Premières données géochronologiques sur le volcanisme alcalin du Jbel Saghro, Anti-Atlas, Maroc (Géoparc Jbel Bani)
le géoparc du jbel bani - tata

 Premières données géochronologiques sur le volcanisme alcalin du Jbel Saghro, Anti-Atlas, Maroc (Géoparc Jbel Bani)

Par M. BERRAHMA, M. DELALOYE,* A. lZAURE-MURET ** et H. E. N RACHDI

Ecole Normale Supérieure de Rabat, Maroc

Département de Minéralogie, Université de Genève, Suisse

Laboratoire de géologie historique, Université de Paris-Sud, France

(First received 16th December, 1992; revised version received 10th May, 1993)

 Le Jbel Saghro est un des deux grands appareils volcaniques alcanes récents de 1' Anti-Atlas Les laves émises sont des néphé1inites olivine, des tephntes et des phonohtes. Les phonohtes smvent un chemin de différentiation particulier, s~par~ des autres roches présentes La géochimie des é1éments majeurs et des traces reflète blen cette particularité

Vingt deux roches totales ont été datges par la méthode K-Ar. Le volcanisme rincent a début~ fly a 10 Ma et s'est poursuive~ au centreur stratovolcan jusqu'~ 6,4 Ma. Ont faxt success wement éruption des néphahmtes ohvlne, des n~pMhnites phonolitiques, des phonohtes alcalmes et des phonohtes normales Une deuxième sC..Fluence, forrn6e uniquement de n~ph~limtes ~ olivine, prend le relm, plus au nord, entre 5,5 et 2,8 Ma Par Alleur, nous n'avons pas trouvé de roche plus jeune que 2,8 Ma Le volcanisme du Saghro, comme celm du Siroua, s'est développé d’arts un contexte dxstensff local reals compressffau mveau rdg~onal, tr& certamement h~ au syst~me de failles E-W de la marge suddu H aut-Atl,ks

Summary

The Jbel Saghro one of the two late Cenozoic, large volume strato-volcano of the so-called Anti-Atlas Saghro (east) and Stroua (west) lie within a zone of local exterusxon but m a regional context of compressxon, related to a major E-W fault system that defines the southern nm of the Haut-Atlas The tectonic regmae ~s trans-tensional Lavas composition range from olivine nephelm~tes to phonohthes, but major and trace element criteria permit dlstmctxons between one group which includes only phonohtes versus a separate more diverse group which includes nephelimtes and phonolites K-At dating of 22 whole rock samples demonstrate a temporalspatial progressmn from early volcamsm m the center of the area (10-6 4 Ma) to activity focused m the northern part of the complex (5 5-2 8 Ma; includes the youngest erupnon) The sequence is successively more evolved from nephehmte through tephnte to phonohte, but the younger, northern sequence IS confined to olivme-nephehmtes

INTRODUCTION

Le Maroc est subdivisé en quatre grands domaines géologiques qui sont du nord a usu d' le Rif, l’Atlas, l ' Anti - Atlas et le Sahara (Fig 1). Un Volcanisme d’ Gengouene a quaternaire existe dans chacune des parties mais nous ne traiterons cil que celui de l ' Anti-Atlas.

Au nord, dans le domame enfin, le volcanisme  calco-alcahnestacaract reshoshonttique (Hernandez, 1983, Hernandez et Bellon, 1985).

Au centre, d’arts le domame atlas que, on peut introduire quelques subdwismns Ce sont: clans le Maroc Central, des lave alcalmes de type basanites et nephé1inltes (Rachdi, 1983, Rachdl et al. 1985, Rachdx, 1989); a u Moyen-Atlas, de slaves de type basaltiques (Harmand et Cantagrel, 1984); plus ~ l ' est , dans le Maroc Oriental , des  basanites et de snéphé1inltes de s Hauts - Plateaux .

Au sud, dans l'Anti - Atlas, deux appareils volcaniques se sont construits : le stratovolcan du Siroua l'ouest, essentielle menttra cystique et phonolitique fricfrac realcalm et hyperalcalin

(Berrahma et Hernandez, 1985; Berrahma et Delaloye, 1989) et le Jbel Saghro a l'est, connu pours esphonohtes (De Sitter et al, 1952; Hindermeyer, 1953) Ce volcan comporte de nombreux petits portements éparpillés, ben plus réduisent affleurement que ceux du Siroua, rams la surface affectée par le volcanisme est du même ordre de grandeur, approximativement 450 krn 2 Les laves du Saghro sont de snéphé1mites olivine, des nephéhnites phonolitiques, des phonohtes plus ou mornes alcanes. Des études pétrographiques et géochimiques entreprises dans le Maroc Central montrent des ressemblances frappantes avec les laves du Saghro Le massif du Saghro est encore bien peu connu.

Jusqu’ici. Aucun âge radiométrique n’a pas publie sur ces laves. Le but de cet article est de dorme un premier apemu sur la géochronologie de ce volcanisme alcalin en présentant des âges mesuras par la méthode K-Ar conventionnelle appliquée exclusivement aux laves.

Aperçu géologique de la région Cupide Le substratum précambrien est caractère. Dans cette région, par des schistes et des granites du Précambrien moyen. Des roches volcaniques surtout acides et des conglomérats du Prkxrnbrien supérieur traverses par l’important massif granitique de Bou Gafer.

La couverture précambrienne terminale (Adoudounienne) et cambrienne qui enveloppe le substratum précambrien comporte a la base, des grés et des conglomérats surmontes par une formation schisto-dolomitique de faible puissance.

Wendt ensuite une puissante série de schistes et degrés appartenant à la fin du Cambrien inferieur et au Cambrien moyen. Enfin. Au NE du massif, ou cette première couverture est réduite. On trouve les schistes et les gras de I’ Ordovicien affect& par un taillage d’âge hercynien.

De grandes failles affectent le massif. Elles sont probablement hercyniennes mais  à Rejeu aréotectonique certain. L’extrémité E du massif est copte en de par la grande faille de l’oued Reg qui a également un Rejeu récent. Le massif poursuit à l’est. En direction de Tafilalt. Mais il nets pas représente sur la carte de la Fig. 1.

Fig. 1. Carte de situation des échantillons analyses et localisation de la figions ktudike.

Le Jbel Saghro se trouve dans la partie E de l'Anti-Atlas. C'est un puissant bombement récente qui s'dleve a plus de 2000 m d'altitude. II est séparé du Haut-Atlas par le bassin d'Ouarzazate qui est comble de sédiments d'âge Crétacé ~ Tertiaire. La série sédimentaire est d'abord marine, elle devient continentale h partir du Lutétien moyen ~ supérieur.

Le basin de sédimentation, d'abord réduit le long du Haut-Atlas, devient plus vaste ~ la fin de l'Oligocène et s'dtend progressivement vers le sud au Endogène. II a alors recouvert tout ou partie du massif du Saghro réduit une simple ondulation.

La sédimentation y est greso-limoneuse et ne montre pas d'apports particulièrement grossiers en provenance du bombement du Saghro situe plus au sud.

C'est vers la fin du période de comblement du bassin d'Ouarzazate que s'amorce la surrection du massif qui est des lors soumis ~ rerosion. Le volcanisme se serait manifest6 des le début de cette déformation, mais apres que l'érosion ait déblayé l'essentiel des formations sédimentaires récentes, sans doute peu épaisses, de manière ce que les laves et les pyroclastiques reposent, en bien des points, directement sur le socle précambrien et sa couverture cambro-ordovicienne.

Les laves récentes se trouvent dans le pattier oriental du Jbel Saghro et les masses principales Situes pour l'essentiel au sud du massif granitique de Bou Gaffer constituent les hauts reliefs de ces montagnes (Fig. 1).

Des appareils volcaniques et des coulées se rencontrent autour de cette masse primipile.

Certams sont éparpilles sur le flanc sud et sud-est du massif. I1 ne reste, le plus souvent, que des necks ou des lambeaux de coulées. En outre, trois appareils ou lambeaux de coulées sont connus au pied nord du massif, échelonnes sur une quarantième de kilometres.

VOLCANOLOGIE

Les premières déterminations pétrographiques des laves du Saghro sont farés par Jeremme (1939). Plus tard, ce volcanisme a été étudié par De Sitter et al. (1952) et par Hindermeyer (1953).

Nous empruntons a ces derniers auteurs les descriptions concernant la région de Tigouna Dans ce secteur, on observe trois coulées de laves superposées, séparées par des tufs reposant plus ou moins directement sur le socle. Ce dispositif est typique dans le massif du Saghro off l'on rencontre, en plusieurs endroits, une succession analogue de coulées superposes.

Les necks volcaniques que l'on trouve disperses autour de ces masses principales sont, en général, remplis par une brèche grossière de fragments anguleux de laves et de tufs. D'une manière générale, ressemble des laves et des tufs n'attemt pas une centaine de metres. Ceci implique, soit que la quantité de matériel émise ait êta relativement faible, soit que rerosion ait déblaye d'une mamere importante et qu'il ne reste plus que quelques lambeaux de coulées et des chermès d'émission.

Pour Hindermeyer (1953), De Sxtter et aL {1952}, l'activite volcanique dans cette region a dure du Pontico-pliocène au Quatemère.

Hindermeyer (1953) a distingue tors périodes d'activité du volcanisme

- Une activit6 fin Miocène qui se fait en deux phases dont rune avec des coulées et rature marquée par arrivée des pyroclastites. ANSI, cet auteur avait signalé des niveaux pyroclastiques contenant des blocs de laves phonolitiques et des éléments du substratum interstratifié dans les coulées. L'ensemble forme les hauts sommets. Des mouvements tectoniques postérieurs ont fait rejouer les failles hercymennes qui ont déformé Cérames de ces coulées poursuit le même auteur.

- Une deumeme activité est caractérisée par des coulées de faible épaisseur qm ont laissé des tufs et des brèches voltaïques. Ce deuxième cycle est emboite dans le précédent Apres cette seconde phase, se place le soulèvement de Anti-Atlas entrainant le creusement des vallées Hmdermeyer date cet du Villafranchien.

- De nouveau, le volcarusme entre en actwaté avec émission de coulées phonothèques de deux trois metres d'épaisseur Selon Riser (1988}, ces manifestations volcamques se poursuivraient jusqu'au P1é1stocene comme le montre le volcanisme de la région de Foum el Kous sur la bordure nord du Saghro. Les affleurements présentent encore des formes fraiches avec une bouche d'émission qui a donne naissance  une coulée de nephelmlte ohvme (antiferment appelée ankaratrite par Jérémine, 1939}.

Dans la coupe présentée par Riser, (1988), a une centime de metres de la bouche d'émission, on observe le recouvrement du dépoli de haut de versant par la nephéhnites a ohvine avec une base bréchifié. Compte tenu que la base des coulées est situee a environ 30 m au-dessus du lit actuel des oueds, Raser afferme que ractivité volcanique s'est poursuive jusqu'au Pleistocène ancien

METHODES EXPERIMENTALES

Toutes les analyses d'éléments majeurs et traces ont été effectuées par fluorescence des rayons X saufH20 qui est dos de par la méthode de Penfield.

Le programme de correction tient compte des effets interdlementaires et de l'absorphon due fi la composition des échantillons.

Les déterminations d'âge ont été faites sur 22 roches. En raison de la talle des minéraux qui les constituent, fl. n'a pu être envisage de les séparer et de les analyser individuellement. Les analyses de potassium et d'argon ont date farés sur des fractions aliquotes de granulomfitrie identique.

L'analyse du potassium est effectuée deux lois, par absorption atomique, sur deux fractions aliquotes. Ainsi, les valeurs rapportées dans le tableau 2 correspondent la moyenne de deux mesures. L'analyse isotopique de l'argon se fait par dilution isotopique au moyen d'un spectromètre de masse AEI-MS10S avec acquisition et traitement informatisa des données (Delaloye et Wagner, 1974; Fontignie, 1982). Les constantes utilisées pour le calcul de l'âge sont celles recommandées par Steiger et Jtiger (1977).

Les données analytiques essentielles sont regroupees dans les tableaux 1 et 2.

DISCUSSION DES RESULTATS

Le diagramme Fe-Mg-AIc (Fig. 2) montre une très bonne individualisation des différents types de roche. Tant les néphélinltes olivine que les phonolites alcalines forment des groupes homogènes.

Les phonolites et les néphélinltes phonolitiques présentent des chemins de différentiation séparés.

Les phonolites déterminent un seul trend tandis que l'on peut observer une state continue des Néphélinltes alcalines aux phonolites alcalines et aux néphélinltes a olivine.

Le diagramme AIc/Sio 2 (Fig. 3) et le diagramme SiOJZr.TiO 2 (Fig. 4) montrent que les groupes pétrographiques sont bien mdividualises, dans le domaine alcalin.

L'activité volcanique du Jbel Saghro a débute il y a 10 Ma et s'est poursuivie sans interruption notable durant 8 Ma. On peut cependant mettre en évidence des séquences particulaires. Le volcanisme du centre du Saghro se termine vers 6,4 Ma.

Une deuxième séquence prend le real, au nord, entre 5,5 Ma et 2,8 Ma a Foum el Kous.

On observe que l'activité volcanique du centre du Saghro a commence par l'émission des nephelmlte a olivine il y a 9,6 Ma et s'est achève par l'émission de phonolites Fly a 6,4 Ma. On observe donc une evolution du magma vers des termes morns riches en Mg, plus ac~des, en fonction de l'âge absolu. L'histogramme de la Fig. 5 montre cependant bien que cette évolution n'est pas parfument régulière Sl on la considère dans son ensemble. En revanche, si l'on décompose les deux tendances ravises en dividende par le diagramme FM-A, on observe l'apparition permanente des néphélinltes ~ olivine entre 10 et 2 Ma et une séquence régulière, en temps et e n composition chimique, allant des néphélinltes phonolitique seaux phonolites alcalines puis aux phonolites quttermtnent l'activité éruptive.

Entre 6 et 2,8 Ma. Réactivité volcanique de la zone nord s'est achevée par l'émission de laves basiques naphtène et olivine.

Pour mémoire, signalons que dans la région orientale du Saghro, hors de la carte de la Fig. 1, au sud du massif de l'Ougnat, des affleurements de laves recentessont signales sur la carte géologique Touchra-Maider. Dans la région de Taoujlt-n-Itbtr. Les épointements basiliques date sont fournis des âges de 161.3 et 258,7 Ma (ech. SG5691 et SG 61911 montrant par la présence d'un volcanisme plus ancien qui n’a pas été mis en évidence précédemment et quel devra être étude plus tard.

Par contre, nous avons échantillon ne au nord, le volcanisme attribue au Cambrien (Destombes.1988). Un des amèrement (SG 1991) a donne un âge de 5,2 Ma et la roche présente des caractérisa - talques géochimiques particulières, alcalines et très sous-saturées en silice

Fig. 2 Diagramme Fe-Mg-Alc des roches analysées montrant les deux chemins de différentiation. Symboles pour toutes les figures" O = nephelmlte a ohvine; A = téphrites: = phonohtes alcane; x = phonolites.

Tableau 1. Analyses chimiques des éléments majeurs (en %) et des traces (en ppm) des échantillons récoltes

Tableau 2. Résultats geoehronometriques Potassmm-Argon.

Fig. 3. Diagramme Alcalins/SIO 2 selon Irvine & Baragar (1971) montrant la bonne homogénéité des différents types de roches rencontre amsl que leur position dans le Domme alcalin.

Fig. 4. Diagramme SiO2/Zr:TIO 2 de Winchester et Floyd (1977) montrant aussl les deux tendances de différentiation.

Fig. 5. Histogramme des &gés radiométriques Indiquant les types pétrographiques analyses et soulignant la durée de ['émission des néphélinltes & olivine.

CONCLUSIONS

Le volcanisme du Jbel Saghro est lie aux cassures militent le sud du Haut-Atlas. Les laves Émises sont toutes des roches sous - saturées en silice Compte tendions observâmes de terrain et des données radiogéniques, on distingue deux séries volcaniques dans le massif du Saghro. La première constitue la masse volcanique principales, au centre du strato - volcan, off le volcanisme été actif au mornes durant 4 Ma, entre 10 et 6 Ma.

Cette première séquence est constituée, parfondre ' appâtions, par des snephelimtes a olivine, des téphrites et des phonolites. La deuxième séquence se rencontre au nord, dans la région de Foum el Kouss, Tadafat et Tachfachi. Elle est représentée uniquement par des néphélinltes a olivine qui sont plus jeunes que les âges mesures sont compris entre 5,5 Ma et 2,8 Ma.

Blen que différent du point de vue du chimisme, le volcanisme du Saghro et celui du Siroua ont été actifs durant le même laps de temps. I1 faut aussi remarquer que ces deux volcans sont situes juste au sud de la faille limitant le Haut-Atlas. I1 ne fait pas de doute que la tectonique du Haut-Atlas a Joue un ré1e dans l’apparition de ce volcanisme contre 1e par les grandes structures tectoniques régionales, en parmélie les failles E-W et NW-SE.

Enfin, le volcanisme du Saghro, comme celm de l'ensemble des jeunes volcans du Maroc, s'est développe en réponse des mouvements distensifs locaux dans un contexte régional de régime compressif lie aux mouvements de convergence des plaques africaine et européenne.

Remerciements - Notre gratitude va au Service du Maroc êta son directeur le Dr. M. Dahmani pour leur soutien logistique Le Fonds national suisse de la recherche scientiques soutmnt financeraient nos équipements de recherche. Le Professeur R. Laurent nous a accompagne sur le terrain et nous a fret beneficmr de ses conseils et encouragements, nous Im en sommes Ires reconnaissants.

REFERENCES

Berrahma, M, 1982. Le volcamsme mlo-pliocene de la partie nord-ouest du masslf du Siroua (Anti-Atlas central, Maroc): etude structurale et petrologique.

Thèse de 3e cycle, UnwersttO Paris X1 (non pubhee].

Livre en depét ~ le soc geol. France.

Berrahma, M. et Hernandez, J. 1985 Nouvelles donnees sur le volcanisme trachytique hyperalcalin du volcan du S1roua (Anti-Atlas, Maroc) C. R. Acad. Sc. Paris, 300, II, 17, 863-868 Berrahma. M. 1989 Etude petrologlque des laves recentes du massif du Slroua (Anti-Arias, Maroc). Ph.D., Untverslt~ Lava [, Quebec, Canada.

Berrahma, M. et Delaloye, M. 1989. Donnees geochronologiques nouvelles sur le masslfvolcamque du Slroua (Anti-Atlas, Maroc). J. Aft. Earth. Sc, 9, 3/4, 651-656.

Choubert, G. 1942. S1gnificahon tectomque du Siroua.

Bull. Soc. Nat. Maroc, Rabat 22, 123-136.

Choubert, G 1947. L'acmdent majeur de l'Anti-Atlas C.

R. Acad. Sc. Paris 244, 1172-1173

Choubert. G. et Marcals, J. 1952 G6ologm du Maroc

(aper~u structural) Notes et M~m Serv gOo[ Maroc.

Rabat I00, I

Choubert, G. 1963. Hmtoire geologlque de l'AnWAtlas de

l'Archeen ~ l'aurore des temps pnmalres. Notes et

M~m. Serv. g~ol. Maroc, Rabat. 280 p.

Delaloye, M. and Wagner, J -J. 1974 Potassmm-Argon dating: an automahc eqmpement wlth digital output for computer processing. C R. Soc Phys. Hist. Nat.

Gen~ve 9, 66-74. De Sitter, L. U, Koomans, G M. and Heetweld. H. 1952

Les phonolites du Djebel Saghro (Maroc Occldenta[).

Geol. Mynbow, Amsterdam 14, 8, 267-276.

Destombes, J. 1988. Carte g6ologlque de Todrha-Ma' def. Edlhons du service geologlque du Maroc. Notes et M~mov-e 243.

Fonhgme, D. 1982. Methodologm Potassmm-Aragon.

MOmotre Pnx Davy, Umvermte de Genave, 164 p. non publiC, Harmand, C. et Cantagrel, J M 1984. Le volcamsme alcalin tertmire et quaternaire du Moyen-Atlas (Maroc).

Chronologm K/At et carte geodynamique J. Afr. Earth Sct 2, I, 51-55

Hernandez, J. 1983. Le volcamsme miocene du Rff oriental (Maroc): Geologm, petrologle et mm~ralogie d'une prownce shoshomtlque, Th~se d'Etat, Umverstt~ Parts VI (non pubhee). Llvre en dep6t a la Soc geol. France.

Hernandez, J et BeUon, H 1985. Chronologie K-At du volcamsme miocene du Rif oriental (Maroc): implication tectomque et magmatologlque Revue g~ol. Dynamtque et géographte physique Paris 26, 2, 85-94.

Hindermeyer, J. 1953. Les appareils phonolitiques du Saghro. C. R. Acad. Sc. Paris 237, 1542-1544.

Jerémie, E. 1939. Roches ~ruptives et metamorphiques du Sahara occidental. Contribution & l'e rude du Sahara occidental. Publ. Com. Et. ScL et Hist. Afr. occlrl frart¢;. Paris. S6rie B, 5/11, 52 p.

Rachdi. H. E. N. 1983. Etude petrologique du volcanisme recent du plateau central du Maroc. Th~se de 3 cycle, Universite de Paris XI

Rachdi, H. E. N., Velde, D. et Hemandez, J. 1985.

L'association volcamque pho-quatemaire basaniten6phelinite-phonohte du Maroc Central. C. R. Acad. Sc. Paris, 301/II, 1293-1298.

Rachdi, H. E. N 1989. Etude duvolcanisme plio-quaternalre du Maroc Central: petrographle, gSochlmle et mln6ralogle. Comparaison avec des laves types du Moyen Atlas et du Rekkam (Maroc) Th~se Universtt~ LavaL Quebec, Canada, 115 p.

Riser, J. 1988. Le Saghro et la retombee saharienne (Sud-Est marocaln). Etude gSomorphologlque. Notes etM~m. Serv. g~ol. Maroc 317, 361 p.

Steiger, R. H. and Jttger, E. 1977. Subcommission on geochronology" Conventlon on the use of decay constants m geo- and cosmochronology. Earth Planet. Sc. Lett. Amsterdam 36, 359-361.

Source web Par: M. BERRAHMA, M. DELALOYE, A. lZAURE-MURET et H. E. N RACHDI