L'authentification des pierres gemmes

Polariscope

Indices de
réfraction

Biréfringence
ou doublage

Pléochroïsme

Dessin

Inclusions,
descriptions visuelles

Conclusion

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Guide des pierres précieuses et des pierres fines : un art, un plaisir et une passion

11 Mars 2010

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L'authentification des pierres gemmes

	Généralités
	Outillage nécessaire
	Mode opératoire

Généralités

Lorsqu'on authentifie une pierre gemme taillée, on détermine grâce à ses propriétés physiques son espèce minéralogique et l'on démontre en fonction de ses particularités de cristallisation ou de texture son origine naturelle, ou bien dans le cas de pierres synthétiques on détermine sa fabrication artificielle (ou des modifications que la gemme aurait pu subir de la part de l'homme lors de traitements thermiques ou autres).

Un oeil expérimenté pourra dans certains cas déterminer l'espèce minéralogique d'une gemme qui a des particularités propres à cette espèce. Mais l'oeil seul ne peut pénétrer suffisamment en profondeur dans la gemme pour déterminer précisément son origine naturelle ou synthétique si elle a subi des modifications de sa structure cristalline par des traitements ou si la pierre est une pierre assemblée (doublet, triplet).

L'emploi et l'aide de certains instruments s'avèrent donc indispensables si l'on veut authentifier très précisément une pierre gemme. A noter tout de même que l'emploi seul des instruments que l'on va décrire ci-dessous n'est pas suffisant pour déceler certaines pierres synthétiques. Seuls les laboratoires de gemmologie possèdent les instruments adéquats pour ce type d'analyse, tels que des spectrographes de diffraction X, des microscopes électroniques à balayage, etc...

Outillage nécessaire

Voici une liste d'outillage et d'instruments servant à l'authentification des pierres gemmes :


	La loupe 10 X : l'indispensable loupe de grossissement dix fois. Elle permettra de détecter rapidement les pierres assemblées (doublets, triplets, agglomérats), les pierres synthétiques fabriquées selon le procédé Verneuil, certains verres, et permettra de pénétrer à l'intérieur de la gemme afin d'examiner sa propreté.

	Le polariscope : il suffit d'examiner la pierre, placée au-dessus d'une source lumineuse entre les deux filtres polarisants afin de séparer les pierres isotropes des anisotropes (et parfois de déceler parmi cette dernière famille les cristaux uniaxes). L'emploi du polariscope est très utilisé lors de la taille des pierres, surtout pour le diamant, car il permet de déceler les tensions internes.

	Le dichroscope : il permet d'observer les couleurs du pléochroïsme, et de discerner la couleur sous-jacente d'un minéral coloré anisotrope.

	$Réfractomètre$ Le réfractomètre : cet instrument permet de déterminer l'indice de réfraction d'une pierre ayant au moins une face polie. On fait pivoter la face polie de la pierre qui a été posée sur le prisme de l'appareil dont on a au préalable mis un liquide (qui s'appelle : liquide de contact). Il suffira d'éclairer le prisme à l'aide d'une lumière monochromatique pour voir apparaître sur l'échelle du réfractomètre une ou deux ombres dont les mouvements permettront de discerner les diverses caractéristiques optiques de la pierre.

	Le palmer ou calibre : cet instrument permettra de mesurer très précisément les dimensions de la pierre, ce qui nous permettra à l'aide de tables de conversion de déterminer la masse de la pierre et de ce fait de connaître sa densité approximative en la comparant à sa masse réelle.

	La balance portable : cet instrument nous permettra de peser très précisément la pierre. Elle peut être électronique ou manuelle (trébuchet). Leur capacité et leur précision est variable selon les modèles.

	La lampe à ultraviolet : cet instrument nous permettra de déterminer la luminescence/fluorescence de la pierre qui est provoquée par le rayonnement de la lumière noire.

	Le spectroscope à main : cet instrument nous permettra de déterminer et de mettre en évidence les lignes et bandes d'absorption dans la lumière visible. Il permettra par exemple de distinguer facilement les rubis (chrome) des saphirs rouges (fer).

	Liquides denses : ces liqueurs permettent de déterminer la densité d'une pierre et cela quelles que soient ses dimensions. La densité des liqueurs varie de 2,57 à 3,52. Le principe est simple : un minéral coule dans un liquide dont la densité est moindre, par contre il restera en suspension si les densités sont égales, et flottera si le liquide a une densité plus forte. Pour déterminer la densité d'une pierre, il faudra donc trouver le liquide dense dans lequel la gemme restera en suspension.

	La brucelle : cet instrument permet de tenir fermement les pierres gemmes sans les abîmer et sans gêner la pénétration de la lumière dans la gemme. La manipulation des gemmes s'effectue plus facilement.

	Le laboratoire portable : présenté dans une malette, le laboratoire portable contient tous les instruments cités ci-dessus avec en plus un microscope stéréoscopique grossissant de 10 à 40 fois. Elle s'avère très pratique lors des déplacements sur le terrain et facilitera grandement le travail en offrant toute la panoplie d'instruments nécessaires à l'authentification des pierres gemmes.

Mode opératoire

Afin d'identifier une pierre gemme il va falloir utiliser certains instruments (cités ci-dessus) et savoir interprêter les résultats que l'on obtiendra. Une formation en gemmologie est nécessaire : elle permettra d'apprendre l'utilisation de ces instruments et donnera des connaissances théoriques sur les pierres gemmes. Il existe aujourd'hui différentes écoles ou instituts en France et à l'étranger qui dispensent ce type de cours. Ne négligez pas cette étape de formation car comme toute discipline, si vous ne possédez pas les bases, ce sera plus difficile pour la suite. Nous allons essayer de vous donner les techniques de base d'identification des gemmes.

Pour identifier une gemme il faudra utiliser au minimum 4 instruments, à savoir : le polariscope, le réfractomètre, le dichroscope et la loupe 10 X.

Nous vous suggérons d'avoir près de vous une feuille d'identification qui pourrait se présenter comme le tableau ci-dessous :

Test avec le polariscope

On commence la série de tests par le polariscope. On place la pierre entre les deux filtres polarisants et on la fait tourner sur elle-même, 1 tour entier. Quatre résultats sont alors possibles :

1) La pierre ne rétablit pas le passage de la lumière : c'est le cas d'une pierre isotrope. On notera sur notre feuille dans la colonne « Polariscope » : « Ne rétablit pas ».
2) La pierre rétablit le passage de la lumière tous les 1/4 de tour : c'est le cas d'une pierre anisotrope. On notera sur notre feuille dans la colonne « Polariscope » : « Rétablit 1/4 tour ».
3) La pierre rétablit constamment le passage de la lumière : c'est le cas des pierres microcristallisées. On notera sur notre feuille dans la colonne « Polariscope » : « Rétablit constamment ».
4) Le passage de la lumière est irrégulier. On notera sur notre feuille dans la colonne « Polariscope » : « Anomalies ». Ces anomalies sont visibles dans tous les spinelles synthétiques, certains diamants, grenats et verres. Attention aux pierres anisotropes uniaxes qui ne rétablissent pas le passage de la lumière dans la direction de l'axe d'isotropie, des irrisations peuvent apparaître (placer la pierre de profil sur le polariscope).

On notera sur notre feuille dans la colonne « Polariscope » le résultat que l'on aura observé, par exemple :

Test avec le réfractomètre

On place ensuite la pierre dans le réfractomètre. Cet appareil nous permettra de lire l'indice de réfraction de la pierre sur une échelle. On notera le résultat sur notre feuille dans la colonne « Indices de réfraction », par exemple :

Test avec le réfractomètre

Lors du test avec le réfractomètre on fait pivoter la pierre sur elle-même d'1/8 de tour dans au moins 4 positions différentes consécutives. Si l'on constate qu'il y a 2 indices de réfraction différents, alors la pierre est biréfringente. La biréfringence s'obtient en soustrayant l'écart maximum à l'écart minimum. Par exemple si on avait pu lire comme indice de réfraction 1,615 à 1,638, on aurait donc une biréfringence de 0,023. On noterait dans notre tableau dans la colonne « Biréfringence ou Doublage » ce chiffre :

Test avec le dichroscope

On utilise ensuite le dichroscope, il nous permettra de mettre en évidence le pléochroïsme des pierres biréfringentes. On notera dans notre tableau dans la colonne « Pléochroïsme » le résultat constaté, par exemple :

Polariscope	Indices de réfraction	Biréfringence ou doublage	Pléochroïsme	Dessin	Inclusions, descriptions visuelles	Conclusion
Rétablit tous les 1/4 tour	1,615 à 1,638	0,023	Fort

Test avec la loupe 10 X

On utilise ensuite la loupe 10 X. Elle nous permettra d'observer les inclusions de la pierre ainsi que les particularités de cristallisation. On fera un dessin de la pierre dans la colonne « Dessin » et on reproduira les observations que l'on aura faites. On notera dans la colonne « Inclusions » les osbervations faites, dans notre exemple, on constatera des « givres liquides » :

Polariscope	Indices de réfraction	Biréfringence ou doublage	Pléochroïsme	Dessin	Inclusions, descriptions visuelles	Conclusion
Rétablit tous les 1/4 tour	1,615 à 1,638	0,023	Fort		Givres liquides

Interprétations des résultats

Cliquez pour agrandir le tableau des caractéristiques des pierres gemmes

Une fois les différents tests terminés il nous restera à les interpréter. Pour cela on utlise un tableau des caractéristiques des gemmes tel que celui-ci (cliquez pour agrandir l'image). Il suffit alors de lire ce tableau et de procéder par élimination afin de déterminer la nature de la pierre que l'on a testée. On sait qu'elle « Rétablit tous les 1/4 tour », on peut donc déjà se placer dans notre tableau dans la sous-partie intitulée « Rétablit tous les 1/4 tour » (colonne « Pol. ») et éliminer les autres sous-parties. On sait ensuite que ses indices de réfraction vont de « 1,615 à 1,638 », ce qui nous permet de supprimer toutes les pierres de notre sous-partie dont l'indice de réfraction est inférieur à 1,615 et supérieur à 1,638. Les quartz, les béryls et toutes les pierres en-dessous de Péridot sont éliminées. On sait que notre pierre a une biréfringence de 0,023, on peut donc éliminer la topaze. Il n'y a plus qu'une pierre qui reste : la tourmaline. On vérifie que dans nos tests on a bien observé un pléochroïsme et que la couleur de la pierre (verte) que l'on a étudiée est bien présente dans notre tableau des caractéristiques (ce qui est bien le cas) pour valider notre interprétation finale : c'est bien une tourmaline.

Polariscope	Indices de réfraction	Biréfringence ou doublage	Pléochroïsme	Dessin	Inclusions, descriptions visuelles	Conclusion
Rétablit tous les 1/4 tour	1,615 à 1,638	0,023	Fort		Givres liquides	Tourmaline

Remarque finale

Il va sans dire que l'exemple que nous avons pris est relativement simple. Certaines pierres de synthèse sont très difficiles à déceler à cause de l'évolution des techniques de fabrication. Dans ces cas là, la seule solution reste les laboratoires de gemmologie, ils sont les seuls à avoir des instruments suffisamment pointus pour réaliser d'autres tests plus élaborés.