Pierres précieuses

L’appellation « pierre précieuse » ne concerne par tradition qu’un élément et trois composés renfermant le plus souvent des impuretés qui leur confèrent une couleur et un aspect exceptionnels magnifiées par la taille et qui en font toute la valeur : le diamant, le saphir, l’émeraude et le rubis.

En fait, dans la législation française les appellations « pierre précieuse », « pierre gemme », « pierre ornementale », sont regroupées sous l’appellation unique de « pierres gemmes » par souci d’harmonisation avec la nomenclature de la Commission internationale bijouterie, joaillerie, orfèvrerie (CIBJO) qui ne distingue pas entre les trois expressions, tendance contemporaine déjà exprimée par la Commission européenne au sujet des fromages fermiers ou des vins de Bourgogne...

Le diamant

Le diamant est un minéral composé de carbone cristallisé dans le système cubique (cf. Carbone), dont il représente l’allotrope de haute pression. C’est avec le nitrure de bore l’un des matériaux les plus durs (dureté 10 sur l’échelle de Mohs). Le mot est dérivé du grec adamas (’Aδάμας : « indomptable », et adamastos : « inflexible, inébranlable ») qui a donné les adjectifs « adamantin » et « adamant », ancien nom du diamant.

En 1772, Antoine-Laurent Lavoisier utilise une lentille pour focaliser les rayons solaires sur un diamant dans une atmosphère riche en oxygène. Le produit de la combustion est du dioxyde de carbone. L’expérience est répétée en 1797 par Smithson Tennant avec le charbon : la combustion du diamant produisant le même volume de dioxyde de carbone qu’une masse équivalente de charbon, il conclut que le diamant est du carbone pur. Il faudra attendre le milieu du XXe siècle pour que les chimistes réussissent à le fabriquer à partir du graphite en combinant hautes températures et hautes pressions. Dès lors, le diamant est devenu un matériau industriel dont la production annuelle atteint aujourd’hui 600 millions de carats, soit 115 tonnes…

Remontés par des éruptions volcaniques, les diamants sont trouvés dans des cheminées de kimberlite. Jusqu’au XVIe siècle, l’Inde et plus particulièrement la fameuse région de Golconde était la seule zone de production de diamants au monde. C’est en Inde qu’ont été extraits les plus célèbres diamants anciens.

Les gisements du Brésil ont ensuite alimenté le marché occidental jusqu’à la fin du XIXe siècle, date de la découverte des gisements sud-africains.
En 2009, la production mondiale de diamants naturels était de 180 millions de carats, les quatre principaux producteurs étant la Russie, le Botswana, l’Australie et la République démocratique du Congo qui produisent à eux quatre 75 % de la production mondiale : la Chine ne compte que pour 1 %...

Si, par sa dureté et ses propriétés optiques, le diamant a de très nombreuses applications industrielles, les qualités de certains diamants naturels (pureté, taille importante et couleur) en font la plus célèbre des pierres précieuses en joaillerie.

Le degré de la beauté de la dispersion (effet arc-en-ciel) du diamant dépend, en grande partie, de la taille et du poli de la pierre : la taille la plus connue, la taille « brillant », est celle qui met le mieux en valeur la beauté du diamant. Cette technique, introduite au XVIIe siècle, permet de transformer les pierres brutes en véritables joyaux de lumière, en faisant apparaître 58 facettes : 33 sur la couronne et 24 sur la culasse, régulières et de tailles définies.
Le plus célèbre exemple est le fameux « Régent », 140,5 carats, acquis par Philippe, duc d’Orléans et régent de France, et qui fit partie des Diamants de la Couronne de France : après une tumultueuse histoire (et plus chanceuse que le diamant bleu de Louis XIV, devenu le « Hope » et le Sancy) il est maintenant exposé au Louvre.

Le diamant et le saphir sont les seuls à avoir différentes couleurs naturelles , jaune, rose...

Le saphir

Le saphir est une variété précieuse de corindon (α-alumine, Al2O3) qui tire son nom du grec sappheiros (σάπφειρος : pierre de couleur bleue), ou de l’hébreu sappir, qui signifie « la plus belle chose ». C’est la présence d’impuretés (oxydes) en traces qui lui donne sa couleur : titane et fer pour le bleu, vanadium pour le violet, chrome pour le rose, fer pour le jaune et le vert.
Cette couleur est due à l’apparition de niveaux énergétiques à l’intérieur de la bande interdite du corindon, du fait de la présence de ces impuretés. Ces niveaux modifient les spectres d’émission et d’absorption du matériau et donc sa couleur.

Actuellement encore, les gisements les plus riches et les plus productifs se situent au Sri Lanka, mais on en trouve également en Birmanie (région de Mogok), en Thaïlande (Chanthaburi), au Cambodge (Pailin), à Madagascar, au Brésil (Matto Grosso) et en Tanzanie.

Le saphir peut être traité thermiquement : les pierres, trop claires, trop sombres ou avec beaucoup d’inclusions, sont chauffées. Ce processus permet de rehausser couleur et clarté en dissolvant les éléments présents à l’état de traces. On peut trouver des saphirs étoilés où l’astérisme est dû à la présence d’inclusions d’aiguilles de rutile (cf. Oxyde de titane) cristallisées à 60° ou 120 °C dans la pierre.
Le saphir étoilé est taillé en cabochon. Sous les rayons du soleil apparaît une étoile à 6 branches : l’exemple le plus célèbre est l’Étoile de Bombay, saphir du Sri Lanka de 182 carats (36,4 g).

Le saphir est également un produit industriel obtenu selon différents procédés dont le premier fut développé en 1902 par Auguste Verneuil, consistant dans le chauffage de l’alumine dans une flamme oxhydrique (cf. Acétylène). Des variantes du procédé Czochralski (cf. Silicium) sont également employées en plus du frittage suivi de fusion de l’alumine en atmosphère inerte. La production mondiale de saphir synthétique est de l’ordre de 250 t/an. Il est employé pour ses propriétés mécaniques (dureté 9 sur l’échelle de Mohs) et optiques (transparence). Si le « verre » de montre est apprécié des porteurs de Rolex, le saphir est également utilisé par les militaires pour le blindage, en microélectronique pour les circuits intégrés, et en optique linéaire comme non linéaire (les lasers…). Pour les nostalgiques du disque microsillon, rappelons que l’aiguille associée à la tête de lecture était en saphir…

L’émeraude

C’est la « pierre verte » par excellence, la gemme à laquelle on attribue des pouvoirs extraordinaires. L’émeraude a une histoire très ancienne : déjà 4 000 ans avant J.-C. elle servait de monnaie d’échange sur les marchés de Babylone. Les premières mines connues sont celles de la Haute-Égypte, actives en 2 000 avant J.-C. et dont les émeraudes ornaient les parures de la reine Cléopâtre.
Son nom, qui vient du grec smaragdos (σμάραγδος : pierre verte), désignait alors différentes gemmes de la même couleur. L’émeraude est également présente dans les mythes et les légendes : c’est la pierre qui tomba du front de Lucifer quand il fut chassé du ciel et celle dans laquelle fut taillé le Saint-Graal.

L’émeraude est la variété vert intense du béryl, un silicate d’aluminium et de béryllium, (Si6O18)Al2Be3, appartenant au groupe des cyclosilicates. Elle présente un éclat vitreux et un léger polychroïsme qui permet d’observer dans les diverses directions du cristal des tons jaunes et bleus s’ajoutant au vert dominant. La coloration est souvent distribuée en bandes irrégulières ou parallèles aux faces principales du cristal. La couleur est due à la présence de chrome ou de vanadium en petite quantité.

A part les mythiques « mines de Cléopâtre » de la Haute-Egypte, les gisements d’émeraudes les plus célèbres sont ceux de Colombie, découverts lors de la conquête du pays par les Espagnols. Les mines de Muzo (1560), de Coscuez (1646), de Chivor (1904) sont ainsi connues dans le monde entier. Pendant longtemps, elles furent les seules productrices de cette pierre précieuse. En 1830, ce fut la découverte fortuite des gisements de l’Oural. Depuis, d’autres pays sont devenus producteurs : le Brésil, le plus important en quantité, puis le continent africain, avec le Nigeria, la Zambie, le Zimbabwe et maintenant Madagascar. L’Asie est aussi présente avec les fabuleuses pierres de la vallée de Pandjchir, en Afghanistan, découvertes en 1976. Le Pakistan et l’Australie sont aussi des producteurs non négligeables.

Presque toutes les émeraudes sont taillées à degrés, taille dite « émeraude ». La gemme, dont la face principale a une orientation parallèle aux faces issues du prisme hexagonal, a une forme octogonale (le contour est un rectangle aux angles tronqués) et présente une série de trois faces rectangulaires supérieures et de trois faces inférieures (sur le pavillon).

Les émeraudes sont rares, car leur formation nécessite des conditions géologiques exceptionnelles : le béryllium, composant principal du béryl, se trouve en effet surtout dans le magma de la croûte terrestre et le chrome, le vanadium et le fer, qui transforment le béryl en émeraude, sont plutôt situés dans le manteau terrestre, de plus l’émeraude est la seule gemme fragile. C’est pourquoi de nombreux procédés de synthèse sont apparus au cours du XXe siècle. La synthèse hydrothermale en conditions acides est actuellement la seule mise en œuvre. La société russe Tairus fabrique ainsi des émeraudes de composition chimique similaire aux émeraudes de Colombie, baptisées « émeraudes de Colombie artificielles ».

Le rubis

Le rubis est la variété rouge de la famille minérale corindon. Sa couleur est provoquée principalement par la présence d’oxyde de chrome. Comme tous les corindons, le rubis a une dureté de 9 sur l’échelle de Mohs ; mais la présence de pseudo-clivages (lamelles), due à des défauts cristallins d’origines diverses, peut le fragiliser. La couleur du rubis est variable : elle va du rouge violacé au rouge légèrement jaunâtre.
Le rubis renferme parfois de très fines inclusions de rutile qui conduisent, comme pour le saphir, à la manifestation de l’astérisme.

Le rubis se forme plus spécialement (mais non exclusivement) dans le marbre sous l’effet de températures et pressions extrêmement élevées. Toutefois, il n’est pas extrait directement de la roche, mais des alluvions caillouteuses qui provenant de l’érosion. Les rubis sont extraits dans des mines, en Afrique, en Asie, en Australie. Les principaux gisements se trouvent en Birmanie (90 % de la production mondiale), au Sri Lanka et en Thaïlande. Le plus grand gisement se trouve à Mong Hsu au nord-est de la Birmanie ; il fournit des cristaux bicolores à l’état naturel : un centre noirâtre et des parois externes d’un rouge vif. Leur utilisation en joaillerie resta limitée jusqu’à la découverte d’un traitement thermique permettant l’effacement de la couleur noir du centre, laissant uniquement le rouge de la périphérie.

La synthèse du rubis remonte au XIXe siècle : en 1837, Gaudin obtient les premiers rubis synthétiques en fondant à haute température l’alun de potasse en présence de traces d’un sel de chrome. Après la synthèse du corindon en 1877 par Frenic et Feil, Frimy et Verneuil préparent en 1902 du rubis artificiel par fusion d’un mélange de fluorure de baryum et d’alumine en présence de traces d’un sel de chrome. En 1910, le laboratoire de Verneuil produisait déjà une tonne de rubis artificiel… Le rubis de synthèse a de nombreuses applications technologiques : c’est avec des cristaux de rubis que furent réalisés en 1960 les premiers lasers et masers, produisant la couleur rouge à 694 nm. Mais ce matériau était déjà employé pour ses qualités de dureté en horlogerie (les mouvements à 15 rubis…) et autres équipements de métrologie.

Les rubis transparents subissent en général un polissage à facettes, tandis que l’on préfère la taille en cabochon pour les rubis translucides. La valeur marchande des rubis dépend de plusieurs facteurs : la taille (le « volume »), la couleur, la pureté et la taille (la « découpe »). Les rubis transparents sont en général assez petits, et une gemme de 10 carats représente déjà une rareté.
En général, les rubis naturels possèdent des inclusions ; seuls les rubis synthétiques peuvent donner l’impression d’être parfaits. Plus ces inclusions sont rares et infimes, plus la pierre a de valeur : c’est, avec les diamants de couleur, la pierre précieuse qui peut atteindre les valeurs les plus élevées. D’où la…

…Pensée du jour :
« Acheter une pierre précieuse rubis sur l’ongle : cela fait cher l’ion de métal de transition ! »

Sources :

Pour en savoir plus :

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