Les relations entre diapirisme et sédimentation : exemple du Jurassique moyen de la région d'Imilchil, Haut-Atlas central, Maroc

par Rémi Joussiaume

Thèse de doctorat en Science et technologie (sciences de la terre, sciences de l'eau, sciences de l'image)

Sous la direction de Philippe Razin.

Soutenue le 09-09-2016

à Bordeaux 3 , dans le cadre de École doctorale Montaigne-Humanités (Pessac, Gironde) , en partenariat avec Géoressources et Environnement (Pessac) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Paul Callot.

Le jury était composé de Philippe Razin, Emmanuelle Vennin, Etienne Jaillard, Jaume Vergés, Carine Grélaud.

Les rapporteurs étaient Emmanuelle Vennin, Etienne Jaillard.


  • Résumé

    Le Haut-Atlas central est un bassin salifère structuré autour d’étroites rides diapiriques (i.e. salt walls) orientées ENE-OSO qui bordent de larges mini-bassins. L’impact de la compression cénozoïque étant relativement limitée, les structures diapiriques y sont particulièrement bien préservées. L’objectif de la thèse est d’analyser les relations entre la sédimentation et la croissance des rides diapiriques dans le cadre imposé par l’évolution du système sédimentaire, durant le Jurassique inférieur et moyen, dans la région d’Imilchil, au cœur du haut-Atlas central. Le Lias-Dogger enregistre le comblement du bassin atlasique à travers six séquences de transgression-régression de troisième ordre. Cette grande tendance régressive se manifeste par la succession de trois systèmes de dépôts. Un système carbonaté, du Toarcien au Bajocien supérieur, dont l’éventail de faciès oscille entre la rampe moyenne et la rampe externe distale. Au Bajocien supérieur l’apport de sédiments terrigènes dans le bassin provoque la disparition du système carbonaté qui est recouvert par une épaisse série sédimentaire mixte peu profonde. Ce système mixte perdure jusqu’au Bathonien inférieur puis il est progressivement remplacé par un système fluviatile silico-clastique. Les relations entre les mouvements diapiriques et la sédimentation peuvent être mises en évidence par une modification de la géométrie des dépôts, par des variations de faciès aux abords des diapirs, et/ou par des événements sédimentaires particuliers (surfaces d’érosion, brèches, niveau condensé). L’analyse de ces interactions en fonction des séquences de transgression-régression permet de définir une chronologie de l’activité diapirique. Elle est continue pendant le Jurassique inférieur et moyen mais connait une évolution polyphasée comprenant deux périodes d’activité majeure, du Toarcien à l’Aalénien terminal et du Bajocien supérieur jusqu’à ce que les diapirs soient scellés au Bathonien supérieur-Callovien inférieur. Ces deux périodes encadrent un épisode de plus faible intensité pendant la progradation et le développement de la rampe carbonatée bajocienne. Les interactions entre diapirisme et sédimentation sont synthétisées dans un modèle empirique à travers quatre types de prismes de dépôts, définis selon des critères géométriques et sédimentologiques, et qui rendent compte de la configuration du système sédimentaire, ainsi que de la position du diapir et de sa couverture au moment du dépôt : A plus grande échelle l’influence du développement des mini-bassins sur la sédimentation s’exprime par une distribution préférentielle des faciès sédimentaire dans les systèmes de dépôt carbonaté et mixte. Les faciès proximaux, et en particulier les faciès granulaires de haute énergie, se regroupent autour des rides diapiriques tandis que les faciès distaux de basse énergie se concentrent dans l’axe des mini-bassins.

  • Titre traduit

    Relationships between diapirism and sedimentation : Middle Jurassic of the Imilchil area, Central High-Atlas, Morocco


  • Résumé

    The High-Atlas salt basin is formed by a set of ENE-WSW-trending and 15-to-80-kilometers-long narrow diapiric ridges (i.e. salt walls) bounding large mini-basins mildly deformed during Cenozoic shortening. The aim of this thesis is to analyze the relationships between sedimentation and diapiric growth during the Lower and Middle Jurassic in the Imilchil region (Central High-Atlas). In this area, the Lias and Dogger series form a large regressive trend composed by six third-order transgression-regression (T/R) sequences and characterized by the succession of three sedimentary systems. A carbonate system develop from Toarcian to Upper Bajocian, with a facies range from middle ramp to distal outer ramp. From Upper Bajocian, a terrigenous supply in the basin causes the end of the carbonate system and leads to the deposition of a thick shallow mixed unit. From Lower Bathonian, this mixed sedimentary system is gradually replaced by an alluvial silici-clastic system. Relationships between diapiric movements and sedimentation are interpreted from depositional geometries, facies variations in the vicinity of diapirs and/or particular sedimentary events (erosional surfaces, breccia, condensed levels). The analysis of these interactions, based on T/R sequences, enables to define a chronology of the diapiric activity in the Imilchil area. The activity is continuous during the Lower and Middle Jurassic but shows a non-linear development with two phases of high-intensity, one from Toarcian to Uppermost Aalenian, and one from Upper Bajocian. These two phases surround a period of low-intensity during the progradation and the development of the bajocian carbonate ramp system. Interactions between diapirism and sedimentation are summarized in an empirical model consisting of four types of depositional prisms defined by geometrical and sedimentological criteria. On a larger scale, the impact of the mini-basin on the sedimentation is characterized by a specific facies distribution in the carbonate and mixed depositional system. The high-energy granular facies are concentrated around the diapiric structures and the distal low-energy facies are deposited in the axis of the mini-basins.

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