Densité

On entend par densité (ou poids spécifique), le poids d'un corps par rapport au poids du même volume d'eau. Avec une densité de 2,65, le quartz est ainsi 2,65 fois plus lourd qu'une quantité d'eau de même volume. La densité des minéraux varie entre 1 et 20. Les valeurs inférieures à deux sont celles des corps considérés comme légers (ambre, environ 1,0), celles entre 2 et 4 sont des valeurs dites moyennes (calcite, environ 2,7), et celles au-dessus de 4 sont celles des minéraux dits lourds (galène, environ 7,5). Dans le milieu scientifique et dans celui de l'exploitation minière, tous les minéraux de densité supérieure à 2,9 sont tenus pour des minéraux lourds. Les gemmes de grande valeur et les métaux précieux ont une densité nettement supérieure à celle du sable (constitué de quartz et de feldspath). Dans les eaux courantes des rivières ou près des côtes, ils sont de ce fait déposés avant les minéraux de sable plus légers, et se concentrent en gîtes appelés placers.

La densité est calculée comme suit : densité =  Poids du minéral  /  volume du minéral

Le poids d'un minéral est mesuré à l'aide d'une balance. Plus la mesure est précise, plus l'identification du minéral sera sûre. Le débutant peut commencer avec un pèse-lettre. Il vaudrait mieux pouvoir effectuer des mesures au l/10e de gramme. Le spécialiste travaille avec une précision de l/100e de gramme, c'est-à-dire de deux décimales.

Le volume peut être déterminé de plusieurs manières, par immersion dans un récipient gradué, ou à l'aide d'une balance hydrostatique.

Représentation schématique d'une balance hydrostatique

Cette dernière méthode est plus précise et aussi plus indiquée pour de petits échantillons. Elle est basée sur le principe d'Archimède : la poussée verticale est égale au poids de la quantité d'eau déplacée par le minéral. Le minéral à déterminer est d'abord pesé dans l'air, puis dans l'eau. La différence de poids exprime le poids de l'eau déplacée et par là-même, en chiffres, le volume du minéral.

La densité de cet échantillon est de 2,7. D'après le poids, il pourrait s'agir de calcite. Il est important que le minéral à déterminer soit sec lors du pesage dans l'air, et qu'ils ne contiennent pas de corps étrangers. Cependant, certains minéraux présentent toujours des impuretés en faibles quantités ou des variations de composition à l'état naturel. Les valeurs de densité sont alors variables et ne peuvent être définies que de façon approximative. Chacun peut se fabriquer une balance hydrostatique en se basant sur le schéma proposé. Le débutant pourra se contenter d'adapter un pèse-lettre. Le collectionneur averti devrait utiliser une balance de précision afin de pouvoir effectuer des mesures au l/100e de gramme.

Outre les mesures à l'aide de la balance hydrostatique, on utilise, en gemmologie, la méthode des liqueurs denses pour les déterminations de densités. Elle se base sur le principe que des objets plongés dans un liquide de même densité flottent, c'est-à-dire ne coulent ni ne remontent en surface. En utilisant des liqueurs normées de densité connue, ou en diluant les liqueurs de base jusqu'à ce que l'échantillon flotte, on peut obtenir la densité du gemme à déterminer. La méthode des liqueurs denses est particulièrement indiquée lorsque l'on veut isoler des gemmes données se trouvant parmi un lot de pierres non déterminées, ou quand il s'agit d'identifier des pierres artificielles ou des imitations par rapport à des gemmes véritables.