plus général car il englobe tous les autres comme des cas particuliers. Les côtés de la maille (appelés axes) sont obliques. Leurs dimensions (largeur, longueur et hauteur) sont toutes inégales. On peut le décrire comme un prisme incliné dont les 6 faces sont des parallélogrammes. L’amazonite, la labradorite, la cyanite se cristallisent dans ce système. 48 2) Si nous prenons deux de ces axes (ici ceux du plan horizontal) et que nous les écartons pour ajuster l’angle à 90°, nous obtenons le système monoclinique. C’est un parallélépipède incliné avec 4 faces rectangulaires. Les 2 autres sont des parallélogrammes. Le spodumène, la diopside, la titanite (sphène) en font partis. 3) Redressons le 3e axe à la verticale afin qu’il soit à angle droit avec les deux autres et nous obtenons le système orthorhombique. C’est un prisme droit avec 6 faces rectangulaires. La topaze, le péridot, la cordiérite, le chrysobéryl sont des exemples type de ce système. 4) Continuons nos ajustements en modifiant la longueur des axes. Lorsque deux de ces axes ont une longueur égale, une face devient carrée. Nous obtenons le système quadratique ou tétragonal avec 2 faces carrées et 4 faces rectangulaires. Le zircon, l’apatite, la scapolite se cristallisent dans ce système. 5) Enfin, si le troisième axe a la même longueur que les deux autres, cela devient un cube. C’est le système cubique. Le diamant, la fluorite, le spinelle, le grenat font partis de ce système. 49 6) Le système hexagonal dérive du système orthorhombique en ajustant l’angle de deux axes à 120°. On obtient un prisme droit dont la base est un losange. Le béryl, l’apatite en font partis. 7) Dans le système rhomboédrique, les trois axes sont de même longueur et les trois angles sont égaux, mais non droits. Les faces sont toutes des losanges (des rhombes). Plusieurs variétés de gemmes font parties de ce sytème comme quartz, la tourmaline, le corindon. 

Les outils d’analyse des gemmes

Cette partie explique de manière très simple, les principes physiques sur lesquels le fonctionnement des différents instruments repose. Que mesure-t-on et pour quelle raison ? 1) L’expertise du gemmologue Pour autant on ne peut se fier exclusivement à la couleur pour déterminer la nature d’une pierre, car rien ne ressemble plus pour l’œil du profane (et souvent du professionnel aussi compétent soit-il) à un rubis naturel, qu’un spinelle rouge, une tourmaline rubellite, un grenat pyrope, un morceau de verre au plomb teinté de rouge, un rubis de synthèse (fabriqué en laboratoire) ou même une pierre 50 composite tel un doublet composé d’une fine couche de grenat (pour l’éclat) et une épaisse couche de verre (pour la couleur et le volume). Les outils du gemmologue sont, d’une part, ses connaissances sur les propriétés physiques et optiques des pierres, une batterie d’appareils de mesure et d’observation qui lui permettent de procéder par élimination et enfin une loupe gemmologique couplée à un sens de l’observation qui en première intention, et à la condition de connaitre les inclusions spécifiques à chaque pierre, sont souvent déterminants dans le verdict final. Le gemmologue pose son diagnostic par élimination en tenant compte de son observation minutieuse et de tout un tas de mesures telles que la densité, l’isotropie, l’indice de réfraction, le pléochroïsme, la spectroscopie.  Le poids spécifique ou la densité : permet de déterminer la nature de la gemme analysée par la pesé hydrostatique  Les principes de l’optique physique  La loupe 10X : permet également d’observer la qualité de taille d’une pierre gemme et ses inclusions éventuelles  Le polariscope : permet de trier les pierres que l’on observe parmis 4 groupes :  Isotrope uniréfringente cubique : Spinelle, Grenat, Fluorite, Diamant  Anisotrope biréfringente : Emeraude, Aigue Marine, Tourmaline, Péridot  Amorphe micro cristalline : Agathe, Opale, Cornaline, Ambre  Fausse Biréfringence : Spinelle synthétique, Ambre, Résines  Le réfractomètre : permet d’indiquer l’indice de réfraction d’une pierre gemme. Grâce à cet outil assez simple d’utilisation, il permet d’éliminer près de 80 % des pierres factices ou autres gemmes pouvant se confondrent avec la pierre analysée.  Le spectroscope : permet de distinguer certains pierrens synthétiques ou verres, mais aussi d’analyser la nature du colorant de la pierre  Le filtre Chelsea : permet de faire la différence entre l’émeraude naturelle et l’émeraude synthétique, mais aussi de détecter la présence de chrome dans une gemme analysée  Le dichroscope : permet de détecter le pléochroisme des pierres biréfringentes, présence de dichroisme ou de trichroisme.

L’expertise du laboratoire

Il est rare de ne pouvoir déterminer la nature précise d’une pierre, en revanche, dans la cas d’une pierre parfaitement limpide et sans inclusion décelable avec le matériel de base du gemmologue, une analyse de laboratoire s’impose pour déterminer son caractère naturel ou synthétique car on l’imagine, la valeur marchande d’une gemme naturelle est bien supérieure à celle d’une pierre synthétique aux qualités équivalentes. Les laboratoires procèdent de la même façon mais avec un matériel bien plus pointu permettant une analyse approfondie et également la détection éventuelle de traitement.  Le microscope binoculaire : permet d’observer avec une infime précision l’intérieure d’une pierre gemme. On le rencontre en général dans tous les laboratoires de gemmologie. Il peut être également très utile pour l’observation de gemmes brutes par les lapidaires.  La photoluminescence : méthode de stimulation de la fluorescence est la plus utilisée, elle se sert d’une lampe à haute pression en quartz, et dont la lumière est filtrée à travers le verre de Wood.  L’Ultra Viloet (UV) sert à tester les effets luminescents avec deux types de rayons.  L’UV long de longueur d’onde 365nm et UV court 254 nm.  Le spectromètre UV-Vis-PIR : permet l’analyse de la matière grâce à ses interactions avec des radiations électromagnétiques. Connaître le lien entre la couleur perçue d’une espèce chimique organique ou inorganique et la longueur d’onde au maximum de son absorbance. On parle de spectroscopie UV-visible, lorsque ces interactions sont observées dans le domaine UV-Visible (UV: 200 à 400nm et Visible 400 à 800nm). Un spectrophotomètre permet de visualiser ces bandes d’absorptions.

Notion de gîtes minéraux

La distribution spatiale des gîtes est liée aux environnements géodynamiques. Chaque environnement géodynamique peut être plus ou moins spécialisé pour différents types de gîtes. Le but d’une classification des gîtes est de constituer des groupements sur la base d’analogies entre les gîtes semblables, est l’essence même de la gîtologie. Comme tous les gîtes minéraux sont 52 différents dans les détails, les classes et types sont basés sur les connaissances actuelles. Il existe plusieurs systèmes de classifications. Les gemmes proviennent de nombreuses régions du monde. Elles sont tantôt isolées et dispersées, tantôt groupées en grande quantité. Un gisement est un site exploitable du fait de sa richesse en gemmes. Les lieux où ne se trouvent que quelques gemmes isolées sont dits localisations ou indices. Le mot « provenance » inclut toutes les notions précédentes. Selon l’origine des roches renfermant les pierres précieuses, on distingue les gisements « magmatiques » (formés à partir du magma), « sédimentaires » (constitués d’une suite de dépôts) et « métamorphiques » (résultant de la transformation – métamorphisme – de roches préexistantes sous l’effet d’élévation de température et de pression). Il est assurément plus opportun, en général, de parler de gisements « primaires » ou « secondaires », selon que les gemmes se trouvent sur leur site de formation géologique (« premier lieu ») ou qu’elles aient été transportées (« second lieu »).

Gîtes magmatiques

Ils sont directement associés à la présence, à un moment donné, d’un magma intrusif

Gîtes pneumatolytiques

Les gîtes pneumatolytiques se forment à partir de fluides chauds de faible densité (vapeur d’eau C02, F, Cl…) issus des liquides magmatiques dont ils s’isolent vers la fin de leur cristallisation. L’action la plus commune des pneumatolytes est la greisenisation des roches, c’est-à-dire leur transformation en un assemblage de quartz et de muscovite. La topaze, la tourmaline, la cassérite, sont fréquentes dans ce type de formation. 

Gîtes de contact

Ces gîtes de contact sont issus des actions conjuguées de la chaleur d’un magma intrusif et des fluides qui lui sont associés sur les roches encaissantes. Les skarns, qui sont des roches carbonatées enrichies en silicates (pyroxes, épidote, grenats) et aussi, bien souvent, en minéraux tels que la scheelite, la molybdénite, la chalcopyrite, en sont l’exemple le plus fréquent.

Gîtes hydrothermaux

On désigne par gîte hydrothermal toute concentration minérale ou métallifère formée à partir de fluides, essentiellement aqueux, de température inférieure au point critique de l’eau (473°C). A 53 partir de ces fluides, qui transportent à l’état dissous et complexé des substances chimiques, la précipitation des minéraux a lieu par diminution de la température, de la pression, et/ou par changement de la composition chimique et de l’acidité du milieu, provoquant ainsi la sursaturation de la solution. Selon la température de cristallisation des minéraux, on distingue :  les gîtes de haute température ou hypothermaux formés entre 300 et 473°C;  les gîtes de moyenne température ou mésothermaux formés entre 150 et 300°C;  les gîtes de basse température ou épithermaux formés entre 50 et 150°C. Les gîtes de type fentes alpines résultent de phénomènes hydrothermaux.