Ar khaled aissam Champs Disciplinaire

Résumé :

Les formations orogéniques carbonifères de la chaine hercynienne du Maroc sont ponctuées par de nombreux corps magmatiques qui soulignent l’évolution de la chaîne. Il s’agit de sills mafiques et de laves basaltiques interstratifiés dans les formations sédimentaires ou de plutons et filons granitiques qui les recoupent. Si les nombreuses études consacrées à ces derniers concluent consensuellement à leur caractère syn à tarditectonique (Aït El Amiri, 1996 ; Essaifi et al, 1995, 2001, 2004, Ben Abbou, 2001, Roddaz et al, 2002, N’tarmouchant et al., 2002; Bennouna, 2004, Bamomen et al, 2008 ; Michard et al., 2008, 2010). les interprétations concernant les modes de genèse, d’évolution et de mise en place des roches mafiques précoces restent très discutées (Hoepffner etal.,2005, 2006; Michard et al., 2008). Ce n’est que récemment que des travaux pluridisciplinaires ont permis de relancer les débats sur les relations entre la pétrogenèse de ces roches et l’évolution tectono-sédimentaire de la chaîne hercynienne du Maroc (Ben Abbou,2001 ; Roddaz et al, 2002; Michard et al. 2008, 2010). Le présent travail est consacré à l’évolution pétrogénétique de ces roches mafiques dans la partie NE du Massif hercynien Central du Maroc.

Deux gisements principaux ont été étudiés dans cette partie de la chaine. Ils consistent en une association de sills stratifiées, de sills doléritiques et de coulées basaltiques en pillows lavas. Ces faciès sont interstratifiés respectivement dans les formations carbonifères au NE du synclinorium de Fourhal et de l’anticlinorium de Khourobga-Oulmès.

Les corps intrusifs, formant les sills de Marziquallal dans le bassin de Fourhal et de Boucharmit dans le bassin de Khouribga Oulmès, sont composés de roches mafiques à composition générale gabbroïque. Ils montrent une succession de 6 unités pétrographiques à textures de cumulats qui se succèdent de la base au sommet avec une minéralogie composée majoritairement de plagioclase, d’olivine, de clinopyroxène, d’amphibole et d’ilménite avec des différenciations aboutissant à la formations de faciès quartziques comprenant des granophyres dans les unités supérieures des sills.

Les basaltes, bien exposés dans le bassin de Fourhal, sont composés de plagioclase, Cpx et de rares ilménites noyés dans une matrice doléritique. Ils forment deux piles. Une pile inférieure à affinité alcaline et une pile supérieure à affinité calcoalcaline.

Les études menées sur ces roches mafiques ont conclu à des résultats contrastés leur octroyant des affinités magmatiques ambigües (sur roches totales et sur les Cpx) et des interprétations contradictoires. Pour compléter et affiner ces études, nous avons procédé à l’analyse par ablation laser des éléments en trace sur le Cpx, minéral ubiquiste des faciès gabbroïque. Cette technique permet d’étudier objectivement l’évolution de la composition chimique des magmas en équilibre avec les cumulats.

Les résultats obtenus nous ont permis de confirmer, dans un premier temps, l’unicité de ce magmatisme mafique. L’étude pétrogénétique complète montre que :

1. 
   Les magmas primaires sont issus de faibles taux de la fusion partielle d’un manteau de type MP ou E-DMM (enrichi dans le coin du manteau) équilibré dans les conditions des lherzolites à spinelle ;
   
2. 
   Ces magmas auraient séjourné dans des chambres magmatiques profondes (environ 15 Km) où ils auraient subi un début de cristallisation fractionnée à l’origine des faciès les plus mafiques à olivine ;
   
3. 
   Les cumulats des sills stratifiés de Marziqallal et de Boucharmit sont issus de la cristallisation fractionnée de magmas parents probablement issus de ces chambres magmatiques profondes. Leur composition est similaire à celle des basaltes calco-alcalins de la pile supérieure de Fourhal. La modélisation géochimique de cette cristallisation permet de rendre compte de la succession des cumulats mafiques et des liquides résiduels qui en résultent. Les disparités géochimiques constatées dans les compositions chimiques des Cpx, des cumulats et des basaltes peuvent être expliquées par les processus de cristallisation dans les chambres magmatiques superficielles (5 km maximum) formant ces sills stratifiés. Le rôle de l’ilménite et des Cpx dans ces processus est bien mis en évidence ;
   
4. 
   Les caractères géochimiques des basaltes comparés à ceux des liquides calculés en équilibre avec les cumulats correspondent à ceux d’un contexte d’arc magmatique qui se développe au dessus d’une plaquesubductante située sous le domaine mésétien.
   

Ces résultats sont en accord avec les modèles proposés par (Ben Abbou 2001 ; Roddaz et al., 2002 ; Michard et al., 2008, 2010) considérant les bassins carbonifères comme des bassins d’avant pays en compression.

Dans ce schéma, comparable à celui des Andes, la mise en place des magmas en régime compressif (Musumeci et al., 2005, Ferré et al., 2011) a été récemment appuyée par des modèles analogiques. La discussion des caractères structuraux de la région étudiée et leur confrontation à ces modèles nous permet de proposer un modèle tectonomagmatique dynamique de la mise en place de ces magmas.

Mots clés :

Maroc,Roches mafiques, Massif Central Hercynien, Clinopyroxène, Laser-ICP-MS, Pétrologie, Géothermobarométrie, Modélisation, Mise en place.

SYNOROGENIC MAFIC ROCKS OF THE NORTHEASTERN MOROCCAN CENTRAL HERCYNIAN MASSIF: PETROGENESIS AND TECTONOMAGMATIC MODEL

Abstract :

The Moroccan Hercynian Carboniferous orogenic formations are marked by numerous magmatic bodies that emphasize the evolution of the variscan orogen. These are mafic sills and basaltic lavas interbedded within orogenic sedimentary formations and granitic plutons and dykes cross-cutting them. While numerous studies concluded consensually to the syn tectonic character of mafic rocks (Aït El Amiri, 1996; Essaifi et al., 1995, 2001, 2004; Ben Abbou, 2001, Roddaz et al. 2002; N’tarmouchant et al., 2002; Bennouna et al., 2004; Bamomen et al., 2008; Michard et al., 2008, 2010), interpretations concerning their petrogenesis (nature of lithospheric mantle, conditions of mantle partial melting; nature and evolution of parental magmas, physical crystallization conditions, etc…) and their emplacement mechanisms still very controversial or poorly documented (Hoepffner et al., 2005, 2006; Michard et al., 2008). Recently, multidisciplinary work has revived the debate on the relationship between the petrogenesis of these rocks and tectono-sedimentary evolution of the carboniferous orogenic formations (Ben Abbou, 2001; Roddaz et al.,2002; Michard et al., 2008, 2010). This study investigates the petrogenesis and the emplacement conditions of these mafic rocks in the north-eastern part of western morrocan meseta.

Two main occurences were studied in this part of the orogen. They consist of a combination of layered mafic sills, doleritic sills and basaltic pillow lava flows. These facies are interbedded respectively within the Carboniferous formations of north-eastern Fourhal and the Khouribga-Oulmès basins.

Intrusive bodies, forming Marziquallal sill in Fourhal and of Boucharmit sill in Khouribga Oulmès basins are composed of mafic rocks, generally of gabbroic composition. They show a series of 6 petrographic units of cumulates which mineralogy is consisting mainly of plagioclase, olivine, clinopyroxene, amphibole and ilmenite with differentiation leading to the formations of quartz bearing granophyres in upper units of the sills. Basalts, well exposed in Fourhal basin, are composed of plagioclase, clinopyroxene and rare ilmenite embedded in a doleritic matrix. They form two parts. The lower part of the lava with alkaline affinity, is dominated by porphyritic basalt with clinopyroxene phenocrysts, while the upper part, with calc-alkaline affinity, mainly consists of aphyric basalts that contain a few plagioclase and clinopyroxene phenocrysts.

The genetic processes and affinity of the basic magmatism in Morrocan meseta remains poorly understood leading to controversial geodynamic evolution schemes.

Therefore, the aim of the present study is to shed some new light on these issues by constraining the characteristics of the parental magma of this mafic magmatism using LA-ICP-MS trace elements analyses on clinopyroxenes in order to calculate the magma compositions in equilibrium with cumulates and to compare them with the basalts trace elements contents. This method allows us to establish the petrogenetic history of plutonic and volcanic bodies by modeling the partial melting of mantle sources and fractional crystallization at different levels of hercynian crust.

The main results of this study are:

1 - The primary magmas are derived from low proportions partial melting of a Primitive Mantle or an Enriched-Depleted-Mantle under spinel-lherzolites conditions;

2 – The parental magmas of this mafic magmatism have a composition similar to that of upper part of the Fourhal basalts. They underwent an early fractional crystallization, in deep magma chambers (about 15Km) where the more mafic (olivine-bearing) gabbroic faciès have been crystallized;

3 – Sills cumulates are formed by the fractional crystallization of the residual liquid, coming from the deeper magma reservoir, in Marziqallal and Boucharmit reservoirs at shallower depths not exceeding 5 km. Geochemical modeling of this fractional crystallization allows to reconstitute the mineral and chemical compositions of the mafic cumulates as well as those of the successive residual liquids. The chemical differences observed between the upper and bottom parts of Fourhal basalts as well as the differences between clinopyroxene compositions can be explained by the crystallisation processes that take place within these shallower reservoirs. The role of ilmenite and clinopyroxene in these processes becomes quite evident;

4 –Trace elements patterns of parental melts inferred from clinopyroxene analyses and from upper part basalts highlight high LILE and low HFSE contents compatible with magmas from arc environment geotectonic setting involving a subducted slab beneath the mesetian bloc.

These results are in agreement with the models proposed by (Ben Abbou, 2001; Roddaz & al., 2002; Michard &al., 2008, 2010) who consider carboniferous basins as compressional foreland basins.

In this scheme, comparable to the Andes, the emplacement of magmas under compressive regime is now well documented (Musumeci et al., 2005; Ferré et al., 2011) by analogue modeling and confrontation with field datas. The discussion of the structural characteristics of the studied area and their confrontation with these models allows us to propose a dynamic tectonomagmatic model of emplacement of these magmas in the context of thrusting tectonics.

Key Words : Morocco, mafic rocks, central Hercynian Massif, Clinopyroxene, Laser-ICP-MS, Petrology, geothermobarometry, Modelisation, geodynamic setting.
Serpentinisation des complexes ophiolitiques des zones de suture : Exemple des regions d’agane et de Gouerarate (zone axiale des Mauritanides centrales, centre ouest de la mauritanie)
Par

OULD MOCTAR Didi

Champs Disciplinaire: Pétrologie

FD : Ressources Naturelles, Environnement et Développement Durable

Soutenu le : 04/07/2013
Membres de jury : 

Mohamed BEN ABBOU, President	Faculté des Sciences Dhar El Mahraz, Fès
Abdellah BOUSHABA, Encadrant	Faculté des Sciences Dhar El Mahraz, Fès
Mohamed BOUABDELLAH, Rapporteur	Faculté des Sciences, Oujda
Mohamed DAHIRE, Rapporteur	Faculté des Sciences Dhar El Mahraz, Fès
Iz-Eddine EL AMRANI, Membre	Faculté des Sciences Dhar El Mahraz, Fès
Youssef DRIOUCH, Membre	Faculté des Sciences Dhar El Mahraz, Fès