Etude tectono-thermique d'un segment orogénique varisque à histoire géologique complexe : analyse structurale, géochronologique et thermique du massif des Jebilet, de l'extension à la compression

par Sylvain Delchini

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l’Univers

Sous la direction de Claire Ramboz.

Le président du jury était Eric Marcoux.

Le jury était composé de Claire Ramboz, Eric Marcoux, Dominique Frizon de Lamotte, Michel De Saint Blanquat, Lhou Maacha, Olivier Vidal, Eric Deville.

Les rapporteurs étaient Dominique Frizon de Lamotte, Michel De Saint Blanquat.


  • Résumé

    Cette thèse présente la reconstruction de l’histoire tectono-thermique du massif varisque des Jebilet (Maroc) à fort potentiel minier, depuis son évolution pré-orogénique au Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur jusqu’à sa structuration pendant l’orogénèse varisque-alléghanienne au Carbonifère supérieur-Permien inférieur. Pour répondre à cette problématique, ce travail s’organise autour de deux approches : (1) l’une métrologique appliquée à la géothermométrie Raman sur la matière carbonée (RSCM) et (2) l’autre intégrant une étude structurale, géochronologique et une analyse de la thermicité.L’approche métrologique a permis de valider l’applicabilité du géothermomètre RSCM (1) dans un contexte de métamorphisme polyphasé, (2) pour des roches carbonatées et des skarns des Jebilet et (3) de proposer un nouveau paramètre Raman RSA permettant de mieux préciser les températures supérieures à 500°C et d’étendre l’applicabilité de la méthode jusqu’à des températures maximales qui atteignent les 700°C.A partir de l’approche intégrée, trois épisodes tectono-thermiques ont été mis en évidence. Le premier épisode D₀ correspond à une tectonique extensive permettant l’ouverture du bassin des Jebilet au Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur. Cette tectonique extensive est accompagnée par une anomalie thermique supérieure à 500°C déduites des mesures de géothermométrie RSCM (TRSCM) et par une importante activité magmatique bimodale et granodioritique datée dans ce travail entre 358 ± 7 et 336 ± 4 Ma. Au Carbonifère supérieur débute la phase compressive structurant le massif des Jebilet avec la mise en place de nappes superficielles au Namuro-Westphalien (D₁), suivie par la phase varisque majeure (D₂). L’analyse structurale a permis de montrer une évolution progressive du régime de déformation de D2 depuis une compression coaxiale à une transpression dextre compatible avec un raccourcissement horizontal WNW-ESE à NW-SE. D₂₁ est associée à deux événements thermiques, le premier syn-tectonique de moyenne température (300°<TRSCM<400°C), et le second syn- à post-tectonique de haute température (600°<TRSCM<660°C).Ce contexte tectono-thermique serait l’expression de processus géodynamiques impliquant à partir du Dévonien supérieur une délamination de la lithosphère rhéïque par « slab break-off » ou « slab roll-back » qui entrainerait (1) la remontée de courant asthénosphérique chaud, et (2) la rotation horaire de Gondwana et son amalgamation progressive avec Laurussia structurant au Carbonifère supérieur-Permien inférieur la chaine varisque-alléghanienne.

  • Titre traduit

    Tectono-thermal study of a variscan orogenic segment with a complex geological history : structural, geochronological and thermal analysis of the Jebilet massif, from extension to compression


  • Résumé

    This thesis presents the reconstruction of the tectono-thermal history of the Paleozoic Jebilet massif (Morocco), from its pre-orogenic evolution at the Upper Devonian-Lower Carboniferous to its structuration during the variscan-alleghanian orogeny at the Upper Carboniferous-Lower Permian. To address this issue, this work is organized around two approaches: (1) one metrological applied to the Raman Spectroscopy of Carbonaceous Matterial (RSCM) and (2) the other integrating a structural and geochronological study and a thermicity analysis.The metrological approach allowed to validate the applicability of the RSCM geothermometer (1) in a context of polyphase metamorphism, (2) for carbonate rocks and skarns of Jebilet and (3) to propose a new parameter Raman RSA allowing to better specify temperatures above 500°C and extend the applicability of the method to maximum temperatures of up to 700°C.From the integrated approach, three tectono-thermal episodes were highlighted. The first episode D₀, corresponds to an extensive tectonic allowing the opening of the Jebilet basin at the Upper Devonian-Lower Carboniferous. This opening is accompanied by a HT thermal anomaly as shown by the important bimodal and granodioritic magmatic activity dated between 358 ± 7 Ma and 336 ± 4 Ma and the TRSCM higher than 500°C recorded by the rocks. During Upper Carboniferous, the compressive phase structuring the Jebilet massif begins with the emplacement of superficial nappes (D₁), followed by the variscan major phase (D2). Structural analysis showed a gradual evolution of D₂ deformation regime from coaxial compression to dextral transpression consistent with WNW-ESE to NW-SE horizontal shortening. D₂ is associated with two thermal events, the first is syn-tectonic with TRSCM between 300 and 400°C, and the second is syn- to post-tectonic with TRSCM between 600 and 660°C.This tectono-thermal context would be the expression of geodynamic processes involving from the Upper Devonian a delamination of the Rheic lithosphere by "slab break-off" or "slab roll-back" which would induce (1) the rise of hot asthenospheric current, and (2) the clockwise rotation of Gondwana and its gradual amalgamation with Laurussia structuring the variscan-alleghanian belt during the Upper Carboniferous-Lower Permian.


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