Donnes géochronologiques nouvelles sur le massif volcanique du Siroua (Anti-Atlas, Maroc) Géoparc Jbel Bani
le géoparc du jbel bani - tata

Donnes géochronologiques nouvelles sur le massif volcanique du Siroua (Anti-Atlas, Maroc) Géoparc Jbel Bani

Par M. BERRAHMA et M. DELALOYE

* Dd=partement de Géologie, Untversité Laval, Québee. G1K 7P4 Canada

* D6partement de Min&alogle de l'Umversit6,13, rue des Maraichers,

CH-1211 Gen~ve 4, Suisse

Résumé :

 La bordure nord de l'Anti-Aflas marocain est soulignde par le grand accident sud-atlasique orient~ SW-NE. Deux massifs volcaniques y sont associds: le Siroua et le Sahro. Le massif du Siroua eat un volcan composite de 25 km de diaméue constitud de trachytes et de phonolites associds it des mugdantes et des bemnordites. Les laves basiques sont peu abondantes. Dix-neuf datations radiométriques Potassium-Argon ont été effectudes sur les laves du massif. Le volcanisme a ddbut~ il y a 11 M.a. Aucun Re infdrieur it 2 M.a. n'a dt~ trouve. Les datations montrent une contmmtd de l'activité par des démissions essentiellement Différencies de laves et de promets pyroclastiques avec, cependant un hiatus possible entre 10.3 et 8.3 M.a.

Les produits basiques n'apparaissent qu'it la fin du cycle effusif Ce volcanisme eat lid aux mouvements distensifs qut ont début au Miocène supérieur, qui se sont pour suivis durant tout le Phocée et qul sont marque par des familles de failles st'nestres orientdes N40 it N70.

Abstract:

The hmit between the Anta-Adas and the Atlas xs defined by a major fault zone running SWNE.

Two volcanoes are associated to it. the Slroua and the Sahro. The Siroua massif is a 25 km wide stratovolcano built of trachytes and phonolites associated to mugearites and benmoreites. Basalts are also present but not common. Nineteen new Potassium-Argon measurements have been made on lavas of the massif. The volcano started 11 M.a. ago with tufts and a'achytes. Its aclavity is almost continuous until 2 M.a. ago showing alternating flows and pyroclastic deposits of alkaline composition. Basicproducts appeal only during the latest stage of the activity. A gap in the activity is possible between 10.3 and 8.3 M.a.. This volcanism is in close relation with the collision process occurring between Europe and Africa and triggered by large N40 to N70 left-handed fault systems R~sum~- La bordure nord de l'Anti-Aflas marocmn est soulignde par le grand accident sud-atlaslque orient~ SW-NE. Deux massifs volcaniques y sont associds: le Siroua et le Sahro. Le massif du Siroua eat un volcan composite de 25 km de diam~ue constitud de trachytes et de phonolites associds it des mugdantes et des bemnordites. Les laves basiques sont peu abondantes. Dix-neuf datations r adiomdtriques Potassium-Argon ont 6t6 effectudes sur les laves du massif. Le volcanisme a ddbut~ il y a 11 M.a. Aucun Re infdrieur it 2 M.a. n'a dt~ trouvd. Les datatlons montrentune contmmtd de l'actavitd par des dmissions essentiellement diffdrencides de laves et de prodmts pyroclas tiques avec, cependant un hiatus possible entre 10.3 et 8.3 M.a.

Les produits basiques n'apparaissent qu'it la fin du cycle effusiL Ce volcanisme eat lid aux mouvements distensifs qut ont ddbutd au Miocene supdrieur, qui se sont poursuivls durant tout le Phoc~ne et qul sont marque par des families de failles st'nestres orientdes N40 it N70.

Abstract- The hmit between the Anta-Adas and the Atlas xs defined by a major fault zone running SWNE.

Two volcanoes are associated to it. the Slroua and the Sahro. The Siroua massif is a 25 km wide stratovolcano built of trachytes and phonolites associated to mugearites and benmoreites. Basalts are also present but not common. Nineteen new Potassium-Argon measurements have been made on lavas of the massif. The volcano started 11 M.a. ago with tufts and a'achytes. Its aclavity is almost continuous until 2 M.a. ago showing alternating flows and pyroclastic deposits of alkaline composition. Basicproducts appeal only during the latest stage of the activity. A gap in the activity is possible between 10.3 and 8.3 M.a.. This volcanism is in close relation with the collision process occurring between Europe and Africa and triggered by large N40 to N70 left-handed fault systems

INTRODUCTION

Le Maroc se subdivise en 3 domaines géologiques llmit6s par de grands accidents orient6s SW-NE (Fig. 1. cartouche):

1) au Nord, le Rif dont les laves miocénes sont calco-alcalines et alcalines et caractère shoshonitique (Hernandez, 1983);

2) au centre, raflas, dont les laves tertiaires et quartenaires sont principalement des basaltes alcalins (Harmand et Cantagrel. 1984) ou des basanites et des n6ph61inites (Rachdi, 1983, Rachdi et al.. 1985);

3) au Sud, l'Anti-Atlas ou l'on observe deux appareils volcaniques d'âge récent: le Djebel Saghro ~ resta, en grande partie phonolitique (de Sitter. 1952) et le Siroua a l'Ouest, essentiellement trachytique et phonolitique ~ caractére hyperalcalin {Choubert, 1942; Berrahma, 1982; Berrahma et Hernandez. 1985). Ce demler construe un volcan composite de 25 km de diamètre s'alevant ~ 3304 m au-dessus du niveau de la mer. & 2300 m environ au-dessus de la pénéplaine précambrienne et représente la plus grande zone volcanique de cette région.

Le but de cette note est de pr6ciser l'âge de ce magmatisme alcalin et hyperalcalin, a raide de données géochronologiques Potassium-Argon mesurées sur les laves. Des résultats plus anciens [Alem. 1976; Bellon, 1976; Choubert et al. 1968; Berrahma, donn6es non publiées) sont mtegres au présent travail. L'étude pétrographique et géochimique du Siroua fait objet de la thèse de doctorat de l'un d'entre nous (M.B.) en cours de préparation.

CADRE GEOLOGIQUE      

Le volcanisme récent du Sud marocain, locales la limite entre le Haut-Atlas et l'Anti-Atlas. Immédiatement au sud de l'accident Sud Atlasique (Choubert. 1947) est lie aux grandes cassures prévolcaniques subverticales survenues proximit6 du Haut-Atlas (Michard, 1976) et qui peuvent se prolonger dans l'oc6an en direction des Canaries (Choubert, 1947).

Fig. I. aJ Domaines structuraux du Maroc d'apr~s Choubert et Marcels (1952). A.S.A. ffi accident sud-aflaslque.

b) Carte provlsoire du massif ouest du Siroua d'après Choubert et Faure-Muret (1972) et des levers de M. Berrahma.

l=~boulis: 2=laves du Siroua et chemin~es volcaniques; 3=tufs pontlens: 4=Infracambrlen et Précambrien; 5= accidents maJeurs.

La carte simplifiee de la Fig. 1, basee sur les travaux de Choubert et Faure-Muret (1972} et sur des levers geologiques de Berrahma, situe les localites les plus importantes, les coupes de la Fig. 2 et les failles principales. On observe sur le terrain que certaines fames orientees E-W et d'autres orientees SW-NE peuvent decaler les coulees du Stroua; rune de ces failles normalcs abaissant meme la partie sud du massif de plus de 500 m. Le socle sur lequel repose le volcanlsme recent du Siroua est d'Qge precambrien : fl est construe de formations essentiellement volcaniques a predominance rhyolitique qui sont associees ~i des schistes plisses et metamorphises par des massifs intrusifs de granite. L'ensemble de ce substratum est recoupe par des filons de hawaite et de phonolite (Figs.2/3 et 2/4).

Les roches effusives du Siroua peuvent se subdiviser en deux grands groupes: les tufs et les laves. La carte de la Fig. 1 montre que les tufs sont plus abondants que les laves bien que la proportion de ces deux composants soit particulierement difficfle a estimer, en raison de L’alteration beaucoup plus facile des tufs. En general, ils constituent la base de l'ediflce volcanique et reposent clirectement sur le socle cristallln ou parfois sur des formations continentales d'age pontien {5-7 M.a.) marquant la fin du Miocene.

Les caractères morphologiques naturellement lies a la tectonique et & rerosion varlent d'une Région a ratura. Au sud du massif, les coulées ne sont que tes peu dormes ou fracturées. Au centre du massif, on observe un ensemble d'appareils formant des pitons, le plus important d'entre eux se trouve sur une faille principale orientée E-W et forme le sommet culminant du Siroua. A cote de ces pitons, plusieurs dykes rayonnants mis  nu par l'érosion dépassent 2 km de long. Au nord du massif, l'érosion a été beaucoup plus forte qu'au sud. La tectonique à Joue un très grand r01e dans la déformation de l'appareil comme en témoigne la région d'Massif-Zimer off Ron peut observer une structure en forme de fosse a Ouest et de blocs soulèves ères.

Fig. 2. Coupes geologlques simpllfi~es montrant les relations entrcs les diff6rents produits volcanlques {laves et pyroclastiques} et leurs contacts avec le socle, l=eboulis; 2=benmo~ites: 3=mug~arltes; 4=bewaRes; 5ffiphonolites; 6=trachytes comenditlques et comendites; 7=trachytes n~ph~linlques ~t biotite; 8= tufs; 9=socle pr~cambrlen.

Données géochronologiques nouvenes sur le massif volcanique du Siroua

STRATIGRAPHIE VOLCANIQUE

Jusqu'en 1968, les arguments en faveur d'un âge récent du volcanisme du Siroua furent Essentiel Nuement d'ordre morphologique mais également bases sur observation de formations continentales ~ facies Pontien (Choubert, 1963) qui sont recouvertes par les tufs pyroclastiques les plus anciens émis par le volcan.

De nouvelles observations de terrain permettent de préciser quelques relations SF~RES entre les différentes laves, mais fl. subsiste cependant des indéterminations dues, pour une bonne part, Abondance des tufs intercales entre les coulées et parfois difficilement séparables les uns des autres. La géochronologie a été utilisée pour tenter de lever certaines indéterminations.

La Fig. 2 présente quatre coupes effectuées dans le massif montrant ces relations. La cartographie détaillée de cette région a permis de déduire la succession des épisodes volcaniques que Ron peut schématiser par les six étapes suivantes:

I) dans la vallée de Assif-Zimer située a ouest du Siroua, des tufs de cendres micacés (ash fall deposits) recouvrent directement les granites précambriens formant le socle a cet endroit (Choubert et a/, 1968). Ce sont les premiers produits connus émis par le volcan au Miocène supérieur. Sur ces tufs micacés, s'est dépose un ensemble de coulées trachytiques nepheliniferes biotite. Cette superposition est observable dans ressemble du massif.

2) les trachytes comenditiques et les commandites S.S. se sont ensuite mis en place. Ils forment un ensemble de necks et de dykes redoupant les trachytes nepheliniferes et biotite. Cette relation est bien visible dans la région d'Amzdour par exemple (Fig. 2/1}. Des produits ignimbritiques sont associes aux dernières manifestations trachytiques (Berrahma, 1982).

3} les phonolites sont en principe postérieures aux trachytes nepheliniferes biotite. A notre connaissance, elles ne recouvrent les trachytes comenditiques qu'en un seul point situe au sud du massif, prés de Assas (Fig. 2/2) et ont fourni un âge K-At de 10.3 M.a. Au centre de redifice, les phonolites, constituant des petits dômes et des necks, pourraient avoir le même age relatif que les trachytes comenditiques et les comendites.

Par contre, au sud et a resté du Siroua, on observe un ensemble de dômes et de coulées phonolitiques isoles dont rage est difficile préciser. II pourrait même s'agir d'un épisode volcanique indépendant.

4) les benmoréites et les mugearites semblent avoir le meme age relatif et elles sont certamement posterieures a rensemble des trachytes et peut-être postérieures ~ certaines phonolites (Figs. 2/2 et 2/3}. Ces relations sont observables rest de Guiliz. Notons enfin que les mugearites sont très peu abondantes.

5) les hawaRes, peu fréquentes, et le basalte, très rare, apparalssent uniquement sous forme de fllons (Fig. 2/4), comme on peut observer a AmJJoud par exemple.

6) enfin, on observe un ensemble d'ignimbrites qui sont principalement liées aux dernières manifestations volcaniques de nature trachytique (Berrahma, 1982). lls n'ont pu etre dates en raison de leur pietre état de conservation.

GEOCHRONOLOGIE

Donnes radiométriques antérieures Lacs deux premières datations absolues ont Eté publiées par Choubert et al. (1968). Eues se rapportent a un tuf micacé (10.4 M.a.) considère par les auteurs comme représentant la base de redifice volcanique et a une phonolite (6.9 M.a.) provenant de la pattier supérieure du volcan et marquant la fin de réactivité, pontlenne,. Un âge de 5.5 M.a. est cite par Bellon (1976); fl se rapporte ~ une phonolite. Huit datations ont été faites dans le cadre de 2 thèses de 3e cycle (Alem, 1976 et Berrahma, 1982), elles sont regroupees dans le tableau 1. De nouvelles constantes ayant été proposées (Steiger and Jager, 1977), les âges publient par Choubert et al, (1968) et Bellon (1976) ont 6te recalcules pour pouvoir les comparer avec nos données. De fait, histogramme des ages (Fig. 3) n'est pas modifie par introduction de ces nouvelles constantes.

Fig. 3. Hlstogramme des ~ges radiomEtriques.

Tableau I. Données radiométriques antérieures. Références: l=Alem. 1976; 2=BeIIon, 1976; 3 = Choubert et al. 1968; 4=Berrahma (analysees par Bellon et non publiees).

Méthode analytique appliquée aux nouvelles donnes radiométriques.

En raison de la granulométrie des échantillons récoltes, seuls deux d'entre eux se sont prêtes une séparation du mica au moyen du séparateur magnétique et des liqueurs denses. Les 17 roches restantes n'ont flat l'objet que de déterminations d'Egge sur roche totale. La géochimie de ces roches est étudiée dans le cadre de la these de M. Berrahma (en preparation).

Les analyses de Potassium et d'Argon ont ete faites sur des fractions aliquotes de roche ou de minéral de granulométrie comprise entre 100 et 250 mesh. L'analyse du Potassium est effectuée 2 fois par absorption atomique sur 2 fractions aliquotes. Les valeurs reportées dans le tableau 2 correspondent donc a la moyenne de 2 mesures.

L'analyse isotopique de l'Argon se fait par dilution isotopiques au moyen d'un spectromètre de masse AEI-MSIOS avec acquisition et traitement informatise des données (Delaloye and Wagner, 1974). Les constantes utilisees pour le calcul de l'age sont celles recommandees par Steiger et Jager (1977).

Les donnees analytiques essentlelles sont regroupees dans le tableau 2.

DISCUSSION DES RESULTATS

L'activité du volcan du Siroua doit avoir débuté fly a 11 M.a., a la limite entre le Serravallen et le Tortonien (Odin et al. 1982) comme le suggèrent Choubert et at., (1968) d'apres l'~Ige K-At des tufs de la vallée d'Assif-Zimer qui recouvrent directement les granites précambriens. Ce volcan n'est donc pas uniquement Pliocène. Une phonolite et un trachyte nepheliniferes récoltes prés de Assays ont fournil des âges très voisins soit 10.3 et 10.8 M.a. de sorte que cet épisode volcanique soussature en silice est bien caractérise (Fig.3).

Nous n'avons pas obtenu d'âges entre 10.3 et 8.3 M.a. (7.9 M.a. de Alem, 1976 calcule avec les anciennes constantes) et l'on peut penser a une interruption de l'activité volcanique pour autant que toutes les coulées soient encore accessibles et puissent être échantillonnées. II n'y a pas de preuve formelle de terrain (paléosols per exemple) qui puisse 6tayer cette hypothèse.

Entre 8.5 et 2.0 M.a., l'activité volcanique ne montre pas de longue interruption. La distribution des âges (Fig.3), encourbe de Gauss, possède un maximum ~ 4 M.a.IIne semble pas que l'on puisse attacher d'importance ace maximum en établissant une corrélation directe avec l'importance de l'activit6 volcanique en terme de débits ou de volume de magma. La qualité des affleurements, leur surface et leur accessibilité influence notablement le choix des échantillons qui a été fait. La Fig. 3 montre aussi que les datations antérieures et nouvelles se recoupent. En revanche, grâce aces nouvelles datations radiométriques, la durée de l'activité du Siroua est notablement étendue en direction des âges Jeunes, soit jusqu'é 2.7 et même 2.1 M.a. si Yon tient compte de l'age obtenu sur la biotite HB-12-84.

On observe que l'activité volcanique et alcaline entre 11 et 5.5 M.a. mais qu'elle est soit basique, soit alcaline entre 5.5 et 2.0 M.a.. L'absence, dans cette étude, de coulées alcalines entre 2 et 3 M.a. ne signifie cependant pas qu'elles soient absentes, elles peuvent ne pas affleurer.

Les deux biotites analysées ne contiennent que 5 % de Potassium environ, montrant par la un début d'altération. Cette altération peut aussi entrainer une perte d'Argon qui aura tendance fi Rajeunir l'âge. Dans le cas de l'échantillon HB-12-84, l'âge mesure sur la biotite (2.1 M.a.) est Très nettement inferieur à celui mesuré sur la roche totale (4.7 M.a.). En revanche, pour l'échantillon HB-64-84, les deux âges de la biotite et de la roche totale sont identiques sans qu'une raison particulière puisse être invoquée. Cependant aucune mesure de l'Influence de l'altération n'est possible sur ces échantillons.

Tableau 2. Données radiometriques nouveiles sur les laves du Siroua.

CONCLUSIONS

Le volcanisme de cette région est lie aux cassures E-W soulignant la limité sud du Haut-Atlas.

La nature pétrologique est variable d'un endroit l'autre, tante ce sont les trachytes qui dominent, tante ce sont les phonolites.

Le volcan du Siroua a eté actif au moins durant 9 millions d'années, entre - 11 et -2 M.a. Le hiatus observe entre 10 et 8.5 M.a. n'a pas encore puetre étaye par des observations sur le terrain. A cote des laves que nous avons datées, il a 6mis de grandes quantités de matériel pyroclastique qui devrait aussi être date afin de mieux préciser l'histoire géologique de tout l'ensemble.

Les trachytes nepheliniferes représentent les épanchements les plus anciens observables au-dessus des tufs qui se sont déposes sur le Précambrien. Les phonolites ont donne des âges compris entre i0 et 4 M.a. Les benmoréites se sont mises en place entre 4.7 et 2.7 M.a. Ces âges absolus étayent en partie les relations de terrain observées pour les différents types de laves.

Le volcanisme néogène est présent dans presque tous les grands domaines du Maroc. Les volcans rifains de Raz Tarf, Gourougou, Trois Fourches et GuiUiz (Hemandez et Bellon. 1985) sont rhyolitiques et trachy-andésitiques. Le domaine atlasique a dt6 le siège de phénomènes volcaniques au Trias, au Crétacé, au Paléogène (dykes et sills basiques sous-saturés) et au Néogène (volcans et coulées basaltiques). Dans le Causse moyen-atlasique (Bellon, 1976), le Plateau Central (Harmand et Cantagrel, 1984) et les Hauts Plateaux: la région de Rekkane et du Chott Tigri, des volcans, des coulées et des diastèmes sont les témoins de cette activité effusive et explosive de tendance basique. Ce volcanisme peut être replace dans le contexte général de la convergence Afrique-Europe très active durant le Néogène et le Quartenaire en particulier.

Plusieurs phases de compression sont reconnues au Maroc. Au Miocène moyen, on observe une phase de plissement et de Rejeu en décrochements senestres des failles orientées N40-70. Le volcanisme alcalin du Siroua debute durant cette phase mais n'a été que de courte durée (env. 1 M.a.). La phase compressive tritonienne (8 M.a.), bien connue au Maroc, pourrait mal-qu’er la reprise de l'activité du volcan, d'abord alcaline putts, par la suite, en attenance, alcaline ou basique et enfin uniquement basique. L'activité n'a pratiquèrent pas cesse durant le Pliocène.

Elle est liée aux mouvements distensifs dus aux clsaillernents crustaux (Harmand et Cantagrel, 1984).

Remercié ewmnt,9- Le Professeur W. Wildi du Département de géologie de l'Universite de Genève, le Professeur D. Velde et le Dr. J. Hernandez du Laboratoire de pétrologique minéralogique de Universite de Paris Vl ont blen voulu accepter de relire ce manuscrit, qu'ils trouvent ici réexpression de notre reconnaissance.

Le Fonds National Suisse pour la Recherche Scientifique nous accorde une aide financière contribuant largement et la bonne marche du spectromètre de masse permettant le dosage d’argon.

REFIRENCES

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Source web Par: Prof. Mehdi Berrahma, Prof .M. DELALOYE