Les pierres artificielles

LES PIERRES ARTIFICIELS

Le terme “artificiel” désigne des produits créés, en tout ou en partie, par l’intervention humaine.

A - LES PIERRES D’IMITATION

Les pierres d’imitation cherchent à reproduire l’apparence, la couleur et l’effet des pierres naturelles, mais sans en partager les propriétés physiques, chimiques ou la structure cristalline.

1 - Le verre

L’utilisation du verre remonte à l’Antiquité, comme en témoignent les fresques découvertes en Égypte, près de Thèbes, datant de plus de 2 000 ans. Une perle de verre provenant du collier de la reine Hatchepsout (1484 av. J.-C.) montre que le verre était déjà utilisé dans les ornements.

Le verre, grâce à sa transparence, sa pureté et sa capacité à prendre toutes les couleurs, s’est révélé être une matière idéale. Cette pâte amorphe, obtenue par la fusion de silice et de potassium, est utilisée tant pour elle-même que pour imiter les pierres précieuses et fines. Les inclusions courantes dans le verre incluent :

• Des bulles d’air (sphériques, allongées ou filiformes),

• Des traces de fusion accompagnées ou non de bulles,

• Parfois, des grains de matière dure, appelés “œil du verrier.”

2 - Autres pierres d’imitation

Divers procédés permettent de produire des répliques de pierres décoratives courantes, comme l’opale, le lapis-lazuli, la turquoise et le corail. Ces imitations sont fabriquées à partir de matériaux variés tels que la gibbsite, le polystyrène, la céramique ou le perspex.

B - LES DOUBLETS

Les doublets sont des pierres composites, assemblées par collage ou fusion, souvent en deux ou trois parties. Leur fabrication remonte au début du XIXe siècle, et il est donc possible d’en trouver dans des bijoux anciens. Parfois, ils sont considérés à tort comme des pierres naturelles, une découverte qui peut être faite lors d’une expertise, par exemple dans le cadre d’un partage de biens.

L’objectif des doublets est de donner à une pierre artificielle l’apparence et l’éclat d’une pierre naturelle, en imitant même ses inclusions. Voici quelques types de doublets et des techniques pour les identifier :

1 - Doublet grenat-verre

Ce type de doublet est constitué d’une fine couche de grenat associée à du verre coloré. Le grenat almandin est souvent utilisé car il est relativement dur, brillant et peu coûteux, et sa fine lamelle n’altère pas la couleur du verre. Les inclusions de grenat, comme les aiguilles de rutile, peuvent donner l’impression d’une pierre naturelle.

On peut reconnaître ces doublets par :

• La différence de vivacité entre le grenat et le verre,

• La présence de bulles d’air concentrées à la jonction des deux matériaux,

• La distinction des inclusions (cristaux et aiguilles dans le grenat, bulles dans le verre),

• La différence des indices de réfraction, observable à la loupe,

• Un cerne rouge visible autour de la pierre posée à plat, sauf si elle est rouge.

2 - Doublet émail

Ces doublets se composent de deux parties incolores, liées par un émail coloré qui donne à l’ensemble son apparence finale. Le cristal de roche, le béryl incolore ou d’autres matériaux peuvent être utilisés. Un béryl coloré de cette manière en vert pourrait être confondu avec une émeraude, surtout s’il est serti.

Pour les identifier, il est conseillé de :

• Examiner la pierre de profil pour observer une ligne sombre ou incolore,

• Plonger la pierre dans un liquide ayant un indice de réfraction similaire pour faire ressortir l’émail,

• Observer la présence de bulles d’air traversant l’émail.

3 - Autres types de doublets

D’autres doublets incluent des combinaisons telles que :

• Corindon synthétique et titanate de strontium (utilisé pour imiter le diamant),

• Saphirs fins associés à du corindon synthétique ou du rubis synthétique, où des lignes droites ou en chevrons peuvent apparaître dans la partie supérieure et des courbes dans la partie inférieure,

• Opales avec une fine lamelle d’opale renforcée par de l’opale matrix, de l’onyx ou du quartz,

• Béryls et tourmalines en assemblages variés.

Il est toujours essentiel de garder à l’esprit qu’une pierre peut être doublée, même si cela n’est pas immédiatement évident.

Les produits synthétiques étudiés dans cette section feront l’objet d’une étude plus détaillée dans les pages suivantes.

C- LES GEMMES SYNTHÉTIQUES

Les pierres dites “synthétiques” sont des cristaux créés artificiellement en laboratoire, en reproduisant les composants des pierres naturelles qu’elles imitent. Elles possèdent des caractéristiques chimiques, physiques et optiques identiques à celles des pierres naturelles, bien qu’elles soient entièrement fabriquées. Leur présence sur le marché est significative, à tel point qu’elles sont parfois commercialisées dans des lieux d’extraction de pierres naturelles par des vendeurs peu scrupuleux, trompant les touristes convaincus d’avoir fait une “bonne affaire”.

Par ailleurs, le développement des pierres synthétiques a encouragé l’apparition de nouvelles créations, des cristaux artificiels sans équivalent dans la nature.

Les procédés de fabrication.

Différentes méthodes permettent de fabriquer ces pierres :

1. La fusion

a) Par la flamme (procédé Verneuil)

Auguste Verneuil, en France, a développé en 1885 une méthode pour créer des pierres synthétiques, surpassant les techniques antérieures. Son procédé repose sur l’utilisation d’un chalumeau oxhydrique (un mélange d’oxygène et d’hydrogène) qui chauffe des poudres spécifiques, telles que l’alumine pour le corindon ou l’oxyde de magnésium pour le spinelle. Le colorant est ajouté en fonction de la pierre recherchée (par exemple, le chrome pour le rubis, ou le fer et le titane pour le saphir). Ce procédé a favorisé l’apparition des pierres synthétiques sur le marché dès la fin de la Première Guerre mondiale, notamment des corindons, spinelles et rutiles de diverses couleurs.

Inclusions :

La technique produit des traces de croissance concentriques caractéristiques, parfois accompagnées de bulles d’air, ce qui permet de les identifier.

b) Dans un creuset (procédé Czochralski)

Cette méthode permet d’obtenir des cristaux de haute qualité pour l’optique et le secteur du laser. Les composants sont chauffés à environ 2000°C dans un creuset en iridium sous haute fréquence, et un germe cristallin est tiré en rotation, formant un cristal cylindrique. Les produits obtenus incluent des corindons synthétiques, du YAG (grenat d’aluminium et d’yttrium), ainsi que du GGG (grenat de gallium et de gadolinium).

Inclusions :

Ce procédé concentre les bulles d’air à l’extrémité du cristal, laquelle est retirée pour obtenir un cristal pur.

c) Auto-creuset

Utilisé pour fabriquer l’oxyde de zirconium synthétique, ici la poudre elle-même sert de creuset en se frittant. La fusion se fait à une température très élevée (environ 2700°C) par induction. Stabilisé par l’ajout de calcium ou d’yttrium, l’oxyde de zirconium garde une structure cubique. Ce matériau est aujourd’hui l’une des alternatives les plus proches du diamant, et peut aussi être produit dans une grande variété de couleurs.

Inclusions :

Ces pierres sont généralement d’une grande pureté.

2. La dissolution

Certaines pierres, comme l’émeraude, ne peuvent pas être synthétisées par fusion. Il est alors nécessaire de dissoudre les composants dans un solvant jusqu’à saturation. Deux principales variantes existent :

a) Dissolution anhydre

Ce procédé, utilisé pour les émeraudes synthétiques, dissout à chaud les éléments dans un solvant (comme le molybdate de lithium) avant de refroidir lentement la solution, permettant la croissance du cristal. Le cristal obtenu présente les mêmes caractéristiques visuelles qu’un cristal naturel.

Réalisations :

Les premières émeraudes synthétiques de qualité commerciale sont apparues dans les années 1940 aux États-Unis (Chatham), suivies de développements en Allemagne, France, Russie et ailleurs.

b) Dissolution hydrothermale

Cette méthode, plus proche de la cristallisation naturelle, utilise une solution aqueuse sous haute pression (environ 1000 atmosphères) pour faire croître les cristaux. Ce procédé est notamment employé pour la synthèse d’émeraudes, mais aussi pour la production de quartz synthétique, très utilisé dans l’industrie et la joaillerie.

Inclusions :

Les émeraudes produites par cette méthode peuvent présenter des cavités appelées “clous” et des lacunes caractéristiques. Les indices de réfraction de ces pierres sont très proches de ceux des émeraudes naturelles.

3. La synthèse du diamant

La production de diamants synthétiques, bien que nécessitant des pressions extrêmement élevées (entre 50 000 et 60 000 atmosphères), est désormais courante pour les petites pierres destinées à l’industrie. Cependant, la fabrication de diamants de plus grande taille reste difficile en raison des contraintes de pression, bien que des progrès notables aient été réalisés depuis 1970.