Genèse d'un pluton composite tardi-hercynien. Le Massif du Tichka, Haut Atlas occidental (Maroc) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1991

Genèse d'un pluton composite tardi-hercynien. Le Massif du Tichka, Haut Atlas occidental (Maroc)

Résumé

The Hercynian Tichka plutonic complex in Morocco has been studied, for the following reasons, in order to define and detail the mechanisms by which it was derived: it offers a vertical section of about 2500m with an exceptional quality of the outcrop allowing continuous observation and sampling; it exhibits a large compositional range from gabbros to leucogranites with' spectacular relationships between coeval diorites and granitoids. Therefore, field work, petrographical, mineralogical, geochemical and isotopic (Rb-Sr and Sm-Nd) studies have been used to constrain the genesis of the Tichka complex. Furthermore, the study of magmatic, structures and rheological properties of the magmas permits a better understanding of the mechanisms of ascent and emplacement of this pluton. Our genetic model appears to have a more general application to the genesis of similar plutonic associations of various ages and from various tectonic settings. The Tichka complex was emplaced 291 ± 5Ma ago (Rb/Sr isochron) in lower Cambrian sedimentary rocks adjacent to the South Atlasic Fault, locally known as the Tizi n'Test Fault. The depth of emplacement of the pluton has been estimated, with geobarometers applied on amphiboles from plutonites, to about 7 km in agreement with (1) the estimated stratigraphic thickness of the volcano-sedimentary pile of country rocks, (2) the P-T conditions of crystallization of minerals in hornfels at the immediate vicinity of the pluton. Five major rock-types, with a heterogeneous distribution through the whole complex, have been identified based on structural, petrographical and geochemical criteria: gabbros, diorites (subdivided into mafic, common and heterogeneous diorites), granodiorites-tonalites, monzogranites and leucogranites (subdivided into biotite ± amphibole leucogranites, mainly to the S, and two mica leucogranites, to the NE). Except for the younger two-mica leucogranites, all rocks are coeval. Study of magmatic flow-structures indicate that : (1) the complex is made of three well-defined. and sub-contemporaneous composite intrusions bounded to the south by meta-volcanosedimentary septa and one subsequent intrusion with a poorly-defined geometry, made of two-mica leucogranites and located in the NE ; (2) the magmatic source moved about from South-West to North-East of the complex relative to the country-rocks; (3) the role played by the thrusting component along the Tizi n'Test fault during the emplacement of the four intrusions is important; (4) the inner part of the complex was rising faster than the outer parts. The last intrusion, made of two-mica leucogranites, consists of small diapiric bodies centred around the kilometre-scale diapir of the Tasghimout mountain and was emplaced into entirely crystallized, but not entirely cooled, granitoids. Study of viscosities and densities of magmas suggests that (1) the intrusions could have risen as diapirs and (2) an inversion of the viscosities of the dioritic and granodioritic magmas could have occurred at about 850°C. The spectacular striped structure of the southern part of the complex had been acquired in a magmatic chamber at a depth of more than 15 km. As a whole, the Tichka complex shows characteristics of a subalkalic metaluminous transitional association with a sodic signature acquired in a post-collision uplift environment. The two mica leucogranites have alumino-potassic characteristics. Major and trace element data as well as Rb-Sr and Sm-Nd isotopic results rule out any genetic process involving a unique homogeneous source. The Sm-Nd isotopic heterogeneity, even at the scale of one unit, implies the existence of contrasted source rocks as well as the combination of different mechanisms. The gabbro and diorite magmas are assumed to be derived from the melting, at different degrees, of a depleted upper mantle source in a within-plate geotectonic environment, whereas combined wall rock assimilation - fractional crystallisation model is proposed for the evolution of the diorite suite. In contrast, the granitoids are mainly the result of the anatexis of a dominant basic to intermediate igneous heterogeneous continental crust. The two mica leucogranites are S-type granites. The combination of geochemical and Sr, Nd isotopic data has provided strong constraints on the petrogenetic model proposed for the genesis and evolution of the Tichka plutonic series. A two step model involving different processes appears to be suitable with all available data: (1) about 290 Ma ago the relaxation of the regional strain, in relation with the tectonic dextral shear activity of the Tizi n'Test fault, may have induced the progressive partial melting of the upper mantle producing successively gabbroic and dioritic magmas. During its ascent within the continental crust (or perhaps in a deep-seated crustal magma chamber) the dioritic magma was underwent to a combined wall rock assimilation and fractional crystallization (AFC) process whereas the preceding gabbroic magma, due to its limited volume, has retained its primary mantle signature; (2) the ascent of these hot magmas in a compositionally zoned continental crust would have induced partial melting to different degrees and at different levels, generating various independent granitoid magmas. Each major plutonic unit was emplaced without a long residence time in a large magma chamber where total chemical and isotopic homogenization would otherwise have occurred. The magmatic history of the Tichka massif ends with the late generation and emplacement of two-mica leucogranites derived from the melting of upper continental crustal rocks. Such an intricate history involving nested intrusions in relation with major intra-lithospheric fauIts, multiple magmatic sources, various mechanism of genesis as fractional crystallization, contamination, hybridization, is similar to those of other Variscan plutons in Morocco as well in the West-European Belt .
Le Massif composite du Tichka a été étudié dans le but de préciser les mécanismes de sa formation, pour les raisons suivantes : il offre une coupe verticale de 2500m avec une qualité exceptionnelle d'affleurements qui permet de faire des observations et des échantillonnages en continu ; il montre une gamme de composition allant des gabbros aux leucogranites avec des relations spectaculaires entre les diorites et les granitoïdes contemporains. Les études de terrain, pétrographiques, minéralogiques, géochimiques, isotopiques (Sr et Nd) ont été utilisées pour mieux cerner sa genèse. De plus, l'étude des structures magmatiques et des propriétés rhéologiques des magmas a permis de mieux comprendre le mode d'ascension et de mise place du pluton. Le modèle génétique ainsi proposé peut être appliqué à d'autres associations plutoniques comparables, d'âges et d'environnements géotectoniques variés. Le Massif du Tichka s'est mis en place il y a 291 ± 5 Ma (isochrone Rb-Sr sur roches totales) dans des séries cambriennes au Nord de l'accident du Tizi n'Test (N70), branche de la faille Sud-Atlasique. La profondeur de cette mise en place a été estimée, par barométrie sur les amphiboles des plutonites, à 7 km environ, en accord (1) avec les estimations des épaisseurs de la pile sédimentaire encaissante et (2) avec les conditions thermobarométriques de développement des minéraux, par métamorphisme de contact, à proximité immédiate du pluton. Sur l'ensemble du massif, cinq groupes de roches ont été identifiés sur la base de critères de terrain, pétrographiques et géochimiques : gabbros, diorites (subdivisées en méladiorites, diorites communes et diorites hétérogènes), granodiorites-tonalites, monzogranites, leucogranites (subdivisés en leucogranites à biotite ± amphibole et leucogranites à deux micas). Toutes ces roches, mis à part les leucogranites à deux micas plus jeunes, sont contemporaines. L'étude des structures acquises' à l'état magmatique montre que: (1) le complexe est constitué de trois intrusions composites, à géométrie bien définie, sub - contemporaines, limitées au Sud par des écrans d'encaissant méta-volcanosédimentaire, et d'une intrusion de leucogranites à deux micas, localisée dans le Nord-Est, légèrement plus tardive et à géométrie mal définie; (2) la source magmatique a migré au cours du temps du Sud-Ouest vers le Nord-Est; (3) le mouvement de la composante décrochante dextre de l'accident du Tizi n'Test était -relativement faible par rapport à la composante inverse au moment de la mise en place; (4) les parties internes du massif montaient plus vite que, les parties externes lors de l'ascension des intrusions; (5) l'intrusion de leucogranites à deux micas, la plus récente, est constituée de petits corps diapiriques rassemblés autour du diapir kilométrique du Tasghimout; elle s'est mise en place alors que les autres intrusions étaient déjà cristallisées mais pas entièrement refroidies. Les études pétrographiques, minéralogiques, géochimiques, isotopiques (Sr et Nd) ont permis de proposer le type de genèse suivant: deux magmas basiques issus du manteau sous-continental par des taux de fusion différents, se mettent en place successivement en base de croûte. Le premier cristallise rapidement en évoluant peu et pratiquement sans contamination; il donnera le groupe des gabbros. Le second est soumis à un processus complexe qui allie cristallisation fractionnée et contamination (AFC) par la croûte. Il formera le groupe des diorites. La montée de ces magmas et de l'anomalie thermique qui les accompagne induit la fusion de la base de la croûte de nature hétérogène et litée. Cette croûte a été injectée de magmas basiques à intermédiaires peu de temps avant sa fusion. Son anatexie génère des magmas de composition granodioritique et monzogranitique. Le magma monzogranitique évolue par cristallisation fractionnée jusqu'à des leucogranites à biotite ± amphibole. Les magmas dioritique et granodioritique sont rassemblés à la profondeur de 15 à 20 km dans une chambre magmatique où une stratification est obtenue par convection et instabilité gravitaire et où des échanges entre les magmas, qui commencent à cristalliser, ont probablement eu lieu mais de façon limitée. Les leucogranites à deux micas qui forment l'essentiel de l'intrusion Nord-Est sont des granites de type S formés par anatexie de la croûte supérieure. Ils se mettent en place tardivement alors que le bâti avait un comportement cassant. La fin de l'activité magmatique est marquée par une activité hydrothermale localisée et par la mise en place de filons doléritiques. Le Massif du Tichka est de type calédonien post collision; les roches basiques qui le composent ont des caractères de basaltes intraplaques continentales plus précisément transitionnels et les granitoïdes ont des traits de granites post-collision. L'association du Tichka est de, type cafémique métalumineuse, transitionnelle à tendance suba1caline sodique. Les leucogranites à deux micas appartiennent au domaine alumino-potassique. Les calculs des densités et des viscosités des magmas montrent que (1) leur montée a pu se faire sous forme diapirique, (2) le magma dioritique a une viscosité plus faible (104 poises) que le magma granodioritique (106 poises) et (3) les viscosités peuvent s'inverser au cours de la cristallisation vers des températures de 850°C. L'évolution des viscosités au cours du refroidissement et l'inversion de leur courbe, permettent d'expliquer toutes les figures observées aux interfaces entre les diorites et les granodiorites synchrones. L'accident du Tizi n'Test (de direction N70) et, dans une moindre mesure, la zone faillée ouest-atlasique (subméridienne), à proximité desquels le Massif du Tichka s'est mis en place, ont joué un rôle important dans la genèse du pluton. Le premier a permis, en effet, par décompression adiabatique et introduction d'eau, la fusion du manteau et a facilité la montée des magmas basiques. Cette genèse est intracontinentale dans un bloc émergé (ou presque) depuis le Tournaisien ; elle se déroulerait dans cette période charnière entre la collision (épaississement) continentale carbonifère et la distension permienne. Par son histoire complexe impliquant des intrusions emboîtées multiples, des sources magmatiques nombreuses, des processus de genèse variés, le Massif du Tichka présente des affinités avec d'autres massifs hercyniens au Maroc ou ailleurs dans la chaîne varisque ouest européenne.
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  • HAL Id : tel-00690900 , version 1

Citer

Dominique Gasquet. Genèse d'un pluton composite tardi-hercynien. Le Massif du Tichka, Haut Atlas occidental (Maroc). Sciences de l'environnement. Université de Nancy 1, 1991. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00690900⟩
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