Geminterest.com : base de données gemmologique et minéralogique : minéraux, pierres, gemmes, imitations et synthèses
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    Irradiation
    Coloration, imprégnation
    Traitement chimique (blanchiment)
    Enrobage
    Autres formes de traitements
    "Les traitements sont souvent appliqués aux Les gemmes pour améliorer leurs couleurs et / ou leurs apparences"
    « Les gemmes et les substances organiques sont traitées pour améliorer leurs couleurs et / ou leurs apparences par des moyens autre que la tailles et le polissage. » La CIBJO (confédération internationale de la bijouterie, joaillerie, orfèvrerie des diamants, perles et pierres) encourage les membres de la profession à communiquer des informations sur les traitements subis, et ce de façon claire. Ce sont : la modification de la couleur par irradiation (par exemple, les topazes bleues, actuellement en grande quantité sur le marché) ; les couleurs modifiées par diffusion d'un dépôt ou par des agents chimiques : par exemple, saphirs et rubis traités par diffusion - si ces pierres sont repolies, la couleur disparaît - ou quartzite teinte pour imiter le jade. Dans ces traitements figurent aussi le remplissage des fentes par des substances qui « rebouchent » les failles et font disparaître les cavités externes. tout ces traitements doivent être signalés clairement. En revanche, d'autres de pratique courante sont tolérés même s'il est recommandé d'en donner l'explication.
    Ce sont : l'imprégnation par une substance organique incolore, comme l'huile de cèdre incolore qui a pour effet d'atténuer les petites fractures des émeraude ; le chauffage modifiant la couleur d'une façon irréversible, par exemple le chauffage de l'améthyste devenant citrine, celui de la Zoïsite qui conduit à la Tanzanite, etc. ; la coloration artificielle des calcédoines : agate verte par exemple, par opposition à la chrysoprase calcédoine verte naturellement ; le blanchiment de l'ivoire ou du corail. Il est souvent très difficile de mettre en évidence certains traitements. La loi oblige à les signaler, sauf lorsque on ne peut pas en faire la preuve, c'est le cas pour les topazes bleus, très répandues actuellement, dont on sait parfaitement que leur couleur n'est pas naturelle. Le seul moyen de le détecter est de les soumettre au test de compteur Geiger, encore que toutes ne répondent pas par l'affirmative à ce test. 120

    -----------------------------------------

    -Les traitements thermiques .

    [Description : Le chauffage est appliqué à beaucoup de gemmes pour en modifier la couleur et/ou la clarté (pureté). Certains matériaux peuvent ne nécessiter que de basses températures (inférieures à 1000°C) pour arriver au résultat désiré. D’autres peuvent demander de très hautes températures pour obtenir le résultat escompté. En plus de cela, certaines variétés de gemmes (comme les corindons) peuvent ne demander que des traitements à hautes températures alors que d’autres comme les diamants peuvent nécessiter de hautes températures en association avec de hautes pressions (HPHT).
    Pour la grande majorité des gemmes traitées de cette manière, la chauffe tend à améliorer la couleur. Dans le cas des rubis et saphirs, le chauffage est aussi utilisé pour améliorer leur clarté par dissolution des inclusions de rutile. En plus de cela les corindons peuvent être chauffés pour faciliter la guérison de leurs fractures que ce soit avec ou sans adjuvant chimiques.
    Un autre effet de particulier de l’exposition des rubis ou saphirs aux hautes températures est quand un fondant (additif chimique [flux]) est utilisé est où l’on peut observer la déposition de corindon synthétique à la surface de la gemme.
    Le processus de chauffage amène également souvent la production de matières vitrifiées (comme des verres) qui peuvent remplir les cavités et les fractures affleurantes à la surface de certains rubis. 103
    ]



    Les traitements thermiques visent pour la plus part des cas à améliorer l'aspect extérieur d'une gemme. Certains traitements visent à changer tout simplement l'aspect, par exemple le changement de couleur en Citrine orange de l'Améthyste violette par chauffage de cette dernière vers 600°C.
    L'amélioration d'aspect se traduit souvent par l'augmentation de la clarté (pureté) et/ou de la couleur, ou par la meilleure répartition de cette dernière.
    Cette pratique est aussi vieille que l'histoire des gemmes. N'avez vous jamais vu un de ces reportages sur les sites d'extraction de saphir ou l'on voit un mineur (burner) placer la récolte de pierre dans un tube, enduire ce tube d'une pâte "secrète" et placer le tout dans un four de fortune au raz du sol? Nous reviendrons sur cette pâte secrète (si vous êtes curieux suivez ce lien), mais comprenons juste ici qu'un matériel rudimentaire peut permettre un traitement thermique, et que celui ci n'a fait que profiter des découvertes en gemmologie pour s'améliorer mais à toujours existé.

    Gardons notre exemple du saphir qui, à mon avis, est un des cas les plus typiques d'application de traitements thermiques.
    Dans la plupart des saphirs, on note la présence d'inclusions de Rutile (TiO2) sous forme d'aiguilles, de soies, de cristaux microscopiques à macroscopiques. La présence de zones colorées soit suivant les lignes de croissances du saphir soit des halos dispersés dans la masse de façon irrégulière. Nous trouvons aussi de nombreuses fractures, craquelures, etc.


    Img : Les inclusions de Rutile peuvent être
    dissoutes par un traitement thermique
    et ainsi améliorer la clarté de la
    gemme, un lent refroidissement
    pourra permettre au Rutile de
    partiellement recristaliser
    sous forme de cristaux
    discontinus donnant
    l'aspect de pointillés.

     


    Amelioration de la couleur et/ou de la clarté:

    1ere ligne: Rubis de Mong Hsu (Myanmar) avant et après traitement thermique.
    2eme ligne: Saphir de kanchanaburi (Thaïlande) avant et après traitement thermique.


    les zones colorées peuvent être homogénéisées par migration et déplacement des centres colorés, les petites craquelures peuvent être partiellement ou totalement "guéries", la couleur soutenue et augmentée par l'éventuelle création de nouveaux centres chromatiques.

     

    [Amélioration de la clarté:

    Le manque de clarté dans une gemme normalement transparente est plus liée à la dispersion plutôt qu'a l'absorption ou à la transmission directe de la lumière. N'importe quoi dans la gemme ayant un indice de réfraction différent de cette dernière dispersera la lumière en la réfléchissant, réduisant ainsi la clarté de l'hôte.

    En général, chauffer à haute température seulement ne suffit pas à améliorer la clarté d'une pierre aux multiples fractures, car il ne fermera ni ne scellera une portion significative de fractures.
    Toutefois, chauffer la pierre à haute température pendant 10 à 20 heures peut en général créer assez de "liant" solide de diffusion pour partiellement cicatriser les petites craquelures. Le procédé fortifie la pierre qui pourra être ensuite taillée avec un risque amoindri de casse. A noter que le remplissage des fractures avec du Borax (tetraborate de sodium) ou autre composés boroniques est souvent une partie du dit traitement thermique mais laissons ceci à la rubrique portant sur ce sujet des remplissages.

    En de rares occasions, des fractures teintes par le fer dans les saphirs, peuvent être moins visibles si le traitement thermique à eu lieu vers 1800°C (haute température), car à cette température, l'oxyde de fer se décompose et se volatilise a l'extérieur des fractures.
    Plus communément, les saphirs contiennent un grand nombre de microcristaux qui sont si petits et si nombreux qu'ils apparaissent comme des nuages ou une brume à l'oeil nu et réduisent la clarté de l'hôte.
    Dans la plupart des cas, quand la pierre est chauffée a haute température, les microcristaux se dissolvent dans le saphir et restent en solution solide quand le saphir refroidit rapidement (comparaison faite aux temps géologique) améliorant la clarté de façon substantielle.
    A ce stade, il est important de noter qu'il n'est pas nécessaire de fondre les cristaux pour re-dissoudre la matière cristalline dans le saphir.
    Par exemple, le Rutile a un point de fusion de 1830°C, mais les aiguilles de Rutile de 1 à 5 µm de diamètre se dissoudront rapidement dans le saphir a 1600°C. Dans ce cas, la combinaison de la solubilité finie de TiO2 (Rutile) dans le saphir à1600°C et de l'inhabituelle haute diffusion des ions Ti4+ déterminent l'apparent ratio de dissolution.


    Amélioration de la couleur:

    Il y a beaucoup de causes de couleur dans une pierre comme le saphir (pour continuer avec cet exemple); toutes ces couleurs sont la résultante de la présence d'impuretés [ou autres points de défaut dans le cristal comme par exemple des atomes manquants, des atomes supplémentaires insérés, des transporteurs de charges comme des électrons excédentaires.
    Les traitements thermiques induisent certaines réactions chimiques (thermochimiques) sur les défauts et impuretés existantes au sein du saphir produisant des spectres d'absorption totalement différents et les changements de couleurs associés comme:


    Drastique amélioration /changement de couleur dans un saphir dit "Geuda" du Sri Lanka. Avant traitement thermique le corindon est incolore laiteux. Après le chauffage en milieu réducteur (sous pression partielle en hydrogène) il est obtenu un corindon bleu = saphir.
    Photo: Courtoisie Didier Albert

  • Changement de l'état de valence d'une impureté, changeant le spectre d'absorption
  • Induire des impuretés isolées pour former des paires qui absorbent différemment de l'impureté seule
  • Dissoudre les minéraux inclus pouvant amener de nouvelles impuretés en solution et ainsi ajouter une nouvelle absorption
  • Désolvater ou précipiter des impuretés qui étaient en solution et changer de ce fait la combinaison des impuretés en solution dans le saphir...
  • ..Sachant que les principales variables disponibles pour manipuler la couleur des saphirs sont la pression partielle en oxygène ou hydrogène à l'intérieur du four, la température de ce dernier, et le temps de chauffe à cette température. 109]

    Pour mieux comprendre le rôle de la pression partielle en oxygène ou hydrogène dans les réactions thermochimiques sur les centres colorés du saphir rendez vous sur cet article (Traduction de G&G BoxA: thermochemistry 109).

     

    [Détection : Dans les corindons, la chauffe est détectée de façon routinière par l’observation d’inclusions thermiquement altérées (comme des cristaux fortement endommagés ou des fractures rebouchées) ou par des modifications de concentrations de couleurs (comme la coloration zonée dans certains saphirs) qui sont observées sous grossissement optique.
    Pour certaines gemmes (comme certains rubis, saphirs, topazes roses) la fluorescence ultraviolette peut aussi donner une indication sur les traitement thermique.
    Toutefois il y a encore un bon nombre de gemmes (quartz, tourmaline et tanzanite [zoïsite]) où la couleur est modifiée de façon homogène et qui ont peu d’inclusions pouvant témoigner de l’exposition aux températures élevées.
    Le traitement thermique de certaines gemmes reste indétectable ou alors dans quelques rares cas demande des méthodes d’analyses plus sophistiquées (comme la spectrométrie UV-Vis-NIR ou Raman). Autrement il y a certaines espèces de matériaux gemmes (comme les corindons ou les diamants) où la détection d’un traitement thermique est possible dans la plus part des cas mais pas systématiquement. 103
    ]


    Et la pâte secrète? me direz vous!

    Comme vous avez surement pu le lire dans l'article sur la thermochimie des traitements, une atmosphère réductrice peut être obtenue dans un four en générant de l'hygrogène dans l'enceinte de chauffe.On peut imaginer que la pâte secrète etait une formulation de charbon et/ou de sucres divers utilisée pour fournir l'hydrogène dans un traitement thermique en milieu réducteur.


    -----------------------------------------

    -La diffusion.

    [Description : Aujourd’hui nous comprenons un peu plus clairement que virtuellement tous types de traitements thermiques mettent en œuvre certaines formes de diffusions. Le terme de diffusion ce réfère au mouvement d’atomes ou de défaut atomiques (comprenant les lacunes cristallines/centres de couleurs) d’une gemme. Le mouvement d’atomes déjà existants dans la pierre correspond à l’effet produit par un traitement thermique (ce phénomène ce réfère à une diffusion interne).
    Le traitement par diffusion lui ce réfère à l’introduction d’atomes provoquant une coloration et venant d’une source extérieure qui vont pénétrer et ce déplacer dans la gemme. Quand ce mouvement d’atomes s’effectue seulement à la surface il est référencé comme diffusion. Si le mouvement s’effectue dans le corps de la pierre que ce soit de façon peu profonde ou dans tout le volume de la gemme il est nommé « bulk diffusion » (ang) ou « lattice diffusion » (ang) (respectivement et grossièrement traductible par « diffusion en profondeur » ou « diffusion dans la maille cristalline »).
    Il est important de noter à ce stade que le terme historique et général de « diffusion de surface » est incorrect en gemmologie.
    Beaucoup d’éléments peuvent être diffusés dans une gemme depuis une source extérieure pour y produire une couleur ou un effet d’astérisme comme le Béryllium (Be) ou des éléments plus bas de la classification périodique comme le titane (Ti) ou le chrome (Cr). 103]


    Etroitement liée au traitement thermique, et le plus souvent appliquée aux saphirs, le traitement dit "par diffusion" vise à faire diffuser, sous l'effet de hautes températures, des ions chromogènes à la surface d'une gemme taillées, par exemple diffuser des ions Titane et/ou Fer sur un saphir incolore pour le rendre bleu.
    En effet la couleur est artificiellement produite sur une très faible profondeur de la surface de la gemme, et cette dernière retrouvera ça couleur centrale si elle est repolie ou retaillée.

     

    Mais on parle aussi de "diffusion en profondeur (bulk diffusion, lattice diffusion)",ou encore "diffusion avec catalyseur".
    Cette diffusion peut transformer des saphirs roses ou jaunes mais aussi bleus pâles, verts pales en saphirs jaunes, oranges, padparadschas (orange rosé) par la diffusion de composés à base de Béryllium .
    De façon artisanale, les corindons sont chauffés en présence de chrysobéryl pour obtenir ce changement de couleur.
    Cette technique à été appliquée par hazard par les "burners" Thai (ceux qui traitent les saphirs de façon artisanale) lors du chaugffage de lots de pierres qui contenaient des chrysobéryls.

    Le parallèles entre le fait que certaines pierres ressortaient oranges et le chrysobéryl à été fait et ainsi un longue serie d'études, et de débats relatifs à ce traitement sont nés.

    Le même résultat ont été obtenus en laboratoire avec du BeO (Oxyde de béryllium) pur, ce qui prouve que le beryllium joue bien un role important dans cette transformation.


    Img1 : Saphirs traités à Haute
    Température en présence de Béryllium

     


    Img2: Souvant rencontrés dans
    les corindons traités à haute
    température en présence de
    beryllium mais non diagnostiques
    de ces derniers:
    Les halos bleus venants de la
    diffusion interne du Titane autour
    des cristaux de rutile.

     

    Grace à ces experiences menées en laboratoire 24, le mécanisme est maintenant relativement bien compris et l'on peut dire que le Béryllium étant plus petit que les ions du Titane ou du Fer, il diffuse bien plus profondément dans la pierre. En revanche la seule présence du Béryllium n’expliquerait pas la nouvelle couleur du saphir après ce traitement, d'ou la supposition d'un rôle de catalyseur de la formation de couleur.
    Le Béryllium et les autres additifs sont diffusés dans le corindon hôte et lié chimiquement avec les ions hérités du cristal hôte initialisant et/ou accélérant ainsi différents mécanismes produisant un jaune à orange intense ainsi que d'autres couleurs dans les tons des saphirs dit padparadschas.
    Ces tests affirment que le béryllium seul n'est pas responsable de la couleur jaune intense, qui est une couleur spectrale, car ayant appliqué cette diffusion sur des corindons synthétiques quasiment purs (incolores) et n'ayant obtenus qu'une coloration brune qui elle n'est pas une couleur spectrale.
    Le béryllium ne serait donc pas le seul agent responsable de la coloration de ces corindons et ne serait donc pas un chromophore (chromogène) d'ou l'appellation qui lui a été associé par certains de "catalyseur" car il ne serait qu'initiateur et/ou accélérateur de réactions thermochimiques de colorations.

    Ces traitements devraient se voir attribuer une lettre specifique sur les certificats des vendeurs du CGA (Chanthaburi Gem & Jewelry Association) en Taîlande comme suit.
    N = Corindon naturel non traité.
    E = Traitement thermique.
    A = Traitement thermique du corindon en symbiose avec d’autres minéraux dans un environnement favorable à la diffusion de béryllium ou autres éléments dans le corindon (AHT).
    T = Diffusion classique et autres traitements (irradiation).

    Ce traitement est actuellement nomé HTLE pour "Heat Treated with Light Elements" par l'AIGS (Asian Institute of Gemmological Sciences).


    Des débats traitent encore du fait que l'on ne nomme pas "diffusées" les pierres ayant subie une diffusion d'hydrogène (voir article traitement des corindons et thermochimie), ou une diffusion de fondant en guise de remplissage de fractures,(Rubis de Möng Hsu).

    Ce traitement reste donc à la frontière du traitement thermique amélioré et de la diffusion classique car il agit sur la totalité de la pierre et non juste en surface comme la diffusion classique.
    Pour des raisons de thermes techniques et de compréhension nous avons choisi de garder ce traitement dans le rubrique des traitements par diffusions.

    La seule constante en terme de traitement par diffusion c'est qu'il soit indiqué, ce qui est généralement le cas à l'heure actuelle dans tous les cas de figures que ce soit pour la diffusion classique ou le HTLE.

     

    [Détection : Quand des éléments lourds (Cr, Ti) sont diffusés dans une pierre depuis une source extérieure, le traitement est détecté avec une observation sous grossissement et immersion grâce aux très faibles profondeurs de pénétration des couleurs résultantes.
    La détection ce fait aussi avec « l’EDXRF» (Energy Dispersive X-Rays Fluorescence) ou la microscopie électronique à balayage ou encore la « SEM-EDS » (Energy Dispersive Spectrometry) grâce aux fortes concentrations de l’élément diffusé.

    Img: Parfois en immersion visualisation
    d'une zone de concentration de
    couleur en périphérie de la pierre
    (pas necessairement visible sur toutes les pierres)

    Quand les éléments légers sont utilisés le traitement peut être plus difficilement détectable de par le fait que la pénétration de la couleur résultante peut s’étendre de façon homogène jusqu’au cœur de la pierre et de par le fait que les élément diffusés et créant la coloration peuvent ne pas être révélés par une analyse chimique classique.
    Si la couleur induite n’a pas pénétré en profondeur et si cette dernière est plus concentrée proche de la surface, on peut détecter le traitement par un grossissement associé à l’immersion de la gemme.
    D’autre part, parce que la diffusion d’éléments légers dans les corindons demande d’extrêmement hautes températures, les inclusions dans les pierres sujettes à cette forme de traitement montrent de plus grands dommages que ceux visibles dans des pierres exposées à de plus basses températures.
    Les concentrations élevées de certains éléments colorants plus légers que les éléments de transition comme le calcium peuvent être détectés par une analyse chimique de routine (EDXRF). La technique SEM-EDS peut elle étendre cette capacité d’analyse en dessous du Bore (B).
    Cependant les éléments légers comme le Béryllium (Be) ou le Lithium (Li) ne peuvent être détectés qu’avec des appareils plus sensibles et beaucoup moins courants comme la « LA-ICP-MS » (Laser Ablation – Inductively Coupled Plasma – Mass Spectroscopy) ou la « SIMS » (Secondary Ion Mass Spectroscopy) comme décrit dans le McClure (2002b).
    103] 

     


    -----------------------------------------

    -Le remplissage des fractures.

    [Description : Ce traitement fait intervenir l’introduction de liquides, de semi solide, de solides (huiles, résines, cires, polymères, verres) dans les fractures affleurantes à la surface de la pierre pour réduire leur visibilité et par conséquent améliorer la transparence et la clarté.
    Il est important de noter que ce traitement peut être appliqué à quasiment toutes les gemmes. 103]

    Le remplissage des fractures de l'émeraude n'est pas nouveau car remontant à plus de 2000 ans.
    Dans cet art antérieur, on remplis sous pression ou dépression les microfissures de l'émeraude avec de l'huile de cèdre. Cette dernière ayant un indice de réfraction bien plus élevé que celui de l'air qui remplissait les fissures, l'aspect général de l'émeraude s'en voit nettement amélioré, et la couleur parait plus franche et soutenue. Cependant, et depuis quelques années, des matières moins "traditionnelles" sont utilisées pour remplir ces fissures.
    Ces substances sont de la famille des résines "époxy" (contenant des fonctions organiques époxydes) et plus généralement du groupe des résines dite Opticon (nom commercial) ou Permasafe etc. Ces résines "époxy", en plus de remplir les fissures, durcissent et donc ne ressortent pas des fractures avec le temps, de plus ces résines ont des indices de réfraction très proches de celui de l'émeraude donnant l'impression que les fractures n'ont tout simplement jamais existées. Mais ces matières synthétiques sont bien souvent colorées en vert pour donner plus de soutient à la couleur naturelle et tendent donc à tromper l'observateur.
    Ces résines ont été utilisées pour la première fois au Brésil mais il est connu que des lots d'émeraudes de Colombie ont été ainsi traitées voici quelques années provoquant la méfiance des gens du métier.
    Depuis des laboratoires spécialisés (CRG/Université de Nantes pour ne citer que celui la) sont à l'affût de ces traitements par résines et des nouveaux composés époxy (comme le Permasafe). Il est en effet important de déceler ce traitement car à contrario du traitement "classique" de huilage, les résines époxy pour la plus part vieillissent mal en se décolorant, jaunissant par déshydratation, oxydation, exposition au soleil, etc. faisant perdre de ce fait la beauté et par conséquent le valeur de la gemmes.


    Le remplissage des fractures (p.e.des rubis) peuvent également être accomplies par des verres.
    Citons par exemple le cas bien connu des rubis de Möng Hsu (prononcez Mong shu). Ces rubis ont souvent de fortes fractures, une couleur légèrement pourpre, et de fortes inclusions de Diaspore sous forme de flocons blanchâtres (V.Pardieu; A.I.G.S.). Ces fractures, parfois assez grandes, pouvaient être remplies par du verre (voir Img1 et Img2 ci contre) ou, à l'image du traitement Yehuda des diamants, du verre riche en plomb car ces verres donne des lustres bien plus brillants que ceux des verres classiques.

    Pour les plus petites fractures il est généralement utilisé un procédé qui n’est pas réellement un remplissage mais plutôt une « cicatrisation » ou « guérison » (tant ce procédé peut rappeler procédé naturel de guérison). Cette technique fait intervenir des produits comme le borax (tetraborate de sodium) qui, à haute température, fondent et deviennent des solvants pour les corindons (rubis, saphir). Ces solvants à hautes températures sont appelés « fondants » ou « flux ».
    Lors du traitement, le fondant, devenu un solvant liquide du corindon (flux), dissoudra/solvatera faiblement la partie externe du corindon y compris les paroies intérieures des fractures.
    Dans la fracture, un échange va se produire entre le corindon se dissolvant dans le flux et le corindon dissout dans le flux recristallisant sur les parois de la fracture.
    Ce système de dissolution/recristallisation favorisera les plus petits volumes à l’intérieur de la fracture (par minimalisation des énergies libres de surface) et génèrera des bulles de contractions. (schéma1)
    Lors du refroidissement, le corindon dissout finira de recristalliser (sous forme de corindon synthétique) fermant la fracture et piégeant des résidus de flux (p.e. borate d’aluminium), sous forme de poches de reliquats vitrifiés plus moins arrondis ou en forme "d'asticots" avec bulles de contractions plus ou moins développées.
    Ces résidus de fondants ont bien souvent le même aspect que ceux rencontrés dans les rubis synthétiques obtenus par procédé anhydre (flux) et pour cause, le système de dissolution/cristallisation y est similaire.


    Il est à noter ici que si l'on peut "soigner" les fissures par dissolution et recristallisation d'un rubis hôte grâce aux fondants, on peut remplir de plus grosses fissures directement par un mélange donnant du rubis synthétique (flux+Alumine+Oxyde de chrome).
    De cette technique sort parfois des pierres qui en plus d'avoir les fractures bouchées par du rubis synthétique ont un "coeur naturel" et une "surcroissance synthétique" (over growth) extérieure (=>augmentation du poids de la pierre).


    Contrairement à l’huilage des émeraudes, la guerison de fractures par cette méthode des fondants est irréversible car les reliquats de fondant dans les poches ne peuvent être re-dissout ou sortis ainsi que le rubis synthétiquement formé dans la fissure.

    Img1: Rubis "glass filed": Fractures
    remplies avec du verre.
    Ici visualisation de la différence
    de lustre entre le rubis et le verre
    affleurant la surface.




    Img2: Rubis "glass filed": Fractures
    remplies avec du verre.
    Observation en immersion de
    bulles et de résidus de
    fusions arrondis.



    Schéma1: Guerison d'une fracture
    par un fondant suivant A, B et C.
    Diminution des energies libres
    de surface lors de la guerison:
    Les poches tendent à devenir
    rondes et une bulle de contraction
    se forme suivant 1, 2 et 3

    Img3: Défauts de lustre et points oranges
    à la surface de la pierre dus aux
    fractures affleurantes bouchées
    par l'agent de remplissage
    (généralement borax).


    Img4: Rubis dont les fractures ont été
    bouchées par des fondants.
    Les résidus de fondant (p.e. borax)
    ayant servis à la "cicatrisation"de la
    fracture ont le même aspect
    "en réseau" que les résidus du fondant
    visibles dans certains rubis
    synthétiques anhydres.


    Img5: Vue côte à côte de fissures
    montrant des résidus de fondant et
    de leur directe correspondance
    avec la fracture affleurante.

     

     

    [Détection : L’amélioration de la pureté apparente est en général détectée par l’observation sous grossissement et avec un peu de recul et d’expérience dans le domaine.
    Cependant quand l’indice de réfraction de la substance de remplissage est proche de celui de la matière hôte et quand un grand nombre d’inclusions inhérentes à ce remplissage sont présentes, la détection peut demander une examinassion rigoureuse en regardant dans de nombreuses directions.
    Dans beaucoup de cas un « effet flash » est noté quand la pierre est vue dans la direction parallèle à la fracture refermé ou une structure à flots de la substance est aussi communément observé. 103]

    NB: Fondant est le terme français pour "flux" (anglais) désignant un solvant minéral de cristallisation (à haute température) de certains composés comme les corindons.

    -----------------------------------------

    -Irradiation

    [Description : La couleur de beaucoup de gemmes peut être modifiée par exposition à des formes variées de radiations comme les électrons, rayons gamma, neutrons. Les radiations peuvent causer des défauts dans la structure atomique du cristal qui seront des centres de couleurs. La coloration résultante pourra être peu profonde ou dans tout le volume de la pierre et dans certains cas pourra être instable à la chaleur et/ou à la lumière. 103]

    Voyons sommairement les différents types de rayonnements venant d'un atome radioactif.

    1°) alpha : Emission de noyaux d'hélium peu énergétiques. (ne traversent pas une feuille de papier)
    2°) beta: Emission d'électrons (-) ou de positons (+) plus énergétiques qu'alpha mais que l’on peut encore facilement stopper. (Ne traversent pas le verre)
    3°) gamma: Emission de photons (rayonnement électromagnétique) de très grande énergie et le plus difficile à arrêter!(peu traverser le plomb)

    Ces rayonnements viennent soit de la décomposition d'un noyaux trop lourds (alpha) soit d'isotopes d'atomes ayant un excèdent de neutrons (beta). Par exemple l'hydrogène (11H) est composé d'un proton formant le noyau et d'un électron gravitant autour de ce dernier et représentant son cortège électronique. Un des isotopes de l’hydrogène, le Deuterium (12H) possède un neutron en plus dans le noyau mais n'est pas radioactif car l'excèdent d'un seul neutron n'est pas trop important. Le Tritium (13H) lui et un autre isotope de l'hydrogène avec deux neutrons excédentaires dans le noyau. Ce coup ci le noyau compte trop de neutrons pour rester stable et un de ces neutrons tendra à se transmuter en proton et ejecter un électron. Donc le noyau de tritium se transforme en un noyau différent, l'hélium (23He), avec émission d'une particule beta - (élèctron).
    Parfois la transmutation n'est accompagné QUE d'une émission de particules beta on parle alors d'émetteur beta pur (comme le tritium), mais souvent le surplus d'énergie que peut avoir le noyau quand il est excisté par cette transmutation (quelle soit beta ou alpha) est restitué en rayonnement gamma lors de son retour à son état énergétique fondamental!

    De façon très schématique, on peut imaginer que si l'on bombarde une substance avec des neutrons, les atomes composant cette substance et plus particulièrement les noyaux se verront frappés par des neutrons qui pourront être capturés par ces noyaux. Les noyaux ainsi enrichis en neutrons seront rendus instables, et ces derniers transmuteront pour donner un atome plus stable mais différent de celui d'origine et n'ayant donc plus les mêmes propriétés chimiques et physique.
    Maintenant si l'on bombarde une substance de rayonnement gamma, ces derniers peuvent de par leur énergie exciter les noyaux et aider des protons et/ou des neutrons à ce transmuter et donner ainsi des noyaux différents de ceux d'origine et par conséquent des atomes aux propriétés chimiques et physiques différentes!

    Un exemple concret maintenant, le cas bien connu de la topaze incolore qui devient bleu suite à ce genre de traitement.
    La topaze bleue traitée est aussi bien obtenue par bombardement gamma que neutronique.

    Suite à ma question sur le forum "Quels sont les centres colorés qui sont formés par ce traitement et comment ils sont formés et stabilisés ?" il a été fourni un texte que je n'hésite pas à reprendre ici pour mieux démontrer la complexité des reactions qui rentrent en jeu.


    [Forum: La Topaze se présente sous différentes couleurs comme : jaune, orange,
    brun, rose, violet, bleu. Tous ces tons sont causés par des centres de couleur,
    à l’exception du rose violet et le ton rose dans certaines topazes orange qui
    eux sont causés par des impuretés de chrome.

    Les topazes brunes ont deux types de centre de couleur :
    BFCC = brown-fading color center = centre de couleur brun non-stable
    BSCC = brown-stable color center = centre de couleur brun stable

    La plupart des topazes brunes naturelles palissent au soleil par ex. : Les
    topazes de l'Utah se ternissent en quelques jours comme certaines topazes
    du Mexique.

    En irradiant des topazes incolores ou roses, elles deviennent brunes. Tous les
    spécimens ne changent pas de couleurs par irradiation. Apparemment ceci
    dépend d’ingrédients spécifiques (non identifiés) qui peuvent stabiliser les
    centres de couleur.

    Les topazes naturelles incolores forment uniquement des BFCC, à quelques
    exceptions prêt.
    Certaines topazes obtiennent une couleur brune ou verdâtre par irradiation.
    Ces spécimens, en les chauffant ou en les exposant à la lumière, ont la
    propriété de perdre leur composant jaune ou brun, et il en résulte une couleur
    bleue.
    Un phénomène curieux est que la couleur bleue n’augmente pas en intensité
    par une radiation aux rayons gamma… Mais une irradiation plus puissante,
    comme un accélérateur d’électrons ou réacteur nucléaire, est nécessaire
    pour obtenir un bleu foncé.

    Des topazes brunes de certaines provenances qui contiennent du chrome
    passent par l’orange avant de devenir roses ou violettes lors d’un traitement
    thermique. Cette couleur est stable.
    D’autres, au contraire, perdent leur couleur par traitement thermique ou
    exposition à la lumière pour devenir incolore.

    La couleur bleue des Topazes, naturelle ou obtenue par irradiation, peut être
    enlevée en les chauffant jusqu’à 450° C.
    Une irradiation restaure alors la couleur. RD(Gemmo)]

     


    Img : Topaze incolore
    non traitée


    Img : Topaze impériale
    Chauffée


    Img : Topaze bleue
    irradiée / chauffée


    Img : Topaze bleue
    irradiée / chauffée

     

     

    Dans le cas du bombardement neutronique des radionucléide (noyau radioactif) peuvent être générés au sein même de la pierre et il peut en ressortir une radioactivité résiduelle car le radionucléide artificiellement formé continue sa lente désintégration/transmutation vers le noyau stable le plus proche.
    Dans le cas d'un bombardement gamma, il ne reste pas trace de radioactivité.
    Ce traitement est souvent associé a un traitement thermique qui permet de "fixer" les nouveaux centres de couleurs formés.
     

    [Les corindons possèdent eux aussi des centres de couleur. Ils sont susceptibles de voir leur couleur changer et en général être améliorée par irradiation. En général c'est le cas avec pas mal de saphirs jaunes, orange (de Ceylan notamment) ou alors les padparadshas qui doivent leur couleur à une association exceptionnelle de fer, chrome et de centres de couleurs, mais aussi avec certains rubis. La condition pré requise est l'existence de centres de couleurs.
    Le laboratoire de l'A.I.G.S. à Bangkok par exemple fait systématiquement subir à tous ces saphirs ce que l'on appelle un "Fade test".
    Ce "Fade Test" permet de déceler les pierres dont la couleur est stable et qui n'ont donc pas été irradiés de celles dont la couleur va disparaître petit à petit car provenant de centres de couleur instables produits par irradiation (Ce "Fade Test" ne permet pas cependant de déterminer si l'irradiation est d'origine naturelle. La pierre est placée à 5mm d'une ampoule et est refroidie en permanence par un ventilateur. La pierre est ainsi exposée 12h à la lumière:
    Si après ce test la pierre à foncé, alors c'est que la couleur est stable et naturelle...La pierre reviendra en 1h environ à sa couleur initiale.
    Si après ce test la pierre a perdu une partie ou toute sa couleur: Alors c'est qu'elle avait été irradiée. Sa couleur était donc due à des centres de couleurs "instables". La pierre aurait perdu sa couleur petit à petit du fait de l'énergie de la lumière et de la chaleur ambiante.
    Ce "Fade Test" a été mis au point par Richar Hugues alors qu'il travaillait pour l'AIGS (Ce test est décrit très clairement dans son livre: Ruby and Sapphire).
    On peut aussi exposer la pierre à un test lumière + chaleur durant 1h. (Il faut éviter alors de soumettre à ce test les pierres présentant de grande cavités remplies de liquide et de gas qui pourrait faire se briser la pierre: Une étude de la pierre au microscope est donc préalablement requise) Ce test est plus risqué mais plus rapide.
    Ce test est important car les saphirs jaunes ou oranges irradiés par les UV sont très courants sur le marché. Irradier un saphir ne demande que très peu de moyens et peut être fait simplement avec une boite à UV trafiquée. Redonner sa couleur à un saphir irradié l'ayant perdue est donc simple... Mais dans certains cas, de multiples processus d'irradiation peuvent à la longue endommager la pierre .(V.Pardieu, AIGS)
    ]

    [Détection : Cette forme de traitement est difficile voire impossible à identifier dans la plus part des gemmes. Dans ce cas des techniques évoluées d’analyses (comme la spectrométrie UV-Vis-NIR ou la spectrométrie de photoluminescence Raman) seront requises.
    Toutefois ce traitement peut être détecté dans certaines gemmes sans ce matériel de pointe comme dans le diamant qui aura des couleurs non observées à l’état naturel ou qui montreront des zones de concentrations de couleurs caractéristiques parce qu’il aura été exposé à des rayonnements spécifiques (électrons rapides, sels de radium, cyclotron). 103]

    -----------------------------------------

    -Coloration Impregnation.

    [Description Imprégnation: Il y a plusieurs aspects de ce traitement. Le premier intervient avec les matériaux à structures poreuses qui sont remplis avec des résines, cires, polymères pour en améliorer la durabilité, le lustre, la transparence ou la couleur.

    Description imprégnation, coloration : Le second aspect de ce traitement consiste à introduire une substance colorée dans une gemme qui a elle aussi une structure poreuse (agate, turquoise) ou des fractures altérant la surface (quartz, corindons), pour en modifier la couleur apparente. 103]


    Img: Corindon incolore dont les
    fractures ont été remplies avec une
    huile rouge afin de simuler un rubis



    Les méthodes de colorations modernes sont plutots liées aux traitements thermiques et à la thermochimie (diffusion y compris) ainsi qu'aux modifications et/ou créations des centres colorés par certaines radiations.
    Les remplissages de fissures se faisant généralemlent avec des matières incolores ou de la même couleur que la pierre qui recoit le remplissage, nous pouvons alors parler de soutient de la couleur mais pas réellement de modification.

    Il est de nombreuses colorations et imprégnations visant à soutenir et/ou modifier la couleur des pierres.
    Certaines de ces colorations sont
    utilisées depuis si longtemps et avec des moyens si simples qu'il est de bonne guerre de nommer ces dernieres : "trucs et astuces pour la coloration des pierres".

      [ Texte suivant de M.France Brad.
    • Pour le Quartz :
      Il suffit de le chauffer et de le refroidir brutallement dans une solution colorée. Celle-ci pénètre dans les fissures du cristal et le colore.
    • Pour les Emeraudes :
      Remplissage des givres par une solution de santal, huile de palme ou autre, colorée en vert. L’opération se fait sous pression ou depression pour facilité la pénétration du liquide gras.

      Pour les pierres poreuses :
    • Les Agates :
      La teinture s'infiltre entre ses cristaux. Les couleurs sont criardes, à l'opposé des nuances délicates des agates naturelles. Seules les parties “tendres” prennent la couleur.
    • L’Agate noire (Onyx) :
      La pierre est plongée dans une solution d’eau chaude saturée en sucre (miel de préférence) puis chauffée dans de l’acide sulfurique. Selon que l’on chauffe plus ou moins, la couleur ira du brun au noir.
    • L’Agate brune (Sardoine) :
      On peut aussi utiliser la solution sucrée et l’acide sulfurique et chauffer legèrement.
    • L’Agate rouge (Cornaline) :
      La pierre est plongée dans une solution de nitrate de fer, puis cuite au four.
    • L’Agate jaune :
      la pierre est plongée dans de l’acide chlorhydrique, puis chauffée doucement. La pierre prend une belle coloration jaune citron.
    • L’Agate verte (chrysoprase) :
      La pierre est plongée dans une solution de sulfate de chrome puis chauffée. On peut aussi utiliser une solution de nitrate de nickel puis chauffer.
    • L’Agate Bleue (Calcedoine) :
      La pierre est plongée dans une solution de ferocyanure de potassium, puis portée à ébullitions dans une solution de sulfate de fer.]
    • La turquoise :
      Les fissures son remplies avec une résine pour durcir/stabiliser la pierre si cette dernière est trop friable. La
      pierre peut également être plongée dans un bain d’huile de parafine pour la rendre plus brillante (stabilisation et/ou amélioration du lustre).
      De la poudre de Turquoise mélangée à de la résine puis compréssée donnéra un bloc de "turquoise reconstituée". Cette dernière pouvant également être colorée en bleu si la poudre de turquoise utilisée etait trop blanche.
      Par ailleur, d
      es morceaux de turquoise peuvent être associés à du verre coloré (avec parfois des cristaux de pyrite de fer) pour donner une autre type de "turquoise reconstitué" qui immitera plus ou moins efficassement la turquoise naturelle.

     

    [Détection imprégnation: Ce premier traitement dans le cas des cires et des résines ce détecte avec un point chaud (aiguille chauffée et appliquée sur la surface de la pierre). Dans le cas des polymères on utilisera la spectrométrie infrarouge et/ou Raman.

    Détection imprégnation, coloration: Dans la plus part des matériaux gemmes l’imprégnation est détectable sous grossissement (binoculaire) quelques fois en combinaison avec une source de lumière diffusée. Les concentrations de couleurs sont souvent présentes à l’affleurement des fractures ou des surfaces poreuses. Dans certains cas les gemmes peuvent être imprégnées pour donner des tonalités de couleurs qui n’existent pas dans la nature. Dans ce cas ces tonalités de couleurs prouvent à elles seule la présence d’une imprégnation (comme dans les cas des agates bleues vif, roses, etc.).
    Toutefois dans certains matériaux poreux (comme le corail, le jade, la turquoise) l’imprégnation peut ne pas toujours être détectable. Pour d’autres matériaux (comme les perles grises, noires, «dorées») des méthodes analytiques plus avancées peuvent être nécessaires comme la fluorescence X (EDXRF), spectrométrie UV-Vis-NIR, spectrométrie Raman.

    Img: Corindon incolore dont les
    fractures ont été remplies avec une
    huile rouge afin de simuler un rubis:
    Visualisation de la coloration
    irégulière et suivant les fractures


    De plus l’imprégnation de certains matériaux peut être détectable avec certains imprégnants et indétectable avec d’autres. Par exemple le jade jadéite vert imprégné peut généralement être détecté avec un simple spectroscope à main (modèle de bureau / portable) cependant beaucoup d’autres couleurs de jades jadéites imprégnés comme les couleurs lavande, noir, marron et jaune ne sont pas détectables. 103]

     

    Img : Aspect et spectre du Jade jadéite non traité



    Img : La howlite teinte en bleu passera pour une turquoise.

     

     

    ----------------------------------------- 

    -Traitement chimique et blanchissement.

    [Description : Ce traitement met en œuvre l’utilisation de produits chimiques pour éclaircir ou blanchir la couleur de certains matériaux et enlever une coloration non désirée. 103]

    Des produits chimiques sont utilisés pour décolorer partie ou totalité d'une pierre afin d'obtenir une couleur plus jolie ou souhaitable.
    Les produits en question peuvent être des oxydants (eau oxygénée), réducteurs, acides (chlorhydrique, sulfurique, perchlorique, etc), bases (potasse, soude, etc.) solvants.
    Il sont choisis en fonction de la matière à éclaircir / blanchir.

    Par exemple l'Ivoire, le Corozo (appellé aussi Ivoire végétale), les perles, peuvent être blanchis par traitement chimique. En règle générale le blanchissement fait appel à de forts oxydants.
    Les acides peuvent être utilisés pour dissoudre par exemple une impuretée au coeur d'un diamant apres avoir creusé un canal au laser par accéder à cette impureté.

    [Détection : Typiquement cette forme d’amélioration est non détectable. Malgré tout il est communément appliqué sur beaucoup de matériaux comme le corail, l’ivoire, le corozo, le jade et les perles.
    Une exception à cette règle générale est le jade jadéite où les effets du processus de blanchissement sur la structure poreuse peuvent être détectés par une observation sous grossissement. 103]


    ----------------------------------------- 

    -Enrobage.

    [Description : Ce traitement a une multitude d’effets désirés en fonction de la matière sur laquelle il est appliqué. Ceci inclus :
    - L’application de substances colorées sur une partie ou la totalité de la surface de la pierre pour induire ou modifier la couleur et/ou l’apparence.
    - L’application de substances métalliques pour produire une couleur iridescente à la surface.
    - L’enrobage avec des résines, des polymères, plastiques, pour améliorer le lustre et/ou la stabilité de la matière ainsi enrobée. 103]


    Img : Création d'uneffet brillant
    par enrobage de la culasse


    L'enrobage peut être utilisé sous plusieurs formes et à plusieurs fins. Les pierres sont partiellement ou complètement recouvertes de substances.
    Le but pouvant être d'augmenter le lustre d'une pierre par un dépot plastique comme déja pratiqué avec le jade jadéite, ou pour donner un effet irisé par l'application de substances métalliques ou encore de changer la couleur en applicant des colorations en surface.
    A noter que la téchnique d'enrobage et à la frontière du traitement et de l'imitation si l'on change par exemple complètement la couleur de la pierre.

    [Détection : L’enrobage est le plus souvent détectable avec une observation sous grossissement optique (binoculaire), par la présence d’indices comme les rayures, l’usure ou la disparition de l’enrobage à la jonction des facettes, de petites bulles emprisonnées par l’enrobant.
    L’enrobage métallique/iridescent est facilement reconnaissable car l’apparence qu’il donne n’a pas lieu naturellement. 103]

    ----------------------------------------- 

    -Autres formes de traitements.

    [ Il y a d’autres traitements qui sont plus ou moins individualisés pour certaines gemmes. Par exemple l’ambre « reconstruite » dans laquelle de petites pièces d’ambre sont combinées pour en donner une pièce plus grosse.
    Le forage des diamants au laser (ang : laser drilling) où un laser est utilisé pour creuser un fin puit pour créer un passage vers une inclusion disgracieuse (inclusion noire de graphite par exemple). Ce passage servant ensuite de voie d’acheminement pour des produits chimiques de blanchissement visant à éclaircir ou atténuer la couleur de l’inclusion.
    Le traitement propriétaire connu sous le nom de « traitement Zachery » pour réduire la porosité et quelques fois améliorer la couleur des turquoises.
    La peinture de l’ivoire pour améliorer le style artistique en opposition avec l’imprégnation qui elle est utilisée quand la couleur de l’ivoire a été altérée.
    Il faut aussi garder en mémoire que deux ou plusieurs types de traitements peuvent être combinés pour créer un résultat différent de celui qui serait obtenu par un traitement unique. Un exemple réside dans l’utilisation de l’irradiation suivie d’un chauffage pour modifier la couleur des topazes et des diamants. 103]

     





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