Utiliser les caractéristiques uniques des pierres précieuses pour découvrir d'anciennes routes commerciales

WASHINGTON, DC — Depuis l’Antiquité, les pierres précieuses sont extraites et commercialisées dans le monde entier, parcourant parfois les continents depuis leur origine. Les pierres précieuses sont géologiquement définies comme des minéraux célébrés pour leur beauté, leur force et leur rareté. Leur composition élémentaire unique et leur orientation atomique agissent comme une empreinte digitale, permettant aux chercheurs de découvrir le passé des pierres et, avec lui, les routes commerciales historiques.

Dans AIP Advances, d'AIP Publishing, Khedr et al.utilisé trois techniques spectroscopiques modernes pour analyser rapidement les pierres précieuses trouvées dans le bouclier arabo-nubien et les comparer avec des pierres précieuses similaires provenant du monde entier. En utilisant la spectroscopie de claquage induit par laser (LIBS), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et la spectroscopie Raman, les auteurs ont identifié les éléments qui influencent la couleur des pierres précieuses, différencié les pierres trouvées à l'intérieur et à l'extérieur de la région et distingué les pierres naturelles des pierres synthétiques.

Le Bouclier arabo-nubien est un ensemble de gisements minéraux qui enserrent la mer Rouge dans les actuelles Égypte et Arabie Saoudite. Les gisements remontent aux premiers âges géologiques de la Terre et les métaux précieux et les pierres précieuses sont exploités depuis des milliers d'années.

"Nous avons montré les principales caractéristiques spectroscopiques des pierres précieuses de ces localités du Moyen-Orient afin de les distinguer de leurs homologues d'autres localités du monde", a déclaré l'auteur Adel Surour. "Cela comprend une variété de pierres précieuses de silicate telles que l'émeraude provenant des anciennes mines de Cléopâtre en Égypte, en plus de l'améthyste, du péridot et de l'amazonite provenant d'autres sites historiques, qui datent pour la plupart de l'époque romaine."

Les différentes techniques spectroscopiques utilisées ont révélé différentes informations sur les pierres. LIBS caractérise rapidement la composition chimique, tandis que FTIR détermine les groupes fonctionnels liés à la structure et indique la présence d'eau et d'autres hydrocarbures. Même pour des matériaux chimiquement identiques, la spectroscopie Raman montre la structure cristalline unique des atomes des pierres précieuses.

Les auteurs ont identifié que la teneur en fer est en corrélation avec la teinte violette caractéristique des améthystes, et que d'autres éléments tels que le cuivre, le chrome et le vanadium sont également responsables de la colorisation. Un pic d'eau emblématique expose des pierres précieuses synthétiques cultivées en laboratoire, qui sont utiles à des fins scientifiques et identiques aux pierres précieuses naturelles mais sont moins chères.

La structure cristalline différenciait les perles d'amazonite du Mexique, de Jordanie et d'Égypte.

"Des pierres précieuses telles que l'émeraude et le péridot sont extraites depuis l'Antiquité", a déclaré Surour. « Parfois, des marins et des commerçants apportaient des pierres précieuses dans leur pays d'origine. Par exemple, les couronnes royales en Europe sont décorées de pierres précieuses particulières provenant d’Afrique ou d’Asie. Nous devons disposer de méthodes précises pour distinguer la source d’une pierre précieuse et retracer les anciennes routes commerciales afin d’avoir des informations correctes sur le lieu d’origine d’où elle a été extraite.

- Ce communiqué de presse a été fourni par l'American Institute of Physics