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Diamant : propriétés, usages et types de gisement


Le diamant naturel est un minéral constitué d’un seul élément, le carbone (C). Sa structure cristalline est cubique. Il se présente généralement sous forme de cristaux octaédriques avec des faces incurvées, les cristaux cubiques étant plus rare.

Le diamant est habituellement incolore. Toutefois, la présence d’inclusions de substances solides ou fluides, des imperfections dans la structure cristalline ou l’irradiation peuvent le colorer :

  • en bleu ou gris (inclusions de bore);
  • en jaune (inclusions d’azote);
  • en noir (inclusions de graphite);
  • en rouge, en brun, en orange ou en rose (déformation de la structure).

Le diamant peut contenir également des inclusions d’aluminium (Al), de silicium (Si), de calcium (Ca), de magnésium (Mg), de fer (Fe), etc.

Diamant : forme octaèdre
Diamant : avec face octaèdre

Son indice de réfraction élevé (2,42) favorise une dispersion de la lumière exceptionnelle. Alors que les faces des diamants bruts ont un aspect graisseux, le lustre sur les faces coupées est brillant (éclat adamantin).

C’est le plus dur des minéraux connus avec une dureté de 10 sur l’échelle logarithmique de Mohs (10 fois supérieure à celle du corindon ou de ses variétés gemmes, le saphir ou le rubis). Bien que le diamant soit extrêmement résistant, il est fragile et peut être facilement broyé ou divisé par un impact suivant ses plans de clivage octaédriques.

Il est aussi caractérisé par :

  • une densité élevée de 2,9 à 3,5 g/cc (le quartz a une densité de 2,6);
  • une insolubilité dans les acides et les bases;
  • son absence de conductivité électrique.

L’unité de référence pour le diamant est le carat (ct), lequel équivaut à 0,2 gramme. Généralement, les gisements de diamant présentent des concentrations de plus de 30 carats par 100 tonnes.

Les diamants industriels sont ceux qui, en raison de leur teinte, de leur impureté, de leur dimension (poids) ou de leur forme, ne satisfont pas aux exigences des normes relatives aux diamants de qualité gemme. Plus de 70 % en poids de la production mondiale de diamants est utilisée à des fins industrielles. La valeur de ce dernier est de 0,50 $ à 5 $ US le carat alors celle d’un diamant brut de qualité gemme se situe autour de 230 $ US.

Le diamant synthétique est fabriqué à partir de graphite naturel, lequel est soumis à de haute température et de haute pression en présence d’un catalyseur. Il est destiné au marché industriel en raison de sa petite taille.

Usages

Les diamants de qualité gemme sont utilisés en joaillerie (bijouterie). En raison de leur grande valeur, ils sont la raison d’être du monde de l’exploration et de l’exploitation du diamant.

Les diamants industriels servent principalement comme abrasifs dans les matériaux de forage, de coupe (sciage), de meulage et de polissage de nombreux matériaux : roches (granite, marbre), acier, métaux non ferreux, fibres de carbone, matériaux composites, verre, matériaux réfractaires, céramiques, béton, plastiques, briques de maçonnerie…

Le diamant entre dans la fabrication de certains outils et équipements dits « au diamant » : les trépans, les segments pour lames circulaires, les meules, etc. Il est également utilisé dans l’industrie de l’automobile.

Il existe de nombreuses possibilités d’utilisation du diamant dans les industries de haute technologie. Il entre dans la fabrication :

  • de fenêtres optiques de nouvelle génération pour les lasers de puissance et pour la transmission des rayonnements synchrotrons;
  • de détecteurs pour les rayonnements ultraviolets ou ionisants;
  • de puits de chaleur pour refroidir les composantes électroniques.

Dans le domaine de la recherche scientifique, le diamant a permis une percée importante en physique de la matière condensée par la mise au point de la cellule à enclume de diamant qui permet de focaliser les faisceaux de rayons X ou de laser pour sonder en direct (Dossier pour la Science, avril 2002).

Les diamants synthétiques sont utilisés comme abrasifs pour scier, forer et usiner les pierres dures, le béton, les matériaux réfractaires, la maçonnerie et l’asphalte. Ils font concurrence aux diamants naturels de qualité industrielle.

Types de gisement

Les trois types de gisements de diamant sont :

  • les gisements associés aux kimberlites;
  • les gisements associés aux lamproïtes;
  • les gisements associés aux placers.

Gisements associés aux kimberlites

 

La kimberlite, une roche intrusive ultramafique, est la principale roche diamantifère. De texture porphyrique, elle correspond à une péridotite à mica carbonatée et serpentinisée qui renferme des nodules de roches ultramafiques ainsi que des minéraux de haute pression comme le pyrope (grenat magnésien). Toutes les kimberlites ne contiennent pas nécessairement des diamants (Dawson, 1967, 1989). Des 4 000 kimberlites répertoriées au monde, entre 500 et 1 000 seraient diamantifères (Jennings, 1995).

Kimberlite de Sloan (Colorado).
Source : M. Beaumier

Gisements associés aux lamproïtes


Lamproïte (faciès de tuf) de Prairie Creek, Arkansas.
Source : M. Beaumier
Les lamproïtes ont été définies par Scott Smith et Skinner (1984) comme des roches ignées ultrapotassiques magnésiennes. Elles sont caractérisées par des rapports élevés en K2O/Na2O, généralement supérieur à 3. Pour les éléments traces, les concentrations en Cr (chrome) et Ni (nickel), typiques des roches mafiques, sont extrêmement élevées, au même titre que les concentrations en Rb, Sr, Zr, et Ba, typiques de roches felsiques.

Gisements de diamant associés aux placers

Lorsque la kimberlite diamantifère est totalement altérée et démembrée par l’érosion météorique, les constituants qui en dérivent peuvent être transportés sur des distances considérables par les rivières et les fleuves avant leur déposition (Harben et Kuzvart, 1996). Les dépôts alluvionnaires diamantifères, ou placers, s’accumulent le long des fleuves, sur les rivages à l’embouchure des rivières et le long des zones côtières.

Autres contextes

Les dykes de lamprophyre contiennent parfois des diamants. Les lamprophyres sont des roches magmatiques filoniennes microgrenues caractérisées par l’abondance de mica noir ou d’amphibole brune, en grands et petits cristaux, accompagnées soit d’olivine (généralement altérée en talc, chlorite et minéraux argileux), de feldspath, de clinopyroxène ou, parfois, d’analcime (Foucault et Raoult, 1988).

Lamproïte de l'Ange-Gardien, Comté de Rouville
Source : M. Beaumier

Quelques dykes de lamprophyres diamantifères ont été identifiés au Québec et en Ontario. Aucune exploitation rentable associée à ce type de minéralisation n’est connue.

Références

DAWSON, J.B., 1967. A review of the geology of kimberlites. Dans : Ultramafic and Related Rocks. Wyllie, P.J., éd., J. Willey & Sons, New York, p. 241-251.

DAWSON, J.B., 1989. Geographic and time distribution of kimberlites and lamproïtes:relationships to tectonic processes. In:Kimberlites and Related Rocks, (Ross,J. et al. editors), volume1 Geological Society of Australia; Special Publication no 14, pages 323-342.

FOUCAULT, A., RAOULT, J.F., 1988. Dictionnaire de géologie, 3e éd. Masson, Paris, 350 p.

HARBEN, P.W., KUZVART, M., 1996. A global Geology. Industrial Minerals, Industrials Information, Metal Bulletin, London.

JENNINGS, C.M.H., 1995. The exploration context for diamonds. Journal of Geochemical Exploration, vol. 53, p. 113-124.

SCOTT SMITH, B.H., SKINNER, E.N.W., 1984. A new look at Prairie Creek Arkansas, kimberlites and related rocks. Dans : Proceedings of the Third International Kimberlite Conference, Kornprobst, J. éd., Elsevier, Amsterdam, vol. 1, p. 253-283.

Les diamants. Dossier pour la Science no 35, Paris, avril 2002, 120 p.

Voir également

Diamant
Industrie du diamant




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