8/6/2019 1C3A8A8Bd01

1/8

C. R. Geoscience 338 (2006) 153160http://france.elsevier.com/direct/CRAS2A/

Gophysique interneModlisation magntique de la suture ophiolitique

de Bou AzzerEl Graara (Anti-Atlas central, Maroc). Implicationssur la reconstitution godynamique panafricaine

Abderrahmane Soulaimani a,, Mohammed Jaffal b, Lhou Maacha c, Azzouz Kchikach b,Abdessamad Najine d, Abdellatif Saidi b

a Facult des sciences Semlalia, universit Cadi-Ayyad, BP 2390, Marrakech, Maroc

b Facult des sciences et techniques, universit Cadi-Ayyad, BP 549, Marrakech, Marocc Reminex, Managem, Groupe ONA, 52, av. Hassan-II, Casablanca, Marocd Facult des sciences et techniques, universit Cadi-Ayyad, Bni-Mllal, Maroc

Reu le 5 janvier 2004 ; accept aprs rvision le 20 septembre 2005

Disponible sur Internet le 20 dcembre 2005

Prsent par Jean-Paul Poirier

Rsum

Les roches ophiolitiques de lAnti-Atlas central sont responsables dune importante anomalie magntique qui longe lAccidentmajeur de lAnti-Atlas. La modlisation magntique de lophiolite de Bou AzzerEl Graara montre son enracinement au sein de la

partie suprieure de la crote continentale et son pendage orient vers le nord. Ces rsultats corroborent les modles godynamiquesen faveur dune subduction vers le nord de la crote ocanique noprotrozoque prcdant la collision panafricaine. La polaritde la subduction panafricaine dans lAnti-Atlas est ainsi conforme avec celles des autres domaines orogniques panafricains, oles plans de subduction contournent et pendent de faon divergente par rapport au craton Ouest-Africain lors de lassemblage duGondwana occidental au Noprotrozoque. Pour citer cet article : A. Soulaimani et al., C. R. Geoscience 338 (2006). 2005 Acadmie des sciences. Publi par Elsevier SAS. Tous droits rservs.

Abstract

Magnetic modelling of the Bou AzzerEl Graara ophiolite (central Anti-Atlas, Morocco). Geodynamic implications ofthe Panafrican reconstruction. Aeromagnetic data of the Anti-Atlas Mountains show an important magnetic anomaly along theMajor Anti-Atlas Fault, produced by different mafic and ultramafic rocks of a Neoproterozoic ophiolite complex. The magneticmodelling of Bou AzzerEl Graara ophiolitic suture shows a deep-seated anomaly through the upper continental crust correspond-ing to a north-dipping subduction. The polarity of the Pan-African subduction in the Anti-Atlas is therefore compatible with thecontemporaneous Pan-African orogenic belts, where polarity of subduction dipped away from the West African Craton during theamalgamation of Western Gondwana. To cite this article: A. Soulaimani et al., C. R. Geoscience 338 (2006). 2005 Acadmie des sciences. Publi par Elsevier SAS. Tous droits rservs.

Mots-cls : Modlisation ; Magntisme ; Ophiolites ; Panafricain; Anti-Atlas ; Maroc

Keywords: Modelling; Magnetism; Ophiolites; Pan-African; Anti-Atlas; Morocco

* Auteur correspondant. Adresse e-mail :soulaimani@ucam.ac.ma(A. Soulaimani).

1631-0713/$ see front matter 2005 Acadmie des sciences. Publi par Elsevier SAS. Tous droits rservs.doi:10.1016/j.crte.2005.10.001

http://france.elsevier.com/direct/CRAS2A/mailto:soulaimani@ucam.ac.mahttp://dx.doi.org/10.1016/j.crte.2005.10.001http://dx.doi.org/10.1016/j.crte.2005.10.001mailto:soulaimani@ucam.ac.mahttp://france.elsevier.com/direct/CRAS2A/

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

2/8

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

3/8

A. Soulaimani et al. / C. R. Geoscience 338 (2006) 153160 155

(1976) company on behalf of the Moroccan energy andmines ministry. The aeromagnetic survey was flown at2600 m above the sea level along northsouth-orientedlines with 4-km spacing. The diurnal magnetic varia-tions and the international geomagnetic reference field

(IGRF) were removed from the measured total mag-netic field. This leads to the establishment of the resid-ual magnetic map of the Anti-Atlas (Fig. 2A), whichis based on a large number of measurement points(Fig. 2C).

3.2. Qualitative interpretation

The qualitative analysis of the residual magnetic fielddata shows that an important negative anomaly is asso-ciated to the Pan-African ophiolites along the MAAFaxis (AA in Fig. 2A). Taking into account the latitude

of the studied area (where the inclination of the Earthmagnetic field is about 45), and the lack of remnantmagnetization demonstrated by a study by the RussianTechnoexport Company [21], we can conclude that themagnetic body corresponding to the Anti-Atlas ophio-lites is dipping northward. After reduction to the pole ofthe data, the ophiolitic body anomaly becomes stronglyasymmetric (Fig. 2B and D); it displays a large low(negative) anomaly south of the maximum (positive),which indicates a northward-dipping source and con-firms the previous conclusion.

3.3. Quantitative interpretation

3.3.1. The magnetic susceptibility. The values of themagnetic susceptibility used in the present work weretaken from the results of the physical properties of rocksstudy undertaken in the Bou Azzer inlier by the Tech-noexport Russian Company [21]. These measurementswere made on samples taken both from the surfaceand from mining galleries or boreholes. The analysis ofavailable data suggests that the average values are rang-ing between 0.006 for the ophiolites and 0.00025 for thesurrounding rocks (CGS units) (Table 1).

3.3.2. Modelling of magnetic anomalies. The mag-netic modelling of the Anti-Atlas Pan-African ophiolitehas been calculated along northsouth profiles, selectedamong the lines of the aeromagnetic survey. Lines 22,25, 28, and 30 have been chosen across the Bou AzzerEl Graara inlier. On both sides of this inlier, we also se-lected profiles (10 and 40) that pass respectively throughthe Sirwa Massif and between the Bleida and Zagoralocalities. The modelling was carried out on total mag-netic field anomalies using an inverse methodology. The

starting model was built according to known geometri-cal field parameters.

All the magnetic models show that the ophiolites ofthe Anti-Atlas studied zone are dipping north (Fig. 2E),which suggests a northward Neoproterozoic subduction.

4. Conclusions

From the magnetic modelling of Bou AzzerElGraara ophiolitic complex, several points could be no-ticed:

(i) the magnetic anomaly produced by the differ-ent mafic and ultramafic rocks of the ophioliticcomplex displays a perfect continuity along theMAAF. These anomalies are deep-seated throughthe upper continental crust;

(ii) magnetic modelling of ophiolitic suture of Bou

Azzer shows the north-dipping of the central Anti-Atlas magnetic anomaly.

However, while the ophiolitic (and thus oceanic) na-ture of the analysed rocks is widely accepted, conse-quences of their geometry could be interpreted in twoconcurrent ways:

(i) they are autochthonous and located between thecontinental crust to the southwest and a complex arccomplex to the northeast. In other words, they fol-low and indicate the Pan-African subduction plane;

(ii) they are allochthonous slices transported from thetrue suture, located farther north or northeast.

The second hypothesis, compatible with a recentproposition [9], according to which the Pan-African su-ture would be located along the southern limit of thepresent Atlasic chain, asks at least two questions. Thefirst looks for geophysical studies demonstrating sucha South-Atlasic Pan-African suture. The second looksfor the demonstration of Pan-African regional thrusts,able to carry oceanic rocks over distances of several

tens of kilometres, from the South-Atlasic to the BouAzzerEl Graara zone. As long as these geophysicaland structural arguments are not presented, we suggestto accept the first hypothesis, and to consider that theBou AzzerEl Graara ophiolitic complex, whose geom-etry is demonstrated above, represents the former Pan-African north-dipping subduction plane, corroboratingprevious geological models [12,20,24,27,28]. Note, fi-nally, that this polarity of the Pan-African subductionin the Anti-Atlas is compatible with contemporaneousPan-African orogenic belts, where polarity of subduc-

tion dipped away from the West African craton duringthe amalgamation of western Gondwana.

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

4/8

156 A. Soulaimani et al. / C. R. Geoscience 338 (2006) 153160

1. Introduction

Le craton Ouest-Africain, substratum des provincesmridionales du Maroc, est stable depuis 2 Ga [22]. Sursa bordure septentrionale (Fig. 1A), au sud du Haut At-

las, la chane de lAnti-Atlas montre une successionde boutonnires (Fig. 1B), o affleure le socle pro-trozoque sous une couverture volcano-clastique fini-prcambrienne, puis sdimentaire palozoque [7].

Une importante fracture NWSE, connue sous lenom daccident majeur de lAnti-Atlas (AMAA) [6],stend depuis le Sud du massif de Sirwa, au nord, jus-qu Zagora, au sud. Elle spare lAnti-Atlas en deuxdomaines (Fig. 1B) :

un domaine sud-occidental, caractris par : (i) unsubstratum cratonique, o les traces de lorogense

burnenne (environ 2 Ga) sont reconnues [3,7,10]et ont t rcemment confirmes [2,11,19,2729] ;(ii) une couverture noprotrozoque dforme defaon htrogne lors de lorogense panafricaine, environ 685 Ma [5], suivie dune importante acti-vit plutonique et volcanique aux alentours de 600 570 Ma [2,11,19,2729], contemporaine dunephase dextension crustale [25] ;

un domaine nord-oriental, ou zone panafricainemobile de lAnti-Atlas , dont linterprtation estactuellement dbattue. Considr comme un arc

volcanique complexe, dont la structuration rsultede la migration darcs magmatiques et de bassinsdarrire-arc, difis sur une lithosphre ocanique

[24], le substratum de ce domaine serait, en re-vanche, comme le reste de lAnti-Atlas, de naturecratonique [9].

Au cours du Noprotrozoque, la collision panafri-

caine entre la marge nord disloque du craton Ouest-Africain et larc volcanique de Saghro sest effectuedans un rgime dcro-chevauchant senestre [24]. Len-semble des units est charri vers le sud sur la margeseptentrionale du craton, tout comme lobduction devestiges de crote ocanique qui jalonnent lAMAA et affleurent particulirement dans le massif de Sirwa[25] et Bou AzzerEl Graara [1,16].

Depuis la mise en vidence du complexe ophioli-tique de lAnti-Atlas [16], de nombreuses interprta-tions du cadre godynamique panafricain ont t pro-

poses. Alors que certaines admettent une subductionvers le sud, qui limiterait ainsi la marge cratonique desbassins arrire-arc au nord [1618,24,28], dautres, aucontraire, considrent ces domaines comme un mlangedaccrtion de bassins avant-arc, associs une sub-duction dirige vers le nord [12,13,20,24,26]. Ces di-vers modles saccordent cependant sur limportancede lAMAA comme emplacement de la palosu-ture panafricaine, interprtation que Ennih et Ligeois[9] mettent en doute, en considrant cette fracture ma-jeure comme un aulacogne intracratonique. La bordure

septentrionale du craton Ouest-Africain est alors re-chercher plus au nord, sans doute le long de la failleSud-Atlasique [9].

Fig. 1. (A) Les grands domaines structuraux du Maroc; (B) Schma gologique de lAnti-Atlas ; (C) Carte gologique simplifie de la boutonnirede Bou AzzerEl Graara (daprs [16]).

Fig. 1. (1) General geological map of Morocco; (B) Simplified geological map of the Anti-Atlas belt; (C) Geological map of Bou AzzerEl Graarainlier (simplified from [16]).

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

5/8

A. Soulaimani et al. / C. R. Geoscience 338 (2006) 153160 157

Dans cette note, et sur la base de donnes aroma-gntiques, une modlisation de la gomtrie du com-plexe ophiolitique panafricain de Bou AzzerEl Graaraest prsente. Ses rsultats permettront de contraindreles diverses hypothses relatives la godynamique

panafricaine dans lAnti-Atlas.2. Le cadre gologique

Dans lAnti-Atlas central, le long de l AMAA,la boutonnire de Bou AzzerEl Graara correspond lrosion dun pli hercynien affectant la couverture cam-brienne (Fig. 1C). Lessentiel du socle protrozoquesur lequel elle repose est un mlange de fragments deroches darc et de lambeaux dune srie ophiolitique in-complte et dmembre [1,16,20], cimente par des m-tasdiments, mtabasites et serpentines dformes. Ces

squences sont traverses par des plutons de dioritesquartziques, de diorites ainsi que des dykes de diabases.Les roches ophiolitiques de Bou AzzerEl Graara

affleurent sur une longueur de 15 km et une largeur de4 km (Fig. 1C). Elles correspondent des fragmentsde roches basiques et ultrabasiques (harzburgite, dunite,werhlite, clinopyroxnite...), incluses dans une matricede serpentine. Lensemble de ces roches mantelliquesest tectoniquement emball au sein de sries complexesinterprtes comme des mlanges daccrtion au sud,dorigine magmatique, mtamorphique ou sdimentaireet des associations de mtagrauwackes, basaltes et and-sites, considres comme des assemblages davant-arcau nord [24].

Lge noprotrozoque du complexe ophiolitique delAnti-Atlas, fix 788 10 Ma (Rb/Sr) [5] par data-tion de leffet thermique de dykes basiques associs, at rcemment prcis 762 + 1/2 Ma, ge U/Pb surzircon du plagiogranite de Tasriwine, dans le massif deSirwa [23].

La dformation panafricaine le long de l AMAAest htrogne et syn-schisteuse ; elle rsulte de la colli-sion oblique entre la marge cratonique et larc de Saghro

(environ 615565 Ma) [12] et affecte lensemble deces sries, selon une tectonique pelliculaire vergencesud, domine par une cinmatique dcro-chevauchantesenestre [24] dans un climat mtamorphique de facisschiste vert amphibolite. Des bassins syn-collisionnelsmolassiques (srie de Tidilline) se dveloppent lors dephases tardives panafricaines, sous le mme rgimetranspressif [12]. Ces structurations panafricaines se-raient postrieures la mise en place de la diorite d-forme dAit Ahmane, date 650 2 Ma [23] etantrieures la mise en place de la granodiorite tardi-

orognique de Bleda date par U/Pb, dans un premiertemps 615 12 Ma [8] puis 579 1,2 Ma [15].

Malgr le caractre morcel et incomplet de la suiteophiolitique de Bou AzzerEl Graara, il est actuelle-ment admis que ces roches sont bien reprsentativesdune lithosphre ocanique noprotrozoque, doelles ont t extraites par obduction lors de la colli-

sion panafricaine [6,24,27,28]. Lassociation, en outre,de roches de haute pression/faible temprature, repr-sentes par des schistes bleus [14], est en faveur duncontexte de subduction noprotrozoque le long delAMAA, considr ainsi comme une palosuturepanafricaine.

3. tude magntique

3.1. Les donnes aromagntiques

Les donnes magntiques utilises dans cette tude

ont t enregistres lors de levs aromagntiques ra-liss en 1976 par la compagnie Hunting Geology andGeophysics Ltd, pour le compte du ministre de lner-gie et des Mines du Maroc. Elles ont t mises notredisposition sous forme de valeurs du champ total, corri-ges des variations diurnes. Cest une couverture aro-magntique ralise une altitude de 2600 m suivantdes profils nordsud espacs de 4 km (Fig. 2C). Lasoustraction du champ gomagntique international derfrence (IGRF) de ces valeurs nous a permis dobtenirune carte du champ magntique rsiduel de lAnti-Atlas

(Fig. 2A). Le calcul de la rduction au ple des donnesa permis dtablir la carte prsente sur la Fig. 2B.

3.2. Interprtation qualitative

Lanalyse de la carte du champ magntique rsi-duel montre que le relief magntique du domaine delAnti-Atlas est perturb par de nombreuses anomaliesde diffrentes longueurs donde dont la plupart se super-posent des affleurements du socle prcambrien. Ceciparat plus vident dans lAnti-Atlas occidental, o lechamp magntique, particulirement agit, reflte lh-

trognit de la teneur du socle en minraux magn-tiques. Dautres anomalies concident plutt avec deszones recouvertes par les dpts plus rcents, notam-ment lest de Tata, ou encore au sud dErrachidia. Cer-taines de ces anomalies sont probablement associeraux magmas msozoques injects dans la couverturepalozoque.

Limportante anomalie, objet de cette tude, quistend sur plus 200 km dans lAnti-Atlas central(AA, Fig. 2A), est une anomalie de direction WNWESE, qui se superpose parfaitement lAMAA . Elle

prsente une forme bipolaire, dont le ple positif est lar-gement plus dvelopp que le ple ngatif.

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

6/8

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

7/8

A. Soulaimani et al. / C. R. Geoscience 338 (2006) 153160 159

montre que, dans le cas de la signature magntique delAnti-Atlas central, la rduction au ple conduit uneanomalie asymtrique, caractrise par lexistence dunple ngatif au sud de l AMAA , ce qui confirme sonpendage vers le nord.

3.3. Analyse quantitative

3.3.1. La susceptibilit magntique

Les valeurs de susceptibilit magntique mesurespar la socit Technoexport dans la boutonnire de BouAzzerEl Graara (Tableau 1) [21] ont t effectuessur des chantillons rcolts, aussi bien en surface, quedans des galeries minires et des sondages. Elles mon-trent une variation moyenne entre 0,006 pour les rochesophiolitiques et 0,00025 pour les roches encaissantes(en unit CGS).

3.3.2. Modlisation des anomalies magntiques

La modlisation magntique de lophiolite de BouAzzerEl Graara est calcule le long de profils submri-diens slectionns parmi les lignes de vol du lev aro-magntique, signales plus haut. Les profils 22, 25, 28et 30 traversent la boutonnire et sa suture ophiolitique,alors que les profils 10 et 40 passent par ses deux bor-dures (Fig. 2C). La modlisation a t effectue partirdu champ magntique total, en utilisant une mthodeinverse. Les modles de dpart sont tablis en tenantcompte des paramtres gomtriques de terrains prta-blis. La coupe modlise (Fig. 2E) montre que la struc-ture ophiolitique senracine en profondeur, avec un pen-dage vers le nord. Ce modle est assez bien contraint,car ses limites daffleurement en surface et sa suscepti-bilit magntique sont connues. Compte tenu de lincer-titude quon a sur la correspondance entre les courbesobserves et calcules et des nombreux essais raliss,on peut tolrer une variation maximale denviron 5% surle pendage et la profondeur maximale du corps.

Tableau 1

Susceptibilit moyenne en fonction du type de rocheTable 1Mean susceptibility as a function of the rock type

Type de roche Susceptibilit moyenne(uem-cgs)

Rhyolites 0,000 130Formation de Tidilline 0,000 170Formation de Ouarzazate

(volcano-dtritique) 0,000 520Diorite 0,000 100Roches vertes 0,000 450Gneiss 0,000 130Basaltes 0,005 720

Serpentines 0,006 250

4. Discussions et conclusions

De la modlisation magntique des diffrentes rochesbasiques et ultrabasiques de lophiolite de lAnti-Atlascentral, on peut retenir les points suivants : (i) lanoma-

lie magntique produite est caractrise par une parfaitecontinuit le long de lAMAA et sa modlisationmontre un enracinement dans la crote continentalesuprieure; (ii) le pendage obtenu par modlisation ma-gntique du complexe ophiolitique de Bou AzzerElGraara est sans ambigut orient vers le nord.

Ainsi, la nature ophiolitique de ces roches mantel-liques de lAnti-Atlas central est admise et leur go-mtrie au sein de la crote suprieure prsent ta-blie. Cependant, leur signification godynamique dansle contexte panafricain peut faire appel deux hypo-

thses concurrentes : (i) la premire associe ce com-plexe ophiolitique un plan de subduction et elle consi-dre que lAMAA souligne lemplacement de la pa-losuture panafricaine ; (ii) la seconde hypothse pos-tule que ces roches ocaniques sont insres dans unplan de chevauchement vergence sud, tout en tant lorigine de la mme signature magntique quune vri-table suture ophiolitique.

Cette seconde interprtation, selon laquelle la suturepanafricaine est situe plus au nord, est compatible avecla localisation de cette suture le long de lactuelle limite

sud-atlasique propose rcemment [9]. Elle amne ce-pendant se poser deux questions : dune part, celle dela prsence, non encore dmontre, darguments go-physiques pour une localisation de la suture panafri-caine le long de la limite sud-atlasique ; dautre part,celle de labsence ici aussi ce jour dargumentsstructuraux en faveur de chevauchements crustaux pan-africains de grande ampleur, susceptibles davoir trans-port des lments ophiolitiques sur plusieurs dizainesde kilomtres.

Cest pourquoi, en labsence darguments gophy-

siques et structuraux dfinitifs en faveur de la secondehypothse, nous concluons lenracinement de la masseophiolitique le long de lAMAA . Notre modlisationmagntique corrobore donc les modles gologiquesen faveur de lexistence dune suture panafricaine lelong de lAnti-Atlas central, avec une polarit nord dela subduction [1214,19,24,26,28]. Cette polarit est,dailleurs, conforme celles des autres domaines oro-gniques panafricains, o les plans de subduction de lapalolithosphre ocanique pri-cratonique contournentet pendent de faon divergente par rapport au craton

Ouest-Africain, lors de lassemblage du Gondwana oc-cidental au Noprotrozoque [13].

8/6/2019 1C3A8A8Bd01

8/8