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Pour détecter l'opale, chercher les rayons gamma

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L'opale est un minéral très répandu sur la planète mais une faible portion de celui-ci fait partie des pierres précieuses. Un géologue et un physicien australiens pensent avoir percé le secret de la genèse de l'opale gemme. Ils proposent aussi une nouvelle méthode de prospection.

Crédit : Otrad Pty Ltd. S. Tranter-Brown and D. Sanders

L'opale est un silicate hydraté connu et exploité depuis l'antiquité. On le trouve déjà mentionné dans les textes grecs et romains. De plus, le terme opale viendrait du sanscrit upala et l'on trouve même des légendes hindoues à son sujet. Les gisements les plus importants de la planète se trouvent en Australie, qui à elle seule est à l'origine de près de 95 % de la production mondiale. Son commerce rapportant environ 500 millions de dollars chaque année à l'Australie, on comprend donc tout l'intérêt que peuvent représenter de nouvelles méthodes de prospection.

Comme toujours, et comme le savent bien les prospecteurs de pétrole, diamants et minerais, c'est en comprenant la genèse des gisements en fonction du contexte géologique et des lois de la géochimie que l'on peut espérer améliorer les méthodes de prospection.

Opale contraluz éclairée par le Soleil © François Mazzero

Un élément clé : la radioactivité de l'uranium

Le géologue Brian Senior et le physicien Lewis Chadderton pensent avoir découvert comment la nature s'y prenait pour fabriquer des opales gemmes, ce qui est resté jusque-là un mystère. On sait que la remarquable structure en « super réseaux »  constitués de petites sphères de silice de 200 nanomètres de diamètre, est, par des effets de diffraction, responsable des changements de couleurs de l'opale quand on la regarde sous différents angles. Selon les auteurs de cette étude, cette structure particulière serait due à la présence d'une concentration importante d'éléments radioactifs.

Les deux chercheurs ont d'abord découvert que l'opale gemme était plus riche que l'opale ordinaire en un mélange d'uranium et  de thorium. Ensuite, à l'aide différentes analyses, notamment la microscopie électronique et l'activation neutronique, et en utilisant des modèles théoriques de la sédimentation à l'origine des gisements australiens, ils sont arrivés à la conclusion que ce sont les éléments lourds, laissés par la désintégration de l'uranium, qui ont servi de germes à la nucléation des sphères de silice lors de la sédimentation.

Cette découverte n'ouvre pas seulement la porte à un nouveau processus de synthèse de l'opale qui serait plus performant, elle permet aussi de mieux détecter les gisements d'opale gemme existants.

A l'affût des rayons gamma

Senior et Chadderton, constatant la plus forte radioactivité associée à l'opale gemme, ont tout naturellement cherché à localiser les gisements à partir de la radioactivité gamma qui doit leur être associée. Ils ont pour cela repris une technique de prospection géophysique connue sous le nom de gamma-ray logging. En pratique, cela nécessite de creuser trois puits dans une région où l'on suspecte la présence d'opale et d'y faire lentement descendre un détecteur de rayon gamma. En prenant des mesures tous les 15 cm, et en enregistrant le tout sur un ordinateur portable, il est possible d'effectuer une triangulation pour localiser la zone où l'émission naturelle de rayons gamma est la plus forte.

Il existe une vaste zone en Australie où il est possible de trouver de l'opale mais l'expérience prouve que les gisements intéressants sont distribués de façon sporadique dans la couche sédimentaire du Great Artesian Basin. Il est donc très difficile d'en dénicher par de simples forages. Senior et Chadderton  ont testé leur technique dans les régions du New South Wales et du Queensland avec de bons résultats. Les deux chercheurs pensent donc qu'un boom dans la production minière en opale de l'Australie pourrait bien se produire grâce à leur technique.

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