Topaze (gemme)

Espèce : TOPAZE

Variété : Selon les couleurs

Couleur : Toutes les couleurs

Transparence : Transparente

Système cristallin : Rhombique

Formule chimique : A12SiO4(F,OH)2

Composition chimique : Fluorosilicate d'aluminium

Réfraction : Biréfringence biaxiale positive

Indice de réfraction : 1,618-1,621-1,628

Biréfringence : 0,010 (-0,002)

Dispersion : 0,014

Pléochroïsme : T.rose et rouge : de faible à fort, rouge clair et jaune ; t.brun, jaune et orange : de faible à fort, jaune-brun, jaune et jaune-orange ; t.violet : de faible à fort. bleu-violet et rouge pourpre ; t.vert : faible, vert-bleu et vert clair

Fluorescence : T.incolore, bleu et vert : généralement nulle, parfois jaune ou vert léger (OL) et très léger (OC) ; autres couleurs : généralement jaune-orange léger (OL) et très léger (OC)

Densité : 3,53

Dureté : 8

Habitus : Prismatique pseudotétragonal

Genèse des gisements : Magmatique pneumato-litique

Principaux gisements : Algérie, Australie, Brésil (Minas Gerais, Minas Novas), Japon, Angleterre, Mexique, Myanmar, Namibie, Nigeria (Jos), Pakistan (Gilgit), Russie (Sibérie, Oural), Écosse, Sri Lanka (Matale), États-Unis (Californie, Colorado, New Hampshire, Texas, Utah), Zimbabwe (Miami)

Spécifications techniques

Le nom topaze dériverait probablement de l'île de Topazos dans la mer Rouge : selon certains, l’étymologie se réfère plutôt au terme sanskrit tapas (feu). Les cristaux de topaze se trouvent principalement dans des filons d’origine magmatique pneumato-litique dans des roches riches en silice. En raison de sa dureté élevée, il est possible d’obtenir un minéral bien conservé même dans des dépôts secondaires de formation alluviale. La topaze cristallise dans le système rhombique et appartient aux nésosilicates, c’est-à-dire que sa structure est basée sur des tétraèdres isolés SiO4 liés par de l’aluminium en coordination octaédrique auquel sont également liés les ions F et OH. Cette structure, très compacte, est la cause de la densité et de la dureté élevées : en effet, la topaze a été choisie par Mohs comme huitième terme de son échelle. L’habitus est prismatique pseudotétragonal avec des cristaux allongés le long de l’axe c se terminant aux extrémités par la combinaison de pyramides et d’un pinacoïde basal. La clivage est parfait selon le plan basal. La fracture est concoïde et l’éclat vitreux. La topaze ne doit pas être soumise à de hautes températures car cela pourrait provoquer des fractures ainsi que des variations de coloration. Certaines pierres brunes peuvent se décolorer sous une exposition prolongée à la lumière solaire. Le polissage ne doit pas être effectué avec des ultrasons ou à la vapeur mais uniquement avec de l’eau tiède et du savon.

Les nombreuses colorations dans lesquelles ce minéral se trouve déterminent ses variétés qui doivent être indiquées en faisant suivre le terme « topaze » de la couleur de l’échantillon examiné (par ex. topaze jaune, topaze bleue, topaze incolore, etc.). Toute autre terminologie doit être abandonnée. La variété jaune-orange est la plus connue et appréciée en joaillerie : elle était connue sous le nom erroné de « topaze impériale » et est encore aujourd’hui imitée par le quartz citrine. Autrefois, la variété bleue était également considérée comme précieuse, avec des nuances allant du bleu intense au bleu-vert : au cours de la dernière décennie, d’importantes quantités de matériel traité, indiscernable du naturel, ont été mises sur le marché, provoquant une chute vertigineuse des prix. La topaze peut prendre des teintes roses tandis que la coloration rouge est très rare. La topaze incolore était utilisée comme imitation du diamant même si les seules caractéristiques communes aux deux minéraux sont la coloration et la densité. Les autres variétés sont rarement utilisées en joaillerie.

La nature des colorations est attribuée à des centres de couleur d’origine inconnue pour les variétés bleues, brunes et jaunes, et à des ions Cr3+ en coordination octaédrique pour la couleur rose et rouge tandis que les autres colorations sont supposées formées par la combinaison des causes déjà citées (par ex. violet = rouge+bleu, vert = bleu+jaune, orange = rouge+jaune). Les variétés de topaze peuvent être divisées en deux groupes caractérisés par des valeurs d’indices de réfraction et de densité légèrement différentes.

Généralement, on trouve les variétés incolore, verte et bleue avec n =1,608-1,611-1,618 et densité de 3,53 à 3,57 ; les variétés jaune, brune, orange, rose, rouge et violette ont généralement n= 1,628-1,631-1,638 et densité de 3,49 à 3,53. Il n’est pas toujours possible de vérifier le caractère biaxial de cette gemme au réfractomètre car l’indice intermédiaire 𝞫 est proche de la valeur de l’indice inférieur 𝞪. Le déplacement de l’indice inférieur semble donc très limité et n’est pas toujours identifiable ; dans ce cas, l’échantillon peut sembler uniaxial positif. Heureusement, il n’existe pas de gemmes uniaxiales positives avec des indices proches de ceux de la topaze et, en tout cas, celle-ci peut être distinguée de la tourmaline, de la brésilienne, de l’apatite, de l’andalousite et de la damburite par ses valeurs plus élevées de densité. Très rarement, la topaze peut présenter un chatoyant dans les colorations bleues et jaune-orange.

Caractéristiques internes

Les échantillons utilisés en joaillerie ne présentent généralement pas beaucoup d’inclusions et dans certains cas peuvent en être dépourvus. Les inclusions liquides, dans la topaze, tendent à prendre la forme de cristaux négatifs disposés sur des plans parallèles à l’axe c et aux faces du prisme. Les inclusions fluides ont souvent l’aspect de niveaux à deux phases mais sont en réalité formées de deux liquides non miscibles tels que des solutions salines aqueuses et du dioxyde de carbone liquide. Rarement, une phase solide peut également être présente, généralement constituée de sel gemme, quartz, sylvite ou cryolite. Parmi les inclusions solides, on trouve : cristaux prismatiques d’apatite ; cristaux aciculaires ou prismatiques de plagioclases ; touffes de goethite, jaunes ou rouges si altérées ; lamelles de mica muscovite, incolores ; cristaux de fluorite et de monazite ; aiguilles de tourmaline ou hornblende ; lamelles d’hématite pouvant s’altérer en limonite.

Traitements

En irradiant des topazes de couleur rose, rouge, violette ou incolore, il est possible d’obtenir des variétés brun-orange. Par chauffage, on peut obtenir l’effet inverse en passant d’échantillons bruns à incolores ou roses, si des ions chrome sont présents. La reconnaissance de ces traitements est difficile et pas toujours possible. La couleur rose obtenue par chauffage montre un pléochroïsme beaucoup plus fort (rose clair - jaune), comparé à celui naturel qui est par ailleurs rare. Les topazes brunes obtenues par irradiation de celles incolores ont des indices de réfraction typiques du matériau incolore, plus bas que la variété brune naturelle. Certaines topazes brunes peuvent se décolorer à l’exposition à la lumière solaire tandis que d’autres ont une coloration stable. Cela est dû à la présence de centres de couleur différents, stables et instables, dont la nature est encore inconnue. Par irradiation des topazes incolores, on obtient aussi des variétés brun-vert dont la composante jaune est due à des centres de couleur instables qui sont ensuite désactivés par un chauffage modéré ou simplement par exposition à la lumière solaire. Une fois la composante jaune éliminée, on obtient des topazes bleues, azur ou bleu-vert, stables à la lumière solaire, identiques à celles que l’on trouve dans la nature. Par chauffage à environ 450°C, les topazes azur, naturelles ou traitées, pâlissent et redeviennent incolores. La reconnaissance de ce traitement est pratiquement impossible.

Même si des teintes bleues particulièrement intenses, normalement non rencontrées dans la nature, révèlent l’origine artificielle de la coloration, il n’existe pas d’examens instrumentaux courants et non destructifs capables de prouver ce fait. Il faut aussi considérer que les gemmes de couleur azur naturelle peuvent avoir subi, dans les millénaires suivant leur formation, un processus analogue d’irradiation naturelle. Les radiations utilisées pour le « bombardement » des topazes sont généralement des rayons gamma, générés par l’isotope radioactif cobalt 60 ; ces radiations produisent une coloration uniforme, ne nécessitent pas de consommation d’électricité et limitent au maximum la possibilité d’induire une radioactivité dans l’échantillon traité. Les rayons X ne possèdent pas une énergie suffisante pour activer les centres de couleur tandis que les neutrons et les électrons peuvent induire une radioactivité résiduelle dans les gemmes. Les topazes incolores utilisées pour le traitement sont généralement pauvres en impuretés au niveau atomique ; c’est un avantage car certaines impuretés pourraient « s’activer » durant le processus, générant à leur tour une radioactivité pendant de longues périodes.