Améthyste
Tectosilicate, l’améthyste est la variété gemme la plus prisée des nombreuses espèces du groupe du quartz auquel elle appartient. À l’état naturel, elle se reconnaît aisément par ses cristaux prismatiques pseudohexagonaux de couleur violacée, terminés à chaque extrémité par un rhomboèdre. La couleur va du violet lilas très clair au violet bleuâtre très foncé, en passant par des tons franchement pourpres. Dans un même cristal, la couleur montre des variations d’intensité, la terminaison étant de teinte plus foncée que la base, qui peut être jusqu’à incolore (quartz hyalin) ou blanc opaque (quartz laiteux). Les différentes faces du prisme cristallin sont rarement égales en surface et une même face présente souvent des arêtes non parallèles. Ces caractéristiques morphologiques sont révélatrices du système cristallin du minéral: rhomboédrique, et non hexagonal comme il est trop souvent écrit; l’aspect pseudohexagonal résulte du jeu de la cristallisation qui façonne un prisme à six faces inégales mais délimitant des angles internes à 600. Les faces sont fréquemment striées perpendiculairement à l’axe d’allongement du cristal (axec), révélatrices de la croissance de ce dernier.
L’améthyste taillée peut être plus difficilement identifiable, mais si on la plonge dans un récipient de porcelaine non vernissée on peut observer la variation de teinte caractéristique. Si le doute subsiste, le dichroïsme et, surtout, un simple test de dureté -l’améthyste raye le verre, comme toutes les autres variétés de quartz- lève toute ambiguïté.
formule
SiO2;
système: rhomboédrique;
dureté: 7;
poids spécifique: 2,63-2,65, selon la teneur en éléments mineurs;
éclat: vitreux;
transparence: transparente;
cassure: conchoïdale, esquilleuse.
Le nom d’améthyste vient du latin amethystus, du grec amethustos, signifiant «qui n’est pas ivrogne». Deux hypothèses se disputent cette étymologie. Lors des orgies romaines, les coupes taillées dans l’améthyste donnaient à l’eau que l’on y versait la couleur du vin, tout en évitant bien sûr l’ivresse. Mais on peut préférer la légende suivante. Bacchus, dieu du vin, croisa la belle Améthyste qui se rendait au temple de Diane. L’ardeur très pressante de Bacchus envers la nymphe contraignit celle-ci à appeler éperdument Diane à son secours. Cette dernière transforma Améthyste en un cristal dur et froid dans les bras de Bacchus. Fou de rage, celui-ci versa sa coupe de vin sur la nymphe cristallisée, se dégrisant du même mouvement. Depuis ce geste du dieu, les améthystes sont ainsi plus colorées en leur sommet qu’à leur base.
1. Caractéristiques cristallophysiques
Du fait de sa composition chimique (53,3 p.100 d’oxygène), l’améthyste et les autres variétés de quartz ont été longtemps classées parmi les oxydes, mais leur structure est plus conforme à celle du groupe des tectosilicates. L’arrangement moléculaire se construit avec des tétraèdres SiO4: les ions silicium (Si4+) sont localisés au centre et les ions oxygène (O2-) aux quatre sommets. Cette structure élémentaire est très stable car les quatre liaisons du silicium sont équivalentes et pourvues d’une forte énergie (3,83électronvolts). La longueur de la liaison Si -O est de 0,16nanomètre, correspondant à celle du quartz alpha (basse température). Tous les tétraèdres sont liés entre eux par leurs quatre sommets, construisant la charpente d’ensemble du minéral. Ainsi, chaque atome d’oxygène est lié à deux atomes de silicium, ce qui explique la formule chimique du minéral: SiO2.
La structure tétraédrique s’organise en spirale s’enroulant autour de l’axec d’allongement du cristal. Chaque pas de l’hélice est constitué d’un «anneau» de six tétraèdres [SiO4], chaque anneau étant lié au précédent et au suivant. Le sens d’enroulement peut être droit ou gauche (respectivement dextrogyre ou lévogyre), et on désigne le cristal correspondant de «quartz droit» ou de «quartz gauche». Cette caractéristique s’observe à l’échelle macroscopique. En effet, la terminaison pointue d’un cristal montre une alternance de faces plus grandes et d’autres plus petites; l’observation de la progression de la tronquature de ces faces vers l’apex du cristal permet de déterminer le caractère dextrogyre ou lévogyre de celui-ci, qui induit des propriétés optiques particulières en lumière polarisée (cf. OPTIQUE CRISTALLINE-Principes physiques).
La couleur de l’améthyste est due, d’une part, à la déformation du réseau cristallin du quartz par la radioactivité naturelle de la Terre et, d’autre part, à la présence d’autres éléments chimiques que le silicium et l’oxygène dans l’architecture atomique: principalement le fer (à l’état ferrique, le fer devient quadrivalent en perdant un électron périphérique, état stable à basse température) qui se substitue au silicium, mais aussi le manganèse et le titane, qui trouvent aisément une place dans cet arrangement peu compact (sites octaédriques).
Le réseau cristallin permet aussi l’incorporation d’inclusions fluides, gazeuses et/ou solides piégées lors de la cristallisation. Pour le géologue, l’étude de la nature de ces inclusions apporte des informations précieuses dans de nombreux domaines: métamorphisme, métallogénie, tectonique, cristallochimie, etc. Les inclusions fluides (n’excédant pas quelques dizaines de micromètres) témoignent des conditions de température et de pression lors de l’injection des fluides hydrothermaux, puis de l’évolution de la composition de ceux-ci au cours du temps. Très souvent, ces petites poches de fluide contiennent des bulles de gaz (CO2, CH4, H2S, N2, H2, O2) et, parfois, de minuscules cristaux cubiques de halite (sel gemme, NaCl). L’améthyste peut aussi accueillir, en phase tardive de minéralisation, des cristaux millimétriques aciculaires bruns ou rougeâtres de goethite.
L’améthyste est fréquemment maclée. L’association cristalline la plus appréciée des collectionneurs s’appelle la macle du Dauphiné: deux individus sont accolés par leur base (rotation de 1800 de l’axe d’allongement d’un cristal par rapport à celui du second), donnant un spécimen bipyramidé. La macle du Brésil réunit deux cristaux aux axesc de même orientation, l’un est un quartz droit, l’autre un quartz gauche: la face commune [110] apparaît comme un miroir de symétrie. Dans la macle de La Gardette (du nom de la mine d’or située dans le massif de l’Oisans à quelques kilomètres de Bourg d’Oisans, Isère), moins courante pour l’améthyste que pour le quartz hyalin (le cristal de roche), les deux cristaux sont associés presque perpendiculairement (les axesc faisant entre eux un angle de 840).
2. Propriétés physico-chimiques
L’améthyste ne conserve sa couleur violette que pour des températures inférieures à 2500C. Sa taille et son façonnage doivent donc en tenir compte pour éviter tout échauffement excessif dû à l’abrasion ou à la flamme du chalumeau. Au-delà de cette température, l’améthyste devient incolore puis, entre 400 et 5000C, prend une couleur jaune. À ces températures, le processus est encore réversible et il est possible de redonner à l’améthyste sa teinte violette en l’irradiant. Ce procédé est utilisé pour obtenir des citrines (quartz jaunes aux cristaux naturellement plus petits) à partir d’améthystes de moindre qualité, et vice versa. À partir de 6000C, les inclusions fluides se répandent dans le minéral par dissociation ionique et lui donnent un aspect laiteux. Ces variations de teinte avec la température connaissent quelques exceptions: les améthystes de Madagascar se décolorent mais ne jaunissent pas, celles de Montezuma (Brésil) verdissent, d’autres jaunissent sans passer par le stade incolore. Ces particularités tiennent à des teneurs en fer, en manganèse et/ou en titane variables, conjointement à des mécanismes complexes d’absorption de la lumière.
La structure atomique de ce minéral, notamment son absence de centre de symétrie, induit des propriétés électriques telles que la piézo-électricité et la pyro-électricité. L’améthyste, comme les autres variétés de quartz et aussi la tourmaline, soumise à des contraintes mécaniques selon l’axec, dissocie les centres de gravité des charges positives et des charges négatives: il apparaît ainsi un dipôle électrique avec des charges de signes opposés sur les faces en regard. À l’inverse, si l’on applique un champ électrique sur un cristal (ou une lame convenablement taillée), celui-ci se déforme et devient alors un oscillateur que l’on peut amplifier pour obtenir des amplitudes de vibrations importantes (résonateurs). Cette propriété a permis de nombreuses applications: émission d’ondes hertziennes stabilisées en fréquence, horlogerie moderne (montres «à quartz»), microélectronique et micro-informatique.
La pyro-électricité relève d’un processus analogue: l’électricité est induite par une variation de température et l’effet inverse est également possible. À l’instar du quartz, de nombreux autres minéraux développent cette propriété: tourmaline, topaze, boracite, scolécite, prehnite, etc. L’assemblage de deux cristaux d’améthyste opposés en sens par leur axec (macle du Dauphiné) neutralise ces deux propriétés électriques; cette disposition est encore appelée «macle électrique», à tort en fait.
L’améthyste n’est que très rarement fluorescente (verdâtre sous l’ultraviolet). La couleur de sa poudre est blanche. Elle présente un dichroïsme assez net montrant un ton rouge violacé porté par le rayon ordinaire, et un ton violet bleuâtre sur le rayon extraordinaire. L’améthyste est infusible et insoluble; cependant, la poudre mélangée avec du carbonate de calcium fond en donnant un verre transparent après refroidissement.
3. Les gisements
La genèse de l’améthyste est essentiellement magmatique. Deux contextes géochimiques favorisent sa cristallisation. Dans les effusions volcaniques, exclusivement basaltiques car plus pauvres en silice, l’améthyste tapisse les parois de géodes qui peuvent atteindre des dimensions décamétriques. Dans les intrusions plutoniques (granites, pegmatites), elle emplit les filons hydrothermaux. Dans les deux contextes, elle cristallise tardivement à basse température, de 75 à 1950C. En raison de sa dureté et de sa stabilité physico-chimique, on peut aussi la trouver en gisements secondaires, dans des alluvions, dans des gneiss ou dans des quartzites.
Autrefois, le principal fournisseur d’améthyste était l’Inde, où l’immense plateau basaltique du Deccan livrait de belles géodes. Puis, les gîtes russes de l’Oural (Murzinka) ont fourni de jolis spécimens extraits de filons encaissés dans des granites; de couleur violet rougeâtre, ils paraissent plus pourpres à la lumière d’une bougie. Aujourd’hui, les principaux gisements producteurs sont ceux d’Uruguay et ceux du Brésil (États du Rio Grande do Sul et de Bahia). Les géodes, plus ou moins sphériques ou amygdalaires, au sein de mélaphyres (basaltes altérés à basanite), peuvent atteindre des volumes de plusieurs mètres cubes. Les plus beaux cristaux sont taillés en facettes pour la joaillerie. La Smithsonian Institution expose une améthyste taillée de couleur pourpre pesant 1.362 carats (le carat, unité légale pour les pierres précieuses et fines, équivaut à deux décigrammes) et le British Museum une autre de 343 carats. Les plus gros cristaux d’améthyste pèsent plus de 50 kilogrammes; toujours translucides et présentant de nombreux givres, ils alternent en fait des bandes violettes d’améthyste et des couches de quartz d’un blanc laiteux. Ces masses cristallines, appelées «quartz améthyste», sont plus particulièrement utilisées pour sculpter des statuettes, façonner des objets (coupes, cendriers, etc.), des boules de colliers, des cabochons... Le quartz améthyste rappelle quelque peu l’aspect de la fluorite rubanée, mais cette dernière est facilement discernable par sa moins grande dureté, égale à 4.
Beaucoup d’autres gisements sont connus dans le monde: au Mexique (Las Vigas, Veracruz, Guerrero, Chihuahua), aux États-Unis (Denny Mountains, dans l’État de Washington, mais aussi en Caroline du Sud, en Californie, au Colorado, au Nevada...), en Corée du Sud (Onyang), à Madagascar, en Tanzanie, en Namibie... En France, la gemme était abondante dans le massif du Mont-Blanc (aiguille des améthystes), avant que le site ne soit dilapidé, en Auvergne (Vernet-la-Varenne et Pégut, Puy-de-Dôme), dans les Vosges et en Bretagne (Belle-Île).
L’améthyste est souvent imitée à l’aide de verres et de quartz violets synthétiques montés en doublets. Depuis la fin des années 1970, on peut en effet produire des améthystes synthétiques par voie hydrothermale, et celles-ci sont aujourd’hui largement commercialisées. Ces gemmes artificielles sont difficilement reconnaissables à l’œil nu; toutefois, elles sont stables jusqu’à 500° C, contrairement aux pierres naturelles, et leur spectre d’absorption est caractéristique.