Pleochroïsme

Un certain nombre de gemmes présentent des variations de la couleur ou de son intensité suivant la direction d'observation. La tourmaline, la tanzanite et la cordiérite sont des exemples typiques. Ce phénomène, provoqué par une absorption différentielle au passage de la lumière à travers un milieu anisotrope ou biréfringent, est, par conséquent, absent dans les gemmes isotropes.
Lorsqu'un minéral présente deux colorations distinctes ou deux nuances de couleurs, on parle de dichroïsme.
Ce phénomène s'observe chez les minéraux appartenant aux systèmes cristallins uniaxes tels que les systèmes rhomboédrique, hexagonal et quadratique.
Les différences sont toujours plus marquées dans les sections parallèles à l'axe optique, qui est confondu avec l'axe cristallographique c.
Dans les sections perpendiculaires à cet axe, il n'y a pas de pléochroïsme. Les trois directions optiques des minéraux biaxes correspondent à trois valeurs différentes de l'absorption de la lumière pouvant se manifester par trois couleurs bien distinctes. Dans ce cas, il s'agit de trichroïsme.
En général, il est difficile de constater ces phénomènes à l'oeil nu. On uillise donc soit un microscope, soit un instrument spécialement adapté, le dichroscope.
Le pléochroïsme des pierres précieuses peut être faible, marqué ou intense.
Cette propriété des cristaux est appréciée dans quelques cas, mais il est important d'en tenir compte avant de tailler une gemme.
Par un façonnage judicieux, il est possible d'en minimiser les effets afin de pouvoir mettre ainsi en valeur les couleurs souhaitées.

Transparence

La transparence des minéraux et gemmes à la lumière visible dépend d'une série de facteurs primaires et secondaires. Parmi les facteurs primaires dont l'action sur la transparence est importante, on notera surtout la structure cristalline et le développement des cristaux (habitus), ainsi que la couleur et la présence ou l'absence d'inclusions, solides ou fluides.
Certains phénomènes secondaires peuvent intervenir de manière notable, comme la température ou les rayonnements radioactifs, par exemple. L'altération de la transparence des pierres hygroscopiques provoquée par la perte d'eau est bien connue de ceux qui manient les gemmes. Des détériorations mécaniques entraînant fissurations ou fêlures peuvent également provoquer une diminution de la transparence.
Différents degrés de transparence peuvent être distingués :
a) pierres transparentes (pierres précieuses et fines) : il est possible de lire une inscription à travers une couche même relativement épaisse (diamant, cristal de roche, achroïte, hyalite et saphir blanc) ;
b) pierres semi-transparentes (pierres précieuses et fines) : l'inscription apparaît floue (émeraude, améthyste, quartz fumé, zircon, aigue-marine et topaze);
c) pierres translucides (pierres fines) : la lumière peut traverser une couche même relativement épaisse (opale, agate, calcédoine, ambre, obsidienne et dioptase);
d) pierres semi-opaques (pierres ornementales) : une couche même peu épaisse ne laisse pas passer la lumière; par contre, en lame mince, ces minéraux paraissent translucides jaspes, turquoise, chrysocolle et hématite) ;
e) pierres opaques (pierres ornementales) : ces minéraux sont opaques méme en lame mince (or, pyrite, marcassite, magnétite et nickeline).
La belle transparence du quartz pur a, du reste, donné naissance à une expression dans le langage courant : on parle d'une eau limpide comme le cristal de roche. La transparence d'une gemme est sans doute une des qualités les plus déterminantes pour définir sa position dans la hiérarchie des pierres les plus recherchées. En effet, elle détermine l'utilisation d'une pierre, mais aussi sa finition.
On façonne les pierres précieuses transparentes ou semi-transparentes de façon à créer des effets spéciaux de la lumière dans les pièces de joaillerie ou d'art. Les pierres translucides et, parfois, certaines pierres semi-opaques ou les pierres moins nobles ou rares sont, en général, soit travaillées en cabochons ou tablettes, soit utilisées pour la fabrication artisanale d'objets de fantaisie.

Dispersion

Le passage de la lumière blanche, polychromatique, à travers un cristal transparent peut, par ailleurs, entraîner la décomposition de la lumière selon les différentes longueurs d'onde des couleurs fondamentales.
Ce phénomène, appelé dispersion, se détecte à l'aide d'un spectromètre, à quelques exceptions près, la dispersion est fonction directe de l'indice de réfraction.
On l'exprime par la différence entre les indices de réfraction pour la longueur d'onde du rouge et pour celle du violet. Le minéral qui présente la plus forte dispersion est le diamant, suivi par des minéraux comme la bénitoïte, le démantoïde ou le zircon.
Certaines gemmes synthétiques, comme le rutile, la phianite et le YAG, du reste souvent utilisés pour remplacer le diamant, présentent également une dispersion forte. Pour le quartz, le béryl et d'autres, la dispersion, au contraire, est très faible.
Une dispersion marquée - et ses effets d'arc-en- ciel, que l'on appelle "feu" - a évidemment une incidence sur le prix d'une gemme, mais elle ne constitue pas un critère très important pour son identification.

Eclat et pouvoir réflecteur

Pour la plupart des gemmes, l'éclat, dont dépendent les effets lumineux, est une des propriétés caractéristiques. C'est lui qui permet de reconnaître une pierre précieuse. Qu'elle représente une face cristalline, un plan de clivage ou de cassure, ou encore un plan taillé, la surface d'une gemme renvoie la lumière par réflexion et dispersion.
Son éclat sera surtout fonction de l'indice de réfraction du minéral, de sa transparence et de sa capacité d'absorption, mais il dépendra aussi de la qualité de la surface et, à un moindre degré, de la couleur.
Certains éléments de la structure ou de la texture des minéraux ou de leurs agrégats peuvent être à l'origine d'un éclat particulier. Par ailleurs, l'éclat est souvent plus intense sur les plans de clivage qu'il ne l'est sur les faces cristallines. L'éclat le plus fort (métallique) est caractéristique des minéraux opaques (pyrite, marcassite, or, etc.). Dans ce groupe de minéraux, certains sont translucides ou semi-opaques avec des indices de réfraction compris entre 2,6 et 3 (cinnabarite, cuprite) et présentent un éclat appelé semi-métallique.
Certaines gemmes transparentes ou translucides avec un indice de réfraction égal ou supérieur à 1,92 possèdent un éclat très fort (adamantin), comme la cérusite, le zircon et le diamant. L'éclat vitreux est très répandu (quartz, corindon, fluorite, etc.). Il est caractéristique des gemmes transparentes et translucides dont l'indice de réfraction se situe entre 1,3 et 1,9.
Certaines pierres à aspect trouble avec une cassure conchoïdale et un indice de réfraction faible présentent un éclat gras qui évoque l'aspect du papier huilé. Ce type d'éclat, caractéristique, par exemple, de l'opale, fait partie, de même que l'éclat nacré, des variétés d'éclats particuliers que présentent certaines gemmes possédant un clivage très bien développé, comme les feldspaths. Il faut également citer l'éclat soyeux des minéraux en fibres et l'éclat de porcelaine (périclase, quartz).