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Un phénomène minéralogique unique

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Une coquille d'émeraude pour des gastropodes fossiles.

Exploités depuis le XVIe siècle, les gisements à émeraudes de Colombie sont réputés à la fois pour la finesse et la qualité de leurs gemmes et pour le caractère spectaculaire de certains cristaux qui en sont extraits : les fameux " Emilia " (7 025 carats), " El Monstro " (16 020 carats) ou encore l'Émeraude de Gachalá, décrite comme l'un des plus beaux cristaux d'émeraudes gemmes connus, sont tous originaires de la zone minière de Gachalá, située à l'est de Bogotá.

À la suite d'une étude géologique et paléontologique menée dans cette région, une équipe de chercheurs de l'IRD, en collaboration avec le centre de recherche pétrographiques et géochimiques (CRPG/CNRS) et le Muséum national d'histoire naturelle, a pu reconstituer le mécanisme et l'histoire de la substitution de la coquille d'un fossile par de l'émeraude et mettre en évidence que ces gastropodes marins appartiendraient à des espèces probablement nouvelles. Ce processus de substitution, bien connu dans le cas de la pyrite, de carbonates ou encore de l'opale, n'avait en effet jamais encore été décrit pour les pierres précieuses.

Les chercheurs se sont appuyés sur les méthodes de datation des roches et les techniques classiques d'analyses des inclusions solides et fluides présentes dans les cristaux pour expliquer ce phénomène unique. Il y a environ 65 millions d'années, à la faveur de mouvements tectoniques, les fluides nourriciers des émeraudes ont circulé le long des plans de faille et ont recoupé une couche sédimentaire à fossiles datant du Crétacé inférieur (135 millions d'années). Après l'enfouissement de la couche à Gastropodes, les coquilles calcaires ont été dissoutes par des fluides d'origine sédimentaire, laissant ainsi dans la roche des espaces vacants où l'émeraude a cristallisé.

L'émeraude naît de la rencontre entre des fluides chauds (300°C) et chargés en sels et une roche sédimentaire (les schistes noirs, en Colombie) avec laquelle ils interagissent. Le processus de cristallisation de cette gemme, caractéristique des gisements de ce pays, s'effectue suivant un phénomène de mouvements de fluides dans des zones de fractures en extension, sous l'effet de mouvements tectoniques. Les fluides circulent dans les failles et les brèches qui affectent la roche, remplissant les espaces laissés libres, notamment ceux des coquilles fossiles dissoutes.

Dès que cette circulation cesse, l'émeraude précipite en cristaux très purs dans ces cavités. En datant l'émeraude, les chercheurs ont pu estimer l'âge du remplissage des cavités fossiles, qui a eu lieu quelque 70 millions d'années après l'enfouissement et la dissolution des coquilles, suivant le processus ordinaire de formation de l'émeraude. L'étude paléontologique des fossiles a permis de caractériser trois genres de gastropodes vivant au Crétacé inférieur, il y a 135 millions d'années, parmi les 24 spécimens analysés.

La détermination précise des espèces auxquelles appartiennent ces gastropodes marins n'a pu être réalisée compte tenu du mauvais état de conservation des échantillons. Les fossiles, qui ont été extraits d'une galerie aujourd'hui obstruée, n'ont pas été retrouvés à ce jour dans d'autres mines colombiennes. Le mystère de ces espèces, pour l'heure inconnues, risque donc de perdurer tant que l'étude d'autres fossiles en meilleur état ne viendra pas compléter ces résultats.