Par Karen G. Blaettler – Mis à jour le 30 août 2022
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Les cristaux de quartz et de diamant révèlent leur identité à travers des formes cristallines, une densité, un indice de réfraction, une dureté et un clivage distincts. Le quartz forme des cristaux allongés à six côtés avec une seule extrémité terminale, tandis que les diamants se développent sous forme de cristaux isométriques à huit côtés qui sont à peu près égaux en longueur et en largeur. Ces différences, combinées à leurs propriétés physiques uniques, permettent une identification fiable, que ce soit à l'aide de tests non destructifs ou, si nécessaire, de méthodes destructives.
Dans la nature, la disposition interne des atomes dicte la croissance des cristaux. Le quartz, composé de dioxyde de silicium (SiO₂), cristallise dans un réseau hexagonal, produisant des prismes longs et minces qui se terminent généralement par une seule pyramide hexagonale. Le rare quartz « diamant » Herkimer peut comporter une terminaison aux deux extrémités. En revanche, le réseau de carbone pur du diamant forme des cristaux cubiques (isométriques). Ces formes à huit côtés apparaissent souvent comme deux pyramides reliées à leurs bases, avec toutes les dimensions presque identiques quelle que soit l'orientation.
La densité est la masse par unité de volume ; la gravité spécifique compare cette densité à celle de l'eau. La mesure de la densité d'échantillons irréguliers peut être obtenue par déplacement d'eau. Pour les minéraux, la densité spécifique est plus courante :pesez le cristal dans l’air, puis dans l’eau, et divisez le poids de l’air par le poids de l’eau. Le quartz présente généralement une densité spécifique de 2,6 à 2,7, tandis que le diamant varie de 3,1 à 3,53. Par conséquent, un diamant de taille égale sera sensiblement plus lourd qu'un quartz.
Les deux minéraux scintillent, mais leurs signatures optiques diffèrent. Le lustre décrit la façon dont la lumière se reflète sur une surface :le quartz a un éclat vitreux (vitreux), tandis que le diamant affiche un éclat adamantin. L'indice de réfraction, une mesure plus précise, mesure la façon dont la lumière se courbe lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre. L’indice du quartz se situe entre 1,544 et 1,553; celui du diamant est un frappant 2,418. Un test pratique sur le terrain consiste à immerger le cristal dans des huiles d'indice de réfraction connu. Le quartz disparaîtra presque dans l'huile végétale (1,47) ou l'huile de gaulthérie (1,536), alors qu'un diamant restera bien visible.
La dureté, sur l’échelle de Mohs, est un indicateur direct de la résistance d’un minéral aux rayures. Le quartz obtient une note de 7, tandis que le diamant arrive en tête de l'échelle à 10. Un diamant peut rayer le quartz, mais le quartz ne peut pas rayer le diamant. Des matériaux encore plus durs – la topaze (8) et le corindon (9) – rayeront le quartz mais pas le diamant. Lorsque deux diamants sont frottés l’un contre l’autre, ils peuvent en effet se rayer. L'évaluation du clivage nécessite de briser le cristal :les diamants présentent des plans de clivage distincts parallèles à chaque face naturelle, tandis que le quartz ne présente aucun véritable clivage, bien qu'il puisse présenter des séparations le long de plans internes affaiblis.