Les pierres précieuses colorées doivent leurs teintes fascinantes aux oligo-éléments incorporés à leur structure cristalline lors de leur formation. Ces impuretés, souvent présentes à l'échelle de parties par million (ppm), interagissent avec la lumière pour produire des couleurs vives. Parmi les oligo-éléments les plus influents, on trouve fonte (Fé), vanadium (V), chrome (Cr) et titane (Ti)Cet article explore leurs origines géologiques, leurs mécanismes de coloration et leurs rôles dans des pierres précieuses spécifiques.

1. Chrome (Cr) : le maître des rouges et des verts

Occurrence géologique

Le chrome est un métal de transition souvent présent dans ultramafique roches (par exemple, péridotites, serpentinites) et veines hydrothermales. Il remplace aluminium (Al) dans les réseaux cristallins en raison de rayons ioniques similaires.

Un employé de Sotheby's montre une pièce superbe et extrêmement rare rubis et diamant noir Bague de Cartier, avec un rubis birman pesant 25.59 carats, dont la valeur est estimée entre 12,000,000 18,000,000 6 et 2015 12 2015 dollars américains, lors d'une avant-première à la maison de vente aux enchères Sotheby's à Genève, en Suisse, le mercredi XNUMX mai XNUMX. La vente aux enchères aura lieu à Genève le XNUMX mai XNUMX. (Martial Trezzini/Keystone via AP)

Rôle dans la coloration des pierres précieuses

  • Rubis (Corindon, Al₂O₃): Le Cr³⁺ remplace l'Al³⁺, produisant des teintes rouges intenses. Les transitions électroniques au sein du Cr³⁺ absorbent la lumière jaune-verte et transmettent le rouge.
  • Emeraude (Béryl, Be₃Al₂Si₆O₁₈): Cr³⁺ (et parfois V³⁺) induit un vert profond. La présence de Fe peut modifier la teinte.
  • Alexandrite (chrysobéryl, BeAl₂O₄): Le Cr³⁺ provoque un changement de couleur spectaculaire (vert à la lumière du jour, rouge sous une lumière incandescente) en raison de bandes d'absorption sélectives.
  • Rose Sapphire (Corindon): Les concentrations plus faibles de Cr donnent du rose au lieu du rouge.

Dépôts notables

  • Rubis : Myanmar (Mogok), Madagascar, Tanzanie.
  • Émeraudes: Colombie (Muzo), Zambie, Brésil.

2. Fer (Fe) : le colorant polyvalent

Aigue-marine

Occurrence géologique

Le fer est omniprésent dans la croûte terrestre, présent dans mafique et roches métamorphiquesIl existe dans deux états d'oxydation :

  • Fe²⁺ (ferreux) – produit généralement du bleu/vert.
  • Fe³⁺ (ferrique) – tend vers le jaune/brun.

Rôle dans la coloration des pierres précieuses

  • Saphir bleu (corindon) : Le transfert de charge Fe²⁺ + Ti⁴⁺ (transition d'intervalle) absorbe la lumière rouge, ce qui donne du bleu.
  • Aigue-marine (Béryl) : Le Fe²⁺ dans les sites octaédriques donne une teinte bleue.
  • Péridot (Olivine, (Mg,Fe)₂SiO₄): Fe²⁺ produit du vert olive au vert jaune.
  • Citrine (Quartz, SiO₂): Les impuretés Fe³⁺ créent des teintes jaunes à orange.

Dépôts notables

  • Saphirs : Cachemire (Inde), Sri Lanka, Montana (France).
  • Bleu vert: Brésil, Nigéria, Pakistan.

3. Vanadium (V) : l'élément caméléon

Tanzanite

Occurrence géologique

Le vanadium est souvent associé à hébergé dans du schiste Cautions et  pegmatitesIl remplace Al³⁺ ou Cr³⁺ dans les structures cristallines.

Rôle dans la coloration des pierres précieuses

  • Béryl vert et bleu-vert (« Émeraude vanadique ») : V³⁺ produit un vert pur, souvent plus saturé que les émeraudes à base de Cr.
  • Tanzanite (Zoisite, Ca₂Al₃(SiO₄)₃(OH)): V³⁺ (avec Fe en faible quantité) produit des teintes bleu-violet pléochroïques. Le traitement thermique accentue le bleu.
  • Quelques Alexandrites synthétiques : V³⁺ peut imiter le changement de couleur induit par le Cr.

Dépôts notables

  • Tanzanite : Uniquement dans les collines de Merelani, en Tanzanie.
  • Béryl vanadien : Brésil, Afrique.

4. Titane (Ti) : Le créateur de l'effet bleu et étoile

Blue Sapphire

Occurrence géologique

Le titane est commun dans roches ignées (par exemple, rutile dans les pegmatites) et forme souvent des lamelles d'exsolution.

Rôle dans la coloration des pierres précieuses

  • Saphir bleu (avec Fe²⁺) : Ti⁴⁺ participe au transfert de charge, essentiel pour le bleu profond.
  • Saphir étoilé/Rubis : Les aiguilles de rutile exsoluble (TiO₂) provoquent un astérisme par diffusion de la lumière.
  • Saphirs roses et violets : Les interactions Ti-Fe peuvent modifier la couleur avec le Cr.

Dépôts notables

  • Corindons étoilés : Sri Lanka, Thaïlande.
  • Saphirs bleus : Madagascar, Australie.

Conclusion

Des oligo-éléments comme Cr, Fe, V et Ti sont fondamentaux pour définir les couleurs des pierres précieuses par le biais de transitions électroniques, de transferts de charge et d'effets de champ cristallin. Leur incorporation dépend de conditions géologiques, dont pression, température et chimie de la roche hôteLa compréhension de ces processus aide les gemmologues à identifier les pierres naturelles et synthétiques et améliore l’appréciation de l’art minéralogique de la Terre.

Lectures complémentaires

  • Nassau, K. (1983). La physique et la chimie de la couleur.
  • Giuliani, G., et al. (2019). « Formation, géologie et exploration des gemmes ». Magazine Éléments.

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