"Les diamants étoilés.
Une croissance cristalline particulière. Des propriétés physiques remarquables".

Conférence de Benjamin Rondeau

 

 

Cette étude à porté sur 3 diamants historiques conservés dans les collections du Muséum National d'Histoire Naturelle. Il s'agit de deux lames de clivage dont l'une montre une figure brune à 3 lobes (trèfle) et l'autre une étoile à 6 branches. Le troisième échantillon, taillé en forme très plate, montre 3 secteurs gris disposés en trèfle dans une matrice incolore.

 

Dans ce dernier exemple, les secteurs gris sont clairement cuboïdes avec des surfaces de croissance courbes. Les secteurs incolores sont octaédriques. On a donc ici une croissance mixte cuboïde-octaédrique simple et régulière pour la plus grande période de la croissance cristalline.

 

L'examen de la pierre à 3 lobes bruns montre qu'il s'agit d'un clivage obtenu à partir d'un octaèdre régulier aux arêtes partiellement dissoutes. Les 3 lobes correspondent à l'intersection de 3 secteurs de croissance cuboïde.

 

La pierre à 6 pétales provient d'un clivage effectué au centre d'un octaèdre régulier qui pourrait être le même d'où la pierre à 3 lobes a été tirée. Les 2 plans de clivage passent de part et d'autre du centre de symétrie du cristal, de sorte que chaque plan intersecte 3 secteurs cuboïdes. Par transparence, ces 6 secteurs, décalés de 1/6ème de tour, se recouvrent partiellement et donnent cet aspect de fleur à 6 pétales.

La forme en lobe des secteurs cuboïdes, souvent observée dans les diamants étoilés, s'explique par des variations régulières des rapports de vitesse de croissance entre les deux types de secteurs : si ce rapport est constant, la limite entre les secteurs reste plane. Si un secteur cuboïde se met à croître plus vite, sa surface externe diminue et donc son volume tend à diminuer. La limite entre les deux secteurs s'incurve alors et explique cet aspect lobé.

 
 

L'hydrogène est courant dans le diamant de type I mais, comme pour le nickel, sa présence nécessite beaucoup d'azote. La catégorie "riche en hydrogène" est assez rare mais elle présente des propriétés physiques remarquables :

- le mode de croissance est toujours cuboïde avec la présence de nuages de microfractures.
- la luminescence est typiquement jaune-vert, avec un spectre marqué par une bande large de nature inconnue et des pics fins du centre S1 impliquant du nickel.
- l'absorption UV-visible définit des familles de couleurs typiques : les bruns à jaune-gris, les gris et les gris-bleu à violet.

Les propriétés physiques des secteurs de croissance qui, dans le cas de ces trois diamants étoilés, se sont développés en même temps et dans le même environnement géologique, sont les suivantes :

- existence d'une double réfringence anormale en bordure des cristaux, causée par des contraintes mécaniques subies par la pierre après sa croissance. Des anomalies semblables s'observent également dans les secteurs cuboïdes ou en limite de secteurs : c'est la marque des défauts cristallins concentrés dans ces secteurs.
- les secteurs octaédriques ne sont pas luminescents contrairement aux secteurs cuboïdes qui montrent une luminescence jaune-vert.
La luminescence du diamant gris souligne les zones de croissance courbes du secteur cuboïde et est d'autant plus intense que la coloration grise est foncée.
- le diamant brun montre un spectre UV-visible typique de la famille des "bruns à gris-jaune". Le spectre du gris est très peu marqué car cette couleur est due à la présence d'inclusions de graphite dans une matrice très claire. Son attribution à une famille de couleur est donc délicate. Ici, le secteur cuboïde du diamant à 3 lobes bruns montre une série de pics caractéristiques de la présence de l'hydrogène (pics observés jusqu'à 350 nm). Le secteur octaédrique ne montre pas ces pics mais on y voit le centre N3. L'azote y est donc en agrégats plus gros.

- l'absorption IR des secteurs à 3 lobes bruns et gris montre que tous les secteurs sont très riches en azote, essentiellement sous forme d'agrégats A. Cependant, le signal de l'azote est deux fois plus fort dans les secteurs octaédriques avec en plus un pic à 1377 cm-1 attribué à la présence de platelets. Ces derniers sont absents des secteurs cuboïdes où l'azote y est moins agrégé.
Les secteurs cuboïdes sont beaucoup plus riches en hydrogène que les secteurs octaédriques. Les pics à 3107, 1405 et 2785 cm-1 sont toujours proportionnels : ils constituent un système. Les pics à 3050 et 3154 cm-1 sont parfois absents des secteurs octaédriques : ils caractérisent donc un hydrogène dans une autre position que celle marquée par le système à 3107 cm-1.
- les secteurs octaédriques montrent des pics Raman statistiquement plus intenses et "élancés" que les secteurs cuboïdes qui montrent des pics peu intenses et plus "écrasés".

 

 

 
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