LES TOURMALINES DE LA VALLEE DE SAHATANY

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LES TOURMALINES DE LA VALLEE DE LA SAHATANY

Généralités

Vers 1703, les Hollandais importèrent les tourmalines de Ceylan en Europe, ces nouvelles pierres furent désignées par un nom cinghalais « turamali », dont le sens serait « pierre aux multiples couleurs ». La tourmaline, ou plus exactement les tourmalines, puisque treize espèces sont actuellement reconnues dans ce groupe, sont des minéraux caractéristiques, bien qu’accessoires, des granites et des pegmatites. Ces minéraux sont souvent associés au microcline, à l’albite, au quartz, à la muscovite, au lépidolite, au béryl, à l’apatite et à la fluorine. Accessoirement, ils peuvent être récoltésdans des roches métamorphiques (gneiss, schistes et marbres), ou sous forme de minéraux détritiques ou authigènes dans les roches sédimentaires.
Appréciées pour leur diversité de couleur, plus grande que pour toute autre famille de minéraux, les tourmalines sont aussi uniques par la liberté avec laquelle la coloration s’exprime et se répartit à l’intérieur des cristaux.Ainsi, certains monocristaux dits « zonés » peuvent comporter des juxtapositions de couleurs intenses et magnifiquement contrastées. Parallèlement, certaines variétés de tourmalines présentent un fort dichroïsme dont le lapidaire doit tenir compte lors de la taille afin d’atténuer ou de renforcer une dominante de couleur et rendre ainsi ces gemmes plus attractives.
Du point de vue chimique, les trois espèces principales sont la dravite magnésienne, le schorl ferrifère et l’elbaïte généralement riche en lithium (appelée autrefois tourmaline lithique). Elles forment deux séries continues, dravite-schorl et schorl-elbaïte, l’elbaïte et la dravite semblant ne pas pouvoir former entre elles de mélange par solution solide.
Essentiellement convoitées par les gemmologues et accessoirement par les collectionneurs, les tourmalines, en raison de leur forte piezoélectricité, sont aussi utilisées dans l’industrie, principalement pour la réalisation de capteurs de haute technologie permettant de mesurer des pressions très élevées. On se sert ainsi, depuis 1945, de tels instruments pour mesurer les pressions gigantesques qui se développent lors des essais nucléaires. Une autre utilisation qui semble actuellement abandonnée est la réalisation ed détecteurs de submersibles.
Enfin, comme de nombreuses autres gemmes utilisées en joaillerie, des tourmalines de synthèse sont maintenant fabriquées dans quelques aboratoiresl sans atteindre cependant une échelle commerciale. La première synthèse a été obtenue par Frondel et al., en 1947, à partir d’une poudre de tourmaline soumise à un traitement hydrothermal à 400-500 °C.

Principales caractéristiques

Appartenant au système rhomboédrique, la tourmalinecristallise communément sous la forme de prismes rainurés, striés ou cannelés verticalement, souvent allongés, voire aciculaires, suivant l’axe ternaire vertical. Plus rarement, les cristaux sont aplatis, presque lenticulaires, le prisme étant alors très réduit. Bien qu’il n’existepas de formes typiques pour chaque espèce, l’elbaïte, la liddicoatite et le schorl présentent généralement un prisme fortement modifié, contrairement à la dravite et à l’uvite dont les cr istaux sont une fois sur deux de section hexagonale. Les cristaux peuvent avoir des dimensions très variables, du micromètre à plusieurs mètres. Selon Cassedanne (1996), les caractéristiques physico-chimiques des tourmalines, qui sont des silicates complexes boro-alumineux de roches acides, se présentent comme suit :
Formule chimique générale:(X) (Y3 )(Z6 ) (BO3 )3 Si6 O18 (OH,O)3 (OH,F) avec X=Na, Ca ou vacant ; Y=Al, Fe2+, Fe3+, Li, Mg, Mn2+ ; Z=Al, Cr3+, Fe3+,V3+
Famille: borosilicate
Système: rhomboédrique hémiédrique,
Dureté: 7 à 7,5
Densité: 2,90 à 3,33
Polarisation: uniaxe négative, anormalement biaxe
Indices de réfraction: dichroïsme élevé,np = 1,619-1,772, ng = 1,634-1,778
Biréfringence: très forte; Bi = 0,018-0,029
Pléochroïsme: généralement fort (dichroïsme)
Couleur: fonction de la composition chimique; noir, brune, noir bleuté, bleue, verte, rouge, jaune, rose, pourpre, rarement blanche ou incolore
Éclat : vitreux à résineux, transparent à opaque
Trace et couleur de la poudre: blanche, plus rarement grisâtre ou brunâtre
Fluorescence: faible ou absente,
Luminescence: jaune, verte
Clivages: très difficiles, indistinct
Cassure: conchoïdale, subconchoïdale à grenue ou inégale
Habitus : généralement prismatique, souvent allongé à aciculaire, rarement aplati
Morphologie: monocristaux, agrégats grenus, compacts, rayonnants, baci1laires et fibreux Inclusions solides: actino1ite, albite (cleavelandite), anatase, apatites (fluorapatite), brookite, cassitérite, disthène, fluorine, grenats, hématite, hornblende, hydroxylherdérite, feldspaths potassiques, magnétite, manganotantalite, micas (1épidolite, ph]ogopite, muscovite), pharmacosidérite, plagioclases, quartz, rutile, séricite, sulfures (pyrite), titanite, topaze, uraninite, uranmicrolite, zircon
Minéraux d’altération:lépido1ite, muscovite
Macles: rares
Variétés chimiques: buergérite, chromdravite, dravite, elbaïte, féruvite, foïtite, liddicoatite, olénite, povondraïte, schorl, uvite
Variétéschromatiques: achroïte (incolore), indicolite ou indigo]ite (bleue), rubellite (rose), sibérite (pourpre à rouge), verdé1ite (verte), aphrisite (noire)
Propriétés électriques:fortement pyroélectrique et piézoélectrique
Solubilité: légèrement attaquée par l’acide fluorhydrique (HF) froid; décomposition par fusion avec des carbonates alca]ins ou des bisulphates .
Espèces souvent associées:quartz, béryl, apatite, topaze, fluorine, microcline, a]bite, muscovite, ]épido1ite, pétalite, spodumène, cassitérite, columbite, axinite, datolite, niobotantalates Espèces tourmalinisées : biotite (en tourmaline jaune), feldspaths (en tourmaline bleue ou bleuté verdâtre)
Figure 6- Cristaux de tourmaline d’après les modèles compilés par Paul Heinrich Von Groth (1843-1927)

Structure cristalline

La structure cristalline, caractéristique d’un cyclosilicate, repose sur l’alternance d’anneaux silicatés : SiO constitués de six tétraèdres, SiO et de groupes triangulaires BO . Les anneaux Si O et les groupes boratés (BO) sont liés entre eux par l’intermédiaire de trois groupes octaédriques YO(OH) disposés selon une symétrie ternaire et dont le centre est occupé par de petits cations Li , Mg , Al , Fe ou Fe .
Enfin chaque anneau silicaté est lié latéralement àsix autres anneaux Si 6O18 par l’intermédiaire de six groupes octaédriques ZO5(OH)dont le centre est occupé par Mg , Al3+, Fe3+ ou Cr3+. Figure 7- Structure de la tourmaline (Cassedanne & al, 1996)
Les principaux pays produisant de la tourmaline sont : le Brésil, le Mexique, les Etats-Unis, le Myanmar, l’Afghanistan, le Pakistan, l’Inde, le Sri Lanka, le Kenya, Madagascar, le Mozambique, la Namibie, le Nigéria, la Tanzanie, laZambie, le Zimbabwe et la Russie.

Classification des tourmalines

Actuellement, selon la terminologie officielle internationale, 13 espèces minérales constituant le groupe des tourmalines ont été identifiées il ay moins d’une vingtaine d’années.
L’elbaïte, la dravite, la chromdravite, la liddicoa tite, l’uvite et la rossmanite peuvent exister à l’état gemme. Les tourmalines cuprifère de Paraiba se classent dans les elbaïtes (Bahri & Gillot, 1996).

Les tourmalines du Mont Ibity

Les localités célèbres de la Vallée de la Sahatanysont hébergés par des roches du Groupe de l’Itremo, dans une unité tectonique connue sous le nom de la feuille de poussée Itremo (A.S. Collins, 2000). Le groupe Itremo est caractérisée arp une faible unité de gneiss et d’une unité supérieure de quartzites, schistes, marbres (Fernandez et al., 2001).Minéralogiquement, les pegmatites à tourmaline de Sahatany sont souvent: f eldspath potassique, albite, muscovite et quartz laiteux y sont présents.
La lépidolite et le schorl y sont fréquents et parfois abondants. Sont communs, mais toujours en petite quantité, niobotantalite et béryl (bleu rèst pâle, incolore ou rose, fréquemment en cristaux aplatis – morganite).
Enfin, sporadiquement et très localement, on y trouve de l’apatite parfois gemme ainsi que de l’amblygonite, cassitérite, citrine, cookéite variablement borifère, grenats, microcline, pétalite, le spodumène gemme incolore ou rose très pâle, aussi parfois de la décomposition du grenat.

Couleur, provenance et inclusions des tourmalines de la Vallée de la Sahatany

Dans la revue « Minéraux et Fossiles, Hors série n°5 » de Juin 2008, la couleur et la provenance des cristaux de tourmaline de la Vallée de la Sahatany, en termes de % d’extractions connues et identifiées par l’AFG, se résume comme suit : Tableau 2- Description des tourmalines de la Vallée de la Sahatany

METHODOLOGIE D’ETUDE MISE EN ŒUVRE

Les différentes méthodes de la gemmologie

Deux types d’approches de la gemmologie ont été abordés dans cette étude : la gemmologie classique et la gemmologie de laboratoire.

Gemmologie classique

La Gemmologie d’après Francine Payette (1950) est l’art et la science des pierres précieuses et fines, elle est l’art de l’appréciation et de l’évaluation des pierres par le gemmologue, le lapidaire, le joaillier, le collectionneur et l’investisseur. Elle est aussi la science de l’analyste gemmologue.
La gemmologie classique se repose sur l’utilisation des instruments de gemmologie de base pour l’identification des différentes gemmes. Les étapes suivantes doivent être faites :
Densité
La détermination de la densité à la balance hydrostatique repose sur le principe d’Archimède, c’est-à-dire mesurer la masse de liquide déplacée par la pierre examinée. La densité par rapport au liquide est facile à calculer.
Masse
Densité = ———————————-
Masse d’eau déplacée
L’objet à examiner est d’abord pesé à l’air, sur le plateau de la balance, et ensuite dans l’eau, dans la petite corbeille suspendue au-dessus du récipient. La différence entre les deux masses est celle de l’eau déplacée.
Photo 4- Une Balance Hydrostatique
Indice de Réfraction
C’est le rapport entre la vitesse de la lumière dans l’air et sa vitesse à travers la gemme, car la déviation du rayon lumineux provient de sa différence de vitesse dans le milieu cristallin. Les IR des gemmes varient entre 1,4 et 3,2. Dans une même espèce minérale, ils varient légèrement selon la couleur (liée à ses accidents de cristallisation). Les gemmes dites biréfringentes ont 2 IR principaux différents.
La réfringence se mesure avec un réfractomètre, quipermet une lecture directe des indices sur une échelle graduée, et cela pour des emmesg facettées ou présentant une face polie. Cet appareil ne peut déterminer que des IR allant jusqu’à 1,8 environ. L’estimation des IR des autres gemmes et des indices supérieurs à 1,81 s’effectue selon des techniques particulières.
Photo 5- Un réfractomètre
Fluorescence aux UV long et aux UV courts
La fluorescence des gemmes provient d’accidents infimes de leur réseau cristallin (éléments en trace, accidents de cristallisation).La plupart d’entre elles sont fluorescentes sous les rayons UV courts (254 nm), à l’exclusion d es rayons UV courts. Certaines ne réagissent qu’aux UV longs (366 nm) et d’autres réagissent aussi bien aux UV longs.
Photo 6- Une boîte noire et ses lampes UVL et UVC
Pléochroisme
Dans le cas des pierres anisotropes, leur couleur fonce ou change même, selon l’angle d’observation. Cette particularité, dite « pléochroisme » est due à une absorption de la lumière variable selon la direction cristallographique d’un cristal biréfringent. Lorsque 2 couleurs principales apparaissent, dans 2 directions perpendiculaires (systèmes cristallins quadratique, hexagonal et rhomboédrique), il est question de « dichroïsme ».
Lorsque 3 couleurs principales se manifestent dans 3 directions orthogonales (systèmes cristallins orthorhombique, monoclinique et triclinique), on parle de « trichroïsme ». L’instrument permettant d’observer le pléochroïsme est le dichroscope.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I- LOCALISATION ET DESCRIPTION DE LA VALLEE DE SAHATANY
1.1 : GENERALITES
1.2 : SITUATION GEOGRAPHIQUE DE LA VALLEE DE SAHATANY
1.3 : HISTORIQUE ET MINERALOGIE DE LA VALLEE DE SAHATANY
1.4 : GEOLOGIE DE LA REGION
CHAPITRE II- LES TOURMALINES DE LA VALLEE DE SAHATANY
GENERALITES
PRINCIPALES CARACTERISTIQUES
STRUCTURE CRISTALLINE
CLASSIFICATION DES TOURMALINES
LES TOURMALINES DU MONT IBITY
COULEUR, PROVENANCE ET INCLUSIONS DES TOURMALINES DE LA VALLEE DE SAHATANY
CHAPITRE III- METHODOLOGIE MISE EN OEUVRE
3.1 : TRAVAUX DE RECONNAISSANCE ET DE PRELEVEMENTS DE MINERAUX SUR TERRAIN
3.1.1 : GEOMORPHOLOGIE
3.1.2 : RECONNAISSANCE ET PRELEVEMENTS DES MINERAUX SUR TERRAIN
3.2 : GEMMOLOGIE CLASSIQUE
a) Densité
b) Indice de Réfraction
c) Fluorescence aux UVL et UVC
d) Pléochroisme
e) Systèmes cristallins
f) Les inclusions
3.3 : GEMMOLOGIE DE LABORATOIRE
a) PRINCIPE DU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE (MEB)
b) SPECTROMETRIE UV-VISIBLE-PROCHE INFRAROUGE
CHAPITRE IV- PRESENTATION DES TRAVAUX ET DISCUSSIONS
4.1 : PRESENTATIONS DES ECHANTILLONS ETUDIES
4.2 : ETUDE DE GEMMOLOGIE CLASSIQUE
4.3 : GEMMOLOGIE DE LABORATOIRE
CONCLUSION

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