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Conférence expérimentale - lundi 15 octobre 2012

Les couleurs de la Terre.

Georges Calas - Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés, Université Pierre-et-Marie—Curie.

Jean-François Tranchant - Responsable innovation matériaux et technologies, Pôle « recherche, parfums et cosmétique », LVMH, Saint Jean de Braye.

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La coloration des minéraux constitue une part importante de notre univers visuel que ce soit au niveau des paysages (la côte de granite rose ou la côte d’albâtre, les ocres de Roussillon…) ou dans notre univers quotidien (matériaux de construction, pigments et maquillages).

Les collections de minéraux, comme celle de l’Université Pierre-et-Marie Curie à Paris (http://www.impmc.upmc.fr/fr/collection_de_mineraux.html), représentent une superbe illustration de la diversité de ces couleurs. Cependant, si les minéraux sont souvent colorés, ils ne peuvent que rarement être utilisés comme colorant car ils perdent l’essentiel de leurs couleurs lorsqu’ils sont en poudre. Et il faut bien les réduire en poudre si on veut les utiliser dans des peintures ou des matériaux variés. A l’origine de ce phénomène, il y a la diffusion optique de la lumière par des poudres. Plus cette diffusion est efficace, plus le trajet optique est court dans les grains qui constituent la poudre et donc moins la lumière est absorbée.


Les oxydes de fer colorent notre environnement. Par exemple, la magnétite est un oxyde naturel de couleur noire particulièrement intense. C’est ainsi que la couleur sombre des basaltes, que l’on peut observer dans de nombreux volcans ainsi que sur les monuments des régions volcaniques comme le Massif central, est causée par la présence de 2 à 3 % seulement de ces cristaux de magnétite. Malheureusement, ce minéral ne peut pas être facilement utilisé en poudre, car il s’oxyde rapidement et perd ainsi sa pigmentation noire.

Un autre oxyde de fer, l’hématite, contient seulement du fer oxydé, le fer ferrique. Sa couleur va dépendre de son état de division et du milieu dans lequel se trouve la poudre. Bien cristallisé, ce minéral réfléchit parfaitement la lumière avec un très bel éclat noir métallique. Mais en poudre, il va pigmenter en rouge de nombreux sols et roches.

Humectés, ces matériaux seront plus colorés, comme on le voit sur les façades des immeubles haussmanniens à Paris après la pluie. L’hématite va causer la couleur rouge/brune des grands fleuves tropicaux. Elle colore les ocres, utilisées en décoration et en peinture (par ex. la Terre de Sienne, utilisée en peinture). Pendant la préhistoire, l’hématite a servi pour créer les grottes peintes.

Cette grande diversité de nuances fait utiliser les oxydes de fer en cosmétique. En jouant sur leur enrobage dans des matériaux diffusants (fonds de teints) ou au contraire dans des milieux limitant la diffusion de la lumière (vernis à ongles), on obtient une palette infinie de sensations visuelles colorées.

De l’échelle du minéral à celle des planètes, des minéraux naturels aux pigments synthétiques de haute performance, le saut est grand, mais les propriétés optiques sont similaires et les uns nous aident ainsi à comprendre les autres.