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 par de 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 son 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 (la décomposition de la lumière blanche en couleurs spectrales) plus forte, de 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 même taille.

La moissanite synthétique, carbure de silicium, a atteint le marché de la bijouterie à la fin des années 1990 et en est l’imitation la plus proche. Ses indices de réfraction sont de 2.648 et 2.691, sa dispersion de 0.104 et sa dureté de 9¼. Ses propriétés thermiques sont assez proches de celles du diamant pour que les sondes thermiques y réagissent comme au diamant. GIA a trouvé 13 de ses 23 échantillons conducteurs électriquement, indice utile mais jamais diagnostique. Elle est biréfringente : les jonctions de facettes paraissent donc dédoublées sous grossissement, même s’il faut incliner la pierre pour le voir.

Des imitations plus anciennes subsistent dans les bijoux anciens. Le rutile synthétique a atteint le marché en 1948, le titanate de strontium en 1955, le YAG en 1968 et le grenat de gadolinium et gallium (GGG) en 1975. GIA cite aussi le verre et le zircon incolore parmi les matières vendues 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 par leurs inclusions : stries courbes et bulles de gaz dans le corindon par fusion à la flamme, plaquettes de platine et empreintes digitales de flux dans les pierres obtenues en flux, zonations en chevrons dans l’émeraude hydrothermale. Les diamants de laboratoire sont plus difficiles, parce qu’ils sont du diamant.

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

Les petites pierres, dites mêlée, sont criblées en vrac. L’iD100 de GIA teste des diamants incolores à presque incolores, sertis ou non, de 0.9 mm (environ 0.005 ct) et plus, en moins de deux secondes, et renvoie « pass » ou « refer ». 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. GIA inscrit « Laboratory-Grown » sur le rondiste de chaque diamant de laboratoire sur lequel elle délivre un rapport.

Les prix des diamants de laboratoire ont fortement baissé à mesure que les producteurs apprenaient à faire croître les pierres plus vite et en plus grand volume. De Beers a annoncé le 8 mai 2025 la fermeture de sa marque de bijoux Lightbox. Son propre Diamond Report chiffre la baisse des prix de gros 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 prix unique de US$800 par carat.

Les pierres bon marché se vendaient en quantité sans prendre la valeur. Des travaux de De Beers publiés en juin 2026 ont établi que la baisse des prix de détail contenait la part de la valeur des ventes prise par les pierres de laboratoire, tandis que la dépense moyenne pour un bijou en diamant naturel passait 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 situent la production mondiale de brut à 98,824,642.80 carats en 2025, pour US$9.23 milliards, contre 107,903,014.19 carats en 2024. C’est la première année de la série du Processus de Kimberley sous les 100 millions de carats. L’US Geological Survey indique que le repli du marché du diamant naturel, commencé début 2023, a particulièrement touché le bas de gamme (un carat ou moins) du segment commercial.

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 une visibilité égale, par « laboratory-grown », « laboratory-created », « [nom du fabricant]-created » ou une formule semblable. La section 23.12(c)(3) n’autorise « cultured » qu’immédiatement accompagné d’un tel qualificatif. Les imitations doivent être appelées « imitation » ou « simulated », et « faux » ne constitue pas une divulgation suffisante. Les Guides ont été modifiés pour la dernière fois en 2018.

La World Jewellery Confederation (CIBJO) est plus stricte. Son Diamond Blue Book n’autorise 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 ». Aucun des deux corpus n’est universel : ce que la FTC autorise aux États-Unis, la CIBJO l’interdit. Le 7 septembre 2026, son conseil a recommandé de réviser les Blue Books pour que « synthetic » soit employé comme le terme le plus clair auprès d’un public international. C’est une recommandation et non une interdiction : « laboratory-grown » subsiste dans le Diamond Blue Book en vigueur.

Les laboratoires ont eux aussi changé de langage. GIA a remplacé son Synthetic Diamond Grading Report par le Laboratory-Grown Diamond Report le 1er juillet 2019. Le 2 juin 2025, l’institut a annoncé qu’il cesserait de noter les diamants de laboratoire sur l’échelle de couleur D à Z et sur l’échelle de pureté Flawless à I3, au motif que plus de 95% d’entre eux se rangent dans une plage étroite. Depuis le 1er octobre 2025, il les décrit comme « premium » ou « standard ».