Diamant - Encyclopédie

    Classe : Éléments
    Sous-classe : Non-métaux
    Système cristallin : Cubique
    Chimie : C
    Abondance : Rare

Le diamant est le plus dur de tous les corps naturels connus (dureté de 10 sur l'échelle de Mohs). Son nom vient de cette dureté : du grec adamas (invincible). Alliée à un exceptionnel indice de réfraction à l'origine de l'éclat (adamantin) et de ses feux, ils font du diamant un minéral mythique, la plus prisée des pierres précieuses. Le diamant est un minéral primaire remonté du manteau profond par les kimberlites, ces roches volcaniques ultrabasiques très riches en phlogopite et pyrope, qui se mettent en place sous forme de cheminées volcaniques particulières : "les pipes". On rencontre également le diamant dans des gisements détritiques dérivant de l'altération des kimberlites (conglomérats, alluvions). Les cristaux sont très communs. Le plus fréquemment ce sont des octaèdres (jusqu'à 6 cm), parfois des dodécaèdres, des tétraèdres ou des cubes, à faces souvent striées et incurvées. Seuls les diamants transparents et sans défaut, incolores ou harmonieusement colorés en jaune, rouge, bleu ou orangé sont taillés pour la joaillerie : ils restent très minoritaires par rapport aux diamants impurs, de teinte sombre, les "borts", très demandés dans les industries de coupe, et partiellement produits par synthèse pour compenser la faiblesse de la production minière. En effet, les scies diamantées possèdent une couronne d'acier sertie de fragments de cristaux de diamants afin de couper verres, roches et matériaux durs, ce sont encore des fragments de diamants qui permettent aux trépans des foreuses de creuser les roches, de réaliser le tréfilage ou le truing des meules. La poudre de diamant est pour sa part utilisée au polissage des diamants eux-mêmes mais aussi des autres pierres précieuses. En joaillerie son prix dépend de sa couleur, de sa brillance, due à son fort indice de réfraction, et de ses feux, qui traduisent sa forte dispersion de la lumière. Les diamants colorés en jaune, bleu, vert ou rouge sont les plus prisés et atteignent des prix faramineux. 

Le diamant est si précieux qu'il est divinisé dans le merveilleux religieux : pour les Védas hindous "le trône de diamant de Bouddha est au centre du Monde", tandis que l'Apocalypse de St-Jean proclame que "le trône blanc du jugement dernier est taillé dans le diamant". L'Inde, berceau des pierres précieuses, restera avec Bornéo le seul producteur de diamant au Monde jusqu'au XVIII^ème siècle. C'était un talisman très précieux : les lapidaires indiens affirmaient que le possesseur de diamant était protégé des serpents, du feu, des maladies, des poisons, des voleurs, des fantômes et des inondations. En revanche, les Romains ne tenaient pas le diamant en grande estime, le reléguant au rang d'outil de taille des pierres "réellement" précieuses, l'émeraude principalement.

En France, le diamant est signalé dans les komatiites du complexe de Dachine en Guyane. On le retrouve également dans certaines météorites dont la météorite d'Orgueil, tombée le 14 mai 1864, la plus massive des 9 chondrites carbonées CI connues.

Le diamant macle sur {111}, c'est la macle du spinelle. Elle produit généralement des cristaux triangulaires applatis. Cette macle peut exceptionnellement être multiple et produire des étoiles de David (photo de droite), tout comme le spinelle. 

Le diamant peut présenter plus rarement une macle identique à celle de la fluorine qui associe deux individus interpénétrés avec idéalement 18 angles rentrants. On parle d'ailleurs de macle de la fluorine (schéma de droite).

Au début des années 2010 ont été découverts au Zimbabwe, des diamants présentant des zonations gris-noir. Il s'agit d'inclusions de graphite orientées selon certaines faces cristallographiques du diamant. Des tranches fines polies ont été réalisées afin de mettre en avant ces zonations de la même façon que l'on retrouve des tranches de tourmaline polies. Cette rare particularité a été appelé abusivement "trapiche" bien qu'il s'agisse simplement de zonations. 

Certaines pierres exceptionnelles ont été taillées pour la joaillerie comme ces superbes octaèdres présentés ci-contre.

La plupart des diamants synthétiques sont fabriqués à haute pression. Ils sont principalement destinés à un usage industriel, mais certains fabricants les produisent pour la joaillerie. Les impuretés azotées colorent généralement les synthétiques en brun ou en jaune au fur et à mesure de leur croissance, de sorte que les diamants synthétiques incolores sont rares. Le grossissement et l'éclairage sur fond noir peuvent révéler des inclusions de flux métallique opaques ou réfléchissantes dans un diamant synthétique. Ces inclusions n'apparaissent pas dans toutes les pierres. 

Un diamant synthétique produit par synthèse haute pression conventionnelle se développe à partir d'un germe cristallin et a des faces octaédriques et cubiques. Cela signifie qu'un cristal bien formé ressemble à une pyramide effilée à large base avec une petite face plate au sommet (photo de droite). Les cristaux de diamants naturels (qui poussent sous forme d'octaèdres ou de cubes) ont un aspect très différent.

Les cristaux de diamants synthétiques jaunes contiennent des impuretés azotées. Lorsque les impuretés s'alignent avec les faces octaédriques et cubiques du cristal, elles peuvent créer un grain interne caractéristique en forme de sablier ou en forme de croix qui peuvent être visible dans les gemmes.

La plupart des diamants synthétiques incolores à presque incolores sont dépourvus d'impuretés azotées, de sorte qu'ils ne présentent généralement aucun grain interne ou de surface. Il est possible de voir des nuages de minuscules inclusions ponctuelles similaires à celles des diamants naturels, mais ils peuvent être très difficiles à diagnostiquer et ne constituent pas un moyen concluant de séparer les diamants naturels de leurs homologues synthétiques.

Les diamants synthétiques incolores à presque incolores laissent généralement apparaît une faibles double réfraction (ADR). Il apparaît parfois sous la forme d'un motif noir en forme de croix sous des filtres polarisants croisés (lumière polarisée-analysée) comme présenté sur la photo ci-dessous.

La plupart des diamants synthétiques incolores réagissent plus fortement aux ultraviolets (UV) à ondes courtes qu'aux UV à ondes longues. Sous UV courts, ils peuvent montrer une fluorescence jaune, vert-jaune ou orange-jaune faible à forte. Si les diamants naturels deviennent fluorescents, leurs réactions aux ondes longues sont généralement plus fortes que leurs réactions aux ondes courtes. Les diamants naturels incolores à presque incolores peuvent avoir une fluorescence bleue, jaune ou orange faible à forte. La fluorescence des diamants naturels incolores à presque incolores est généralement uniformément répartie alors que la distribution de la fluorescence dans un diamant synthétique est généralement inégale. Elle suit les secteurs de croissance interne de la gemme synthétique. Certains secteurs émettent une fluorescence, tandis que d'autres n'en présentent pas, de sorte qu'une forme carrée ou octogonale plus un motif en forme de croix apparaissent (voir photos). Des bandes fluorescentes parallèles au grainage apparaissent parfois dans des secteurs de croissance individuels.

Les synthétiques cultivés par des méthodes conventionnelles de croissance à haute pression phosphorescent toujours pendant 60 secondes ou plus. L'intensité de la phosphorescence est modérée à forte sous UV court, et sa couleur est généralement jaune ou jaune verdâtre. Les diamants naturels incolores à presque incolores phosphorescent parfois jaune sous UV long et sous UV court. La phosphorescence est généralement faible et dure 30 secondes ou moins.

Gemesis Corporation est un fabricant américain de diamants synthétiques. La société a commencé à vendre des couleurs jaunes et traitées pour les bijoux en 2002. Comme d'autres fabricants, Gemesis travaille sur des techniques pour produire des diamants synthétiques incolores en quantités commerciales. En 2003, Apollo Diamond Inc., également un fabricant américain, a annoncé une croissance réussie des diamants synthétiques suffisament gros pour la joaillerie par une technique qui ne nécessite pas de haute pression et utilise des températures relativement modestes de (730°C à 1130°C). La méthode (appelée dépôt chimique en phase vapeur ou CVD) dépose du diamant synthétique à partir d'un gaz riche en carbone sur une surface de silicium ou de diamant. Le diamant synthétique pousse alors à la surface sous la forme d'un film mince. L'épaisseur finale du diamant synthétique dépend du temps alloué pour la croissance. Jusqu'à récemment, le diamant synthétique produit par CVD n'était pas assez épais pour donner des pierres de joaillerie. Le fabricant a depuis exposé des gemmes synthétique de 0,14 ct. à 1,11 ct. Les diamants synthétiques CVD vont du brun pâle au brun foncé en passant par le gris et presque incolore. Ils peuvent contenir des points et des grains bruns ainsi que de petites inclusions noires de forme irrégulière qui peuvent faire penser à du graphite. Les pierres sont dépourvues des inclusions de métal fondu courantes dans les diamants synthétiques à haute pression. La recuisson haute pression et haute température (HPHT) des synthétiques CVD bruns peut les rendre gris clair ou incolores. Certains diamants synthétiques CVD présentent une fluorescence orange très faible à orange jaune sous UV long et une orange faible à modérée à jaune-orange sous UV court. D'autres sont inertes. Contrairement aux diamants synthétiques haute pression, les synthétiques CVD ne phosphorescent pas. Des tests avancés sont nécessaires pour les séparer des autres diamants synthétiques et, plus important encore, des diamants naturels...

Le forage au laser (laser drilling) : est un traitement important visant à améliorer la clarté du diamant (photo de droite). Il en résulte des trous de forage laser droits qu'il est facile d'identifier sous magnification. Les trous de forage ont généralement une section transversale ronde, tandis que les canaux naturels, qui s'étendent également vers l'intérieur à partir de la surface du diamant, sont carrés, triangulaires ou hexagonaux. Certains traiteurs utilisent une technique laser différente qui ouvre ou élargit un clivage et permet d'atteindre et de blanchir des inclusions sombres près de la surface. La plume qui résulte de ce traitement (appelé ILD) semble plus naturelle qu'un trou de forage laser traditionnel. Pour identifier ce traitement, on utilise un microscope et diverses techniques d'éclairage

Le remplissage de fracture : est un autre traitement qui améliore la clarté, et l'effet flash est un moyen de le détecter. Pour rechercher l'effet flash, il faut utiliser le grossissement et la lumière réfléchie pour trouver où la fracture atteint la surface. On passe ensuite à l'éclairage sur fond noir et on visualise la fracture présumée comblée parallèlement au plan de fracture. On bascule la pierre de manière répétée pour que l'arrière-plan passe du clair au foncé. Si la fracture est remplie, deux couleurs sont visibles et "clignottent". L'effet se produit parce que l'indice de réfraction du verre de remplissage ne correspond pas exactement à l'indice de réfraction du diamant pour toutes les longueurs d'onde de la lumière. Outre l'effet flash, on peut également voir une texture craquelée sur la surface du verre de remplissage et des bulles de gaz emprisonnées à l'intérieur.

Le traitement HPHT : Les traiteurs peuvent éliminer la couleur brune de certains diamants grâce à un traitement combinant haute pression et haute température (HPHT). L’un des effets de ce traitement est la formation de graphite autour des inclusions minérales. C'est ce qu'on appelle la graphitisation. Les clivages de certains diamants traités HPHT semblent vitreux à l'intérieur mais granuleux près de la surface. Des fissures de contrainte rayonnant vers l'extérieur entourent parfois des inclusions solides. Le traitement HPHT est le plus souvent utilisé pour rendre les diamants incolores.

La plupart des diamants traités HPHT ne présentent aucun signe visible de traitement. La détection de ce traitement nécessite souvent des tests avancés dans un laboratoire de gemmologie reconnu comme le GIA.

L'irradiation : elle consiste en une brève exposition à des électrons, à des neutrons, des rayons gamma ou une combinaison des deux dans un réacteur nucléaire. Ce traitement fait virer au vert les diamants naturels et en jaune clair les synthétiques. Un traitement thermique contrôlé ultérieur (recuisson) change le vert en orange brunâtre. Parfois, il en résulte des couleurs bleues, orange et très rarement roses, violettes ou rouges. Malheureusement, il est difficile de prédire la couleur traitée à chaque fois. Tous les diamants verts tirent leur couleur de l'exposition au rayonnement, mais le rayonnement peut être naturel ou créé en laboratoire. Dans de nombreux cas, même avec des équipements et des techniques de laboratoire sophistiqués, il est impossible de séparer naturellement les diamants verts naturels des diamants verts traités. Une couleur de diamant vert extrêmement foncé peut être créée par une expositionlongue au rayonnement dans un réacteur nucléaire. Si on tombe sur un diamant d'un vert si foncé qu'il paraît noir, on peut être à peu près sûr qu'il a été irradié. Presque tous les diamants naturellement noirs sont en fait d'un gris extrêmement foncé. 

Étant donné que les diamants ont généralement plus de valeur que les autres pierres, il est très important que tout traitement, y compris l’irradiation, soit détecté et divulgué. Cela rend le processus de test beaucoup plus complexe et long. La plupart des tests d'origine de couleur du diamant doivent être effectués par un laboratoire de gemmologie. Le test du spectre est un moyen pour un laboratoire de détecter un traitement par irradiation. Lorsqu'il est refroidi à des températures extrêmement basses, un diamant irradié et recuit peut présenter un spectre avec une fine ligne autour de 594 nm. Atteindre des températures suffisamment basses nécessite l'utilisation d'azote liquide, c'est pourquoi ce test est généralement effectué en laboratoire. Avant d'affiner les techniques d'irradiation, les diamants étaient bombardés de particules subatomiques dans un cyclotron. Sur ces pierres, le grossissement a révélé une faible pénétration et un zonage de couleur intense autour du culet. L'irradiation d'un brillant rond produit un motif en forme de parapluie. Irradiation du côté de la couronne fait que les zones de couleur dupliquent le motif à facettes qui apparaissent légèrement sous la surface. Les méthodes d’irradiation des diamants d’aujourd’hui laissent généralement peu ou pas de zonage de couleur. Si le zonage des couleurs est présent, il est subtil et difficile à détecter. Un microscope gemmologique, une lumière transmise diffuse et une immersion dans l'iodure de méthylène peuvent aider à trouver le zonage des couleurs lié à l'irradiation. Les diamants bleus naturels et synthétiques colorés par le bore conduisent l'électricité, tandis que les diamants bleus irradié ne le font pas. Les tests pour séparer les deux sont généralement effectués dans un laboratoire de gemmologie. La radioactivité n'est détectable que dans certains diamants irradiés. Les techniques d'irradiation améliorées utilisées aujourd'hui ne laissent aucune radioactivité mesurable.