Gîtologie des gemmes

La gîtologie des gemmes est un thème fort de la recherche en gemmologie à Nantes, grâce notamment aux travaux du Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de Nantes (ancien laboratoire de Géologie).
Gîtologie de l'émeraude

emeraude-chatham-smallL'émeraude est un béryl vert coloré par du chrome trivalent (Cr3+) ou par du vanadium trivalent (V3+). Le fer trivalent (Fe3+) donne également une couleur verte mais moins soutenue, il ne donne donc pas droit à lui seul à l'appellation "émeraude". Dans la plupart des émeraudes naturelles, Cr3+ et V3+ participent conjointement à la couleur verte, parfois Fe3+ également.

La gîtologie des émeraudes a été intensément travaillée par l'équipe des géologues du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques de Nancy dans les années 1990 et 2000, nous renvoyons à leurs travaux pour les détails.

 

Les émeraudes liées au magmatisme acide

emeraude-magmatisme-acide-smallL'injection d'une pegmatite granitique dans un encaissant basique à ultrabasique (amphibolite, serpentinite...) peut générer de l'émeraude au contact de ces deux roches à chimie contrastée : la pegmatite est riche en silice et apporte le béryllium, alors que l'encaissant basique est pauvre en silice et apporte le chrome et le vanadium. Cette réaction, dite "métasomatique", n'est possible que si des fluides permettent la migration des ions en déséquilibre entre les deux roches : la silice et le béryllium vont migrer de la pegmatite vers la roche basique, et le chrome va migrer vers la pegmatite. L'émeraude va cristalliser à la rencontre du chrome et du béryllium.

Les émeraudes liées aux failles profondes

emeraude-failles-profondes-smallIl arrive que des pegmatites se mettent en place dans des roches basiques sans pour autant que l'émeraude ne cristallise tout de suite : si les fluides ne sont pas assez abondants, la métasomatose ne peut pas se produire. Par contre, ce contact peut être repris bien plus tard à l'occasion de remontée de fluides métamorphiques le long de failles profondes. Les échanges ioniques se produisent alors, et l'émeraude peut alors cristalliser. C'est ce qui s'est produit par exemple à Piteiras au Minas Gerais, Brésil.

 


Les émeraudes des shales noirs

emeraude-colombie-shales-smallLe gisement qui produit les plus belles émeraudes est aussi une exception géologique : dans les mines de Colombie, point de pegmatite ni de roche basique mais des filons de calcite (blanche) dans des roches sédimentaires noires à grain très fin, les shales. Le béryllium, le chrome et le vanadium proviennent du lessivage d'une pile sédimentaire.

 

Les émeraudes vanadifères

La formation des émeraudes vanadifères est une des thématiques que nous explorons à Nantes pour comprendre la gîtologie des émeraudes. Nous avons montré que les sources de vanadium sont des roches sédimentaires riches en matière organique ou en fer. C'est le cas des gisements de Colombie, de Byrud (Norvège), de Salininha (Brésil), de Gandao (Pakistan), etc. Nous avons également examiné en détail les propriétés des émeraudes de Norvège pour comprendre leurs conditions de genèse. Nous avons observé pour la première fois un assemblage de sulfures dans les inclusions fluides multiphases de ces émeraudes. Outre que ces sulfures constituent un critère pour l'identification de leur origine géographique, ils indiquent surtout que les fluides à l'origine de cette minéralisation étaient particulièrement réduits comparés aux fluides des autres gisements d'émeraude.
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Inclusions fluides multiphases dans une émeraude de Norvège. Elles contiennent des cubes de sel et un assemblage de différents sulfures. Ils apparaissent comme un grain noir dans l’inclusion : cette figure est unique dans les émeraudes.

Gîtologie de l'opale

Les connaissances sur la gîtologie de l'opale ont été fortement renforcées ces dernières années grâce aux travaux de plusieurs thèses (Bertha Aguilar-Reyes, Benjamin Rondeau, Eloïse Gaillou) et de nombreux mémoires de DUG. En particulier, ces études ont montré que la roche matrice de l'opale n'est pas nécessairement contemporaine de l'opale, qui se forme souvent par circulation de fluides dans ces roches qui ne servent que de réceptacle à la minéralisation en opale. C'est le cas en Slovaquie où les roches volcaniques (andésite) se sont formées bien avant l'opale, qui est concentrée le long de failles dans ces roches.

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Cette opale (à gauche), achetée par Louis XVIII puis portée par Charles X lors de son sacre, a été trouvée en Slovaquie. La carte géologique (à droite) montre que les minéralisations en opale (en rouge) sont concentrées le long de failles (en pointillé) dans des andésites (en gris).

Par contre, les opales du Wollo en Ethiopie se sont formées immédiatement après le dépôt de cendres volcaniques à l'Oligocène (il y a 30 millions d'années) : le développement d'un sol à partir des cendres a altéré le verre volcanique, ce qui a libéré de la silice permettant la formation de l'opale. La présence de racines végétales fossiles dans ces opales témoigne de la végétation qui s'est développée sur cette surface à cette occasion. 

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Les fossiles végétaux comme ces racines sont fréquents dans les opales du Wollo, Ethiopie.

La gîtologie de l'opale est aujourd'hui un des thèmes de recherche les plus actifs de l'équipe. Nous collaborons avec Patrice Rey, de l'University of Sydney, sur l'opale d'Australie, et avec Dr. Dereje Ayalew, Addis Abeba University, sur l'opale d'Ethiopie.


Gîtologie du corindon

Les travaux du professeur Bernard Lasnier et du Dr. Cédric Simonet ont permis de définir les différents contexte de minéralisation en CORINDON (saphirs et rubis). Ces travaux ont été publiés dans la thèse de Cédric Simonet, et plusieurs articles scientifiques. En particulier, nous avons observé que les teneurs relatives en gallium et magnésium (éléments trace) permettent de distinguer entre les saphirs bleus d'origine magmatique et ceux d'origine métamorphique. Ces travaux sont publiés en français dans la Revue de Gemmologie a.f.g., et en anglais dans la revue Lithos.

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Les teneurs en éléments trace permettent de distinguer les origines géologiques des saphirs.

Gîtologie du diamant

Les travaux en collaboration avec le Muséum National d'Histoire Naturelle ont permis de mettre en avant le rôle des fluides dans la cristallisation du diamant gemme. En particulier, nous avons décrit pour la première fois en détail la nature d'un "sugar cube", inclusion cubique au cœur d'un diamant gemme incolore. Il s'agit de diamant fibreux tout à fait semblable au diamant fibreux classique, comme celui qui recouvre les "coated diamonds", mais ici exceptionnellement recouvert de diamant gemme. Nos observations suggèrent que le diamant gemme se développe dans des conditions tout à fait semblables à celles du diamant fibreux, simplement la vitesse de croissance est beaucoup plus faible dans le cas du diamant gemme.

diamant petitDiamant gemme renfermant un "sugar cube", cœur cubique de nature fibreuse, feutrée d'inclusions de carbonate, d'eau, de saumures et de silicates. Largeur de l'échantillon : 5 mm.





Les diamants riches en hydrogène (de morphologie cuboïde) apportent également leur lot d'information quant à la genèse du diamant : ils suggèrent un milieu de genèse dans lequel le méthane pourrait être la phase fluide dominante.

Les gemmes du Gondwana

Actu Gondwana

Les éditions du Règne Minéral ont publié en 2012 le second Cahier du Règne Minéral consacré aux gemmes formées à l'époque du Gondwana, qu'on trouve aujourd'hui essentiellement en Afrique de l'Est et en Inde. Nous avons participé à deux chapitres de cet ouvrage coordonné par Gaston Giuliani, géologue de Nancy (CRPG) spécialisé dans la gîtologie des gemmes. Un très bel ouvrage indispensable aux passionnés de géologie, minéralogie et gemmologie, dont la lecture est parsemée d'aventures humaines dans ces lieux d'extraction souvent fort exotiques.

Pour commander : http://www.minerauxetfossiles.com/index.php?page=052.

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