Geminterest.com : base de données gemmologique et minéralogique : minéraux, pierres, gemmes, imitations et synthèses
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    Etude N°13 - 20.10.2004 pour: Détermination de l'état naturel ou synthétique d'une émeraude
     

    Détermination de l'état naturel ou synthétique d'une émeraude

     
    Etude de la pierre:
    Types Etudes Résultats Aperçus /Remarques
    Observations:              
    Couleur de la pierre
    Vert foncé profond à nuance bleutée.
    Conforme avec émeraude (très belle qualité).
    Inclusion(s)
    macroscopique(s)
    Néant.

     

    Couleur inclusion(s)
    macroscopique(s)
    /  
    Dureté / /
    Transparence de la pierre
    Très bonne, pierre quasiment pure. Très petite scène d'inclusions dans un coin de la pierre
    Eclat de la pierre
    Vitreux. /
    Dispersion
    / /
    Doublage
    des arrêtes de la pierre
    Nul malgrès la profondeur de la pierre.

    /

    Etat des arrêtes de la pierre
    Très bon. /
    Caractère optique de la pierre
    Anisotrope et présence d'un axe d'isotropie C. Pierre Uniaxe, conforme avec émeraude (naturelle ou synthétique).
    Figure optique et filtre retardant
    Uniaxe négatif, (axe C parallèle à la table). Conforme avec émeraude
    (naturelle ou synthétique).
    Pléochroïsme
    Net: Vert-jaune / Bleu-vert Conforme avec emeraude
    (naturelle ou synthétique).
    Filtre (Chelsea)
    Rouge sombre. Reaction au filtre moins vive que pour certaines émeraudes synthétiques de type anhydre, mais identique à celle observable dans les émeraudes synthétiques hydrothermales ou naturelles de belles qualité.
    Spectre visible (spectroscope à main)


    Sepctre tout à fait conforme avec celui de l'émeraude (naturelle ou synthétique)

    Fluoresence UVC de la pierre
    Nette: rouge sombre

    Fluorescence bien moins prononcée que pour les émeraudes synthétiques anhydres de type Gilson ou Chatham, mais identique à celle observée pour les émeraudes synthétiques hydrothermales "russe".

    Fluoresence UVL de la pierre
    Nette: rouge sombre Fluorescence bien moins prononcée que pour les émeraudes synthétiques anhydres de type Gilson ou Chatham, mais identique à celle observée pour les émeraudes synthétiques hydrothermales "russe".
     
    Mesures
    Indice de réfraction de la pierre
    rotation n ne no np nm ng Dn

    Indices et axe optique cohérents avec émeraude.

    Les indices obtenus sont plus en accord avec émeraude naturelle ou synthétique hydrothermale car des valeur généralement plus faibles sont attendues pour les émeraudes synthétiques de type anhydre

    1/8    1.582  1.588       0.006
    2/8    1.581  1.588       0.007
    3/8    1.586  1.588       0.002
    4/8    1.588  1.588       0.000
    5/8    1.587  1.588       0.001
    6/8   1.586 1.588       0.002
    7/8   1.585 1.588       0.003
    8/8   1.583 1.588       0.005
     
    Axe (Signe)
     Uniaxe(-)
    Biréfringence:
    0.007

     
    Masse
    m = 1.82 ct pierre relativement grosse pour ce type de qualité
     
    Densité
    2.72

    En accord avec émeraude plutôt naturelle

    NB: Les densités des émeraudes synthétiques sont généralement inférieures à 2.70

     Etude des inclusions
    Observations en éclairage à fond noir (darkfield illumination), grosissement 45X:

    Img 1: Cristal strié ou volume négatif

    Img 2:
    Décollement en "confettis irisés"


    Img 3:
    Décollements grenus


    Img 4:
    Décollements grenus nuageux

    Il n'a pas été trouvé d'inclusions en "voiles tournants, voiles croisés", de résidus de fondant typique des synthèses anhydres.

    Les quelques inclusions rencontrées ne font pas clairement la différence entre une émeraude synthétique de type hydrothermale et une émeraude fine.

    Il n'a pas été trouve d'aiguille de phenakite ni d'inclusion en point d'épingle ni de zones de croissances en "dent de scie" souvent rencontrées dans les synthèses hydrothermales

    A ce stade et au vu des données d'indices de réfractions, de densité, les présomptions portent plutôt vers une émeraude naturelle.

    Toutefois et étant donné les ressemblances que peuvent avoir certaines émeraudes synthétiques (notamment les hydrothermales) avec les émeraudes naturelles, une étude spectroscopique dans l'infrarouge reste souhaitable afin d'apporter des indices supplémentaires aux mesures gemmologiques classiques.

    Etude en spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (FTIR):
    [Note technique: Spectre effectués en transmission, 30 scans par courbes, résolution 4cm-1, plage de mesure de 800 à 7800 cm-1, Pas de lissage logiciel des courbes, courbes présentées en Absorbance, appareil Spectrum One Perkin Elmer et logiciel de capture associé.]

    Suivant la publication "GEMS MADE BY MAN p132-134 de 1980 par Kurt Nassau 153", les émeraudes naturelles présentent un jeu de 3 pics entre 5000 et 5500 cm-1 qui peut être intéressant pour discriminer les émeraudes naturelles des synthétiques.

    Les pics à 5443 et 5099 cm-1 sont associés aux molécules d'eau de type I et le pic central à 5266 cm-1 est associé aux molécules d'eau de type II

    Suivant ce livre, les émeraudes naturelles riches en ion alcalins (Cs, Na, Li) montrent une forte intensité du pic de l'eau de type II par rapport aux pics de l'eau de type I.
    Dans le cas d'émeraudes naturelles à faible teneur en ions alcalins l' intensité des ces trois pics peut être semblable.
    Les émeraudes synthétiques hydrothermales ne montreraient suivant ces écrits que les pics de l'eau de type I.
    Les émeraudes synthétiques anhydres ne montrent aucuns des pics associés à l'eau.

    Les observations effectuées ici montrent clairement que l'émeraude étudiée (tracé vert clair) n'est en aucun cas une émeraude synthétique de type anhydre ce qui rejoint parfaitement les observations gemmologiques de fluorescence, filtre Chelsea, indices de réfraction, densité, inclusions.

    La pierre de référence de type synthétique hydrothermale (tracé central noir) montre par contre les trois pics alors que seuls les deux pics de l'eau de type I étaient attendus.
    L'évolution du procédé de synthèse hydrothermale depuis la date de publication doit être prise en compte.
    Il est donc à noter ici que le procédé hydrothermal peut générer des émeraudes à faible teneur en ions alcalins, faisant de ce fait ressembler ce type de synthèse à certaines émeraudes naturelles "faiblement alcalines".

    Une des émeraudes naturelles de référence (tracé rouge) montre une prédominance du pic à 5266 cm-1 confirmant que la distinction reste possible entre les pierres naturelles et les synthétiques hydrothermales de par la comparaison de l'intensité relative des trois pics.
    (L'autre émeraude de référence (tracé bleu foncé) à faible teneur en ions alcalins montre trois pic d'intensités relativement semblables)

    La pierre étudiée montre un pic 5266cm-1 (eau de type II) intense par rapport à ceux à 5443 et 5099 cm-1(eau type I), ce qui va dans le sens d'une pierre naturelle à forte teneur en ions alcalins.

    D'autre part, mais ne sachant pas si cette observation peut être diagnostique, le pics à 7085 cm-1 présent dans les deux pierres naturelles de référence et dans la pierre étudiée n'est pas présent dans la référence de synthèse hydrothermale.

    Les pics de CO2 normalement présent dans toutes les emeraudes naturelles n'ont pas pu etre observés sur l'échantillon étudié ici. Non pas qu'ils n'existent pas mais plutot parce que la methode d'observation choisie n'est pas adaptée à leur détection (mesure en %transmission probablement préférable).

    Conclusions

    Cette émeraude d'une qualité telle qu'elle pourrait faire penser à une pierre synthétique est très probablement une émeraude naturelle.

    NB: Une réserve doit cependant être gardée en mémoire quant à l'éventuelle possibilité de rencontrer une synthèse hydrothermale générant des pierres à haute teneur en ions alcalins qui pourrait peut être (si elle existe) avoir un faciès identique à notre pierre étudiée.
    Une étude FTIR sur un échantillon représentatif d’émeraudes synthétiques hydrothermales serait souhaitable.


     

    Matériel Utilisé pour cette étude

    Outils disponibles Types Utilités Marques
    Utilisation sur cette étude:
    Loupe de poche 10X   Observation détails /
    X
    Dichroscope Cristal de calcite Observation dichroïsme /
    X
    Filtre Chelsea Observation composante Chrome Filtre Gemmological Association and Gem Testing Laboratory of Great Britain
    X
      Hanneman    
    Spectroscope   Observation spectre visible approximatif GIA GEM
    X
    Balance   Pesé Dendritics Gem scale 125
    X
    Balance hydrostatique   Determination densité Dendritics Gem scale 125 et système d'immersion
    X
    Binoculaire 7X -45X Observation sous fort grossissement Euromex
    X
    Equipement binoculaire Cellule d'imersion pour observation horizontale avec ou sans filtres (polarisants croisées, bleus, etc) Observation en immersion Diversses modifications et filtres polarisants Euromex
    Eclairage Source de lumière froide Eclairage Euromex
    X
    Eclairage pour binoculaire Source de lumière froide transmise par fibre optique: Eclairage inscidant Eclairage direct de surface Euromex
    Eclairage pour binoculaire Source de lumière froide transmise par fibre optique et verre dépolis: Eclairage transmis Eclairage direct interne Euromex
    Eclairage pour binoculaire Source de lumière froide transmise par fibre optique et embout plastique blanc: Eclairage diffusé Eclairage global sans point chaud Euromex
    Eclairage pour binoculaire Source de lumière froide transmise par fibre optique et syteme fond noir (darkfiel): Darfield ilumination Eclairage indirect interne et observation sur fond noir Euromex
    X
    Filtres colorés pour binoculaire Filtre verre dépolis bleu Atténuation de couleur en éclairage transmis Euromex
    Filtres colorés pour binoculaire Filtre plastique bleu atténuation de couleur en éclairage darkfield Euromex
    Polariscope système de filtre polarisants sur binoculaire et verre dépolis bleu pour rotation de la pierre détermination du caractère optique Euromex
    X
    Conoscope   Visualisation des figures optiques GIA GEM
    X
    Diiodométhane Diiodométhane technique 98% d=3.32 nD25=1.74 Visualisation en immersion, apreciation de la densité Aldrich
    Réfractomètre Réfractomètre. Eclairage par source de lumière monochromatique Determination de l'indice de réfraction, biréfrigence, Axe optique et signe de ce dernier GIA GEM Duplex II
    X
    Lampe UV Lampe UV Courts (256 nm) Observation de la luminescence /
    X
    Lampe UV Lampe UV Longs (366 nm) Observation de la luminescence /
    X
    Kit dureté minéraux de dureté de référence à l'échelle de Mohs Détermination de la dureté /
     Spectrophotomètre Infra Rouge  Transformée de Fourrier (FTIR) Observation / édition de spectres Infra Rouge Perkin Elmer Spectrum one
    X





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