1.1 Situation géographique (cf. Fig 1.1)
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- Sylvain Gobeil
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2 1.1 Situation géographique (cf. Fig 1.1) Fig 1.1: Situation géographique et géologique du Massif du Tichka En traitillé rouge, coupe présentée à la fig 7.2b. A,B,C : localisation des logs présentés en annexe II. Le terrain de cette étude se localise dans la chaîne du Haut-Atlas, au Maroc. Cet orogène correspond aux plus hautes montagnes de l Afrique du NW, avec notamment le «Jbel» Toubkal qui culmine à 4167 m ; «Jbel» est un mot arabe désignant le sommet. Le Maroc possède pourtant d autres chaînes de montagnes séparées par de vastes plaines : le domaine du Rif, qui comprend tout le nord du Maroc avec notamment Tanger. Ces sommets de moyenne altitude (2500m environ) se sont formés entièrement lors de l orogenèse alpine. La plaine de la Meseta s étend sur une large zone de Marrakech à Casablanca et d Essaouira à Fès. Elle forme ainsi une grande partie de la côte atlantique marocaine. Le Haut-Atlas, dans sa partie orientale, se sépare en deux, avec une branche de direction NE-SW, appelé le Moyen-Atlas. La chaîne principale du Haut-Atlas se poursuit quant-à-elle jusqu à la frontière algérienne. Plus au sud, s étend le vaste domaine de l Anti-Atlas, avec ses fameuses mesas, provoquées par l altération désertique et produisant un relief caractéristique. L Anti-Atlas se situe à la frontière avec le désert du Sahara et la Mauritanie. Cette chaîne de montagne n est formée que de moyennes montagnes, contrairement à sa haute chaîne voisine. Le Haut-Atlas est bordé par deux plaines : celle du Souss au S et celle du Haouz au N. Le lieu précis de ce travail de diplôme se situe entre les villes de Marrakech et de Taroudant, sur le versant sud du Haut-Atlas occidental. La photo 1 de la planche 1 illustre la morphologie et le paysage typique du terrain. La carte générale de la vallée de Medlawa, se trouvant en annexe I, dévoile avec plus de précision l endroit de cette étude. Le bassin versant cartographié se nomme Medlawa ; il possède une dénivellation maximale de 1600m. 8
3 Le versant sud du Haut-Atlas jouit d'un ensoleillement généreux en été, malgré quelques orages de chaleur liés au relief important. Les différences d'altitudes sont importantes entre le fond des vallées, entre m et les sommets, avoisinant les 3000m pour la crête principale. La sécheresse règne depuis plusieurs années et abaisse le niveau des nappes phréatiques. Les diverses sources se situent à une altitude voisine de 2500m. Elles profitent à quelques forêts d'épineux qui se développent aux alentours de cette altitude. Le fond des vallées est aussi couvert par des noyers essentiellement. Au printemps, les paysans cultivent ces terres, proche des ruisseaux, grâce à l'irrigation qui maintient une fertilité nécessaire à leur survie. Dès que l'on s'en éloigne, les sols fertiles disparaissent ; les roches affleurent alors presque à 100%! Pourtant l altération les fragmente en boules ou blocs (cf. planche 3, photo 1), qui sont alors posés, instables, attendant le prochain violent orage pour rejoindre le fond des vallées. Les dégâts sont alors immenses car les crues emportent tout sur leurs passages. Dans les années 90, le village d'imlil, sur les contreforts du Toubkal, a été enseveli partiellement par des coulées de boues. Sur le terrain d'étude, seuls quelques vestiges de telles intempéries furent découverts au sein des formations quaternaires ; cependant, le relief actuel a plutôt tendance à éroder et polir les oueds lors des passages des coulées qui se déposent à plus basse altitude. 1.2 Situation géologique Le Haut-Atlas est une chaîne de montagne essentiellement alpine qui s étend sur plusieurs milliers de kilomètres, de la côte atlantique au sud d Essaouira jusque vers la frontière algérienne à l est d El-Rachidia. Sa largeur ne dépasse pourtant guère 100 km du N au S. Cette forme allongée est une de ses principales caractéristiques. Nous verrons que cette particularité morphologique est expliquée par son évolution tectonique. Cette chaîne peut être divisée en plusieurs régions distinctes dont la zone axiale ou «Adrar n Dren» («Dren» : mot berbère signifiant la montagne). Cette zone est intrudée par de nombreux granites d âge globalement carbonifère, dont le granite du Tichka (cf. fig 1.1). Elle comporte les plus hauts sommets d Afrique du Nord et se sépare en un bloc à l est (oriental) principalement précambrien (dont le Toubkal, 4167m) qui chevauche un autre à l ouest (occidental) franchement paléozoïque, par une faille importante (la faille d Ouchden). La partie ouest se distingue encore en 2 zones E et W, séparées à nouveau par une faille importante («ZFOA» : Zone Faillée Ouest Atlasique). La première, la plus à l est, correspond au domaine étudié dans ce diplôme. La tectonique hercynienne affecte intensément les séries sédimentaires qui 9
4 subissent aussi un métamorphisme régional et de contact aux abords du massif du Tichka. L encaissant se compose essentiellement de roches volcano-sédimentaires et calcaires, estimées d âge cambrien inf., qui se sont déposées dans un ancien bassin intracontinental. Aux abords du massif du Tichka, aucun sédiment plus jeune n est présent. La figure 1.2 W N S Fig 1.2: Situation géologique du Massif du Tichka Il se trouve dans le bloc du Haut-Atlas occidental, à l est de la ZFOA (zone faillée ouest atlasique). introduit la géologie de ce bloc E du Haut-Atlas occidental. Afin de mieux comprendre la situation du Maroc, au cours de l orogenèse hercynienne, il me semble intéressant d avoir une vue d ensemble à grande échelle de la tectonique des plaques à la fin du Carbonifère (cf. fig 1.3). De façon très générale, cette période correspond à la fin de l édification d une immense chaîne de montagne créée à la suite de la collision entre les anciens continents Laurentia, Baltique et Gondwana. Les diverses phases de compression s étendent sur plus de 300 Ma! Cependant, le Haut- Atlas ne s est soulevé que lors de la dernière collision, au Carbonifère sup ; celle entre Laurentia (future Amérique du N) et Gondwana (future Afrique), représentant la suture Alleghanienne. Actuellement, les restes de cet orogène se sont éloignés les uns des autres, suite à l ouverture de l océan Atlantique au Trias. Une reconstitution des domaines impliqués (cf. fig 1.4) démontre bien l importance de cette chaîne de collision. Bien que le Maroc ne possède aucun reste d ophiolite ni de métamorphisme HP-BT typique pour une zone de subduction, ces différentes preuves d une réelle chaîne de collision se retrouvent dans des domaines plus internes : E 10
5 Fig 1.3: Situation tectonique générale au Carbonifère sup. L ancien océan Iapetus se referme définitivement lors de la collision entre le reste du super continent Gondwana et l association Laurentie-Baltique. D après Moores & Twiss, Fig 1.4: Carte de la méga-chaîne de collision impliquant les Appalaches (Amérique du Nord) les Calédonides (Scandinavie) et le Haut-Atlas (Maroc). La ligne en rouge matérialise l ouverture future de l Atlantique au Trias. On constate aisément l ampleur géographique de la déformation. De façon très grossière, on remarque un rajeunissement de la déformation en direction du SE. De nombreux granites intrudent l Espagne notamment ainsi que le Maroc. Les complexes métamorphiques se retrouvent plutôt en Espagne et dans la partie externe des Appalaches (au SE). Des ophiolites ont été retrouvées en Scandinavie et en Terre de Feu. Le Maroc se trouve ainsi dans la partie externe de cette puissante chaîne de collision. Les granites, post-collisionnels, qui intrudent cette région représentent principalement des types S, donc d origine crustale. D après Moores & Twiss,
6 Des restes d ophiolites ont en effet été trouvés en Terre Neuve et en Scandinavie ; des complexes cristallins et métamorphiques sont présents en Europe (faciès schiste bleu en Grande Bretagne, faciès éclogitique en Espagne et en Scandinavie. Deux caractéristiques de cette méga-orogenèse semblent se retrouver tout au long de cette chaîne : l accrétion de terranes (valable à différentes échelles) ainsi que des accidents décrochant majeurs. Ces deux constatations permettent de comprendre l origine de variations à la fois tectoniques et stratigraphiques entre ces divers domaines paléogéographiques. Suite à la déformation hercynienne, le relief hercynien est arasé depuis le Carbonifère sup. et la chaîne devient une pénéplaine. Au cours du Trias, des filons basiques associés à des coulées basaltiques et des intrusions basiques sont le témoin de l ouverture de l Atlantique. Ces roches renferment des géodes de quartz et de calcédoine (très prisé des marchands marocains!). On y retrouve aussi du bois carbonisé qui indique un environnement continental. Dans le Haut-Atlas, cette phase d extension produit un rift, qui ne donnera jamais d océan puisqu il se remplira durant tout le Mésozoïque ; au total, plus de 10km de sédiments principalement détritiques (conglomérats, grès et pélites rouges) se sont accumulés. Selon certains auteurs, des décrochements sénestres importants seraient aussi la conséquence de cette ouverture, à cette époque (Proust et al., 1977). Finalement, au cours du cénozoïque, la phase de compression liée à la surrection des Alpes a permis à la chaîne du Haut-Atlas de culminer à plus de 4000m, ceci principalement par une tectonique d inversion de blocs. Ainsi, plusieurs hauts sommets marocains sont tabulaires et représentent une paléo-surface (cf. fig 7.5). 1.3 Buts de ce travail de diplôme Ce travail de diplôme s'insère dans un projet lancé par M. Mohamed Labriki, ancien directeur du service géologique de Marrakech. Les Marocains avaient commencé la cartographie au 1:50'000 d'une grande partie du Haut-Atlas pour trouver de nouveaux gisements métallifères entre autres. C'est donc pour les aider dans cette tâche que trois de mes collègues et moimême, diplômants de l'institut de Géologie de Neuchâtel sommes partis dans cette région, appuyés par Martin Burkhard, actuel directeur de cet institut. Une copie de chaque diplôme ainsi que les cartes géologiques établies seront aussi envoyées pour cette collaboration. Ce travail aux alentours du Massif du Tichka s'est rapidement tourné vers les nombreux filons de compositions et d'origines variables, recoupant le pluton et son encaissant. Une étude 12
7 pétro-stucturale a suivi, pour comprendre plus exactement l'origine, mais aussi le lien de ces filons avec la déformation ainsi qu avec le pluton. Cette étude a ainsi comme buts principaux: -La compréhension de la structuration tardive du pluton à travers ses phénomènes magmatiques liés (filons principalement) et la déformation associée. -Une étude précise sur l'origine et la composition des filons, afin de montrer leur lien avec le pluton. Plusieurs générations de filons, de composition variable se retrouvent dans tout le Maroc. Des filons basiques, notamment, résulteraient d'une phase de rifting, liée à l'ouverture de l'océan Atlantique, au Trias. -La distinction des variations dans les contraintes de déformation régionale, à travers une étude de couple faille-strie, ceci afin d essayer de distinguer la phase hercynienne de la phase alpine et de montrer l importance des décrochements dextre et sénestre documentés dans cette région durant toute son évolution tectonique. -Une comparaison entre le modèle tectonique global observé dans le Haut-Atlas avec celui de l'anti-atlas. Ce travail multidisciplinaire concerne donc non seulement les alentours du massif du Tichka, mais aussi, par ces implications tectoniques (étude de failles-stries) et pétrologiques (étude des filons), une grande partie du Maroc sur une vaste période de temps géologique (du Cambrien au Tertiaire). 13
8 SW NE Planche 1 Vue quasi générale du terrain étudié : il constitue un bassin versant de 25 km 2 environ. La végétation ne se retrouve qu aux fonds des vallées et à l altitude des différentes sources. Les bancs carbonatés, clairs dans le paysage, se différentient facilement des niveaux volcaniques brunsombre. Le granite se distingue à l avant-plan ; le centre du massif se trouvant à l Est. Coordonnées de la photo en système Lambert Nord Maroc : /
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