Géodynamique paléozoïque

Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque

Les terrains paléozoïques du Maroc affleurent dans l'Anti-Atlas, le Haut-Atlas, la Meseta occidentale et orientale (Figure I-16). Ils sont contrôlés par les différents évènements extensifs et compressifs qui aboutiront, à la fin du Paléozoïque, à la structuration de la chaîne varisque (ou hercynienne) du Maroc. Nous allons donc présenter les caractéristiques sédimentaires et tectoniques qui traduisent l'évolution paléozoïque du Maroc.

Figure I-16 : Carte structurale des différents domaines paléozoïques du Maroc d'après Hoepffner et al.

(2005).

Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque Partie I

3-1. La sédimentation paléozoïque

Après le dépôt des dernières formations volcaniques du supergroupe de Ouarzazate, la marge du Craton Ouest Africain (WAC) connaît une transgression majeure vers le sud-est.

Les premiers dépôts sont détritiques, puis très rapidement suivis par le développement d'une sédimentation de plate-forme au Cambrien (Figure I-17). C'est durant cette période que se déposent les groupes de Tata et de Taroudant constitués de calcaires et dolomies, séparés par la série "lie de vin" marquant un bref épisode de régression.

La fin du Cambrien est marquée par un épisode régressif et peut-être même localement par une émersion des terrains (Hoepffner et al., 2005).

L'Ordovicien débute par un nouvel évènement transgressif avec une sédimentation traduisant un environnement de plate-forme épicontinentale peu profonde (Figure I-17). Les sédiments sont d'origine détritique et issus de l'érosion du Craton Ouest Africain (Destombes et al., 1985). L'Ordovicien se caractérise également par un événement glaciaire majeur recouvrant l'ensemble de l'Afrique de l'Ouest (Deynoux, 1978; Ouanaimi et al., 1998).

Le Silurien commence par la déglaciation et le dépôt de black shales indiquant un environnement marin confiné et peu oxygéné (Figure I-17). Les apports détritiques sont relativement limités car le WAC (= source principale des sédiments) est déjà fortement érodé à la fin de l'Ordovicien.

La sédimentation au Dévonien inférieur est comparable à celle du Silurien, sauf au niveau de l'Anti-Atlas où les dépôts sédimentaires sont représentés par des calcaires récifaux (Hoepffner et al., 2005). Toutefois, le Dévonien marque le début de la compression varisque, ce qui a pour conséquence le soulèvement de l'Anti-Atlas le long des accidents hérités de l'orogenèse panafricaine. Par conséquent, les zones émergées de l'Anti-Atlas deviennent la source des sédiments détritiques (grès, argillites, calcaires détritiques) dès le Dévonien supérieur (Hassenforder, 1987). Cette sédimentation détritique se poursuivra également durant le Carbonifère (Hoepffner et al., 2005) et sera plus ou moins perturbée par les évènements tectoniques de l'orogenèse varsique (Figure I-17).

Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque Partie I

Figure I-17 : Evolution sédimentaire paléozoïque simplifiée pour les différents domaines structuraux du Maroc d'après Hoepffner et al. (2005). 1 : Socle panafricain; 2 : grès et quartzites; 3 : schistes et graywackes; 4 : schistes et psammites; 5 : dépôts de bassins; 6 : grès et conglomérats; 7 : calcaires; 8 : black shales; 9 : dépôts volcano-sédimentaires associés à du volcanisme alcalin; 10 : volcanisme alcalin à tholéiitique; 11 : olistostromes, avalanches de débris; 12 : granites; 13 : événements tectoniques majeurs; 14 : événements tectoniques modérés; 15 : discordances principales.

3-2. Les évènements tectoniques paléozoïques

La structuration de la chaîne varisque du Maroc se déroule dans un contexte géodynamique de type transtension-transpression. Hoepffner et al. (2005) et Hoepffner et al.

(2006) décrivent une évolution polyphasée comprenant quatre évènements tectoniques majeurs :

(i) une phase tectonique pré-varisque (phase "calédonienne"; 450-430 Ma) uniquement enregistrée dans les terrains allochtones de la zone de Sehoul.

(ii) une phase de déformation éovarisque (370-360 Ma) remarquablement bien développée dans la Meseta orientale.

Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque Partie I

(iii) une phase tectonique mésovarisque (ou intra-viséenne; 330-320 Ma) enregistrée principalement dans la Meseta centrale et orientale.

(iv) une phase de déformation néovarisque (tardi-hercynienne; 300-290 Ma) qui reprend les structures héritées des phases précédentes dans les domaines orientaux, et qui constitue la phase principale dans les zones occidentales ainsi que dans la chaîne de l'Anti-Atlas.

Dans l'Anti-Atlas, l'orogenèse varisque a pour conséquence la réactivation des accidents panafricains à partir desquels s'initie le soulèvement de l'ensemble de la chaîne.

Toutefois, des différences subsistent entre la partie orientale et la partie occidentale de l'Anti-Atlas. Dans la partie occidentale, le soulèvement s'accompagne de plissements et chevauchements à vergence sud. Dans la partie orientale, on enregistre un découplage entre le socle protérozoïque et la couverture paléozoïque. Cette dernière est plissée, alors que le socle ne présente pas de structures ductiles varisques significatives (Hoepffner et al., 2005).

L'absence de suture ophiolitique ainsi que de métamorphisme HP-BT, indique que la chaîne varisque du Maroc correspond à un segment intracratonique de la chaîne varisque qui a évolué en bordure du Craton Ouest-Africain (Figure I-18; Hoepffner et al., 2006).

Figure I-18 : A. La chaîne varisque d'Afrique du nord dans le cadre des chaînes peri-atlantiques à la fin du Permien d'après Hoepffner et al. (2006). B. coupe schématique montrant une situation possible du domaine mésétien entre les deux cratons, nord américain et ouest africain.

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3-3. Conclusions sur l'évolution géodynamique paléozoïque au Maroc

Les terrains paléozoïques du Maroc s'intègrent bien dans l'évolution de la marge septentrionale du Gondwana depuis la dislocation de la Pannotia, jusqu'à l'accrétion de la Pangée (Figure I-19). Nous résumerons ici l'histoire paléozoïque en trois grandes étapes :

(i) La séparation des micro-continents Avalonia et Cadomia (s.l.). A la fin du Néoprotérozoïque, le Craton Ouest Africain est ceinturé par des micro-continents, eux-même limités au nord par une zone de subduction. Des phénomènes d'extension sont enregistrés en arrière-arc, et les micro-contients Avalonia et Cadomia (s.l.) vont se détacher progressivement du Gondwana (Figure I-19a). Cette séparation conduit à l'ouverture de deux domaines océaniques distincts au Cambrien et à l'Ordovicien : le Rheic et la Paléothétys (Figure I-19a et Figure I-19b). Le Maroc, quant à lui, enregistre un événement glaciaire majeur à l'Ordovicien (Figure I-19a).

(ii) L'environnement de marge passive. Depuis l'importante transgression du Cambrien, la bordure nord du Craton Ouest Africain (WAC) évolue dans un environnement de marge passive (Figure I-19b). Le Maroc correspond à un domaine stable, et les variations dans la nature de la sédimentation de l'Ordovicien jusqu'au Dévonien inférieur traduisent la diminution des apports détritiques du WAC.

(iii) L'orogenèse varisque. Les premiers évènements compressifs sont enregistrés au Dévonien supérieur provoquant le soulèvement de l'Anti-Atlas et un changement de la nature de la sédimentation. Puis la collision entre les continents Gondwana et Laurussia conduit à la formation de la Pangée (Figure I-19c), se traduisant au Maroc par la structuration d'une chaîne intracratonique dans un contexte tectonique de type transtension-transpression (Hoepffner et al., 2006).

Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque Partie I

Figure I-19 : Reconstruction paléogéographique et géodynamique des paléocontinents au cours de l'histoire paléozoïque. a. Ordovicien supérieur. Séparation des blocs Avalonia; la calotte glaciaire s'étend jusqu'au Maroc. b. Devonien moyen. les blocs Cadomia se sont séparés du Gondwana à la fin de l'Ordovicen; le Maroc est caractérisé par un environnement de marge passive. c. Carbonifère supérieur. Formation de la Pangée; développement de la chaîne intracratonique du Maroc contrôlé par une tectonique cisaillante. D'après Stampfli et Borel (2002).