Le diamant
Connu en Inde dès la fin du IIe millénaire avant J.-C., le diamant est le plus dur des matériaux connus. Cette dureté exceptionnelle en fait l’un des minéraux les plus recherchés et les plus prestigieux. Deux types d’utilisation permettent de distinguer le diamant de joaillerie et le diamant industriel. L’un, réservé à la parure, représente 20p.100 en volume et 75p.100 pour la valeur, l’autre, 80p.100 en volume et 25p.100 seulement pour la valeur de l’ensemble de la production; il a de très nombreuses applications dans l’industrie en raison de sa grande dureté.
C’est cette dernière propriété qui classe le diamant en matériau stratégique de première importance dont tous les gîtes connus sont exploités. Très rare à la surface du globe, sa synthèse est indispensable pour répondre à la demande sans cesse accrue de variétés industrielles de diamants : Boart, Carbonados... par exemple; en effet, la consommation de ce matériau est liée à la production de l’acier.
Ses qualités transparentes en font la plus importante des pierres précieuses, il représente 88 p.100 de la valeur de l’ensemble de la production de toutes les gemmes, en raison de la réfringence et la dispersion colorée, appelée «feux», de ses cristaux transparents. Le diamant est une variété allotropique du carbone qui cristallise sous de fortes pressions et des températures élevées dans le système cubique. Métastable à température ordinaire, il est cependant inaltérable aux agents chimiques et ne brûle qu’à haute température dans un courant d’oxygène.
Le seuil énergétique pour sa transformation en graphite hexagonal -forme cristalline stable du carbone à pression ordinaire -étant élevé, les cristaux de diamant formés pendant l’ère primaire ont pu parvenir jusqu’à nos jours parfaitement conservés et non érodés, en raison de leur inaltérabilité et de leur dureté exceptionnelle. Le diamant est placé au degré 10 de l’échelle comparative des duretés des minéraux (échelle de Mohs). Ses formes cristallines dérivent du cube, octaèdre, dodécaèdre, hexoctaèdre, etc. Son clivage octaédrique est utilisé lors des opérations de taille des cristaux transparents comme «pierres précieuses». Son poids spécifique est de 3,52; son indice de réfraction, de 2,42 pour la lumière jaune, varie de 2,407 pour la lumière rouge à 2,451 pour la lumière violette, ce qui provoque une dispersion colorée, c’est-à-dire des «feux» scintillants dans les pierres taillées à facettes.
1. Diamant de joaillerie et diamant industriel
Pour être de première qualité, le diamant de joaillerie doit être parfaitement incolore et pur à la loupe, la présence d’inclusions et de particularités de cristallisation trop visibles (glaces, crapeaux, lignes de mâcle, givres, cristaux étrangers, etc.) lui retirant beaucoup de sa valeur, ainsi que des teintes jaunâtres ou brunâtres. Les jolies teintes rose, bleu, jaune d’or (jonquille), vert vif, etc., augmentent par contre sa valeur lorsqu’elles sont homogènes et vives.
Le diamant se taille de diverses façons: à facettes en «rose», avec un dessous plat, en forme de «baguette», en «taille à degré» ou «taille émeraude», en «navette», en «poire»; la taille la plus utilisée étant la taille en «brillant», rond constitué d’une table entourée de 32 facettes sur le dessus et de 24 facettes sur le dessous, soit 57 facettes qui portent au maximum les scintillements colorés qui font le charme et la beauté de cette éclatante pierre précieuse. L’unité de poids du diamant est le carat métrique, qui équivaut à deux cents milligrammes (5 carats = 1 gramme).
La consommation du diamant par l’industrie sidérurgique avoisine 7 carats pour 100 tonnes d’acier. Ses usages sont variés: outils de tour, aléseurs, forets, couronnes de sondages, scies diamantées, dresse-meules, fraises de dentiste. Indispensables à l’industrie, les 100millions de carats produits annuellement doivent être complétés par la même quantité fabriquée par synthèse pour répondre à une demande sans cesse croissante. Environ 400 tonnes de diamants naturels auraient été extraites des mines depuis le début des exploitations, soit 2 milliards de carats.
Mode de gisement
La gîtologie du diamant est variée. On le rencontre dans les kimberlites, roches ultra-basiques assez particulières qui se présentent sous forme de pipe, sorte de cheminée d’explosion volcanique, ou de dyke, sorte de filon vertical, peu épais. On le rencontre aussi dans les éluvions et alluvions qui dérivent directement du démantèlement des pipes et des dykes ainsi que dans les gîtes secondaires, c’est-à-dire remaniés -conglomérats, grès, terrasses marines, formations dunaires, etc. L’érosion de ces kimberlites, à plusieurs époques, a permis que soient minéralisées des alluvions ou éluvions anciennes devenues parfois métamorphiques et constituant des gîtes secondaires qui, érodés à leur tour, ont pu minéraliser des alluvions et éluvions plus récentes. Remplis de brèches cimentées par la kimberlite, les pipes ont des diamètres variant de quelques dizaines de mètres à plus d’un kilomètre. Leur âge s’échelonne entre 2,2 milliards et 80 millions d’années. Les plus anciennes venues, au Ghana par exemple, se sont mises en place au Précambrien, mais c’est le Crétacé qui a vu leur plus bel épanouissement: 75 p.100 de la production actuelle en dérive. Toutes ces venues kimberlitiques ne sont pas forcément minéralisées. La concentration en diamant dans la roche primaire est assez faible, les teneurs les plus basses exploitées variant entre 0,07 et 0,10 carat par tonne, une teneur de 1,5 carat par tonne étant jugée exceptionnelle. Certains minéraux associés au diamant dans la roche et l’accompagnant dans les alluvions -pyrope, diopside chromifère, ilménite magnésienne -peuvent servir de «traceurs», et sont recherchés de façon systématique lors de sa prospection. Pour le diamant en alluvions, les grandes sociétés exploitent rarement des graviers dont la teneur descend aux alentours de 0,015 carat par mètre cube; en revanche, une teneur de 2,5carats par mètre cube est exceptionnellement rencontrée.
Les principaux pays producteurs
L’ Inde
L’Inde, avec Bornéo, est resté le seul producteur de diamant jusqu’à la découverte des gisements brésiliens, au XVIIIe siècle. Les anciens gisements s’étendent sur plus de 1.000 kilomètres et sont surtout localisés autour des villes de Panna, Sambalpur, Wairagarh et des légendaires centres de Kollur et Partial d’où ont été extraits les plus célèbres diamants de l’Inde: le Régent (140 carats, Louvre); l’Orlov (189,5 carats, Kremlin); le Koh-i-Noor (108,9 carats, tour de Londres); le Darya-i-Nur (176 carats, trésor de Téhéran). Les gisements actuels sont situés dans la région de Panna. Le diamant provient de graviers et conglomérats du Précambrien et d’un pipe kimberlitique.
Le Brésil
Découvert au Brésil en 1726, le diamant est dispersé à travers le pays sur près de 3.500kilomètres. À Diamantina, le diamant se rencontre dans les conglomérats et dans les éluvions et alluvions; les gîtes les plus anciens ont 1,7 milliard d’années, datent du Précambrien, et sont situés dans le nord, à Roraima. Les plus grandes pierres ont été trouvées à Coromande, par exemple le diamant Président Vargas de 726 carats. L’exploitation la plus importante de nos jours est constituée par deux dragues à godets qui recueillent les alluvions de Lavrinhas sur le río Jequitinhonha. La production annuelle avoisine 300.000carats.
L’ ex-U.R.S.S.
Le diamant a été découvert en Russie en 1830 dans les placers d’or des monts Oural, à la suite d’une très grande campagne de prospection systématique. Les très riches gisements sibériens de Yakoutie ont été découverts près de Mirny et Shologontzky. Le diamant se rencontre dans les kimberlites dont l’âge des venues s’échelonne entre l’infra-Cambrien et le Jurassique; c’est du pipe Mir (paix) que proviennent les plus belles pierres. Les plus grands diamants soviétiques sont conservés bruts dans le fonds diamantaire du Kremlin: l’Étoile de Yakoutie, de 232,10 carats, trouvé en 1973; IvanBabouchkin, de 171,15 carats; Potchine, de 135 carats, et la Grande Ourse, de 114,37 carats. À la fin des années quatre-vingt, la production avoisinait 12 millions de carats. L’Union soviétique était le deuxième producteur du monde de diamant de joaillerie avec une production probable de 1,8 à 2 millions de carats gemmes.
L’ Afrique du Sud
C’est en 1866 que le marché du diamant a été bouleversé par la découverte des riches gisements d’Afrique du Sud. La découverte des cheminées volcaniques diamantifères de Kimberley a mis fin à des siècles d’interrogation sur l’origine du diamant. Enfin découvert dans une roche mère, la kimberlite, le diamant fut alors l’un des grands centres d’intérêt du capitalisme industriel en pleine expansion. L’approvisionnement régulier de l’Europe en diamants a donné alors une extraordinaire impulsion à toutes les professions qui s’y rattachent. Son emploi sans cesse accru pour l’industrie lourde (machines-outils) absorba la totalité de la production des diamants gris impropres à la taille. En un siècle, la valeur des diamants produits par l’Afrique du Sud est comprise entre 400 et 500 milliards de francs. Les gros diamants qu’on y a trouvé sont les plus fabuleux connus: l’Excelsior, de 993 carats, et le Jubilé, de 650 carats, découverts à Jargenfontein en 1893 et 1895; puis, en 1905, dans la mine Premier: le Cullinan, de 3.106carats, dont on tira une centaine de pierres taillées parmi lesquelles les deux plus gros diamants taillés du monde qui font 530 et 317 carats et sont exposés parmi les joyaux de la Couronne d’Angleterre à la tour de Londres. Les centres de production les plus importants sont les suivants: Premier, la plus grande mine de diamant du monde (kimberlite de 1,7 milliard d’années); les pipes proches de Kimberley: Wesselton, Dutoitspan, De Beers, Bultfontein; Finsch, Orapa, les dépôts de plage et les dépôts sous-marins de la côte ouest, et ceux qui sont situés au nord du fleuve Orange.
Les gisements de la côte du Sud-Ouest sont de loin la plus surprenante des riches découvertes en diamant du monde entier. Près de 50 millions de carats de gemmes y ont été extraits, la moyenne de grosseur des pierres est élevée (0,91 carat). Le pourcentage de pierres industrielles est très bas! La qualité blanc pur représente 60 p.100 du total de la production, les belles pierres de 1 à 3 carats sont fréquentes avec de grands cristaux de 236, 180 et 138 carats. Tous ces gisements dont l’exploitation est très rationnellement industrialisée font de l’Afrique du Sud le premier producteur de diamants de joaillerie.
Les autres pays producteurs
Parmi les producteurs dont l’extraction du diamant est l’une des principales richesses économiques, nous pouvons citer:
- Le Zaïre. Ce pays assure la plus volumineuse production de diamants industriels du monde; ses réserves représentent les quatre cinquièmes des réserves mondiales de diamants industriels, notamment grâce au gisement de Bakwanga. La production cumulée depuis 1907, date de la découverte des premiers diamants, avoisine le milliard de carats. La qualité des quelques diamants-gemmes produits est assez décevante.
- La Sierra Leone. Le diamant provient des alluvions dérivant de dykes de kimberlite du Crétacé. Les pierres de 20 à 50 carats ne sont pas aussi rares qu’ailleurs et, en 1945 et 1972, ont été découverts deux énormes cristaux de 770 et 1.250 carats.
- L’Angola. Les gisements sont situés le long des rivières Linmbé et Chimbé; la valeur cumulée des diamants extraits à ce jour représenterait de 15 à 20 milliards de francs.
- La Tanzanie. Le grand pipe kimberlitique de Mwadwi (mine Williamson), datant du Crétacé, produit de magnifiques pierres. Les qualités gemmes représentent de 60 à 70 p.100 de la production, qui dépasse depuis 1913 les 10 milliards de francs.
- Le Ghana. Les gîtes sont du Précambrien: 2,3 milliards d’années. Les pierres sont de petite taille et leur production avoisine 9 milliards de francs depuis 1919.
- Le Centrafrique. Principale ressource du pays, la production cumulée depuis 1914 est de l’ordre de 5 millions de carats.
On peut citer, parmi les autres producteurs, la Côte-d’Ivoire, le Venezuela, le Guyana, Bornéo, la Chine, l’Australie (premier producteur de diamants industriels), le Botswana, la Namibie.
2. Diamant de synthèse
On désigne par synthèse du diamant le processus qui permet de transformer du carbone ou un produit carboné en diamant. Cette opération est réalisée à l’échelle industrielle par quatre firmes commerciales: A.S.E.A. (Suède), De Beers (Afrique du Sud), General Electric (États-Unis) et Tomel (Japon); leur production annuelle avoisine 100 millions de carats, soit environ 20 tonnes. Ces diamants synthétiques sont de petite taille (env. 0,5mm) et sont utilisés pour l’usinage de matériaux très durs.
Après que le chimiste américain Smithson Tennant eut démontré en 1797 que le diamant n’était qu’une forme particulière du carbone, de nombreux scientifiques tentèrent de fabriquer des diamants à partir du carbone ou de composés riches en carbone. Pendant 150 ans, de multiples expériences furent réalisées par des chimistes comme J.B.Hannay en 1880 et H.Moissan en 1894, mais elles n’aboutirent qu’à des résultats impossibles à reproduire ou à des échecs, comme celles de C.A.Parsons en 1907-1920. En 1941, les multinationales General Electric, Carborundum et Norton demandèrent à P.W.Bridgman, physicien américain, d’entreprendre des recherches sur la fabrication des diamants. Ce dernier soumit du graphite à des pressions de plus en plus élevées (O100kbar, 106Pa) au moyen d’une presse qu’il avait inventée, mais ces essais n’aboutirent pas. L’analyse ultérieure de ces expériences a montré que P.W.Bridgman avait fréquemment atteint des pressions correspondant au domaine de stabilité du diamant, malheureusement le graphite n’était pas à une température suffisamment élevée pour que la transformation puisse s’effectuer. On comprend les difficultés expérimentales de cette entreprise si l’on compare les structures cristallographiques du graphite et du diamant. Le graphite est formé par un empilement de couches atomiques distantes les unes des autres de 0,335 nm, chacune de ces couches étant constituée par des atomes de carbone disposés aux sommets d’hexagones dont les côtés ont pour longueur 0,142 nm. Cette configuration géométrique correspond à une hybridation des orbitales électroniques du type sp2. Quant au diamant, sa structure est du type cubique et les atomes sont distants de 0,142 nm. Cette configuration résulte d’une hybridation des orbitales du type sp3. Pour transformer le graphite en diamant, il faut donc rapprocher les couches au moyen de la pression et apporter de l’énergie sous forme thermique pour faire passer les atomes de l’état sp2 à l’état sp3. Ce ne fut qu’en 1953 que ces deux conditions expérimentales furent satisfaites par H.Liander et E.Lundblad, mais cette équipe qui travaillait en Suède dans les laboratoires A.S.E.A. ne publia pas ses résultats et ne put revendiquer la paternité de cette synthèse; cette paternité fut attribuée à un groupe de chercheurs de la General Electric, constitué par F.P.Bundy, H.T.Hall, H.M.Strong, R.H.Wentorf, A.J.Nerad et J.E.Cheney, qui, en 1955 réussirent à fabriquer des diamants de façon reproductible.