Ju-ifrane. Volcanisme Plio-quaternaire du Moyen Atlas. AESVT-Ifrane. Pr. A. Ntarmouchant/ H. Smaïli/ K. Sabri

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1 AESVT-Ifrane 10èmes Journées Universitaires de l AESVT Ifrane, du 9 au 12 avril Volcanisme Plio-quaternaire du Moyen Atlas Région de Timahdite Pr. A. Ntarmouchant/ H. Smaïli/ K. Sabri Ju-ifrane 2012

2 Image satellite du moyen Atlas (Spot image, 10m, Cnes 2003) 2

3 Table des matières A - APPERÇU SUR LE VOLCANISME... 4 I- Introduction... 4 II - Définition... 4 III - Les différents types des éruptions... 5 B -LE VOLCANISME DU MOYEN ATLAS... 7 I - Le Moyen Atlas... 7 II/ Volcanisme du Causse moyen Atlasique... 8 II-1 / Mode de gisement II- 2 / Pétrographie ) les basaltes: ) les néphélinites:... 9 II-3 / itineraire et arrêts de l excursion BIBLIOGRAPHIE

4 I- INTRODUCTION A - APPERÇU SUR LE VOLCANISME Le volcanisme, dans ses diverses manifestations, est l'un des phénomènes naturels les plus spectaculaires qu'il soit donné d'observer sur notre planète. Il existe environ 800 volcans aériens et plus de 3000 volcans sous-marins. En effet le volcanisme traduit l'activité interne de la Terre, libère rapidement des énergies colossales et représente une composante nécessaire à la vie sur Terre. Non seulement les volcans amènent en surface des matériaux solides qui fertilisent les sols, mais ils sont probablement à l'origine du quart de l'oxygène, de l'hydrogène, du carbone, du chlore et de l'azote contenus dans la biosphère. Les volcans sont donc des appareils qui mettent en relation la surface du globe terrestre avec des zones internes où les matériaux terrestres sont à une température permettant leur fusion. Ces matériaux viennent s épancher à la surface terrestre en y ajoutant des reliefs de structures variées. Ce phénomène est intermittent, les phases d émission (volcan actif) alternant avec des phases de repos qui peuvent être longues (volcan éteint). Toutefois, selon le type de volcan, une activité volcanique est le plus souvent dangereuse. II - DEFINITION Le volcanisme est n. m. désignant l ensemble des phénomènes de l'activité interne du globe qui permettent l'épanchement en surface, à l'état de laves, du magma terrestre, par l'intermédiaire des édifices appelés couramment volcans. Le terme de volcan évoque habituellement l image d une montagne conique au sommet de laquelle s ouvre un cratère (Fig. 1), d où s échappe un mélange de matériaux d origine profonde. Il existe des volcans d aspect différent, et les types des appareils sont liés à la nature des produits émis et à la nature des éruptions. Cratère Cône volcanique Fig. 1 : Aspect morphologique d un volcan 4

5 Un volcan est formé de trois parties (Fig. 2) : la montagne volcanique, qui est soit un cratère, re, soit un cône à cratère, re, un dôme, une coulée e de lave ou un dépôt d de produit d'explosion. une ou des cheminées es volcaniques qui font communiquer l'intérieur de la Terre avec la surface, un réservoir r de magma en profondeur oùo chambre magmatique, Fig. 2 : Coupe schématique montrant les différentes parties d un volcan III - LES DIFFERENTS TYPES DES ERUPTIONS L aspect des volcans diffère selon la nature ou les propriétés des produits qu ils ont émis. On distingue classiquement trois pôles d activité correspondant aux émissions (Fig. 3) : de gaz ; de laves fluides formant des coulées de laves visqueuses formant des extrusions. D o m i n a n c e G A Z E U S E Vulcanien Type explosif Doméen Type extrusif Type Mixte Strombolien Hawaïen Type effusif D o m i n a n c e S O L I D E D o m i n a n c e L I Q U I D E Fig. 3 : Les types d activités volcaniques (d après Gèze, 1964) 5

6 a/- Le type hawaiien (Fig 4) : L activité de ces volcans se réduit à l expulsion de coulées de lave. Ces coulées sont très fluides comportent peu de gaz. Il y a rarement des explosions. Les coulées s empilent en couches de dizaines de mètres de hauteur. Ce type d éruption est surtout présent à Hawaii mais il en existe aussi en Islande avec une faible ampleur. Ces volcans sont matérialisés par une activité effusive. Pente inférieure à 15 Cheminée centrale Eruption de flanc Chambre magmatique Fig. 4 : Volcan bouclier des cônes volcaniques effusifs. b/- Le type strombolien (Fig. 5) : Ce type de volcan émet des laves plus visqueuses que le type hawaiien ce qui a pour conséquence une accumulation de gaz sous pression à la sortie des liquides. Il peut y avoir des explosions assez violentes qui projettent des matériaux solides dans les airs. Mais, il peut y avoir également de simples coulées de lave. La dynamique volcanique de ce type de volcan est donc partagée entre l activité explosive et l activité effusive. Volcan de cendre (Satellite) Pente abrupte (jusqu' à 45 ) Chambre magmatique Fig. 5 : Strato-volcan à éruption mixte (lave et produit d explosion). b/- Le type péléen : Ce type de volcan émet une lave extrêmement visqueuse et pâteuse. Elle se solidifie dès son contact avec l air et forme un cône volcanique obstrué par un dôme qui explose lorsque la pression est à son paroxysme. L explosion est extrêmement puissante. Le magma est expulsé et se mélange à l air libre pour créer un nuage terrible appelé la nuée ardente. 6

7 c/- Le type plinien: C est le type le plus violent de tous, car le magma de ce type de volcans est plus visqueux et contient plus de gaz. La lave n est propulsée que sous la forme de cendres fines. Le panache de cendre peut se déposer à des milliers de kilomètres du centre d émission. d/- Le type vulcanien: Le magma rencontre, sur son chemin vers la surface, une source d eau ce qui peut provoquer des éruptions très violentes: il y a des explosions de gaz qui projettent des quantités de matériaux solides et des cendres dans les airs. La lave de ce type de volcan est très visqueuse. e/- Le type surtseyen: Lorsque le magma est rejeté sous une faible profondeur d eau. L éruption est appelée surtseyenne en mémoire de l éruption de ce volcan dans les années soixante. L indice d explosivité de ce volcan est faible. d/- Les éruptions PHRÉATIQUES : La rencontre de magma avec une nappe phréatique provoque la vaporisation explosive de l'eau. Ce phénomène s'il est assez violent conduit à la formation de cratères d'explosions circulaires de quelques centaines de mètres de diamètre et quelques dizaines de mètres de profondeur. Ces cratères sont généralement bordés par les produits des explosions qui comprennent des fragments arrachés du sous-sol et quelquefois du magma frais. Lorsque l'éruption cesse après la phase maar, un lac circulaire s'installe dans le cratère du maar. I - LE MOYEN ATLAS B -LE VOLCANISME DU MOYEN ATLAS Le Maroc est subdivisé en trois domaines structuraux (Michard, 1976) : le domaine rifain au nord, le domaine meseto-atlasique au centre et le domaine anti-atlasique et saharien au sud (figure. 6a). Le Moyen Atlas qui appartient au domaine meseto-atlasique regroupe deux entités structurales différentes (figure 6b) : le Moyen Atlas plissé à l Est et le Causse Moyen Atlasique à l Ouest. Ces deux structures sont séparées par un accident majeur nommé «accident nord moyen atlasique». Le Moyen Atlas plissé, représenté par des massifs montagneux, est marqué par une déformation souple. Cette dernière a engendré d Est en ouest une succession de rides anticlinales fracturées que séparent des zones synclinales. Cependant le Causse Moyen Atlasique, à matériel essentiellement carbonaté, constitue un vaste plateau à structure monoclinale matérialisée par une déformation à caractère essentiellement cassant. Dans ces deux domaines, les grandes lignes structurales ont une orientation générales NE-SW recoupée, par endroit, par des accidents NW-SE et E-W. Ces directions correspondent à des accidents du socle hercynien réactivés au cours de l histoire alpine. 7

8 Le Causse Mayen Atlasique est parsemé de nombreux appareils volcaniques d âge tertiaire et quaternaire. Ces derniers constituent l objet de cette excursion. Fig. 6 :a-carte du Nord du Maroc montrant les grands domaines structuraux. b- Carte géologique simplifiée du Moyen Atlas (Michard, 1976) II/ VOLCANISME DU CAUSSE MOYEN ATLASIQUE Il s agit d un volcanisme attribué (Beaudet, 1969) à l orogenèse alpine (= rifoatlasique). Les datations radiométriques effectuées (Harmand et Cantagrel, 1984, El Azzouzi et al., 2010) ont donné pour le volcanisme plio-quaternaire des âges compris entre 1,8 et 0,5 Ma attestant que l activité magmatique dans ce domaine a duré plus d un million d années. C est un volcanisme alcalin effusif ayant émis un volume d environ 80 Km 3 qui couvre une surface estimée à 1500 Km 2 (Martin, 1981). Il est représenté uniquement par 8

9 des termes très peu différenciés (basaltes s.l. et néphélinites). Certains édifices sont particulièrement riches en enclaves ultrabasiques et basiques originaires du manteau supérieur et de la croûte inférieure. II-1 / MODE DE GISEMENT. Le volcanisme quaternaire du Moyen Atlas (fig. 7) est représenté avec de rares volcans dans le Moyen Atlas plissé mais il est surtout concentré (80%) dans le causse (entre El Hajeb et Timahdite) où il déborde vers le Nord dans la plaine du Saïs (avant-pays rifain) et vers le Sud dans la Haute Moulouya (limite entre le Moyen et le Haut Atlas). A l Est, les coulées sont canalisées par la dépression de l oued Guigou alors qu à l ouest, les coulées longent les lits des oueds Beht et Oum Er Rbia sur plusieurs dizaines de kilomètres. Environ une centaine d édifices volcaniques, alignés selon une direction subméridienne (N170), composent cette province volcanique du causse moyen atlasique (fig.7 et 8). Il s agit d appareils de type strombolien (strato-volcans) et de spatter-cônes (cônes de scories soudées) pour les 2/3, le reste étant de type phréato-magmatique (maar). Les appareils peuvent être isolés ou constituer des édifices composites. II- 2 / PETROGRAPHIE. Les roches volcaniques quaternaires du Moyen Atlas consistent essentiellement en des basaltes alcalins (s.l.). Les néphélinites ne représentent qu environ 5% du volume total et les termes différenciés sont inexistants (Harmand et Moukadiri, 1986). 1) les basaltes: Les basaltes ont une structure massive plus ou moins vacuolaire et une texture microlitique porphyrique. Les phénocristaux, ayant une taille moyenne de 2 mm et occupant jusqu à 20% du volume total de la roche, sont représentés par l olivine, le clinopyroxène et de très rares plagioclases. Cependant, il faut signaler également la présence des xénocristaux qui proviennent de la fragmentation des enclaves ultrabasiques au moment du transport. Les quatre phases principales des péridotites, à savoir l olivine, l orthopyroxène, le clinopyroxène et le spinelle peuvent se trouver avec les phénocristaux du basalte. Elles sont faciles à identifier grâce à plusieurs caractères tels que la xénomorphie, la bordure déstabilisée, les macles mécaniques (kink bands), etc.,... La mésostase quant à elle est finement cristallisée et montre une part infime de verre interstitiel dévitrifié. A côté du clinopyroxène qui prédomine, on trouve l olivine, les plagioclases, la magnétite, l ilménite et la néphéline. Les basaltes alcalins (s.l.) sont d âge plio-quaternaire (3,77-0,60 Ma) (El Azzouzi et al. 2010). 2) les néphélinites: Les néphélinites du Moyen Atlas (Rachdi, 1985,1995) sont des roches sombres et massives dans lesquelles le clinopyroxène est l unique phase reconnaissable à l oeil nu. Elles ont une texture microlitique porphyrique comparable à celle des basaltes alcalins mais elles ne contiennent pas de plagioclase. 9

10 Les néphélinites forment de petits volcans monogéniques isolés dispersés sur l ensemble du plateau volcanique ; elles ont été émises au Miocène moyen et supérieur (16,25-5,87 Ma) et au Plio-Quaternaire (3,92-0,67 Ma) (El Azzouzi et al. 2010). Fig. 7 : Carte géologique simplifiée du Moyen Atlas (d après Harmand et Moukadiri, 1986) 10

11 II-3 / ITINERAIRE ET ARRETS DE L EXCURSION Arrêt 1 : Le site de Tizi Oughmari: Le site de Tizi Oughmari est un arrêt qui permettra de situer géographiquement le plateau volcanique quaternaire du Causse Moyen Atlasique. Il s agit également d un site où l on peut apercevoir à travers unevue panoramique magnifique le Paléozoïque de la partie NE du Maroc Hercynien central (région d Azrou)(Ordovicien à Dévonien) et la discordance de la couverture mésosoïque (Trias et Lias) sur ces formations paléozoïques. Des observations macroscopiques sur les basaltes doléritique à caractère tholéiitique du Trias peuvent être effectuées in situ. Arrêt 2 : L accident de Tizi-n-Teghetene (fig. 7) : L accident de Tizi n-teghetene est une grande ligne structurale orientée NE-SW ayant joué un rôle prépondérant au cours de l orogenèse alpine. En effet cette direction correspond à un accident du socle hercynien réactivé au cours de l histoire alpine. L arrêt au niveau de cet accident permettra de prendre des mesures structurales (direction pendages des couches) et se faire une idée générale sur la tectonique alpine de la chaîne moyen-atlasique. Arrêt 3 : Le cône volcanique de Jbel Hebri Le cône volcanique de Jbel Hebri est un exemple qui illustre parfaitement un dynamisme strombolien : Le strato-volcan de Jbel Hebri donne une illustration globale sur l activité de la majorité des volcans du plateau volcanique quaternaire du Causse Moyen Atlasique qui ont connu ce type de dynamisme. On pourra y voir lescoulées basaltiques à caractère alcalin et les produits de projection stratifiés (pyroclastiques) ainsi que les enclaves de diverses origines (mantelliques,crustales, cumulats gabbroïques ) Arrêt 4 : Le maar de Hebri Le maar de Hebri situé à quelques centaines de mètres à l ouest du cône volcanique du même nom est un exemple qui illustre la dynamique phréato-magmatique : Il s agit d un cratère d'explosion circulaire de quelques centaines de mètres de diamètre et quelques dizaines de mètres de profondeur. Ce cratère est bordé par des strates à pendage externe formées par des produits des explosions qui comprennent des fragments arrachés au soussol calcaire liasique et des fragments de roches volcaniques. Ces produits forment une roche correspondant à une brèche volcano-sédimentaire. Arrêt 5 : Timahdite Cet arrêt sera consacré à la synthèse et à la discussion ; 11

12 Fig. 8 : Carte pétrologique desdifférentes unités volcaniques du Moyen Atlas (d aprèsel Azouzi et al. 2010). 12

13 BIBLIOGRAPHIE Beaudet, G. (1969).- Le Plateau Central marocain et ses bordures, étude géomorphologique.- ThèseLettres, Paris, 478p. EL AZZOUZI M., MAURY R. C., BELLON H., YOUBI N., COTTEN J. et KHARBOUCH F.Petrology and K-Ar chronology of the Neogene-Quaternary Middle Atlasbasaltic province, Morocco.Bull. Soc. géol. Fr., 2010, t. 181, no 3, pp GÈZE, B. (1964) Sur la classification des dynamismesvolcaniques. Bull. Volcan., 27: Harmand, C. Et Cantagrel, J.-M. (1984).- Le volcanisme alcalin tertiaire et quaternaire du Moyen atlas (Maroc): chronologie K/Ar et cadre géodynamique.- J. Afric. EarthSci., 2: Harmand, C. et Moukadiri, A. (1986).- Synchronisme entre tectonique compressive et volcanisme alcalin: exemple de la province quaternaire du Moyen Atlas (Maroc).- B.S.G.F., 8, t.ii: Michard A. (1976) Elément de géologie marocaine. Notes et Mém. Serv. Géol. Maroc, 252, 420 p. Rachdi, H. E. N. (1985).- Etude du volcanisme plio-quaternaire du Maroc Central: pétrographie, géochimie et minéralogie. Comparaison avec des laves types du Moyen Atlas et du Rekkam (Maroc).- Notes et Mém. Sev. Géol. Maroc, 381, 157 p. RACHDI H. N. (1995). Etude du volcanisme plio-quaternaire du Maroc Central: pétrologie, géochimie et minéralogie. Comparaison avec des laves types du Moyen Atlas et du Rekkam (Maroc). Notes et Mém. Serv. Géol. Maroc, 381, 157 p. 13