diamant - géologie et géophysique.

diamant - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION diamant, forme minérale du carbone, le diamant est placé au sommet de la hiérarchie des pierres précieuses ; il est également employé à diverses fins industrielles. Les diamants se présentent sous plusieurs formes, parmi lesquelles le diamant véritable (gemme cristallisée), le bort, le ballas et le carbonado. Le bort est un type de diamant cristallisé imparfait, extrêmement dur et de couleur foncée. Le terme bort est parfois aussi appliqué aux minuscules fragments. Le ballas est un agrégat sphérique, compact, de minuscules cristaux de diamant d'une grande dureté et d'une grande résistance. Le carbonado, quelquefois nommé diamant noir, est une catégorie de diamant opaque, gris ou noir, sans clivage. Le carbonado, le ballas et le bort sont tous utilisés par le lapidaire pour la taille et le polissage du diamant ; ces pierres garnissent notamment la surface des disques de sciage et de meulage. 2 PROPRIÉTÉS Le diamant est la substance la plus dure que l'on connaisse ; sa dureté est de 10 sur l'échelle de Mohs, conçue par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs pour déterminer la dureté relative des minéraux sur une échelle graduée de 1 à 10. Sa dureté, que traduit sa résistance au rayage, n'est pas une quantité constante ; elle varie pour chaque diamant selon la direction de clivage. Elle est plus importante sur les surfaces parallèles aux plans octaédriques que sur les faces parallèles aux plans dodécaédriques. De plus, la dureté d'une même face ou surface varie selon la direction de la taille. Le diamant cristallise dans le système cubique. Les formes de cristaux les plus courantes sont l'octaèdre et l'hexoctaèdre, le cube et d'autres formes se présentent aussi. Les cristaux arrondis, déformés et doubles sont également courants. Les diamants cristallins ont toujours un clivage net le long des plans parallèles aux faces d'un octaèdre. La densité relative, ou densité, des diamants varie entre 3,15 et 3,53, mais la valeur des cristaux purs est presque toujours de 3,52. Les diamants montrent toujours une grande variété de transparence et de couleur. Tous les diamants de bonne qualité sont transparents. Les pierres incolores, nommées diamants blancs, ont une très grande valeur. Un diamant peut souvent avoir une teinte jaunâtre ou brune, ce qui est considéré comme une imperfection. Les diamants bruns sont communs. Les diamants verts et bleus sont rares et les diamants rouges sont d'une extrême rareté. Les diamants de bonne qualité de couleur claire, intense et inhabituelle sont très recherchés. La couleur du diamant résulte de la présence en quantité moindre, d'éléments autres que le carbone pur. Deux caractéristiques importantes du diamant, lorsqu'il est employé comme gemme, sont sa brillance et son éclat. Les indices de réfraction et de dispersion (propriétés physiques qui déterminent l'éclat et les feux) sont plus élevés pour le diamant que pour n'importe quelle autre pierre incolore, transparente et naturelle. Les diamants bruts ont un éclat graisseux et ne sont pas brillants, mais lorsque ces mêmes pierres sont taillées elles montrent un grand éclat, qualifié précisément d'adamantin. La très forte dispersion se traduit par la séparation des composantes colorées de la lumière qui pénètre dans le diamant ; elle est à l'origine des feux que jette la pierre lorsqu'elle est correctement taillée. Certains diamants montrent une fluorescence -- période brève de luminescence -- lorsqu'ils sont exposés à la lumière du soleil ou à une autre source de rayons ultraviolets. La couleur est habituellement d'un bleu léger, mais une fluorescence jaune, orange, blanche laiteuse et rouge peut apparaître dans certaines pierres. D'autres caractéristiques du diamant n'ajoutent rien à son aspect mais sont très utiles pour identifier la pierre et différencier les diamants véritables des imitations. C'est parce que les diamants sont d'excellents conducteurs de chaleur qu'ils sont froids au toucher. La plupart des diamants ne sont pas de bons conducteurs électriques et se chargent d'électricité positive lorsqu'ils sont frottés. Les diamants véritables taillés sont transparents aux rayons X. Leur capacité à conduire la chaleur explique leur utilisation comme pellicule de surface pour les puces informatiques, où la chaleur doit être dissipée rapidement. Même en la dopant pour en faire un semi-conducteur, une pellicule de ce type doit être d'une épaisseur minimale. De nombreuses recherches sont menées dans ce domaine. Une autre caractéristique physique importante du diamant est sa résistance aux acides et aux alcalis. Les cristaux de diamant transparents chauffés dans de l'oxygène brûlent à environ 800 °C, produisant du dioxyde de carbone. 3 FORMATION Le mécanisme exact de la formation du diamant fait toujours l'objet de débats parmi les géologues, mais il est certain qu'une chaleur et une pression gigantesques sont nécessaires pour que le carbone se cristallise sous cette forme. Ainsi les diamants se forment-ils probablement dans de la roche en fusion ou magma, où ces conditions prédominent, en profondeur sous la surface de la Terre. Les roches qui contiennent du diamant ont donc probablement été poussées vers la surface, dans des sortes de cheminées, les célèbres « pipes « de kimberlite en forme d'entonnoir où sont localisés de nombreux gisements de diamants. La roche mère est apparemment la péridotite, mais on trouve aussi de nombreux diamants dans des dépôts alluvionnaires éloignés de leur lieu d'origine. Dans certains cas, on trouve également les diamants dans des grès, des conglomérats ou d'autres roches sédimentaires, qui constituent probablement des dépôts alluvionnaires des ères géologiques précédentes. On a également découvert des diamants extrêmement petits et opaques, dans certains types de météorites. Leurs propriétés physiques sont identiques à celles des diamants cubiques naturels mais ils présentent une structure cristalline hexagonale, les couches d'atomes étant inclinées de 60 °C par rapport à la position dans laquelle elles se trouvent dans les diamants cubiques. Les diamants hexagonaux sont formés directement à partir du graphite des météorites, au moment de l'impact, pendant lequel les températures et les pressions s'élèvent à plus de 1 000 000 kg par cm2 pendant quelques millionièmes de seconde. Cependant, il semblerait aussi que des diamants microscopiques soient assez abondants dans l'espace, où ils résulteraient de l'explosion d'étoiles ou supernovas. 4 GISEMENTS Un « caillou « ramassé par un enfant sur les rives du fleuve Orange en Afrique du Sud en 1866 et identifié comme un diamant de 21 carats a été la première étape de l'ouverture de mines de diamants dans cette région, qui est devenue la plus importante région diamantifère du monde. La ruée vers les diamants alluvionnaires dans les graviers du fleuve Orange et la rivière Vaal s'est accentuée en 1870 et 1871 à la suite de la découverte de « gisements primaires « dans la région proche de la ville actuelle de Kimberley. Ces gisements étaient des parcelles à peu près circulaires d'argile jaune. Au fur et à mesure que les mineurs creusaient plus profondément dans cette argile jaune, le « yellow ground «, ils trouvèrent plus bas une roche dure, bleuâtre, qui se révéla également productive. Ce « blue ground «, nommé scientifiquement kimberlite (une variété de péridotite), est la roche mère à partir de laquelle le yellow ground se forme par érosion. L'ouverture d'autres exploitations fit apparaître que les zones circulaires de terrains « jaunes « puis « bleus « constituaient la partie supérieure de cheminées de kimberlite en forme d'entonnoir, d'origine probablement volcanique. Celles-ci se poursuivent sous terre jusqu'à une profondeur indéterminée. On trouve des « pipes « similaires dans d'autres régions d'Afrique du Sud ; elles ne renferment pas toutes des diamants. Des gisements de diamants, essentiellement alluvionnaires, sont localisés dans d'autres pays d'Afrique, dont la Tanzanie, la République démocratique du Congo, le Ghana et la Sierra Leone. Des découvertes ont également été faites en Australie, à Bornéo, dans l'Oural, en Sibérie, au Venezuela et en Guyane française. L'Inde a été pendant des siècles la seule source de diamants au monde ; la production actuelle est limitée à de petites quantités de diamants provenant de couches de conglomérats et d'une pipe de kimberlite. On trouve aussi des diamants dans des zones très distantes les unes des autres au Brésil près de la ville de Diamantina au Minas Gerais, dans l'État de Bahia et au centresud du Brésil. L'exploitation du diamant brésilien est très importante dans la production de ballas et de carbonado. 5 LA TAILLE DU DIAMANT Pour mettre en valeur la beauté d'un diamant, un certain nombre d'opérations sont nécessaires. Le clivage, le sciage et la taille constituent le travail du diamant. Ce sont les techniques les plus exigeantes et les plus difficiles de l'art lapidaire. L'objet premier du travail du diamant est de faire ressortir l'éclat et la brillance de la pierre. Cependant, il est également primordial de tailler la pierre pour en éliminer les imperfections (fissures, crapauds, opacités) et produire une gemme de la plus grosse taille possible, de la meilleure apparence et par conséquent de la plus grande valeur. La première phase de la taille du diamant est l'examen minutieux de la pierre. Au cours de cet examen, le lapidaire repère les plans de clivage du diamant et décide de l'orientation de la taille par rapport aux axes cristallographiques. On trace alors sur le diamant brut des lignes à l'encre de Chine qui serviront de repères pour les opérations suivantes. La pierre est alors fermement fixée sur un support en bois qui est lui-même solidement monté dans un étau. Le lapidaire tient une lame en acier, une sorte de lourd couteau à lame émoussée, sur la ligne et parallèlement au plan de clivage du diamant. La pierre est clivée en frappant d'un coup sec la lame avec un marteau. Les outils employés pour le clivage sont simples, mais il faut une grande habileté pour les utiliser parce qu'un coup trop fort appliqué dans une mauvaise direction peut détruire la pierre. Aujourd'hui, les diamants sont plus souvent sciés que clivés. La scie employée est un disque de métal dont le bord est enduit d'un mélange de poudre de diamant et d'huile. La phase finale de la taille du diamant comprend deux opérations : lors du meulage (ou ébrutage), la forme finale de la pierre est ébauchée ; puis s'ensuit le facettage ou pose des facettes. Pour ces deux opérations, le diamant est fixé au bout d'un bras, le « dop «, lui-même rattaché à un dispositif de rotation pourvu d'un rapporteur permettant de régler l'angle de taille. Les diamants sont le plus souvent taillés en brillants avec un total de 58 facettes. Les facettes sont façonnées sur un disque plat horizontal rotatif, enduit d'un mélange de poudre de diamant et d'huile. La pierre tenue par le dop est appliquée contre cette surface jusqu'à ce que la facette soit formée. Au cours du polissage, la pierre est tournée et polie autant de fois qu'elle aura de facettes. 6 POIDS ET QUALITÉ L'unité de poids habituellement employée pour les diamants et les autres gemmes est le carat métrique, dont la valeur est fixée à 0,2 g. Une autre unité utilisée pour exprimer le poids des diamants est le point, un poids égal à 0,01 carat. Une pierre de 82 points pèsera donc 0,82 carat. Pour juger de la valeur par carat d'un diamant taillé, quatre facteurs doivent être pris en compte : le premier est la couleur ; le deuxième la forme et la proportion de la pierre taillée ; le troisième la présence ou l'absence d'imperfections internes, de crapauds ou d'éclats externes ; le dernier le poids du diamant : une pierre de 5 carats a plus de valeur que cinq pierres d'un carat de la même qualité. 7 DIAMANTS SYNTHÉTIQUES En raison de leur grande valeur, les diamants sont souvent imités. Les imitations les plus ordinaires sont faites d'une pâte de verre et de plomb appelée strass. Les meilleurs imitations en verre sont taillées et polies comme les pierres véritables, mais des contrefaçons moins chères sont moulées en forme de brillants et par conséquent présentent des bords arrondis. N'importe quelle imitation en verre peut être identifiée : la pierre est tiède au toucher, elle contient souvent des bulles d'air qui peuvent être observées avec une loupe et elle est généralement opaque aux rayons X. Le cristal de roche, variété de quartz cristallin transparent, est appelé faux diamant lorsqu'il est taillé en brillant. Il peut être facilement rayé par un diamant véritable. Les zircons semi-précieux, qui ont un fort pouvoir de dispersion de la lumière, peuvent être rendus pratiquement incolores par chauffage. Ils ressemblent aux diamants véritables mais peuvent être rayés par ces derniers. Une autre catégorie de pierre synthétique, nommée doublet, est composée de deux éléments assemblés. Les diamants doublets sont parfois composés de deux diamants collés ensemble pour former une seule pierre : ils portent le nom de vrais doublets. Les faux doublets, plus répandus, sont composés d'une partie supérieure en diamant et d'une base, ou partie inférieure, en gemme d'une valeur inférieure ou en verre. D'autres produits synthétiques sont utilisés comme imitations du diamant : le titanate de strontium ou fabulite, le rutile synthétique et le spinelle synthétique. De minuscules diamants synthétiques de qualité égale à celle des diamants naturels ont été produits pour la première fois en 1955. 8 HISTOIRE Le nom diamant vient du mot grec adamas (« indomptable «), qui était probablement appliqué par les Grecs à n'importe quelle pierre dure, comme le corindon. La première référence spécifique aux diamants se trouve dans la littérature romaine du Ier siècle av. J.-C. Les diamants connus par les Romains venaient certainement d'Inde, qui, jusqu'au XVIIIe siècle, a été la seule source connue de ces pierres. On pense qu'ils se trouvaient uniquement dans les légendaires mines de Golconde, la ville du commerce du diamant. Les gemmes vendues là-bas venaient de nombreuses mines. En 1726 on a découvert des diamants au Brésil, et en 1866 en Afrique du Sud, qui est aujourd'hui le principal pays producteur de diamants. 9 DIAMANTS CÉLÈBRES Certains diamants sont entrés dans l'histoire, principalement en raison de leur taille. Le plus gros de tous les diamants est le Cullinan, qui a été découvert dans la mine Premier en Afrique du Sud en 1905 et a été offert à Édouard VII par le gouvernement du Transvaal. Le Cullinan pesait 3 106 carats (620 g) avant d'être taillé et était, selon les cristallographes, un fragment clivé d'une pierre considérablement plus importante. Une fois taillée, la pierre produisit 105 gemmes d'un poids total de 1 063 carats. La plus grosse de ces pierres était une gemme en forme de goutte d'eau, nommée Étoile d'Afrique, de 530,2 carats. C'est le plus gros diamant taillé existant : il orne aujourd'hui le sceptre royal d'Angleterre. Le Président Vargas, diamant trouvé au Brésil en 1938, pesait 726,6 carats dans sa forme brute. Lorsqu'il fut taillé en 1945, il produisit 29 pierres d'un poids total de 411 carats. En 1934, un diamant de poids quasi identique, le Jonker, fut découvert dans un gisement alluvionnaire, près de la mine Premier. C'est le plus beau des plus gros diamants jamais trouvés. Il a été taillé en 12 gemmes pesant de 125,35 à 5,3 carats. En 1967, on a découvert le Lesotho. Il pesait 601,25 carats brut. Le Grand Mogol, réputé peser 240 carats lors de sa taille, a disparu depuis qu'il a été décrit par le voyageur français Jean-Baptiste Tavernier en Inde en 1665. Certains experts pensent que le Koh-i-noor, qui pèse aujourd'hui 106,1 carats et fait partie des joyaux de la couronne, est une partie du Grand Mogol. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.