Pierres synthétiques et imitations

Le diamant se fait croître par deux voies. La croissance haute pression, haute température (HPHT) imite les conditions du manteau. Du carbone et un petit germe de diamant reposent dans un solvant métallique fondu, le plus souvent fer, nickel ou cobalt, à l’intérieur d’une presse à ceinture, cubique ou à sphère fendue. La croissance de qualité gemme se fait vers 5–6 GPa et 1,300–1,600 °C. Chez General Electric, Tracy Hall a obtenu une synthèse reproductible le 16 décembre 1954, dans une presse à ceinture, avec du graphite et un catalyseur au sulfure de fer à environ 7 GPa et 1,600 °C, et l’équipe a publié dans Nature en 1955. Des chercheurs de la société suédoise ASEA avaient fabriqué du diamant en 1953 sans le signaler alors, et l’antériorité de la première synthèse reste discutée. Herbert Strong et Robert Wentorf, de General Electric, ont ensuite fait croître en quelques jours des cristaux de qualité gemme atteignant 6 mm.

Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) construit le diamant à partir d’un gaz. De l’hydrogène contenant une faible fraction d’hydrocarbure, en général moins de 10% de méthane, est porté à l’état de plasma sous environ 20–500 mbar, et le carbone se dépose couche par couche sur des plaques germes maintenues à 600–1,200 °C. Les cristaux CVD croissent souvent brunâtres et reçoivent fréquemment un traitement HPHT après croissance.

Les deux voies donnent du vrai diamant. Depuis juillet 2019, le GIA délivre un Laboratory-Grown Diamond Report qui nomme la méthode de croissance.

Quatre méthodes produisent la quasi-totalité des pierres de couleur synthétiques. La fusion à la flamme, annoncée par le chimiste français Auguste Verneuil en 1902, fait tomber de l’oxyde d’aluminium en poudre mêlé à un agent colorant à travers une flamme oxhydrique, sur un support tournant où se construit un cristal cylindrique appelé boule. C’est la méthode la moins coûteuse, et elle fournit encore l’essentiel du rubis et du saphir de laboratoire. Les pierres Verneuil montrent des stries courbes et des bulles de gaz sphériques, que l’on ne rencontre ni les unes ni les autres dans le corindon naturel.

Le tirage Czochralski, mis au point par Jan Czochralski en 1918, tire un cristal vers le haut hors d’un bain fondu sur un germe tournant et donne de grandes boules propres de saphir, d’alexandrite et de grenat d’yttrium et d’aluminium (YAG) synthétiques.

La croissance en flux dissout les ingrédients dans un solvant fondu comme le molybdate de lithium, qui dépose lentement des cristaux à des températures plus basses que les méthodes par fusion. Richard Nacken a obtenu les premières émeraudes synthétiques facettables au milieu des années 1920, IG Farben a vendu l’Igmerald à partir de 1935, Carroll Chatham a produit de l’émeraude à partir de 1941, et l’usine française de Pierre Gilson détenait environ 95% de la production mondiale au milieu des années 1970. Les pierres de flux portent des plaquettes de platine venues du creuset et des empreintes digitales chargées de flux.

La croissance hydrothermale cristallise les gemmes à partir d’eau chaude sous pression, dans des autoclaves scellés. Johann Lechleitner l’a appliquée à l’émeraude vers 1960, et la division Linde d’Union Carbide a divulgué son propre procédé dans des brevets peu après. L’émeraude hydrothermale montre des stries en chevrons et des spicules à tête de clou.

Une imitation copie l’apparence, non l’identité. La zircone cubique (CZ), oxyde de zirconium stabilisé à l’oxyde d’yttrium ou de calcium, est l’imitation du diamant la plus répandue. Des chercheurs de l’Institut de physique Lebedev, à Moscou, ont mis au point la fusion en creuset froid qui l’a rendue praticable et ont publié à ce sujet à partir de 1973 ; la production commerciale a suivi en 1976. La CZ a un indice de réfraction de 2.15–2.18 contre 2.42 pour le diamant, une dispersion plus forte (la décomposition de la lumière blanche en couleurs spectrales) à 0.058–0.066, et une dureté Mohs de 8–8.5. Sa densité de 5.6–6.0 contre 3.52 pour le diamant fait qu’une CZ pèse nettement plus qu’un diamant de mêmes dimensions.

La moissanite synthétique, du carbure de silicium, a gagné le marché du bijou à la fin des années 1990 et en est l’imitation la plus proche. Ses indices de réfraction sont 2.648 et 2.691, sa dispersion 0.104 et sa dureté 9¼. Ses propriétés thermiques sont assez proches de celles du diamant pour que les sondes thermiques y réagissent comme s’il s’agissait de diamant. Elle est biréfringente : les arêtes des facettes paraissent donc dédoublées à la loupe.

Des imitations plus anciennes subsistent dans les bijoux anciens. Le rutile synthétique a gagné le marché en 1948, le titanate de strontium en 1955, le YAG en 1968 et le grenat de gadolinium et de gallium (GGG) en 1975. Le GIA cite aussi le verre et le zircon incolore parmi les matériaux vendus pour tenir lieu de diamant.

Un composite, ou pierre assemblée, réunit par collage ou par fusion deux morceaux de matériau ou davantage sous la forme d’une seule gemme. Le GIA définit le doublet comme deux segments réunis et le triplet comme trois segments, ou deux segments séparés par une couche de ciment coloré.

Les pierres assemblées ne sont pas toujours des imitations. L’opale noble se forme souvent en couches trop minces pour être serties : le doublet d’opale colle donc une lamelle sur un fond sombre d’onyx, de plastique ou de matrice naturelle, et le triplet d’opale y ajoute un dôme transparent de cristal de roche, de verre, de plastique ou de corindon synthétique, qui protège l’opale mince et en grossit la couleur. D’autres types visent à tromper. Les doublets à dessus grenat fondent une mince lamelle de grenat rouge sur une base de verre coloré, ce qui donne à la couronne la surface plus dure et plus brillante et les inclusions d’une pierre naturelle. Les doublets de saphir associent une couronne naturelle à un pavillon synthétique.

Les composites se trahissent au raccord. Le gemmologue regarde le long du rondiste et de profil pour repérer un plan de séparation, des bulles emprisonnées dans le ciment et un changement d’éclat entre la couronne et le pavillon. La Federal Trade Commission des États-Unis exige qu’une pierre faite d’un matériau gemme lié par un produit de comblement comme le verre au plomb ne soit pas vendue sous un simple nom de gemme.

La gemmologie classique identifie encore la plupart des pierres de couleur synthétiques à leurs inclusions : stries courbes et bulles de gaz dans le corindon obtenu par fusion à la flamme, plaquettes de platine et empreintes digitales de flux dans les pierres de flux, stries en chevrons dans l’émeraude hydrothermale. Les diamants de laboratoire sont plus difficiles, parce qu’ils sont du diamant.

Les laboratoires s’en remettent à l’imagerie de luminescence et à la spectroscopie. Le DiamondView, construit par le groupe de recherche diamantaire de De Beers, inonde la pierre d’un ultraviolet inférieur à 225 nm et photographie la fluorescence, qui cartographie la structure de croissance. Les cristaux HPHT montrent une disposition cubo-octaédrique des secteurs de croissance ; les cristaux CVD montrent de fines couches de croissance parallèles. Entre polariseurs croisés, l’absence de contraintes est un indice fort de croissance HPHT, tandis que les diamants CVD montrent une figure de contraintes caractéristique. La spectroscopie de photoluminescence, conduite à la température de l’azote liquide, enregistre l’émission des défauts à l’état de traces : un doublet silicium-lacune à 736.6 et 736.9 nm signe une croissance CVD, et des pics liés au nickel désignent une croissance HPHT. Le matériau CVD récent contient moins de silicium, si bien que ce marqueur s’affaiblit.

Les petites pierres, dites mêlée, se criblent en vrac. L’iD100 du GIA teste en moins de deux secondes des diamants incolores à presque incolores, montés ou non, de 0.9 mm (environ 0.005 ct) et plus, et renvoie « pass » ou « refer ». Le GIA indique qu’aucun outil de criblage rapide et peu coûteux n’identifie tous les diamants de laboratoire : les pierres renvoyées partent donc en laboratoire. Le GIA inscrit « Laboratory-Grown » sur le rondiste de chaque diamant de laboratoire qu’il examine.

Les prix des diamants de laboratoire ont chuté fortement à mesure que les producteurs apprenaient à faire croître les pierres plus vite et en plus grand volume. De Beers, en annonçant le 8 mai 2025 la fermeture de sa marque de bijoux Lightbox, a indiqué que les prix de gros des diamants de laboratoire montés en bijou avaient reculé de 90% et se rapprochaient d’un modèle de prix de revient majoré. Son propre Diamond Report chiffre la baisse à 93% depuis 2020 et le prix de gros moyen des pierres de laboratoire à environ US$100 par carat. Lightbox avait été lancée en 2018 à un tarif uniforme de US$800 par carat.

Des pierres bon marché se sont vendues en volume sans emporter la valeur. Une étude de De Beers publiée en juin 2026 a établi que les pierres de laboratoire représentaient 15% des ventes de diamants des bijoutiers indépendants américains en 2025, contre 85% pour les diamants naturels, et que la baisse des prix de détail a contenu leur part en valeur. La dépense moyenne pour un bijou en diamant naturel est passée à US$4,063 en 2025, contre US$3,242 en 2023.

La production de brut a reculé sur la même période. Les chiffres du Processus de Kimberley donnent une production mondiale de brut de 98.8 millions de carats en 2025, pour US$9.23 milliards, contre 107.9 millions de carats en 2024.

Les Jewelry Guides de la Federal Trade Commission américaine définissent le diamant comme un minéral constitué pour l’essentiel de carbone pur cristallisé dans le système cubique, définition qui englobe les pierres de laboratoire. Le vendeur doit qualifier le mot avec la même visibilité, au moyen de « laboratory-grown », « laboratory-created », « [nom du fabricant]-created » ou d’une formule semblable. « Cultured » n’est admis qu’à côté d’un tel qualificatif. Les imitations doivent être dites « imitation » ou « simulated », et « faux » ne constitue pas une déclaration suffisante. Les Guides ont été modifiés pour la dernière fois en 2018.

La Confédération mondiale de la joaillerie (CIBJO) est plus stricte. Son Diamond Blue Book n’admet que « synthetic », « laboratory-created » ou « laboratory-grown », tient les trois pour des synonymes qui ne peuvent être abrégés, et interdit « cultured », « cultivated », « real », « genuine », « natural », « gem » et « gemstone ». Le 7 septembre 2026, le conseil de la CIBJO est allé plus loin en recommandant « synthetic » comme seule désignation d’usage international et en traitant les deux autres comme des termes commerciaux admis dans certains pays.

Les laboratoires ont eux aussi changé de langage. Le GIA a remplacé son Synthetic Diamond Grading Report par le Laboratory-Grown Diamond Report le 1er juillet 2019. Le 2 juin 2025, il a annoncé qu’il cesserait d’appliquer ses échelles naturelles de couleur et de pureté aux diamants de laboratoire, au motif que plus de 95% d’entre eux se tiennent dans une plage étroite, et qu’il les décrirait à la place comme « premium » ou « standard ».