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gemme - géologie et géophysique.

Publié le 23/04/2013

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gemme - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION gemme, minéral auquel on accorde une grande valeur pour sa beauté et sa durabilité. Un grand nombre de minéraux ont été utilisés comme gemmes. Leur valeur dépend généralement de quatre caractéristiques : la beauté de la pierre ; sa rareté ; sa dureté et sa résistance ; et l'habileté avec laquelle elle a été taillée et polie. Les pierres précieuses ont été limitées à quatre par une loi de 1968 : le diamant, le rubis, le saphir et l'émeraude. En période de guerre ou de trouble économique, beaucoup convertissent leurs richesses en pierres précieuses, qui sont transportables et vendues plus facilement. 2 PROPRIÉTÉS OPTIQUES La beauté des gemmes dépend dans une large mesure de leurs propriétés optiques. Les plus importantes de ces propriétés sont l'indice de réfraction et la couleur. Mais il faut citer également l'éclat, la dispersion (décomposition des couleurs prismatiques) ; le dichroïsme, possibilité pour certaines gemmes de présenter deux couleurs distinctes selon l'angle sous lequel on les observe ; et la transparence. Le diamant est très prisé en raison de son éclat et des feux qu'il jette, le rubis et l'émeraude pour leur intensité et la beauté de leur couleur. Le saphir étoilé et le rubis étoilé le sont pour leur astérisme (apparition d'une étoile), ainsi que pour leur couleur. Dans certaines gemmes, notamment les opales, des zones de couleur brillantes peuvent être observées à l'intérieur de la pierre. Ces zones changent de teinte et de dimension quand on bouge la pierre. Ce phénomène de jeu de lumière diffère de l'éclat et de la dispersion ; il est causé par l'interférence et la réflexion de la lumière par de minuscules irrégularités et fissures à l'intérieur de la pierre. Les opales montrent également des réflexions laiteuses ou nuageuses à l'intérieur de la gemme. Les gemmes qui ont une structure fibreuse montrent des réflexions internes irrégulières semblables à celle de la soie mouillée ou moirée. Plusieurs gemmes possèdent cette propriété optique, appelée chatoyance, notamment l'oeil-de-tigre et l'oeil-de-chat. La réflexion de la lumière par une gemme est une autre propriété optique des gemmes nommée éclat. L'éclat des gemmes est caractérisé par les termes suivants : métallique, adamantin (comme le diamant), vitreux comme le verre cassé, résineux, graisseux, soyeux, nacré ou terne. L'éclat est particulièrement important lors de l'identification des gemmes à l'état brut. 3 IDENTIFICATION DES GEMMES Une gemme ne peut pas toujours être identifiée à sa seule vue. Il est donc nécessaire de s'en remettre aux mesures des propriétés optiques qui peuvent être déterminées sans endommager la pierre. Un gemmologue utilise un instrument appelé réfractomètre pour mesurer la propriété caractéristique de la pierre, l'indice de réfraction, qui est sa capacité relative à réfracter la lumière. De plus, un instrument, nommé polariscope, est utilisé afin de déterminer si une gemme présente une réfraction simple ou double (biréfringence). Les émeraudes, les rubis, les saphirs, les améthystes, les rubis et les saphirs synthétiques sont tous biréfringents alors que les diamants, les spinelles, les spinelles synthétiques, les grenats et le verre ont une réfraction simple (voir Cristal). Un dispositif d'éclairage spécial en lumière noire associé à un microscope binoculaire est employé pour examiner l'intérieur de la gemme, afin de déterminer si elle est d'origine naturelle ou artificielle, et de chercher les inclusions caractéristiques d'une gemme donnée. Ces tests sont généralement suffisants pour identifier le nombre assez limité de matériaux synthétiques utilisés comme gemme. Parfois, cependant, d'autres instruments sont nécessaires, comme le dichroscope, qui mesure le dichroïsme, ou le spectroscope qui détermine le spectre d'absorption caractéristique. Le test de la dureté, associé à celui de la gemme, n'est jamais réalisé par le gemmologue sur les pierres taillées. Un autre test physique qui peut être effectué sur une pierre inconnue est l'évaluation de sa densité relative, ou densité. Pour des déterminations exactes, plusieurs appareils de pesage sont employés, mais on peut estimer la densité relative des pierres les plus légères au moyen d'une série de liquides dont on connaît les densités relatives. Si la pierre flotte dans un liquide d'une densité relative de 4 et coule dans un liquide de densité relative de 3, on estime que la densité relative de la pierre se situe entre ces limites et doit être approximativement de 3,5. 4 PIERRES PRÉCIEUSES ET PIERRES FINES Le tableau ci-contre dresse la liste des pierres précieuses et des pierres fines avec les noms communs qui leur sont donnés. Reportez-vous aux articles particuliers. 5 PIERRES ARTIFICIELLES Le terme de pierre artificielle est utilisé pour décrire l'imitation d'une gemme naturelle ou une gemme synthétique qui est chimiquement identique aux gemmes naturelles. 5.1 Gemmes d'imitation Ces gemmes sont généralement en verre dont la partie inférieure est souvent argentée pour augmenter leur éclat. Depuis la Seconde Guerre mondiale, des plastiques colorés ont remplacé le verre, particulièrement pour les bijoux de fantaisie. Les plastiques sont moins onéreux, plus faciles à mouler et plus légers. Pendant le XIXe siècle, les perles artificielles étaient fabriquées en soufflant des perles en verre et en les plongeant dans un mélange d'ammoniac liquide et d'une matière blanche obtenue à partir d'écailles de poisson. Un type de perle artificielle de meilleure qualité, une perle indestructible, a été introduit peu après 1900. La perle était faite de verre massif avec seulement un petit trou pour le fil. L'éclat nacré était simulé par l'application d'un produit obtenu par le broyage d'écailles d'ablette ; le tout était ensuite recouvert d'une laque transparente incolore. L'imitation la plus réussie du diamant est à base de titane de strontium. Son indice de réfraction est presque identique à celui du diamant et son pouvoir de dispersion est plus élevé. Ainsi, il présente l'éclat du diamant et des feux encore plus éblouissants. Cependant, il se raye facilement. Un matériau plus dur imitant le diamant est le rutile, ou oxyde de titane. 5.2 Gemmes synthétiques Ce sont des matériaux fabriqués qui reproduisent les caractéristiques chimiques et optiques des gemmes naturelles. Les gemmes synthétiques peuvent être identifiées au microscope parce qu'elles sont plus parfaites que les pierres naturelles et ne contiennent pas d'inclusions. Les diamants synthétiques ont été créés pour la première fois par la General Electric Company aux États-Unis en 1955. Lors de ce processus, les composants carbonés sont soumis à une pression de 56 t par cm2 à des températures s'élevant à 2 760 °C. Les diamants ainsi produits ne peuvent convenir que pour l'usage industriel. À la fin des années 1960, une méthode a été mise au point pour faire « grossir « les diamants en chauffant les particules de diamant à une température élevée et en les mettant en présence de méthane. Le gaz se décompose en atomes de carbone, qui adhèrent au cristal de diamant. La structure cristalline du diamant ainsi grossi est identique à celle du diamant naturel. Des diamants d'environ 1 carat (200 mg) ont été obtenus par cette méthode, mais leur coût est toujours considérablement plus élevé que celui des diamants naturels. Les saphirs sont fabriqués dans des appareils qui ressemblent à des chalumeaux oxhydriques. La flamme est dirigée vers un support en argile réfractaire à l'intérieur d'une chambre isolée. L'oxygène entraîne de l'oxyde d'aluminium pur réduit en poudre vers la flamme, et la poudre fond en gouttelettes, formant une boule cylindrique, ou matrice, sur le support. La taille du saphir résultant est contrôlée en faisant varier le flux de gaz, la température et la quantité de poudre. Des boules pesant jusqu'à 200 carats (40 g) ont été fabriquées de cette façon. Des rubis et des saphirs parfaits atteignant jusqu'à 50 carats (10 g) ont été taillés dans des boules de ce type. Les rubis sont fabriqués par le même procédé en ajoutant 5 à 6 p. 100 d'oxyde de chrome à l'oxyde d'aluminium. Les autres couleurs sont fabriquées en ajoutant différents oxydes métalliques. On peut créer des rubis ou des saphirs synthétiques étoilés en rajoutant de l'oxyde de titane dans la poudre d'oxyde d'aluminium et en les chauffant à des températures supérieures à 1 000 °C. Dans les gemmes produites ainsi, les étoiles synthétiques ont des contours mieux définis que les étoiles naturelles. Les émeraudes, dont certaines sont qualité gemme, sont synthétisées par des méthodes encore secrètes. On peut les distinguer des émeraudes naturelles par leur reflet rouge en lumière ultraviolette. 6 TAILLE D'UNE GEMME Le façonnage et le polissage de la pierre, pour mettre en valeur sa beauté et, dans certains cas, pour en éliminer les imperfections, sont exécutés par des spécialistes, les lapidaires. Leur travail, bien qu'il nécessite beaucoup d'habileté, n'est pas aussi exigeant que celui d'un tailleur de diamants. 6.1 Matériaux et équipement Les gemmes sont taillées entièrement par meulage sur des roues ou des disques abrasifs rotatifs. Pour les minéraux dont la dureté ne dépasse pas celle du quartz, des disques en grès naturel sont parfois employés, mais pour les pierres plus dures, comme les rubis et les saphirs, des disques synthétiques de carborundum (carbure de silicium) aggloméré doivent être utilisés. La première étape de la taille d'une gemme est le sciage de la pierre brute. Des disques abrasifs fins ou des disques en métal enduits de poudre de diamant ou d'autres abrasifs sont utilisés lors de ce processus. Un tour dont le plateau en fonte est enduit de carborundum ou de quelque autre abrasif sert au facettage de la pierre. La pierre est fixée à l'extrémité d'une tige, le « dop « ; l'autre extrémité du dop s'insère dans un support perforé de multiples trous. En déplaçant le dop d'un trou à l'autre, le lapidaire peut contrôler l'angle de la face, ou facette, à tailler. Quand la pierre a été facettée selon la forme requise, on la polit sur un plateau en bois ou en tissu enduit d'un abrasif fin comme la poudre de tripoli. 6.2 Les différentes tailles La forme de taille la plus ancienne et la plus simple est la taille en cabochon, dans laquelle la pierre est arrondie. La taille en cabochon est indispensable si on veut mettre en valeur une étoile ou un oeil-de-chat, et elle est la meilleure taille pour les opales, les pierres de lune, et les gemmes opaques colorées. Les pierres taillées en cabochon sont généralement arrondies par le dessous, ce qui embellit parfois leur apparence, mais on recourt aussi fréquemment à cette technique pour donner à la pierre un poids supplémentaire. Il existe différents types de tailles à facettes applicables aux diamants mais également aux autres gemmes. La taille la plus courante est la taille « brillant «. Un brillant est une double pyramide dont le sommet supérieur est tronqué en forme de « table « ; les facettes se répartissent en deux ou trois rangées autour de la table jusqu'à la zone de plus grand diamètre, le rondis (ou rondiste). Sous le rondis, les facettes sont aussi taillées (l'angle des faces de cette pyramide est plus ouvert) et convergent vers une minuscule surface plane, la « colette «, parallèle à la table. La taille « brillant « ordinaire comporte 32 facettes autour de la table dans la partie supérieure de la pierre (couronne) située au-dessus du rondiste, et 24 facettes sur la culasse, partie inférieure de la pierre située sous le rondiste. Dans de rares cas, le nombre de facettes est augmenté par un multiple de 8. Des études scientifiques ont permis de déterminer les dimensions et les angles que devaient former entre elles les facettes pour parvenir à l'éclat optimal. Les gros rubis, saphirs et émeraudes sont souvent taillés en carré ou en rectangle avec une large table entourée d'un nombre assez réduit de facettes. La « taille émeraude «, qui est également fréquemment utilisée pour les diamants, ressemble à la taille « brillant «, mais possède une grande facette carrée ou rectangulaire audessus avec un total de 58 facettes en tout, bien que des facettes puissent être également ajoutées ou soustraites par multiples de 8. 7 PIERRES GRAVÉES Des motifs sont taillés sur les pierres précieuses ou semi-précieuses en camées, où le dessin est en relief à la surface de la pierre, ou en intailles, où le motif est en creux. Les intailles étaient très souvent utilisées comme sceaux ou cachets pour faire des impressions dans la cire ou l'argile dès le IV e millénaire av. J.-C. La technique de la gravure sur gemme nécessite, comme sur toutes les pierres dures, l'emploi d'un outil rotatif en métal. La pierre est fixée à un support en bois et appliquée contre l'outil, qui ne façonne pas lui-même le motif mais frotte seulement de la poudre abrasive sur la pierre. Les anciens utilisaient probablement de la poudre d'émeri mais, depuis la période romaine, l'abrasif est composé d'un mélange de poussière de diamant et d'huile. 7.1 Gravure ancienne Les intailles sont probablement apparues pendant le IVe millénaire av. J.-C., en Mésopotamie, au sein des civilisations élamite et sumérienne. Les premiers sceaux, en pierre, étaient habituellement cylindriques et suspendus à une corde. Cet art a atteint son apogée vers 2800 av. J.-C., sous la forme de gravures élaborées réalisées sur un cristal de roche cylindrique. Ces gravures racontaient généralement les aventures du roi mythique Gilgamesh. Vers le I er millénaire av. J.-C., cet art s'était répandu dans toute l'Asie Mineure et en Égypte. Les Égyptiens ont d'abord adopté le cylindre mais ils ont produit, par la suite, des sceaux de différentes formes, et notamment le fameux scarabée, souvent taillé dans l'un des quartz colorés, améthyste, cornaline ou jaspe. Contrairement aux peuples d'Asie Mineure, ils gravaient des symboles plutôt que des scènes figuratives. Si les Égyptiens utilisaient le quartz, le matériau le plus populaire pour fabriquer des sceaux était la terre cuite émaillée. Les premières gemmes crétoises furent gravées dans de la stéatite tendre, mais, vers 1700 av. J.-C., des pierres plus dures comme la calcédoine furent employées. Les gravures sur gemmes en Grèce et à Rome fournissent un résumé complet de l'histoire de l'art de la période pendant laquelle elles ont été réalisées. Les gemmes grecques du VIe siècle av. J.-C. étaient taillées dans de l'agate, de la cornaline et de la calcédoine. Vers le IVe siècle av. J.-C., la calcédoine est devenue le matériau le plus courant, bien que le lapis-lazuli, l'agate, le jaspe et le cristal de roche fussent également employés. Les gemmes de la période hellénistique, datant d'environ 330 av. J.-C., étaient taillées dans de grandes variétés de pierres, dont le grenat, le béryl, la topaze, la sardoine, l'agate et l'améthyste. L'emploi de verre comme substitut des pierres précieuses a été introduit approximativement à cette époque. Le camée, taillé dans une des variétés de quartz zoné (onyx, sardonix) ou dans du verre de couleur, a fait sa première apparition dans la Grèce hellénistique et a été amené à un niveau artistique élevé par les artisans romains qui façonnaient broches, fermoirs et bagues. 7.2 Renouveau en Europe En Europe, un nombre limité de pierres étaient gravées, généralement des bagues d'évêque, mais cet art déclina jusqu'à la fin du XIVe siècle, quand les gravures florentines et allemandes sont apparues. En Italie, cet art connut un regain d'intérêt grâce à la passion des Médicis pour les gemmes. Si les artistes de la Renaissance se sont inspirés des motifs grecs et romains, ils usèrent d'une certaine liberté d'interprétation qui rendit leur travail unique. D'autre part, le renouveau de la gravure sur gemme des XVIIIe et XIXe siècles a produit des oeuvres qui sont si proches des originaux classiques qu'il est difficile de les distinguer. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.

« identique à celle du diamant naturel.

Des diamants d'environ 1 carat (200 mg) ont été obtenus par cette méthode, mais leur coût est toujours considérablement plus élevéque celui des diamants naturels. Les saphirs sont fabriqués dans des appareils qui ressemblent à des chalumeaux oxhydriques.

La flamme est dirigée vers un support en argile réfractaire à l'intérieur d'unechambre isolée.

L'oxygène entraîne de l'oxyde d'aluminium pur réduit en poudre vers la flamme, et la poudre fond en gouttelettes, formant une boule cylindrique, oumatrice, sur le support.

La taille du saphir résultant est contrôlée en faisant varier le flux de gaz, la température et la quantité de poudre.

Des boules pesant jusqu'à200 carats (40 g) ont été fabriquées de cette façon.

Des rubis et des saphirs parfaits atteignant jusqu'à 50 carats (10 g) ont été taillés dans des boules de ce type. Les rubis sont fabriqués par le même procédé en ajoutant 5 à 6 p.

100 d'oxyde de chrome à l'oxyde d'aluminium.

Les autres couleurs sont fabriquées en ajoutant différentsoxydes métalliques.

On peut créer des rubis ou des saphirs synthétiques étoilés en rajoutant de l'oxyde de titane dans la poudre d'oxyde d'aluminium et en les chauffant àdes températures supérieures à 1 000 °C.

Dans les gemmes produites ainsi, les étoiles synthétiques ont des contours mieux définis que les étoiles naturelles. Les émeraudes, dont certaines sont qualité gemme, sont synthétisées par des méthodes encore secrètes.

On peut les distinguer des émeraudes naturelles par leur refletrouge en lumière ultraviolette. 6 TAILLE D'UNE GEMME Le façonnage et le polissage de la pierre, pour mettre en valeur sa beauté et, dans certains cas, pour en éliminer les imperfections, sont exécutés par des spécialistes, leslapidaires.

Leur travail, bien qu'il nécessite beaucoup d'habileté, n'est pas aussi exigeant que celui d'un tailleur de diamants. 6.1 Matériaux et équipement Les gemmes sont taillées entièrement par meulage sur des roues ou des disques abrasifs rotatifs.

Pour les minéraux dont la dureté ne dépasse pas celle du quartz, desdisques en grès naturel sont parfois employés, mais pour les pierres plus dures, comme les rubis et les saphirs, des disques synthétiques de carborundum (carbure desilicium) aggloméré doivent être utilisés. La première étape de la taille d'une gemme est le sciage de la pierre brute.

Des disques abrasifs fins ou des disques en métal enduits de poudre de diamant ou d'autresabrasifs sont utilisés lors de ce processus.

Un tour dont le plateau en fonte est enduit de carborundum ou de quelque autre abrasif sert au facettage de la pierre.

La pierreest fixée à l’extrémité d'une tige, le « dop » ; l'autre extrémité du dop s'insère dans un support perforé de multiples trous.

En déplaçant le dop d'un trou à l'autre, lelapidaire peut contrôler l'angle de la face, ou facette, à tailler.

Quand la pierre a été facettée selon la forme requise, on la polit sur un plateau en bois ou en tissu enduit d'unabrasif fin comme la poudre de tripoli. 6.2 Les différentes tailles La forme de taille la plus ancienne et la plus simple est la taille en cabochon, dans laquelle la pierre est arrondie.

La taille en cabochon est indispensable si on veut mettreen valeur une étoile ou un œil-de-chat, et elle est la meilleure taille pour les opales, les pierres de lune, et les gemmes opaques colorées.

Les pierres taillées en cabochonsont généralement arrondies par le dessous, ce qui embellit parfois leur apparence, mais on recourt aussi fréquemment à cette technique pour donner à la pierre un poidssupplémentaire. Il existe différents types de tailles à facettes applicables aux diamants mais également aux autres gemmes.

La taille la plus courante est la taille « brillant ».

Un brillant estune double pyramide dont le sommet supérieur est tronqué en forme de « table » ; les facettes se répartissent en deux ou trois rangées autour de la table jusqu'à la zonede plus grand diamètre, le rondis (ou rondiste).

Sous le rondis, les facettes sont aussi taillées (l'angle des faces de cette pyramide est plus ouvert) et convergent vers uneminuscule surface plane, la « colette », parallèle à la table.

La taille « brillant » ordinaire comporte 32 facettes autour de la table dans la partie supérieure de la pierre(couronne) située au-dessus du rondiste, et 24 facettes sur la culasse, partie inférieure de la pierre située sous le rondiste.

Dans de rares cas, le nombre de facettes estaugmenté par un multiple de 8.

Des études scientifiques ont permis de déterminer les dimensions et les angles que devaient former entre elles les facettes pour parvenir àl'éclat optimal. Les gros rubis, saphirs et émeraudes sont souvent taillés en carré ou en rectangle avec une large table entourée d'un nombre assez réduit de facettes.

La « tailleémeraude », qui est également fréquemment utilisée pour les diamants, ressemble à la taille « brillant », mais possède une grande facette carrée ou rectangulaire au-dessus avec un total de 58 facettes en tout, bien que des facettes puissent être également ajoutées ou soustraites par multiples de 8. 7 PIERRES GRAVÉES Des motifs sont taillés sur les pierres précieuses ou semi-précieuses en camées, où le dessin est en relief à la surface de la pierre, ou en intailles, où le motif est en creux.Les intailles étaient très souvent utilisées comme sceaux ou cachets pour faire des impressions dans la cire ou l'argile dès le IV e millénaire av.

J.-C. La technique de la gravure sur gemme nécessite, comme sur toutes les pierres dures, l'emploi d'un outil rotatif en métal.

La pierre est fixée à un support en bois etappliquée contre l'outil, qui ne façonne pas lui-même le motif mais frotte seulement de la poudre abrasive sur la pierre.

Les anciens utilisaient probablement de la poudred'émeri mais, depuis la période romaine, l'abrasif est composé d'un mélange de poussière de diamant et d'huile. 7.1 Gravure ancienne Les intailles sont probablement apparues pendant le IV e millénaire av.

J.-C., en Mésopotamie, au sein des civilisations élamite et sumérienne.

Les premiers sceaux, en pierre, étaient habituellement cylindriques et suspendus à une corde.

Cet art a atteint son apogée vers 2800 av.

J.-C., sous la forme de gravures élaborées réalisées sur uncristal de roche cylindrique.

Ces gravures racontaient généralement les aventures du roi mythique Gilgamesh.

Vers le I er millénaire av.

J.-C., cet art s'était répandu dans toute l'Asie Mineure et en Égypte.

Les Égyptiens ont d'abord adopté le cylindre mais ils ont produit, par la suite, des sceaux de différentes formes, et notamment le fameuxscarabée, souvent taillé dans l'un des quartz colorés, améthyste, cornaline ou jaspe.

Contrairement aux peuples d'Asie Mineure, ils gravaient des symboles plutôt que desscènes figuratives.

Si les Égyptiens utilisaient le quartz, le matériau le plus populaire pour fabriquer des sceaux était la terre cuite émaillée.

Les premières gemmes crétoisesfurent gravées dans de la stéatite tendre, mais, vers 1700 av.

J.-C., des pierres plus dures comme la calcédoine furent employées. Les gravures sur gemmes en Grèce et à Rome fournissent un résumé complet de l'histoire de l'art de la période pendant laquelle elles ont été réalisées.

Les gemmesgrecques du VIe siècle av.

J.-C.

étaient taillées dans de l'agate, de la cornaline et de la calcédoine.

Vers le IVe siècle av.

J.-C., la calcédoine est devenue le matériau le plus courant, bien que le lapis-lazuli, l'agate, le jaspe et le cristal de roche fussent également employés.

Les gemmes de la période hellénistique, datant d'environ 330 av.

J.-C.,étaient taillées dans de grandes variétés de pierres, dont le grenat, le béryl, la topaze, la sardoine, l'agate et l'améthyste.

L'emploi de verre comme substitut des pierresprécieuses a été introduit approximativement à cette époque.

Le camée, taillé dans une des variétés de quartz zoné (onyx, sardonix) ou dans du verre de couleur, a fait sapremière apparition dans la Grèce hellénistique et a été amené à un niveau artistique élevé par les artisans romains qui façonnaient broches, fermoirs et bagues. 7.2 Renouveau en Europe. »

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