Place de la minéralisation de manganèse de Bouarfa dans l'évolution méso-cénozoïque de l'oriental marocain

par Ludovic Lafforgue

Thèse de doctorat en Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère

Sous la direction de Jocelyn Barbarand.

Soutenue le 30-09-2016

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec Université de Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) et de Géosciences Paris Sud (Orsay, Essonne) (laboratoire) .


  • Résumé

    Le travail présenté ici a été effectué autour du postulat qu’il existe un lien étroit entre minéralisation métallifère et géodynamique. Ce dernier agit ainsi sur l’initiation et l’évolution de la minéralisation. La minéralisation de manganèse de Bouarfa à l’Est du Haut Atlas Orientale formait un bon candidat pour cette étude compte tenu de la forte sensibilité du Mn aux processus de remobilisation supergène et de la géodynamique de la chaîne atlasique qui est composée d’une histoire extensive mésozoïque et d’une histoire compressive cénozoïque. Les observations de terrains, pétrographiques et minéralogiques attestent de l’existence de plusieurs épisodes minéralisateurs à Bouarfa. De plus, les datations (U-Th)/He sur oxy-hydroxydes de fer suggèrent que les épisodes les plus tardifs se mettent en place lors de la diagenèse, au cours du Jurassique (inf ?)-moyen. D’un point de vue géodynamique, le Haut Atlas de Bouarfa se distingue de l’ensemble du Haut Atlas Oriental. En effet, le raccourcissement du à l’inversion atlasique y est très faible (≈ 3km sur le front Nord de Bouarfa) comparé aux reste de la chaine. Le domaine du Haut Atlas de Bouarfa, où aucun accident majeur méso-cénozoïque de socle n’est observable, se comporte comme un haut de socle entre le Haut Atlas et l’Atlas Saharien. L’histoire thermique du Haut Atlas de Bouarfa est analogue à celle du bloc de la meseta marocaine à l’ouest du Moyen Atlas. Nous proposons que la concentration de la déformation à Bouarfa est uniquement due à la mise en place d’un bassin jurassique étroit faiblement subsidents (maximum de remplissage sédimentaire de près de 2 km) contrôlé par des accidents normaux en relais se développant dans le prolongement terminal du bassin plus subsident de l’Atlas Saharien. Le bassin jurassique étroit de Bouarfa se trouve probablement fortement affecté par les cycles transgressif-régressif du Lias, entrainant ainsi des épisodes de fermeture et l’anoxie du bassin permettant l’accumulation du Mn dissous. Lors de la diagenèse précoce, le Mn précipite pour former la minéralisation primaire en Mn principalement composée de manganite et hausmannite voire pyrolusite. Concernant l’apport du Mn, les résultats géochimiques indiquent une origine felsique. Ceci peut s’expliquer par l’existence d’une hypothétique source volcanogénique éloignée du bassin expliquant ainsi l’enrichissement préférentiel en Mn par rapport au Fe, et/ou par l’altération des roches détritiques encaissantes. La localisation d’accidents à Bouarfa permet, durant l’histoire subsidente jurassique, la circulation diagénétique de fluides responsables de la mise en place de la remobilisation de la minéralisation primaire et de la précipitation de la minéralisation secondaire ainsi que la mise en place de dolomitisation s.l. tardive qui elle-même présente de fort enrichissement en Mn. L’absence de remobilisation en association avec les épisodes atlasiques à Bouarfa semble être une particularité par rapport aux autres minéralisations prises dans les séries sédimentaires mésozoïques du Haut Atlas.

  • Titre traduit

    The Bouarfa manganese ore deposit in the framework of the meso-cenozoic evolution of the eastern Atlas (Morocco)


  • Résumé

    The following work postulates that there is a tight link between the establishment of an ore deposit and the regional geodynamic. This one is a motor or modulates the evolution of the mineralization. The manganese ore deposit of Bouarfa, at the East of the Eastern High Atlas, was ideal to this study as the manganese is highly mobilized during supergen processes while the geodynamic of the atlasic system is composed of a mesozoïc extensive step followed by a cenozoïc compressive event. The field works, petrographic and mineralogical observations highlight several mineralization periods at Bouarfa. Moreover, (U-Th)/He dating upon iron oxi-hydroxides suggest that the last event takes place during (lower?)-middle Jurassic diagenesis. The geodynamic of the Bouarfa High Atlas distinguish itself from the Eastern High Atlas system. The shortening related to atlasic inversion is very lower (≈ 3 km through the northern front at Bouarfa) than in the rest the chain. The Bouarfa High Atlas, where no main meso-cenozoïc fault was described through the basement, is an elevated basement between the Eastern High Atlas and the Saharan Atlas. The time-temperature story of Bouarfa is similar to the one of Moroccan meseta, westward the Middle Atlas. We propose that the localization of deformation at Bouarfa is related to the existence of normal faults, in the extension of the Saharan Atlas, that control the low subsidence of a tight Jurassic basin. The tight Jurassic basin of Bouarfa might be influenced by the Liassic transgressive-regressive cycles, leading to closing and anoxic event in the basin improving the accumulation of dissolved Mn. During early diagenesis, Mn precipitate forming the primary Mn ore deposit mainly composed of manganite, hausmannite and pyrolusite. The source of the Mn supply has been identified geochemically being related to felsic rocks. This could be explained by a possible the spreading of a distant exhalative source which enhances the separation between Fe and Mn and/or by the leaching of the detrital host rocks. The localisation of faults in Bouarfa allowed the circulation of fluids during the Juarssic diagenetic story, causing the weathering of the primary mineralization and the precipitation of the second one, as the establishment of a later dolomitisation s.l. enriched in Mn. The lack of an atlasic remobilization of the ore deposit of Bouarfa is uncommun compared to the other sedimentary ore deposits in the High Atlas.


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