Diamant : le guide de référence
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Le diamant est une forme cristalline du carbone et le minéral naturel le plus dur connu. Sa combinaison exceptionnelle de dureté, d’indice de réfraction élevé, de dispersion et d’éclat adamantin explique sa place unique en joaillerie. Un diamant de qualité gemme peut être pratiquement incolore, mais la nature produit également des diamants jaunes, bruns, roses, rouges, bleus, verts, orange, gris et noirs dont les couleurs résultent d’impuretés ou de défauts extrêmement précis dans le réseau cristallin.
La grande majorité des diamants naturels ne s’est pas formée dans les kimberlites où elle est aujourd’hui exploitée. Les cristaux ont généralement grandi à environ 150 à 200 km de profondeur dans le manteau lithosphérique continental, parfois beaucoup plus profondément, puis ont été transportés vers la surface lors d’éruptions extrêmement rapides de magmas kimberlitiques ou, plus rarement, lamproïtiques. Certains diamants ont plus de trois milliards d’années et sont donc beaucoup plus anciens que les roches volcaniques qui les ont amenés à la surface.
Le Québec possède lui-même une importante histoire diamantifère. Les kimberlites des monts Otish ont mené à la découverte du gisement Renard, qui est devenu en 2016 la première mine de diamant de la province. Des diamants de qualité gemme à semi-gemme y ont été récupérés, confirmant que le diamant n’est pas seulement une pierre importée au Québec, mais un véritable minéral présent dans le sous-sol québécois.
Le diamant en bref
| Propriété | Donnée |
|---|---|
| Nom | Diamant |
| Espèce minérale | Diamant |
| Composition chimique | Carbone, C |
| Pureté chimique typique | Environ 99,95 % de carbone pour de nombreux diamants gemmes |
| Classe minérale | Éléments natifs |
| Système cristallin | Cubique |
| Structure | Réseau tridimensionnel de carbone à liaisons covalentes très fortes |
| Couleurs | Incolore, jaune, brun, rose, rouge, bleu, vert, orange, gris, noir et autres nuances |
| Dureté | 10 sur l’échelle de Mohs |
| Densité | Environ 3,52 |
| Indice de réfraction | Environ 2,417 |
| Dispersion | Environ 0,044 |
| Caractère optique | Isotrope, simplement réfringent |
| Éclat | Adamantin |
| Transparence | Transparent à opaque |
| Clivage | Parfait selon les plans octaédriques {111} |
| Fracture | Conchoïdale à irrégulière hors des plans de clivage |
| Forme naturelle classique | Octaèdre, parfois dodécaèdre, cube ou formes résorbées |
| Formation principale | Manteau terrestre profond |
| Profondeur courante de formation | Environ 150 à 200 km pour la majorité des diamants lithosphériques |
| Transport vers la surface | Principalement magmas kimberlitiques |
| Synthèses commerciales | HPHT et CVD |
| Présence au Québec | Oui |
| Principal district québécois | Monts Otish, secteur de Renard |
Le diamant possède la valeur maximale de 10 sur l’échelle de Mohs, mais cette mesure concerne uniquement sa résistance aux rayures. Il n’est pas indestructible : son clivage parfait signifie qu’un choc violent correctement orienté peut provoquer une cassure nette.
Qu’est-ce qu’un diamant?
Le diamant est un minéral naturel composé presque entièrement de carbone. Contrairement à la plupart des pierres gemmes, qui contiennent plusieurs éléments chimiques, sa formule peut être écrite simplement :
C
Dans un diamant idéal, chaque atome de carbone est lié à quatre autres atomes de carbone selon une géométrie tétraédrique. Ces liaisons covalentes extrêmement fortes se poursuivent dans les trois dimensions et produisent un réseau cristallin très compact.
Cette architecture explique plusieurs propriétés extraordinaires du diamant, notamment sa dureté exceptionnelle et sa conductivité thermique très élevée.
Le diamant n’est cependant pas la seule forme naturelle du carbone.
Le graphite est également composé de carbone presque pur. Sa structure est complètement différente : ses atomes forment des couches dans lesquelles les liaisons sont fortes, mais les interactions entre les couches sont beaucoup plus faibles. C’est pourquoi le graphite est suffisamment tendre pour laisser une trace sur du papier alors que le diamant peut rayer pratiquement tous les autres minéraux.
Le diamant cristallise dans le système cubique.
La forme naturelle classique est l’octaèdre, qui ressemble à deux pyramides à base carrée réunies par leur base. Des cubes, dodécaèdres et formes plus complexes existent également.
Les cristaux peuvent être modifiés après leur croissance par dissolution et résorption dans le manteau ou pendant leur transport. Un octaèdre initialement très anguleux peut ainsi devenir progressivement arrondi et adopter une forme dodécaédrique courbe.
Tous les diamants naturels ne sont pas de qualité gemme.
Certains sont fortement fracturés, opaques ou remplis d’inclusions. Ces matériaux ont historiquement été utilisés pour des applications industrielles grâce à leur dureté, tandis que les cristaux présentant une transparence, une couleur et une structure appropriées sont destinés à la joaillerie.
Pourquoi le diamant est-il incolore ou coloré?
Un diamant constitué uniquement d’un réseau parfaitement ordonné d’atomes de carbone serait incolore.
Les couleurs naturelles apparaissent lorsque de minuscules quantités d’autres éléments sont intégrées au cristal ou lorsque son réseau contient des défauts, des lacunes, des déformations ou des inclusions capables d’absorber certaines longueurs d’onde de la lumière.
La quantité nécessaire peut être extrêmement faible.
Un changement à l’échelle atomique peut suffire à transformer un diamant presque incolore en pierre jaune, bleue, rose ou verte.
Pourquoi certains diamants sont-ils incolores?
Les diamants les plus incolores contiennent peu de défauts capables d’absorber la lumière visible.
Cela ne signifie pas nécessairement qu’ils sont chimiquement absolument purs. De nombreux diamants contiennent du nitrogène, mais celui-ci peut être regroupé sous des formes qui produisent très peu d’absorption dans le domaine visible.
Les diamants de type IIa possèdent quant à eux des concentrations extrêmement faibles de nitrogène et de bore détectables.
Ils comptent parmi les diamants chimiquement les plus purs et peuvent être exceptionnellement incolores.
Diamant jaune
Le jaune est principalement lié au nitrogène.
Lorsque certains atomes de nitrogène remplacent individuellement des atomes de carbone dans le réseau, ils créent des absorptions qui retirent principalement la lumière bleue et violette.
La lumière restante apparaît jaune.
Les diamants présentant beaucoup de nitrogène isolé peuvent développer des jaunes suffisamment saturés pour être classés parmi les diamants de couleur fantaisie plutôt que dans l’échelle traditionnelle D à Z.
Diamant bleu
Le bleu naturel est principalement associé au bore.
Lorsque des atomes de bore remplacent une petite quantité de carbone, ils modifient les propriétés électroniques du diamant et produisent une absorption favorisant une couleur bleue.
Les diamants contenant suffisamment de bore peuvent également devenir électriquement conducteurs, une propriété très inhabituelle parmi les diamants gemmes.
Tous les diamants bleus ne doivent cependant pas leur couleur exactement au même mécanisme. Certains diamants gris-bleu peuvent présenter une chimie ou des défauts différents.
Diamant rose et rouge
La majorité des diamants roses naturels doit sa couleur non pas à un élément trace, mais à une déformation plastique de la structure cristalline.
Des forces considérables dans le manteau ont déformé le réseau sans briser complètement le cristal.
Cette déformation crée des défauts microscopiques organisés en bandes capables d’absorber sélectivement certaines longueurs d’onde.
La pierre devient alors rose, rose pourpré, rouge ou parfois brune selon la nature et l’intensité des défauts.
Le rouge naturel représente l’une des couleurs les plus rares du diamant.
Diamant brun
Les couleurs brunes sont elles aussi souvent associées à des déformations et défauts du réseau cristallin.
La structure peut avoir été soumise à d’importantes contraintes après ou pendant la croissance.
Différents ensembles de défauts produisent des absorptions qui donnent à la pierre une couleur allant du champagne clair au brun foncé.
Certains diamants bruns peuvent être transformés en pierres presque incolores par traitement HPHT lorsque la cause structurale de la couleur s’y prête.
Diamant vert
Les diamants verts naturels acquièrent souvent leur couleur après leur formation.
Une exposition prolongée à un rayonnement naturel provenant de minéraux radioactifs présents dans les roches environnantes peut déplacer certains atomes de carbone et créer des lacunes dans le réseau cristallin.
Ces défauts absorbent certaines longueurs d’onde et peuvent produire une couleur verte.
Lorsque l’irradiation naturelle n’affecte que la surface, le brut peut montrer des taches ou une « peau » verte plutôt qu’une couleur uniformément répartie.
Diamant noir
La majorité des diamants noirs naturels ne possède pas réellement un cristal de carbone uniformément noir.
Leur apparence provient généralement de très nombreuses inclusions sombres, notamment graphite, sulfures ou autres minéraux, ainsi que de fractures graphitisées.
Lorsque ces inclusions sont réparties dans toute la pierre, suffisamment de lumière est absorbée pour lui donner un aspect noir opaque.
Composition chimique et structure cristalline
La formule chimique du diamant est simplement :
C
Le diamant est donc classé parmi les éléments natifs, au même titre que l’or, le cuivre natif ou le soufre, puisqu’un seul élément chimique constitue l’essentiel de sa structure.
Un diamant gemme typique peut être constitué d’environ 99,95 % de carbone. La fraction restante comprend des éléments traces et différents défauts dont l’importance gemmologique peut être considérable.
Structure cubique
Le diamant cristallise dans le système cubique.
Chaque atome de carbone forme quatre liaisons covalentes avec quatre voisins disposés selon une géométrie tétraédrique.
Ces liaisons se prolongent dans toutes les directions.
Il n’existe donc pas de grandes couches faiblement liées comparables à celles du graphite.
Cette structure tridimensionnelle extrêmement rigide est responsable de la dureté exceptionnelle du diamant.
Pourquoi le diamant possède-t-il malgré tout un clivage?
La présence de liaisons extrêmement fortes pourrait laisser croire qu’un diamant est impossible à casser.
Le réseau contient pourtant des plans selon lesquels le nombre de liaisons à rompre est relativement plus faible.
Le diamant présente ainsi un clivage parfait selon les faces octaédriques {111}.
Les tailleurs historiques exploitaient cette propriété pour séparer volontairement un cristal le long d’une direction précise.
Un choc accidentel frappant exactement une direction de clivage peut également provoquer une cassure.
Nitrogène et types de diamant
Le nitrogène est l’impureté la plus courante dans le diamant naturel.
Sa manière de se regrouper dans le réseau sert à classer les diamants en différents types.
Les diamants de type I contiennent suffisamment de nitrogène pour être détecté par spectroscopie infrarouge. Dans le type Ia, les atomes de nitrogène sont regroupés, alors que dans le type Ib ils sont principalement isolés.
Les diamants de type II contiennent extrêmement peu de nitrogène détectable.
Le type IIa possède également très peu de bore, alors que le type IIb contient suffisamment de bore pour modifier ses propriétés optiques ou électriques.
Cette classification constitue l’un des outils essentiels utilisés pour comprendre l’origine naturelle, synthétique ou traitée d’un diamant.
Propriétés physiques et optiques
Le diamant possède une dureté de 10 sur l’échelle de Mohs, la valeur maximale de cette échelle.
Il s’agit du minéral naturel de référence pour la résistance aux rayures.
Le corindon, qui comprend rubis et saphir, possède une dureté de 9 mais demeure très largement inférieur au diamant en dureté absolue.
Cette propriété explique l’utilisation industrielle du diamant pour la coupe, le forage, le meulage et le polissage.
Densité
La densité du diamant est d’environ 3,52.
Cette valeur est intermédiaire parmi les gemmes transparentes : le diamant est plus dense que le quartz ou le béryl, mais plus léger que le corindon et beaucoup plus léger que l’oxyde de zirconium cubique.
La densité devient particulièrement utile lorsqu’il faut distinguer une pierre non montée de certains simulants.
Indice de réfraction
L’indice de réfraction du diamant est d’environ :
2,417
Cette valeur extrêmement élevée signifie que la lumière est fortement déviée lorsqu’elle entre dans la pierre.
Une taille correctement conçue peut ainsi réfléchir une grande proportion de la lumière vers l’observateur plutôt que de la laisser sortir par le pavillon.
Cette propriété participe directement à la brillance caractéristique d’un diamant taillé.
Dispersion
La dispersion du diamant est d’environ 0,044.
La lumière blanche est donc séparée en différentes couleurs lorsque les rayons traversent certaines facettes.
Les éclats rouges, orange, jaunes, verts et bleus visibles dans un diamant taillé sont appelés son feu.
La dispersion du diamant est importante, mais elle n’est pas la plus élevée parmi les gemmes.
La moissanite et le grenat démantoïde possèdent par exemple des dispersions supérieures.
Éclat adamantin
Le diamant possède un éclat tellement caractéristique que le terme adamantin est utilisé pour décrire l’éclat des minéraux ressemblant à celui du diamant.
Une surface parfaitement polie réfléchit fortement la lumière.
L’association entre indice de réfraction élevé, dureté permettant un poli extrêmement fin et excellente transparence produit cet aspect très particulier.
Conductivité thermique
Le diamant possède une conductivité thermique exceptionnellement élevée.
Il évacue rapidement la chaleur, bien mieux que la majorité des matériaux utilisés comme imitations.
Cette propriété est à l’origine des testeurs thermiques de diamant.
La moissanite synthétique conduit toutefois elle aussi très bien la chaleur, ce qui signifie qu’un test thermique seul ne suffit plus pour toutes les identifications modernes.
Comment se forme le diamant?
La majorité des diamants naturels se forme très profondément sous les continents anciens, principalement dans le manteau lithosphérique.
Ils ne cristallisent généralement pas dans les kimberlites qui les contiennent aujourd’hui.
Les kimberlites servent essentiellement de véhicule permettant aux diamants déjà anciens de rejoindre rapidement la surface.
Formation dans le manteau lithosphérique
La majorité des diamants gemmes classiques s’est formée à environ 150 à 200 km de profondeur sous des portions anciennes et stables de croûte continentale appelées cratons.
À ces profondeurs, les pressions sont suffisamment élevées pour que le carbone soit stable sous forme de diamant plutôt que de graphite.
La température doit également se situer dans une plage appropriée.
Trop près de la surface, le graphite représente la forme stable du carbone. Beaucoup plus profondément, des diamants peuvent encore se former, mais les environnements et réactions chimiques deviennent différents.
D’où vient le carbone?
Les recherches modernes indiquent que de nombreux diamants se sont développés à partir de fluides ou de liquides riches en carbone circulant dans le manteau.
Le carbone peut provenir du manteau lui-même ou de matière recyclée depuis la surface par la subduction des plaques tectoniques.
Des carbonates, des matières carbonées et d’autres composés peuvent être entraînés très profondément dans la Terre puis participer à la formation de nouveaux diamants.
Les inclusions enfermées à l’intérieur des cristaux constituent l’une des principales sources d’information sur ces processus.
Des diamants âgés de milliards d’années
Beaucoup de diamants sont extrêmement anciens.
Des datations indirectes réalisées grâce aux inclusions minérales montrent que certains cristaux se sont formés il y a plus de trois milliards d’années.
D’autres générations sont beaucoup plus jeunes.
Un même gisement de kimberlite peut d’ailleurs transporter des diamants ayant connu plusieurs épisodes de formation séparés par des centaines de millions d’années.
Diamants superprofonds
Une minorité de diamants se forme beaucoup plus profondément, notamment entre environ 300 et 800 km dans la zone de transition du manteau et le manteau inférieur supérieur.
Ces diamants dits superprofonds peuvent contenir des inclusions minérales qui ne sont stables qu’à des pressions extrêmes.
Ils représentent de véritables échantillons naturels de régions de la Terre qu’il est autrement impossible d’atteindre directement.
Transport par les kimberlites
Une fois formé, un diamant peut rester dans le manteau pendant des centaines de millions ou plusieurs milliards d’années.
Il doit ensuite être transporté extrêmement rapidement vers la surface pour survivre.
Les éruptions kimberlitiques constituent le mécanisme principal.
Un magma riche en composants volatils remonte rapidement depuis de grandes profondeurs, arrache des fragments du manteau et entraîne avec lui les diamants.
Si la remontée était beaucoup plus lente ou si les conditions chimiques devenaient trop oxydantes, les diamants pourraient être détruits ou transformés.
Dépôts alluviaux
Une fois la kimberlite exposée à l’érosion, les diamants peuvent être libérés.
Grâce à leur dureté et à leur résistance chimique, ils survivent relativement bien au transport dans les rivières.
Ils peuvent alors se concentrer dans des graviers alluviaux loin de leur roche source.
Certains diamants sont même transportés jusqu’au littoral puis redistribués dans des dépôts marins.
Où trouve-t-on le diamant dans le monde?
Les diamants naturels sont associés principalement aux anciens cratons continentaux et aux kimberlites capables de traverser ces racines profondes.
Des gisements importants sont connus en Afrique australe, en Russie et au Canada, ainsi que dans plusieurs régions d’Angola, d’Australie, d’Amérique du Sud et d’ailleurs.
Botswana
Le Botswana constitue l’une des grandes régions diamantifères mondiales.
Les mines de Jwaneng et d’Orapa exploitent d’importantes cheminées kimberlitiques.
Les diamants du Botswana comprennent une proportion importante de matériau de qualité gemme et ont joué un rôle majeur dans l’économie du pays.
Jwaneng est particulièrement célèbre pour la valeur de sa production plutôt que simplement pour le volume de roche extrait.
Russie
La Russie, particulièrement la République de Sakha ou Yakoutie, possède de nombreux champs kimberlitiques.
Des mines comme Mir, Udachnaya, Aikhal et Jubilee ont produit d’importantes quantités de diamants.
Les conditions climatiques extrêmement froides n’empêchent pas la présence de vastes ressources diamantifères dans le craton sibérien.
Plusieurs diamants jaunes, bruns et incolores remarquables proviennent de ces gisements.
Afrique du Sud
L’Afrique du Sud occupe une place fondamentale dans l’histoire moderne du diamant.
Les découvertes du XIXe siècle autour de Kimberley ont permis de comprendre que les diamants pouvaient être associés à une roche volcanique profonde aujourd’hui appelée kimberlite.
Les célèbres mines de Kimberley, Cullinan et plusieurs autres gisements ont produit certains des diamants les plus connus de l’histoire.
La mine Cullinan est notamment célèbre pour les gros diamants et certains diamants bleus exceptionnels.
Angola
L’Angola possède d’importants gisements primaires et alluviaux.
Les kimberlites du nord-est du pays, notamment dans la province de Lunda Sul, ont produit de nombreux diamants gemmes.
Le pays est également connu pour la récupération occasionnelle de cristaux de très grande taille.
L’érosion des kimberlites alimente en parallèle des dépôts secondaires dans les réseaux fluviaux.
Canada
Le Canada est devenu un producteur important après les découvertes réalisées dans les Territoires du Nord-Ouest à la fin du XXe siècle.
Les mines Ekati, Diavik et Gahcho Kué sont associées à des champs kimberlitiques situés dans le craton des Esclaves.
Les diamants canadiens peuvent présenter une excellente qualité gemme.
Le pays possède également des kimberlites diamantifères en Ontario et au Québec.
Gisements alluviaux historiques
Bien avant l’identification des kimberlites, les diamants étaient principalement récupérés dans des rivières et graviers.
L’Inde, notamment la région historique de Golconde, a fourni pendant des siècles plusieurs diamants célèbres.
Le Brésil est ensuite devenu une source majeure au XVIIIe siècle grâce à ses dépôts alluviaux.
Ces occurrences secondaires démontrent qu’un diamant peut être retrouvé très loin de la roche volcanique qui l’a initialement transporté depuis le manteau.
Le diamant au Québec
Le diamant est réellement présent au Québec, et la province a même exploité commercialement un gisement diamantifère.
La principale région se trouve dans le Nord-du-Québec, dans le secteur des monts Otish, au nord de Mistissini et de Chibougamau.
Cette région contient plusieurs intrusions kimberlitiques capables de transporter des diamants depuis le manteau profond.
Les monts Otish
Les monts Otish constituent la région québécoise ayant offert le potentiel diamantifère le plus important.
Deux secteurs particulièrement intéressants y ont été identifiés : le secteur du lac Beaver et celui de Renard.
La kimberlite du lac Beaver fut découverte dès 1978 pendant des travaux d’exploration initialement orientés vers l’uranium.
Des explorations ultérieures ont permis de découvrir plusieurs autres cheminées kimberlitiques, dont certaines contiennent des diamants.
Le secteur de Renard
Le secteur de Renard, situé au nord des monts Otish dans la région de la Baie-James, constitue la découverte la plus importante.
Les travaux de SOQUEM et Ashton Mining ont mené à la découverte des premières cheminées Renard 1 et Renard 2 en 2001.
Plusieurs autres corps kimberlitiques furent ensuite identifiés.
Le système comprend les cheminées Renard 1 à 10, avec Renard 5 et 6 reliés en profondeur pour former Renard 65, ainsi que les dykes kimberlitiques Lynx et Hibou.
Les forages et échantillonnages ont démontré que plusieurs de ces intrusions étaient suffisamment diamantifères pour justifier un développement minier.
La première mine de diamant du Québec
La mine Renard est entrée en production en 2016 et est devenue la première mine de diamant du Québec.
Elle exploitait principalement des kimberlites du complexe Renard.
Les diamants récupérés étaient en grande majorité classés comme gemmes ou semi-gemmes, alors qu’une faible proportion seulement était de qualité strictement industrielle.
La mine a finalement cessé ses activités et est aujourd’hui décrite comme fermée.
Son importance historique reste néanmoins considérable : Renard a démontré qu’un véritable gisement commercial de diamant pouvait exister dans le craton du Supérieur au Québec.
Un diamant québécois de plus de 20 carats
Le dyke Lynx a notamment livré un important diamant brun de forme octaédrique.
Son poids est rapporté autour de 22 carats, et un autre compte rendu indique que la pierre originale aurait pu dépasser 23 carats avant d’être brisée pendant le traitement d’un échantillon.
Cette découverte illustre la capacité des kimberlites québécoises à transporter non seulement des microdiamants, mais également des cristaux de dimensions importantes.
Pourquoi les diamants se trouvent-ils dans cette région?
Les kimberlites de Renard traversent des roches extrêmement anciennes de la Province du Supérieur.
Sous ces terrains précambriens se trouve une racine mantellique épaisse et ancienne, exactement le type d’environnement favorable à la conservation de diamants formés à grande profondeur.
Les kimberlites ont ensuite remonté rapidement à travers la croûte et transporté des fragments du manteau, notamment olivine, pyrope chromifère, chromite et diamants.
La présence de grenats pyropes de type G10 et de chromites particulières constitue d’ailleurs un outil important pour l’exploration diamantifère, puisque ces minéraux peuvent indiquer des conditions mantelliques compatibles avec la stabilité du diamant.
D’autres secteurs québécois
Des kimberlites et minéraux indicateurs ont également été étudiés ailleurs dans le Nord-du-Québec, notamment dans le secteur de Wemindji.
Quelques microdiamants y ont été récupérés dans certains échantillons, mais les résultats n’ont pas démontré une concentration comparable à celle de Renard.
Le Québec possède donc plusieurs manifestations diamantifères, mais le district des monts Otish et Renard demeure de loin la référence principale de la province.
À quoi ressemble un diamant naturel?
Un diamant naturel brut ne ressemble pas nécessairement à la pierre brillante et parfaitement transparente d’une bague.
Il peut être transparent, translucide ou opaque et présenter des couleurs allant de l’incolore au brun, jaune, vert, gris ou presque noir.
La forme classique d’un cristal bien développé est l’octaèdre.
Il ressemble à deux pyramides carrées collées par leur base.
Certaines faces peuvent être parfaitement planes, tandis que d’autres présentent des marques triangulaires naturelles appelées trigons.
Octaèdres
L’octaèdre représente l’une des formes les plus communes et les plus facilement reconnaissables.
Les arêtes peuvent être très nettes sur un cristal peu modifié.
Un diamant ayant subi davantage de dissolution naturelle peut toutefois présenter des arêtes arrondies et des faces courbes.
Le cristal évolue alors progressivement vers des formes ressemblant à des dodécaèdres arrondis.
Cubes
Des cristaux cubiques existent également.
Ils sont particulièrement fréquents dans certaines catégories de diamants riches en nitrogène ou présentant des conditions de croissance spécifiques.
Les faces des cubes naturels peuvent être rugueuses ou montrer des structures de croissance particulières.
Une forme cubique seule ne permet cependant pas de déterminer l’origine naturelle ou synthétique.
Surfaces naturelles
La surface d’un diamant brut peut être brillante, mate, givrée ou légèrement grasse.
Des stries, trigons, petites cavités et structures de dissolution peuvent être visibles sous grossissement.
Ces caractéristiques permettent aux spécialistes d’étudier l’histoire subie par le cristal après sa croissance.
Une pierre transportée dans un dépôt alluvial peut également présenter des surfaces légèrement polies ou des arêtes émoussées.
Inclusions
Les diamants peuvent contenir de nombreux minéraux du manteau.
Grenat, olivine, clinopyroxène, sulfures et différentes phases extrêmement profondes peuvent être enfermés à l’intérieur du cristal.
Pour un joaillier, une inclusion peut réduire la clarté.
Pour un géologue, la même inclusion constitue une capsule temporelle exceptionnelle capable de fournir des informations sur les profondeurs où le diamant s’est formé il y a parfois plusieurs milliards d’années.
Comment identifier un diamant?
Un diamant peut être séparé de la majorité de ses imitations grâce à sa combinaison de conductivité thermique, propriétés optiques, densité, dureté, éclat et caractéristiques microscopiques.
Déterminer qu’une pierre est un diamant est cependant différent de déterminer si elle est naturelle ou cultivée en laboratoire.
La deuxième question demande aujourd’hui des instruments beaucoup plus spécialisés.
Testeur thermique
Le diamant évacue extrêmement rapidement la chaleur.
Les testeurs portatifs mesurent cette conductivité et permettent de distinguer le diamant du verre, du quartz, du zircon cubique et de nombreuses autres imitations.
La méthode n’est toutefois pas suffisante pour distinguer systématiquement le diamant de la moissanite, qui possède elle aussi une conductivité thermique très élevée.
Les appareils modernes peuvent donc combiner tests thermiques et électriques.
Indice de réfraction et éclat
L’indice de réfraction de 2,417 est beaucoup trop élevé pour la majorité des réfractomètres gemmologiques conventionnels.
L’observation directe de l’éclat adamantin devient donc utile.
Une pierre correctement polie présente des réflexions de surface extrêmement fortes.
La combinaison de brillance et de feu peut devenir caractéristique avec l’expérience, mais elle ne constitue jamais une preuve suffisante à elle seule.
Caractère simplement réfringent
Le diamant est isotrope et simplement réfringent.
La moissanite est au contraire doublement réfringente.
Sous grossissement, certaines orientations permettent d’observer un dédoublement des arêtes des facettes à travers une moissanite.
Ce phénomène constitue un excellent indice lorsque la pierre est correctement orientée.
Le spinelle synthétique et le zircon cubique sont eux aussi isotropes, ce qui signifie que d’autres tests restent nécessaires.
Densité
La densité du diamant est d’environ 3,52.
La moissanite est légèrement moins dense, alors que le zircon cubique est beaucoup plus lourd pour les mêmes dimensions.
Une pierre non montée peut donc être évaluée par mesure hydrostatique.
Dans un bijou serti, cette méthode devient généralement impossible.
Microscopie
Un diamant naturel peut contenir des cristaux minéraux, des nuages, des aiguilles, des fractures appelées feathers, des structures de croissance et des parties de surface naturelle conservées sur le rondiste.
Certaines inclusions sont compatibles avec une origine profonde naturelle.
Les diamants HPHT ou CVD peuvent toutefois contenir leurs propres inclusions et structures.
L’absence d’inclusions ne démontre donc jamais qu’une pierre est naturelle.
Distinguer diamant naturel et diamant de laboratoire
Un diamant synthétique possède la même structure cristalline fondamentale et essentiellement les mêmes propriétés physiques qu’un diamant naturel.
Un testeur de diamant ordinaire l’identifiera donc correctement comme diamant.
La séparation repose sur les caractéristiques de croissance, les défauts atomiques, la fluorescence et la spectroscopie.
Les diamants HPHT peuvent notamment montrer des secteurs de croissance cubiques et octaédriques ainsi que des inclusions métalliques.
Les diamants CVD possèdent une croissance en couches très différente et peuvent montrer des caractéristiques de fluorescence particulières.
Pour une pierre importante, un laboratoire gemmologique équipé de spectromètres et d’imagerie de fluorescence avancée constitue la méthode fiable pour établir son origine.
Diamant naturel, synthétique et traitements
Le diamant de laboratoire est un véritable diamant.
Il ne doit pas être confondu avec une imitation comme la moissanite ou l’oxyde de zirconium cubique.
Un diamant synthétique possède essentiellement la même composition C et le même réseau cristallin que le diamant naturel. La différence réside dans son origine et dans son mode de croissance.
Deux principales méthodes sont utilisées commercialement : HPHT et CVD.
Diamant synthétique HPHT
HPHT signifie High Pressure, High Temperature, ou haute pression et haute température.
La méthode cherche à reproduire artificiellement les conditions qui permettent au diamant de rester stable.
Une petite graine de diamant est placée dans une presse avec une source de carbone et généralement un flux métallique contenant des éléments comme le fer, le nickel ou le cobalt.
À des températures de l’ordre de 1 300 à 1 600 °C et sous une pression extrêmement élevée, le carbone se dissout puis recristallise progressivement sur la graine.
Le cristal obtenu est un véritable diamant.
Les diamants HPHT peuvent présenter des secteurs de croissance particuliers et parfois contenir de minuscules inclusions métalliques issues du milieu de croissance.
Diamant synthétique CVD
CVD signifie Chemical Vapor Deposition, ou dépôt chimique en phase vapeur.
Une fine plaque de diamant est placée dans une chambre sous faible pression contenant un gaz riche en carbone.
Le gaz est activé afin de libérer des espèces carbonées qui viennent progressivement se déposer sur la graine.
Le diamant pousse alors couche après couche.
Les cristaux CVD bruts sont généralement tabulaires plutôt qu’octaédriques.
Après taille et polissage, ils peuvent toutefois devenir visuellement impossibles à distinguer d’un diamant naturel sans instrumentation spécialisée.
Traitement HPHT de diamants naturels
La technologie HPHT peut également être utilisée non pas pour faire croître un diamant, mais pour modifier la couleur d’un diamant naturel existant.
Certains diamants bruns peuvent notamment devenir presque incolores lorsque la haute pression et la haute température réorganisent certains défauts responsables de leur couleur.
Selon le type de diamant et les conditions appliquées, le procédé peut également produire ou modifier différentes couleurs fantaisie.
Ce traitement est stable, mais doit être divulgué.
Irradiation et recuit
Un diamant peut être exposé à un rayonnement contrôlé afin de créer des lacunes dans son réseau cristallin.
La pierre peut devenir verte, bleue ou présenter d’autres couleurs.
Un chauffage ultérieur, appelé recuit, permet aux défauts de se réorganiser et peut transformer encore la couleur.
Des diamants jaunes, orange, roses, rouges ou verts traités peuvent ainsi être produits selon la nature de la pierre initiale et le protocole utilisé.
Un laboratoire gemmologique peut généralement distinguer ces couleurs artificiellement modifiées des principales causes de couleur naturelle.
Forage laser
Le forage laser est utilisé pour améliorer visuellement certaines inclusions sombres.
Un très petit canal est créé depuis la surface jusqu’à l’inclusion.
Des produits chimiques peuvent ensuite être introduits afin de blanchir ou dissoudre la matière sombre.
Le canal reste visible sous grossissement et constitue une modification permanente du diamant.
Remplissage des fractures
Une fracture atteignant la surface peut être remplie d’une substance vitreuse possédant un indice de réfraction suffisamment élevé pour la rendre moins visible.
Le traitement peut améliorer fortement la clarté apparente.
Il est cependant moins stable que le diamant lui-même.
La chaleur, certains produits chimiques et même certaines opérations de réparation d’un bijou peuvent endommager le remplissage.
Revêtements
De minces couches peuvent être appliquées sur la surface d’un diamant pour modifier son apparence ou masquer une nuance indésirable.
Ces traitements sont beaucoup moins stables que les modifications internes par HPHT ou irradiation.
Un revêtement peut être rayé, usé ou retiré par certains procédés de nettoyage.
Pour un diamant important, la présence ou l’absence de traitements devrait idéalement être confirmée par un laboratoire gemmologique reconnu.
Diamant, moissanite, zircon, saphir blanc ou oxyde de zirconium cubique?
Plusieurs pierres incolores peuvent imiter l’apparence du diamant, mais leurs propriétés physiques et optiques sont très différentes.
| Propriété | Diamant | Moissanite | Zircon incolore | Saphir blanc | Oxyde de zirconium cubique |
|---|---|---|---|---|---|
| Composition principale | C | SiC | ZrSiO₄ | Al₂O₃ | ZrO₂ stabilisé |
| Système cristallin | Cubique | Généralement hexagonal | Tétragonal | Trigonal | Cubique |
| Dureté Mohs | 10 | Environ 9,25 | Environ 6–7,5 | 9 | Environ 8–8,5 |
| Densité approximative | 3,52 | Environ 3,22 | Environ 3,9–4,7 | Environ 4,00 | Environ 5,6–6,0 |
| Indice de réfraction | 2,417 | Environ 2,65–2,69 | Environ 1,81–1,98 selon le type | Environ 1,762–1,770 | Environ 2,15–2,18 |
| Dispersion | 0,044 | Environ 0,104 | Environ 0,039 | Environ 0,018 | Environ 0,058–0,066 |
| Réfraction | Simple | Double | Double | Double | Simple |
| Conductivité thermique | Très élevée | Très élevée | Faible comparativement | Faible comparativement | Faible |
| Aspect caractéristique | Brillance et feu équilibrés, éclat adamantin | Feu extrêmement fort, dédoublement possible des facettes | Brillance élevée, forte double réfraction | Beaucoup moins de feu | Très fort feu mais pierre nettement plus lourde |
| Principale distinction | RI, conductivité et propriétés intrinsèques | Double réfraction et propriétés électriques | Dédoublement et densité élevée | RI et dispersion bien plus faibles | Densité très élevée et conductivité faible |
La moissanite représente aujourd’hui l’une des imitations les plus convaincantes. Elle est très dure et conduit très bien la chaleur, ce qui peut tromper certains anciens testeurs de diamant. Sa double réfraction, sa conductivité électrique et sa dispersion extrêmement élevée permettent toutefois de la distinguer.
Le zircon naturel incolore possède une forte brillance et peut montrer suffisamment de feu pour rappeler le diamant. Sa double réfraction est cependant souvent visible par le dédoublement des facettes arrière et sa dureté est nettement plus faible.
Le saphir blanc est extrêmement durable grâce à sa dureté de 9, mais son indice de réfraction et surtout sa dispersion sont beaucoup plus faibles. Il paraît généralement moins brillant et beaucoup moins « feu » qu’un diamant bien taillé.
L’oxyde de zirconium cubique, souvent appelé zircon cubique ou CZ, est un matériau synthétique sans relation minéralogique avec le zircon naturel. Il est beaucoup plus dense que le diamant et possède un feu important, mais se raye plus facilement et ne présente pas sa conductivité thermique exceptionnelle.
Qualité, rareté et valeur du diamant
La qualité et la valeur d’un diamant gemme sont principalement évaluées à partir des célèbres 4C : couleur, pureté, taille et poids en carats.
Ces quatre critères interagissent. Un diamant extrêmement gros n’est pas nécessairement très précieux s’il possède une mauvaise couleur, une faible transparence et une taille médiocre, tandis qu’une pierre plus petite peut présenter une qualité exceptionnelle.
L’origine naturelle ou de laboratoire constitue aujourd’hui un facteur séparé et fondamental : deux diamants présentant des caractéristiques physiques très similaires peuvent appartenir à des marchés très différents selon leur origine.
Couleur
Pour les diamants incolores à légèrement jaunes ou bruns, la classification gemmologique utilise généralement une échelle allant de D à Z.
D représente les diamants pratiquement dépourvus de couleur mesurable dans cette échelle.
À mesure que l’on progresse vers Z, une teinte jaune ou brune devient progressivement plus visible.
Au-delà de certaines intensités, les couleurs suffisamment fortes peuvent être classées comme diamants de couleur fantaisie plutôt que selon l’échelle D–Z.
Dans ce cas, la logique s’inverse : une couleur plus intense, pure et attrayante peut augmenter considérablement la valeur.
Diamants de couleur fantaisie
Les diamants naturels bleus, roses, rouges, verts, orange et certaines couleurs jaunes intenses peuvent être extrêmement rares.
Leur évaluation repose principalement sur la teinte, le ton et la saturation.
La pureté peut devenir relativement secondaire lorsque la couleur est véritablement exceptionnelle.
Le rouge naturel compte parmi les couleurs les plus rares, tandis que certains bleus et roses de forte saturation atteignent eux aussi un niveau de rareté remarquable.
Pureté
La pureté décrit les inclusions internes et caractéristiques de surface visibles à différents niveaux de grossissement.
Les catégories de haute pureté correspondent à des diamants dans lesquels les inclusions sont extrêmement difficiles à repérer.
À mesure que les inclusions deviennent plus nombreuses, grandes ou centrales, la classification diminue.
Toutes les inclusions n’ont pas la même importance.
Une petite inclusion transparente près du rondiste influence généralement moins l’apparence qu’un grand cristal sombre situé sous la table.
Les fractures peuvent également réduire la résistance mécanique si elles sont importantes ou atteignent une zone vulnérable.
Taille
La qualité de la taille détermine la manière dont un diamant poli gère la lumière.
Une excellente matière brute peut produire une pierre terne si les angles et proportions sont mauvais.
Dans une taille brillante ronde correctement proportionnée, la lumière entrant par la couronne est réfléchie à l’intérieur du pavillon puis renvoyée vers l’observateur.
Une pierre trop profonde peut perdre de la lumière par les côtés, tandis qu’une pierre trop plate la laisse s’échapper par le fond.
La symétrie et la qualité du polissage influencent également la brillance.
Poids en carats
Un carat correspond exactement à :
0,20 gramme
Le poids augmente la valeur seulement en combinaison avec les autres qualités.
Les gros diamants sont cependant beaucoup plus rares que les petits.
Une augmentation relativement faible du diamètre peut donc provoquer une importante augmentation du poids et, pour les belles qualités naturelles, de la valeur par carat.
Certaines limites de poids commercialement populaires, comme 1,00 carat, influencent également le marché.
Fluorescence
Une partie des diamants naturels fluoresce sous les rayons ultraviolets, souvent en bleu.
La fluorescence n’est pas en elle-même une indication de mauvaise qualité.
Son influence dépend de son intensité, de la couleur de la pierre et de l’apparence sous lumière normale.
Dans de rares pierres, une fluorescence très forte peut être associée à une apparence légèrement trouble, mais ce comportement n’est pas systématique.
Diamant naturel ou de laboratoire
Un diamant cultivé en laboratoire est physiquement un diamant, mais son origine est différente et doit être clairement divulguée.
Cette distinction influence fortement le marché et la valeur.
Un rapport gemmologique permet de confirmer l’origine et d’éviter de confondre une pierre naturelle avec un diamant HPHT ou CVD.
L’apparence à l’œil nu n’est plus suffisante pour garantir cette distinction.
Rareté
Le diamant comme minéral n’est pas le minéral le plus rare de la planète.
Ce qui est rare est la combinaison nécessaire pour produire un diamant gemme suffisamment gros, propre, bien coloré et capable de supporter la taille.
La plupart des kimberlites ne sont pas assez diamantifères pour être exploitées.
Même dans un gisement rentable, une petite fraction des diamants possède les qualités nécessaires aux catégories les plus élevées de la joaillerie.
Les grands diamants naturels présentant une excellente couleur et une très haute pureté représentent donc une portion infime de tous les diamants formés dans la Terre.
Utilisation en joaillerie et entretien
Le diamant est utilisé pour fabriquer pratiquement toutes les catégories de bijoux : bagues, alliances, pendentifs, boucles d’oreilles, bracelets, colliers, broches et montres, aussi bien comme pierre centrale que comme pavage de petites pierres.
Sa dureté de 10 lui permet de conserver très longtemps des arêtes de facettes nettes et un excellent poli.
Cette résistance aux rayures explique pourquoi il convient particulièrement aux bagues portées quotidiennement.
La dureté ne doit cependant jamais être confondue avec l’indestructibilité.
Le diamant possède un clivage parfait selon certaines directions cristallographiques.
Un choc violent sur une arête ou une pointe peut donc provoquer une ébréchure ou, dans certaines circonstances, séparer une partie importante de la pierre.
Les formes possédant des pointes comme la poire, la marquise et la princesse bénéficient particulièrement d’une monture protégeant leurs zones les plus vulnérables.
La poussière, les huiles de la peau, les cosmétiques et les produits ménagers peuvent également réduire fortement la brillance.
Le diamant attire relativement facilement les matières grasses, qui créent une fine pellicule sur les facettes et diminuent la quantité de lumière retournée vers l’observateur.
Pour l’entretien domestique, de l’eau tiède, un savon doux et une petite brosse souple suffisent généralement. Il faut nettoyer délicatement sous la pierre et autour des griffes, où les dépôts ont tendance à s’accumuler.
Les nettoyeurs à ultrasons peuvent convenir à de nombreux diamants naturels non traités solidement sertis, mais ils ne devraient pas être utilisés sans prudence sur une pierre fortement fracturée, un bijou dont les griffes sont fragiles ou un diamant ayant reçu un remplissage de fractures.
La vapeur et la chaleur exigent également davantage de prudence lorsqu’un traitement est présent.
Un diamant rempli de verre ou recouvert d’un revêtement de surface peut être endommagé par des méthodes de nettoyage qui seraient parfaitement tolérées par un diamant naturel non traité.
Lors d’une réparation de bijou, le joaillier devrait donc toujours être informé des traitements connus.
Enfin, les diamants doivent être rangés séparément des autres pierres et même les uns des autres.
Un diamant peut rayer presque toutes les autres gemmes et deux diamants en contact peuvent eux-mêmes s’endommager mutuellement.
Une pochette individuelle ou un compartiment rembourré permet de préserver durablement les facettes, les arêtes et le poli adamantin qui donnent au diamant sa brillance caractéristique.
