Analyse des déformations actuelles dans le Rif (Maroc) : approche morphotectonique

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approche morphotectonique

Antoine Poujol

To cite this version:

Antoine Poujol. Analyse des déformations actuelles dans le Rif (Maroc) : approche morphotectonique. Géomorphologie. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2014. Français. �NNT : 2014MON20105�. �tel-01170466v2�

Délivré par UNIVERSITE MONTPELLIER 2

Préparée au sein de l’école doctorale SIBAGHE

Et de l’unité de recherche Géosciences

Montpellier-UMR5243

Spécialité : Géosciences

Présentée par Antoine POUJOL

Soutenue le 12/12/2014 devant le jury composé de

M. Philippe VERNANT, MCf, Univ. Montpellier II Directeur M. Jean-François RITZ, DR, Univ. Montpellier II Co-Directeur M. Olivier BELLIER, PR, CEREGE, Aix-en-Provence Rapporteur

M. Yves GAUDEMER, PR, IPGP Paris Rapporteur

M. Stéphane MAZZOTTI, PR, Univ. Montpellier II Président M. Bruno SCALABRINO, MCf, Géoazur, Univ. Nice-Sophia Antipolis Examinateur M. Abdelilah TAHAYT, PR, Université Mohammed V, Rabat Invité

ANALYSE DES DEFORMATIONS

ACTUELLES DANS LE RIF (MAROC) :

Résumé

L’objectif de cette étude est d’identifier et de quantifier les déformations actuelles dans la chaine du Rif (Maroc), notamment celles associées aux failles actives (localisation, géo-métrie, cinématique). Pour ce faire, nous mettons en œuvre pour la première fois dans cette région, une approche morphotectonique. Les sites et failles sélectionnés et étudiés se situent dans la partie Nord (les failles conjuguées de la baie d’Al-Hoceima : Trougout, Boujibar et Rouadi), l’Est (la faille de Nékor) et le Sud (front chevauchant sud rifain entre Fes et Meknes).

A partir des outils de la morphotectonique (MNTs à différentes résolutions, images satel-litaires, photographies aériennes), d’analyses de terrain et grâce aux méthodes de datation du Quaternaire (U/Th, OSL, 14

C et isotopes cosmogéniques produits in-situ 10

Be, 3

He, 36

Cl), cette étude met en évidence et quantifie une déformation transtensive dans la partie Nord de la chaine. Les vitesses de glissement horizontales et verticales le long de la faille principale d’orientation méridienne de Trougout sont de ∼1.6 mm/an et ∼2 mm/an, respectivement. Dans la partie Sud, nous montrons que le front rifain entre Fez et Meknes est actif avec une vitesse de raccourcissement de ∼1.8 mm/an. La déformation dans la région Est se localise principalement sur la faille du Nékor avec une vitesse décrochante senestre de ∼1.5 mm/an. Par ailleurs, la présence de nombreuses figures d’incision et de surfaces marines soulevées au niveau du littoral Nord témoignent d’une surrection généralisée de la chaine de l’ordre de ∼0.2 mm/an. L’ensemble de cette déformation semble être constante depuis la période du Messino-Pliocène.

Ces résultats sont cohérents avec les données GPS qui montrent un déplacement de ∼5mm/an vers le SW de l’ensemble du Rif associé à un mouvement rotatif horaire, dans le référentiel Afrique stable. D’un point de vue géodynamique, nous proposons que le Rif, la mer d’Alboran et les Bétiques appartiennent à une même microplaque limitée au Nord par les failles décrochantes des Bétiques, au Sud par le chevauchement rifain, à l’Est et au Nord-Est par les failles décrochantes de Nékor et de la TASZ (Trans Alboran Shear Zone) et à l’Ouest par les structures plissées bordières du Rif.

MOTS-CLES : morphotectonique, tectonique active, isotopes cosmogéniques, radiocarbone, U/Th, Maroc, Rif

Abstract

In order to identify and quantify the Rif (Morocco) present-day deformation, especially those related to active faults (location, geometry, kinematic), we perform a morphotectonic study. The studied area and faults are located in the Northern part (conjugate faults of Al-Hoceima Bay : Trougout, Boujibar and Rouadi), the Eastern part (Nekor fault) and the Southern part of the chain (Rif frontal thrust between Fes and Meknes cities).

Morphotectonic tools (DEMs at different scales, satellite and aerial pictures), field studies and Quaternary dating methods (U/Th, OSL, 14

C and in-situ cosmogenic isotopes 10

Be, 3

He,

36

Cl) allow us to characterize transtensional deformation in the Northern Rif. Horizontal and vertical slip rates along the N-S-oriented Trougout major fault are ∼1.6 mm/yr and ∼2 mm/yr respectively. In the Southern part, the Rif frontal thrust shows a shortening rate of ∼1.8 mm/yr into Fes and Meknes area. In the Eastern part, the deformation is focused on the Nekor left-lateral strike-slip major fault with ∼1.5 mm/yr. Incision features and raised marine terraces involve an uplift of the chain about ∼0.2 mm/yr. The overall deformation in the Rif seems to be continuous since the Messinian-Pliocene time.

These new morphotectonic constraints are consistent with the GPS measurements showing southwestward overall motion of most of the Rif belt with respect to stable Africa, associated to clockwise rotation. Finally, we propose a geodynamic model in which the Rif, the Alboran sea and the Betics belong to a single microplate bounded by the strike-slip faults of the Betics on the North, the Rif frontal thrust on the South, the Nekor and TASZ (Trans Alboran Shear Zone) strike-slip faults on the East and North-East, and the western Rif folded structures on the West.

KEYWORDS : morphotectonic, active tectonics, cosmogenic isotopes dating, radiocarbon, U/Th, Morocco, Rif

Remerciements

Ces trois années touchent à leur fin et je me rends compte à quel point elles sont passées vite !

Je remercie d’avance Olivier Bellier et Yves Gaudemer d’avoir accepté de juger et de rapporter ce travail. J’espère que la lecture de ce manuscrit sera aussi agréable, que longue et épuisante fut l’écriture. Merci également aux examinateurs, Bruno Scalabrino et Stéphane Mazzotti, d’avoir accepté d’être dans mon jury. Et merci Abdelilah pour ton accueil à Rabat, tes conseils et ta gentillesse, et ta présence à Montpellier pour ma soutenance alors que tu es en pleine période de paternité !

Mes remerciements iront ensuite à ceux qui m’ont soutenu jusqu’au bout de la galère, qui m’ont encouragé quand j’en avais besoin, qui m’ont donné un coup de pied au c.. quand c’était nécessaire et qui m’ont enlevé, à force de persévérance, la peau de sauc’ que j’avais dans les yeux ! Merci donc à mes deux directeurs, Philippe et Jeff, qui m’ont donné la chance de faire cette thèse et de travailler sur une montagne aussi belle ! Votre disponibilité et votre rapidité à corriger les chapitres de ce manuscrit m’ont bien aidé !Philippe, merci pour tes bons conseils scientifiques et tes éclaircissements sur la géodynamique en Alboran, les interprétations sur Rastarf n’auraient jamais vu le jour sans toi. Jeff, merci pour ta patience, ton savoir-faire et ta passion, j’ai énormément appris grâce à toi, à tous les niveaux. Bon, et sinon j’attends toujours la descente de l’aven des deux versants..

Je remercie Michel Condomines pour ces conseils et son investissement dans l’analyse U/Th et dans l’écriture de l’article. Je remercie tous les membres du laboratoire pour leur accueil et leur gentillesse pendant ces trois ans, les secrétaires pour leur disponibilité, notamment Céline que j’ai enquiquiné après chaque retour de mission avec mes notes de frais du Maroc (et sans facture !). Merci à Sylvie, pour avoir plongé avec moi dans les tréfonds poussièreux du batiment 22, à la recherche des publications sacrées..

Mes remerciements vont ensuite aux personnes qui m’ont accueilli au CEREGE et au CRPG : merci à Régis, le fou d’excel ! aux doctorantes du CEREGE, Lucie et Julie, qui m’ont hébergé sur un canapé dans leur salon pendant 3 semaines alors qu’elles ne me connaissaient pas ! à l’équipe du CRPG, Léo qui m’a appris à me servir de la machine infernale (que j’ai grillé 1 fois ou 2, je sais plus..), Guillaume qui m’a également hébergé quelques nuits. Merci à PH pour sa disponibilité lors de ma venue dans ce pays froid. Un grand merci à la famille d’Anne et Claude pour leur gentillesse et leur accueil (encore !) dans leur maison pendant 2 semaines.

Merci à tous les marocains qui étaient avec moi sur le terrain : Ouail que j’ai retrouvé à Montpellier, Youssef et Youssef, Soufian qu’est-ce que tu m’as fait rire sur le terrain ! (mzien ou

mzien ?), Mohammed avec qui je me suis bien marré pendant la toute première campagne GPS, qui m’a appris mes premiers mots en marocain et qui m’a fait connaitre cette fameuse chanson sur le Rif (Saida Fikri) ! Merci à tous les Rifains qui nous ont toujours accueillis le coeur sur la main.

Un grand merci à mes collègues de bureau pour ces trois ans inoubliaux ! Ninh avec ses champignons indescriptibles et les bonnes parties de tennis, Stéph euh..Mme Stéphanie pardon, à la Défense ! et bien sur Yannick, l’homme des mousses (faut s’en refaire une au ranch d’ailleurs..) avec qui on a partagé le bureau pendant TOUTE la thèse pour le meilleur et pour le pire. Dur, dur ces derniers mois mec...je te remercie de ton aide pour latex, je m’en serais pas sorti sans toi et Rémi (ptit ricou ?), Gianluca que je voyais de l’autre côté de la Méditerranée, lui sur son terrain, moi sur le mien, ma qué ! et tous les autres bien sûr. Laure pour me remonter le moral quand je suis au "fond du sachet", Cyprien avec sa bonne humeur, sa présence dans les moments difficiles, les pauses café à 10h et son éternel "ce soir, Panama les gars !", et bien sûr tous les doctorant(e)s de GM avec qui ces trois années n’auraient pas été aussi enrichissantes !

Merci à Romain et Florie, la semaine sur le Larzac cet été m’a fait grand bien ! Je vous attend à la soutenance..

Un grand merci à ma mère (pour la lecture du manuscrit presque en entier,merci !), mon père (qui m’a vu dépérir de jour en jour) et à mes frangines pour leurs encouragements et leur soutien, ça fait du bien de vous avoir !

Enfin, un merci tout particulier, à celle qui m’a supporté, soutenu, conseillé, encouragé, aidé aussi pendant toute la rédaction, et avec le sourire en plus (ou presque..). Merci Fatna, Choukrane hbibi ;)

1 Introduction 1

2 Cadre géodynamique, géologique, structurale et sismologique de la zone Rif-Bétiques : Etat de l’Art 9

2.1 Introduction . . . 10

2.2 Evolution géodynamique de la Méditerranée Occidentale . . . 11

2.2.1 Mise en place et évolution géodynamique de l’arc de Gibraltar . . . 11

2.2.2 Situation géodynamique actuelle de l’arc de Gibraltar : apport des obser-vations géophysiques . . . 19

2.2.3 Synthèse des différents modèles géodynamiques proposés . . . 21

2.3 La déformation active dans les chaines Bético-Rifaines et l’Alboran . . . 22

2.3.1 La sismicité comme indicateur de la limite de plaque Afrique/Eurasie . . 22

2.3.2 Apport de la géodésie et de la tectonique active dans la compréhension des déformations actuelles dans les cordillères Rif-Bétiques . . . 27

2.4 La chaîne du Rif . . . 35

2.4.1 Situation géographique . . . 35

2.4.2 Les principaux domaines structuraux . . . 35

3 Objets géologiques étudiés et méthodes utilisées lors de l’analyse morphotec-tonique 41 3.1 Introduction . . . 42

3.2 Les failles actives . . . 44

3.2.1 Faille active et processus de rupture . . . 44

3.2.2 Temps de récurrence et séisme caractéristique . . . 44

3.3 Identification et reconnaissance des failles actives et de leurs marqueurs morpho-logiques . . . 46

3.3.1 Les méthodes de cartographie et d’imagerie . . . 46

3.3.2 Les marqueurs morphologiques rencontrés dans la chaine du Rif . . . 48

3.4 Les méthodes de datation des marqueurs morphologiques . . . 58

3.4.1 Stratégies d’échantillonnage . . . 60

3.4.2 Méthodes de datation du Quaternaire . . . 61

4 La région Nord-Est du Rif : Les failles actives dans la région d’Al-Hoceima 77 4.1 Introduction . . . 78

4.2 Contexte géologique et structurale de la zone nord-est du Rif : le massif des Bokoyas, Al-Hoceima et la plaine du Bas-Nekor . . . 80

4.2.1 Le massif de Bokoya : contexte géologique et structural . . . 80

4.2.2 La baie d’Al-Hoceima : contexte géologique et structural . . . 82

4.2.3 La région d’Al-Hoceima : contexte sismologique, sismotectonique et de tectonique active . . . 86

4.3 Etude de tectonique active des failles de la région d’Al-Hoceima . . . 92

4.3.1 La sismicité instrumentale et historique enregistrées dans la région d’Al-Hoceima et du massif volcanique de Ras Tarf . . . 93

4.3.2 Analyse morphotectonique des failles actives et des marqueurs morpholo-giques de la région d’Al-Hoceima . . . 96

5 La région Nord-Est du Rif : Analyse et quantification du soulèvement de part et d’autre de la Baie d’Al-Hoceima 141

5.1 Introduction . . . 142

5.2 Contexte géologique et structurale de la zone Nord-Est du Rif : le massif volca-nique du Ras Tarf et le bassin de Boudinar . . . 143

5.2.1 Le volcanisme néogène de la méditerranée occidentale . . . 143

5.2.2 Le massif volcanique du Ras Tarf : contexte géologique et structural . . . 146

5.2.3 Le bassin de Boudinar : contexte géologique et structural . . . 148

5.2.4 Le littoral méditerranéen Nord-Est marocain : contexte de tectonique active150

5.3 Etude de tectonique active de la zone Ras Tarf-Boudinar . . . 157

5.3.1 Analyse morphotectonique régionale des marqueurs morphologiques sur la péninsule d’Al-Hoceima, le massif du Ras Tarf et le bassin de Boudinar . 158

5.3.2 Analyse morphotectonique locale des marqueurs morphologiques sur la péninsule d’Al-Hoceima, le massif du Ras Tarf et le bassin de Boudinar . 162

5.3.3 Datation U/Th des terrasses marines et quantification du taux de soulè-vement du massif volcanique de Ras Tarf . . . 172

5.3.4 Datation "10

Be" et "3

He" des terrasses marines et alluviales et quantifica-tion du taux de soulèvement du massif volcanique du Ras Tarf . . . 176

5.4 Discussion des résultats. . . 185

6 La région Est du Rif : La faille active de Nekor 189

6.1 Introduction . . . 190

6.2 Contexte géologique et structurale de la faille du Nekor . . . 191

6.2.1 Mise en place et âge de la faille du Nekor . . . 191

6.2.2 Déformation néotectoniques et rotation des contraintes au Plio-Quaternaire192

6.3 Etude de tectonique active de la faille du Nekor . . . 196

6.3.1 La sismicité instrumentale et historique enregistrées dans la région du Nekor196

6.3.2 Analyse morphotectonique de la faille active et des marqueurs morpholo-giques de Nekor . . . 197

6.3.3 Datation "36

Cl" du plan de faille de Nekor et estimation préliminaire du taux de glissement le long de cette structure majeure du Rif . . . 210

6.4 Discussion des résultats. . . 215

7 La région Sud du Rif : Etude morphotectonique du front de chevauchement

de la chaîne 219

7.1 Introduction . . . 220

7.2 Contexte géologique et structurale du front sud de la chaine du Rif . . . 221

7.2.1 Le sillon Sud-Rifain : les bassins d’avant-pays du Saïss et du Gharb . . . 221

7.2.2 Les Rides Pré-Rifaines : aperçu géologique et structurale . . . 229

7.2.3 Le Front Sud Rifain : aperçu de la tectonique active sur le front de che-vauchement externe . . . 232

7.3 Etude de tectonique active du Front Sud Rifain . . . 236

7.3.1 Etude de la sismicité instrumentale et historique . . . 237

7.3.2 Analyse morphotectonique régionale des marqueurs morphologiques le long du Front Sud Rifain . . . 241

7.3.3 Analyse morphotectonique locale des marqueurs morphologiques le long du Front Sud Rifain . . . 249

8 Discussion et Conclusion 269

8.1 Discussion sur les stratégies d’échantillonnage et les méthodes de datation : Ap-plication à la chaine du Rif. . . 270

8.2 Vitesses géologiques vs vitesses géodésiques : âge et localisation de la déformation 273

8.3 Implications géodynamiques . . . 279

8.4 Perspectives . . . 283

References 285

A Active tectonics of the Northern Rif (Morocco) from geomorphic and

1.1 Données de sismicité sur la période 1980-2009, d’après la base de données de l’USGS. La profondeur des séismes est donnée grâce à l’échelle de couleurs. On remarque que la sismicité est essentiellement localisée sur les domaines inter-plaques. Le carré noir localise la région étudiée au cours de cette thèse (la chaîne du Rif au Maroc), située dans la zone de limite des plaques Afrique/Eurasie. . . 2

1.2 Carte de la sismicité instrumentale depuis les années 2000 pour des magnitudes comprises entre 3 et 7 dans la région de la Méditerranée Occidentale. Les pro-fondeurs des séismes sont données par les couleurs (d’après Palano et al., 2012)

. . . 4

2.1 Localisation et représentation sur une carte des reliefs de la zone Rif-Bétiques-Alboran et son intégration dans le cadre géodynamique de convergence des plaques. La géométrie de la limite de plaques au niveau du détroit de Gibral-tar est mal connue. . . 11

2.2 Cadre tectonique actuel de la Méditerranée montrant les bassins d’extension néo-gènes et les fronts de chevauchement des chaines alpines. GA = Arc de Gibraltar, AA = Arc Egéen, TA = Arc Tyrrhénien (modifié d’après Comas et Platt, 1999) 12

2.3 Reconstitutions cinématiques du domaine Méditerranéen depuis 150 Ma au Qua-ternaire vus en cartes (modifié d’après Rosenbaum et al., 2002). . . 14

2.4 Modèle d’évolution géodynamique de l’arc de Gibraltar du Jurassique au Miocène moyen vu en coupes (d’après Michard et al., 2002). . . 15

2.5 (a) Retrait du slab vers l’Ouest et (b) bloc 3D interprétatif des données tomo-graphiques en Méditerranée Occidentale (Spakman et Wortel, 2004). (c) Modèle 3D de la subduction sous Gibraltar interprété à partir des données géochimiques (Duggen et al., 2005), notons les remontées asthénosphériques qui expliqueraient le soulèvement des chaines Rif-Bétiques. (d) Modèle 3D du déchirement du slab lors du retrait vers l’Ouest de la subduction sous Alboran (Jolivet et al., 2006). . 16

2.6 Evolution du champ de contrainte dans le Rif et les Atlas depuis le Paléocéne (d’après Ait Brahim et al, 2002). . . 18

2.7 Vues en cartes et en coupe de la tomographie sismique dans la région Rif-Bétiques-Alboran(d’après Bonnin et al., 2014) . . . 20

2.8 Les quatre modèles géodynamiques proposés dans la littérature pour expliquer les observations géologiques dans la zone de la mer d’Alboran (modifié d’après Andrieux et al., 1971 ; Calvert et al., 2000 ; Gutscher, 2004 ; Seber et al., 1996). Le modèle A est celui proposé par Andrieux (1971) où il évoque une collision simple de la plaque Alboran sur les plaques Afr/Eur. Le modèle B (Gutscher, 2004) fait intervenir une subduction à pendage Est et un phénomène de roll-back ou une rupture du slab. Le modèle C suggère une délamination du manteau lithosphérique par convection (Seber et al., 1996). Le modèle D propose une délamination par traction du slab océanique (Fadil et al., 2006) (voir le texte pour plus de détails). 21

2.9 Carte de la sismicité le long de la limite de plaques Afrique/Eurasie (modifié d’après Serpelloni et al., 2007).GB=Banc de Goringe. . . 23

2.10 (a) Sismicité de la zone Rif-Bétique (catalogue NEIC, 3<Mw<6.5) et les trois fron-tières de plaques Afrique/Eurasie proposées : en rouge (Klitgord and Schouten, 1986), en vert (Bird, 2003) et en bleu (Gutscher, 2004). Les failles sont cartogra-phiées en noir, les mécanismes au foyer en rouge (d’après Vernant et al., 2010). (b) Représentation des mécanismes aux foyers sur la zone Rif-Bétique et (c) des régimes de déformation obtenus par inversion des tenseurs de moments sismiques pour la période 2002-2005 (d’après Stich et al., 2006). . . 25

2.11 Modèle Numérique de Terrain de la région Rif-Bétiques sur lequel sont reportés le champ de vitesse GPS (flèches rouges) dans le référentiel Afrique et les séismes destructeurs des 60 dernières années (étoile jaune). Le taux de convergence entre les deux plaques est de 4.3 ± 0.5 mm/an et le mouvement du Rif est de 5.4 ± 1.5 mm/an. Localisation des profils présentés dans la Figure 2.12. . . 26

2.12 Profils de vitesse (1 et 2) à travers la zone Alboran (voir Figure 11 pour l’empla-cement des profils). (a) et (d) Vitesses et incertitudes à 1sigma projetées le long de la direction de convergence des plaques (perpendiculaire aux profils). (b) et (e) Vitesses et incertitudes à 1sigma projetées perpendiculairement à la direction de convergence (parallèle aux profils). La déformation intersismique calculée pour les différentes hypothèses de frontière de plaques est indiquée par les courbes en cou-leurs (voir Figure 2.10a pour les correspondances des coucou-leurs). Les courbes roses correspondent au modèle cinématique optimum incluant un bloc Rif-Alboran. (c) et (f) Coupes topographiques et lithosphériques interprétatives. LM=manteau li-thosphérique, OC=croute océanique, LVA=anomalie sismique faible vitesse (Ver-nant et al., 2010). . . 28

2.13 (a) Carte tectonique de la région Rif-Alboran-Bétiques où sont reportées les struc-tures actives onshore et offshore (Pedrera et al., 2011). Notons la faible quantité de structures actives reportées dans le Rif liée au manque de données de tectonique active (Quaternaire récent) dans cette région. (b) Carte de tectonique néogène du Rif (Meghraoui et al., 1996). (c) Carte de tectonique active des Bétiques (Reicher-ter and Pe(Reicher-ters, 2005). (d) Carte de tectonique active de la mer d’Alboran (d’après Mauffret et al., 2007). (e) Carte des profondeurs de la mer d’Alboran construite à partir des données acoustiques (d’après Mauffret et al., 2007). . . 32

2.14 Carte des mouvements récents du Rif où sont reportées les structures actives. Les courbes de niveau colorées correspondent aux isohypses de la topographie tortonienne montrant les zones anciennement immergées (d’après Morel, 1992) . 36

2.15 Paysage de "badlands" rencontré dans la chaine du Rif . . . 37

2.16 Carte géologique et structurale générale du Rif (Maroc) (les structures sont tracées d’après Meghraoui et al. (1996), Aıt Brahim et al. (1990), Morel (1987), Poujol et al. (2014)). Les rectangles rouges sur la carte géologique localisent les zones étudiées pendant mon travail de recherche. NF = Faille Nekor, JF = Faille Jebha. 39

2.17 Coupes géologiques simplifiées de la chaine Bétiques (en haut) et du Rif (en bas, selon le profil dessiné sur la carte précédente)(d’après Michard et al, 2002). Notons, dans le Rif, l’empilement des nappes de chevauchement vers le Sud-Sud-Est. . . 40

3.1 (en haut) Les modèles théoriques de fonctionnement des failles (modifié d’après Shimazaki and Nakata, 1980). (en bas) Les trois modèles de glissement le long d’une faille (modifié d’après Schwartz and Coppersmith, 1984). . . 45

3.2 Méthode d’acquisition des couples de photos aériennes : deux photos de la même zone sont prises avec un intervalle de temps court et donc un angle de prise de vue différents permettant un recouvrement d’au moins 60%. Les lunettes stéréo-scopiques permettent une vision 3D à partir d’un couple de photos aériennes. . . 47

3.3 (En haut) Exemple de déformation rencontrée le long des failles normales qua-ternaires (Motoki et al., 2008) et (en bas) le long de décrochement (éd. « Active fault of Japan », Research Group of Active Fault of Japan, 1991). . . 49

3.4 Exemple de reconstruction de l’histoire des dépôts de cônes alluviaux et de l’éro-sion en rapport avec le fonctionnement de la faille décrochante de Bogd (d’après Ritz et al., (1995)). . . 50

3.5 Bloc diagramme d’une faille décrochante dextre décalant des incisions et des lignes de crêtes (modifié d’après Christiansen (1995)). Les deux méthodes de mesure des décalages horizontaux de drains sont reportées en vert. (1) Mesure par profils perpendiculaire à l’axe du drain, (2) Mesure par projection parallèle à l’axe du drain. . . 51

3.6 Les différentes configuration de terrasses alluviales (modifié d’après Burbank and Anderson (2011)). (a) Profils des terrasses d’aggradation et de dégradation, (b) Profils montrant une séquence complexe de terrasse d’aggradation et de dégradation. 52

3.7 Exemple d’une terrasse alluviale déposée contre la faille et ré-utilisée comme res-tanque pour l’agriculture (site de Trougout, région d’Al-Hoceima). Les flèches indiquent la trace de la faille. . . 52

3.8 Schéma représentant l’évolution morphotectonique de la Bitut Valley (Mongolie) durant le Pléistocène inf.-Holocène (d’après Vassallo et al (2007)). Les profils de rivière et les blocs 3D associés montrent une alternance de phases de dépôts et d’incision dans un cône alluvial liés d’une part à la tectonique et d’autre part aux pulsations climatiques globaux (transition glaciaire/interglaciaire). . . 53

3.9 Schéma représentant les deux types de morphologie de terrasse marine. L’une est recouvert uniquement de dépôts continentaux postérieurs à la formation de la terrasse (appelée terrasse d’abrasion), l’autre est recouverte de dépôt marins contemporains puis continentaux postérieurs à la formation de la terrasse (appelée terrasse de dépôt) (d’après (Saillard, 2008).. . . 56

3.10 Photographie du massif du Ras Tarf (Rif) montrant la succession de deux terrasses marines étagées. . . 57

3.11 Les deux types de terrasses rencontrées sur les côtes nord-marocaines (en bas) et leur morphologie associée (en haut, dessins modifiés d’après Pedoja, 2003). (à gauche) La terrasse marine est en cours de formation et est composée d’une encoche à son sommet et d’un platier en cours de construction. (à droite) La terrasse est très étroite et caractérisée par un éperon rocheux émergé et des éboulis en pied de falaise. . . 57

3.12 Profil de concentration d’isotopes cosmogéniques accumulés le long d’un escarpe-ment de faille (Palumbo et al., 2004). Les datations cosmogéniques mettent en évidence la trace de trois déplacements co-sismiques le long de la faille. A partir des âges calculés pour chaque profil, il est possible d’estimer le temps de récurrence des séismes . . . 59

3.13 Photographies des différentes stratégies d’échantillonnage. (a) Profil le long d’un plan de faille normale de petite taille (échantillonnage chaque 10 à 50 cm), (b) Profil au sein d’un cône alluvial (un pas d’échantillonnage de 25 à 50cm), (c) Profil le long d’un plan de faille normale-décrochante de grande taille (échantillonnage sur corde nécessaire et collecte tous les 50 cm à 1m), (d) Profil le long d’un plan de faille décrochante de grande taille (échantillonnage sur corde nécessaire), (e) Outil pour l’échantillonnage s’étant avéré peu adapté, (f) Collecte d’amalgames de surface sur une terrasse alluviale (∼50 échantillons de ∼5 à 10 cm de diamètre sur l’ensemble de la surface morphologique). . . 62

3.14 Schéma montrant le processus de bombardement cosmique sur les atomes de l’at-mosphère puis la production de 10

Be in situ dans les minéraux de quartz sur les 2-3 premiers mètres de la surface de la Terre . . . 64

3.15 Exemple de distribution de la concentration en10

Be en fonction de la profondeur (Rizza et al., 2011). . . 65

3.16 Evolution théorique des concentrations en10

Be en fonction des temps d’exposition et des taux d’érosion (Brown et al., 1991). Le palier matérialise l’état d’équilibre entre gain et perte pour une érosion donnée. Plus le taux d’érosion est élevé, plus vite est atteint l’état d’équilibre. . . 66

3.17 (en haut) Schéma représentant le phénomène de décroissance radioactive du 14

C dans un organisme après sa mort. La courbe orange indique la décroissance du14

C après la mort de l’organisme, la courbe bleue représente la variation du 14

C dans l’atmosphère au cours du temps, la courbe verte correspond à la teneur en 14

C dans l’organisme avant sa mort. (en bas) Comparaison de la courbe de calibration du 14

C de l’atmosphère avec la courbe gaussienne de l’âge radiocarbone non-corrigé pour l’estimation de l’âge calibré (tiré du site internet du Poznańskie Laboratorium Radiowęglowe). . . 68

3.18 Répartition et sources de l’Hélium dans un minéral mafique exposé aux rayonne-ments cosmiques (Blard and Farley, 2008). . . 70

3.19 Compilation des taux de production mesurés pour3

He dans les olivines, pyroxènes et couple Ol+Px (Goehring et al., 2010). On remarque que ce taux de production pour le pyroxène varie entre 89 et 141 at/g/an.. . . 71

3.20 Principe de stockage et de perte d’énergie au sein d’un sédiment au cours du temps utilisé pour la datation OSL. A chaque enfouissement, le sédiment se charge en énergie et à chaque exhumation, il se décharge ou blanchit. . . 75

4.1 (a) Carte géologique et structurale des failles considérées actives et stéréogrammes associés de la région d’Al-Hoceima reportés sur le MNT SPOT5 (les failles sont reportées d’après Aıt Brahim et al. (1990), El Alami et al. (1998) et Poujol et al. (2014)). Le rectangle noir localise la figure b, le trait rouge localise le profil gravimétrique en figure c. (b) Carte géologique et structurale montrant la struc-turation « en damier » du horst d’Al-Hoceima (d’après Azzouz et al. (2002)). (c) Profil gravimétrique réalisé à travers la baie de Souani (localisation en figure a) et interprétation des structures et couches observées (d’après Galindo-Zaldivar et al. (2009)).. . . 81

4.2 (a) Zones de déformation récente, structures actives et modèle explicatif pour la formation du réseau de failles décrochantes observées dans la région d’Al-Hoceima (d’après Calvert et al., 1997). Les auteurs suggèrent que le mouvement décrochant des deux failles majeures (Jebha, à terre, et la ride d’Alboran, en mer) est res-ponsable de la mise en place du réseau de failles décrochantes conjuguées d’Al-Hoceima, en relation avec la sismicité. Les mécanismes au foyer de grands séismes et les directions des contraintes principales sont reportés le long de la marge afri-caine. Les carrés noirs localisent les cartes bathymétriques présentées au-dessous. (b) Carte bathymétrique de la zone située au large de la faille de Trougout. (c) Carte bathymétrique de la zone située au large de la péninsule d’Al-Hoceima fai-sant apparaitre l’escarpement de la faille de Bokkoya. (d) Carte bathymétrique de la zone située au large de la faille de Bousekkour-Aghbal. (e) Carte structurale des failles actives à terre et en mer dans la région d’Al-Hoceima. La flèche rouge indique le mouvement vers le SSW du bloc Rif d’après les données GPS. Le champ de contrainte est également reporté sur la carte (flèches noires et blanches). (f) Coupe structurale interprétative de la baie d’Al-Hoceima montrant une structure « en fleur ». Les figures b, c, d, e, f sont tirées de d’ Acremont et al, (2014). . . . 83

4.3 (a) Carte géologique de la région d’Al-Hoceima sur laquelle sont reportés les mé-canismes au foyer et les fissures de surface associés au séisme de 2004 (24/02, Mw∼6.4)(Ait Brahim et al., 2004). Un modèle de déformation est proposé par les auteurs pour expliquer la cinématique des fissures de surface observées. (b) Méca-nismes au foyer du séisme d’Al-Hoceima de 2004 reportés sur la carte structurale (Stich et al., 2005). (c) Carte d’intensité liée au séisme de 2004 (Ait Brahim et al., 2004). (d) Photos des déformations de surface observées après le séisme de 2004 (Jabour et al., 2004). . . 88

4.4 (a) Carte de répartition des répliques suite au séisme de 2004, Al-Hoceima. (b) Représentation des mécanismes au foyer par zones de distribution des répliques autour de la baie d’Al-Hoceima. Notons la présence majoritaire de mécanismes en décrochement pur sur le massif de Bokkoya (NW) et sur les bordures du bassin de Nekor. Quelques mécanismes de faille normale apparaissent sur la bordure Centre-Est du bassin de Nekor. (c) Les deux modèles explicatifs du séisme de 2004 proposés pour expliquer la distribution des mécanismes au foyer. D’après Van Der Woerd et al. (2014). . . 89

4.5 Modèle Numérique de Terrain sur lequel les vecteurs vitesses GPS de la zone du Ras Tarf ont été reportés. . . 91

4.6 Carte de la sismicité instrumentale, historique et mécanismes au foyer (d’après Meghraoui et al, 1996) dans la région d’Al-Hoceima/RasTarf. Les deux derniers séismes destructeurs d’Al-Hoceima sont reportés en rouge (1994 et 2004). Le rec-tangle bleu localise la zone d’étude présentée dans ce chapitre, le recrec-tangle vert localise la zone d’étude présentée dans le chapitre 5 . . . 95

4.7 MNT SPOT5 (à gauche) et carte géologique (à droite) de la région d’Al-Hoceima incluant les structures actives et les stéréogrammes des plans de failles et des stries. Les failles en rouge sont celles qui ont été étudiées au cours de ce travail de recherche. Les triangles verts indiquent les massifs montagneux. . . 97

4.8 (a) MNT SPOT de la faille de Trougout sur le bord Ouest du massif de Ras Tarf. La flèche indique la direction de prise de vue de la figure b, le rectangle noir indique la localisation de la Figure 4.9. (b) Panorama photo et schéma interprétatif de la faille de Trougout. Les traits rouges soulignent les facettes triangulaires associées au déplacement de la faille, les flèches noires indiquent l’emplacement de la faille. 98

4.9 (a) Photo aérienne de la faille de Trougout sur le bord Ouest du massif de Ras Tarf (à gauche) et interprétation morphotectonique associée (à droite). Les triangles noirs indiquent les segments de faille, les flèches noires montrent les drains décalés en sénestre. Les cônes alluviaux principaux sont représentés en gris, les hachures montrent les facettes de failles et indiquent le sens de glissement de la faille. (b) Photo de terrain prise du Nord montrant le site de El Hadid et la continuité Sud de la faille de Trougout. Les flèches blanches indiquent la base de l’escarpement de faille. . . 99

4.10 Photos de terrain de la faille de Trougout affectant les terrasses alluviales qua-ternaires. Les triangles blancs indiquent la base de l’escarpement de faille (A). Les ronds blancs indiquent le sommet des talus de terrasses de la plus jeune à la plus vieille (T1 à T3 et F1)(A et D). Les cercles noirs indiquent les points repères des marqueurs utilisés pour l’estimation des décalages le long de la faille (D). La flèche blanche montre le vecteur glissement de la faille (A). Le cercle blanc donne l’échelle (A). . . 101

4.11 Schéma interprétatif des dépôts de terrasses alluviales le long de la faille de Trougout.102

4.12 (a) MNT (0.5m), avec des contours de 1m, de la faille de Trougout, des terrasses et du cône alluviaux (T1, T2, T3 et F1). Le tracé noir gradué indique la faille, les traits noirs indiquent les profils topographiques visibles sur la figure (c). En haut à droite : carte des pentes de l’escarpement de faille. Les marqueurs utilisés pour mesurer les décalages sont indiqués en pointillés et correspondent au sommet des talus T2-T3 B, T3-F1 A et à l’axe du drain actuel O et ancien O’. (b) Bloc 3D construit à partir du MNT (0.5m) de l’escarpement de faille et des surfaces alluviales observées. (c) Profils topographiques à travers l’escarpement de faille montrant les décalages verticaux minimums des surfaces alluviales. . . 103

4.13 (a) Soil pit de 2m de profondeur creusé dans le cône alluvial F1 pour un échan-tillonnage de basaltes et de grès en vue de datations cosmogéniques. Notons que le soil pit a été creusé 1 m en-dessous de la surface du cône. La surface du cône a été échantillonnée à part. (b) Colonne stratigraphique du profil échantillonné. Les échantillons ont été récoltés à 0 m dans les dépôts argilo-sableux et à 2 m de profondeur dans les dépôts sableux (bandes rouges). La stratigraphie montre une évolution normale des dépôts depuis la profondeur jusqu’en surface. (c) Surface du cône F1 recouverte par endroits de galets de basaltes/andésites échantillon-nés pour la datation 3

He. (d) Préparation et retaille des échantillons de grès quartzitique. (e) Lit actuel de la rivière échantillonné pour estimer l’héritage. (f) Echantillonnage d’une ravine dans la terrasse T3. . . 106

4.14 Profils en profondeur réalisés dans le cône F1 pour les concentrations en 10

Be et en 3

He. Le profil 10

Be semble cohérent tandis que le profil 3

He montre une augmentation de la concentration en profondeur. . . 107

4.15 Bloc 3D réalisé à partir d’orthophotos (logiciel Photoscan#), coupe topogra-R

phique le long de la strie et photos du plan de faille de Trougout (les points rouges situent les échantillons). Notons l’irrégularité du plan de faille dû à l’érosion. Le mètre ruban posé sur l’escarpement, parallèle à la direction des stries a servi de profil de référence lors de la collecte des échantillons. La coupe topographique s’arrête à 10m mais les échantillons ont été collectés jusqu’à ∼13m. . . 109

4.16 (à gauche) Photo du plan de faille échantillonné sur les 4 premiers mètres. (à droite) Profil de concentration 3

He cosmogénique de la surface du plan de faille. Les échantillons en clair sont considérés comme des valeurs aberrantes et ne sont pas pris en compte dans les calculs. Les bandes grises représentent les paliers topographiques observés sur le plan de faille (Figure 4.15). . . 111

4.17 Profils d’âge d’exposition de la surface du plan de faille avec deux taux d’érosion différents. Les points noirs correspondent à la concentration sans taux d’érosion, les figurés rouges et oranges correspondent à la concentration avec érosion (29 m/Ma et 53 m/Ma). Les bandes grises représentent les paliers topographiques observés sur le plan de faille. Plus la concentration des échantillons est élevée, plus l’effet de l’érosion est important. . . 112

4.18 Photo de l’escarpement de faille de Trougout prise du Nord. Notons la stratifica-tion sub-verticale des dépôts de bréches. . . 114

4.19 (a) Image GoogleEarth de la faille de Trougout au pied des reliefs localisant les deux zones d’étude (El Hadid et Figuier). Les flèches vides localisent les photos, les flèches pleines soulignent la faille. (b, c, d) Photos de l’escarpement de faille prises du NE, de l’Ouest et du Nord, respectivement. Les flèches blanches localisent la base de l’escarpement. Notons la faible signature de l’escarpement dans la morphologie due à une forte activité anthropique (champs en culture sur le dépôt alluvial au pied de la faille). (e) Photo montrant le décalage horizontal du dépôt de cône (F0) visible dans la rivière. (f) Photo montrant le décalage vertical du dépôt de cône. (g) Photo d’affleurement montrant la forte incision dans les dépôts alluviaux lités. . . 115

4.20 Schémas interprétatif de l’évolution du chenal recoupé par la faille de Trougout. Le cône alluvial (F0) se dépose, puis est incisée de part et d’autre de la faille (e.g. effet climatique, tectonique ?). Puis la faille joue et décale le chenal. Sur le bloc supérieur surélevé, les dépôts alluviaux commencent à s’éroder tandis que le drain s’incise. La faille continue à se déplacer, l’érosion et l’incision sur le bloc supérieur se renforcent entrainant des dépôts de pente au pied de l’escarpement, tandis que sur le bloc inférieur le drain alterne les phases d’érosion et de dépôt créant ainsi une succession de méandres. Une terrasse (T0) se dépose dans la zone concave du méandre (en jaune sur la figure). . . 116

4.21 MNT (0.5m précision) du site des Figuiers le long de la faille de Trougout. Les traits blancs marquent le sommet du talus d’incision, les traits noirs numérotés lo-calisent les profils topographiques en (c). Les points repères A et B correspondent respectivement au sommet du talus et à l’axe du drain reportés sur la faille, pour le bloc supérieur de la faille. Les points repères A’ et B’ correspondent respecti-vement au sommet du talus et à l’axe du drain reportés sur la faille, pour le bloc inférieur de la faille. (b) Bloc 3D, construit à partir du MNT (0.5m précision), de l’escarpement de faille et de la surface alluviale décalée par la faille. (c) Profils topographiques à travers la faille estimant les rejets verticaux. . . 117

4.22 (a) Photo du cône F0 affecté par la faille. La surface a été échantillonnée avec un amalgame de ∼50 galets de basaltes/andésites. (b) Photo des galets échantillonnés sur la surface de F0. (c) Photo du lit actuel de l’oued échantillonné en surface. . 119

4.23 (a) Vue d’ensemble du site de Trougout Figuier. Les triangles noirs localisent la base de l’escarpement de faille, les flèches blanches localisent les photos (b, c, d). (b) Photo d’affleurement de la terrasse T0 non déformée où sont localisés les échantillons de charbons collectés. Les triangles noirs localisent la base de l’es-carpement. (c) Photo d’affleurement du cône F0 où sont localisés les échantillons de charbons collectés. (d) Photo d’affleurement de plusieurs dépôt de colluvions postérieurs au dépôt du cône F0, déposés à la base de l’escarpement de faille. . . 120

4.24 (a) Photo panoramique de la faille de Trougout affectant des dépôts de colluvions au niveau de son extrémité Nord. La flèche noire indique un escarpement de ∼30cm dans les colluvions visible au contact de la faille. (b et c) Photos du contact entre la faille et les colluvions. (d) Photo d’une faille secondaire affectant les coulées andésitiques massives. . . 122

4.25 Failles secondaires observées à l’extrémité Sud du graben triangulaire de la baie d’Al-Hoceima, entre les failles de Trougout et Bou Haddad, en rive gauche du Nekor. . . 123

4.26 (a) Image GoogleEarth de la faille de Bou Haddad au niveau du village de Bou Haddad (N35.008137˚, W3.776283˚). Les flèches soulignent l’escarpement de faille. Notons les incisions profondes sur le versant Est. (b) Photo aérienne et interprétation géomorphologique de la faille. Les triangles indiquent la faille, le carré noir localise la Figure 4.27. (c) Vue générale du site et coupe topographique de l’escarpement cumulé AA’. (d) Photo de l’escarpement de faille montrant un décalage vertical de ∼50 cm. . . 124

4.27 (a) Photo de l’escarpement de faille recouvert par la végétation. (b) Vue 3D du MNT (1m resolution) de l’escarpement de faille et coupe topographique indiquant un rejet de vertical de 5.1 ± 1.4 m. . . 125

4.28 (a) Image GoogleEarth de la péninsule d’Al-Hoceima sur laquelle sont reportées les failles de Boujibar et d’Ajdir. Le rectangle localise la photo aérienne en (c). (b) Photo des facettes triangulaires vue de côté, observées le long de la faille de Boujibar. (c) Photo aérienne et interprétation géomorphologique de la faille de Boujibar. Le tracé A-A’ localise la coupe topographique (située au-dessus) du graben d’Al-Hoceima, l’étoile localise l’escarpement de faille cité dans le texte, les facettes triangulaires sont représentées sur la photo-interprétation en traits pleins parallèles. . . 126

4.29 (a) Photo de l’escarpement de faille de Boujibar mettant en contact des calcaires (bedrock) et des colluvions. La faille se situe au niveau de la rupture de pente. (b) Agrandissement photo de la faille de Boujibar affleurant au fond d’un thalweg. Les flèches rouges localisent la zone de faille. (c) Photos de l’escarpement de la faille de Boujibar construit dans les calcaires et faille antithétique secondaire associée. Le schéma illustre la présence de la brèche au contact de ces deux failles (voir texte pour détails). (d) Photos de l’escarpement de la faille bordant le graben au NE d’Al-Hoceima. Les flèches rouges indiquent le contact entre la faille et les colluvions, les flèches noires marquent la base de l’escarpement de faille. . . 128

4.30 (a) Photo du plan de faille échantillonné. (b) Photo de l’escarpement de faille. . 129

4.31 Distribution des concentrations en36

Cl sur un profil vertical le long de la faille de Boujibar. La profondeur 0 correspond au sommet de l’escarpement, c’est-à-dire à la partie du plan de faille mise à l’exposition en premier. Les incertitudes sur les concentrations sont données pour chaque échantillon. . . 130

4.32 (a) Carte géologique de Rouadi (Choubert, 1984) plaquée sur le MNT SPOT. Les traits noirs localisent les traits de coupes. (b) Profils topographiques de l’escar-pement de faille. Notons la dépression à l’Est de la faille visible sur les profils topographiques correspondant à un bassin d’effondrement rempli de dépôts qua-ternaires s’étendant au Sud-Est. (c) Photo aérienne (1 :30,000) de la faille de Rouadi et interprétation géomorphologique. Les flèches blanches sur la photo aé-rienne montrent le décalage senestre des drains le long de la faille. . . 132

4.33 (a) Photo de terrain de la faille de Rouadi prise de l’ESE. (b) Photo de l’escar-pement de faille. Notons la présence des facettes triangulaires séparées par des drains incisés dans des cônes de déjection (les flèches noires indiquent la faille). (c) Agrandissements photographiques des drains recoupés par la faille. Notons l’escarpement, dans l’alignement de la faille, qui affecte les cônes (flèches noires). (d) Photo du plan de faille. (e) Colluvions affectées par la faille visible sur le talus d’un thalweg (flèches rouges). . . 133

4.34 (a), (b) Photos de l’échantillonnage du plan de faille de Rouadi. Notons la présence des dépôts de colluvions sur l’escarpement de faille (en b). . . 134

4.35 Distribution des concentrations en36

Cl sur un profil vertical le long de la faille de Rouadi. La profondeur 0 correspond au sommet de l’escarpement, c’est-à-dire à la partie du plan de faille mise à l’exposition en premier. Les incertitudes sur les concentrations sont données pour chaque échantillon. . . 135

4.36 (en haut) Carte synthétique des failles actives de la région d’Al-Hoceima avec le vecteur vitesse GPS reporté en pointillé et les vitesses de glissement obtenues sur les failles actives par morphotectonique lors de notre étude. Les vitesses de glissement horizontales sont indiquées en bleu, les vitesses verticales en noir. (en bas) Schéma explicatif du relais extensif de la baie d’Al-Hoceima vues en plan et en coupe. . . 139

5.1 Carte des ensembles volcaniques de la Méditerranée Occidentale (modifié d’après Duggen et al., 2008). Notre zone d’étude est encadrée en rouge. . . 143

5.2 Les différents modèles géodynamiques pour expliquer la mise en place du volca-nisme mio-pliocène en Méditerranée Occidental ( d’après C. Maury et al (2000) ; Duggen et al (2008) ; Piqué et al (1998)). . . 145

5.3 . Carte géologique du massif de Ras Tarf. Les failles sont reportées d’après Galindo-Zaldivar et al (2009) et Poujol et al (2014). La zone contournée cor-respond à la figure 5.5. Le Néogène de la carte corcor-respond au Messinien dans le texte.. . . 146

5.4 Carte géologique détaillée de l’édifice volcanique de Ras Tarf (d’après Bourdier, 1986).1 : socle ; 2 : brèches volcaniques ; 3 : intrusions dans les brèches ; 4 : coulées terminales de Trougout ; 5 : sédiments néogènes. Les dépôts Quaternaires ne sont pas représentés. . . 148

5.5 Extrait de la carte géologique au 1/50,000 de Boudinar (modifié d’après Choubert et al, 1984) représentant les dépôts de terrasses marines le long du littoral. La nomenclature donnée dans la légende correspond aux niveaux de transgressions marines marocaines. . . 152

5.6 Modèle Numérique de Terrain sur lequel les vecteurs vitesses GPS de la zone du Ras Tarf ont été reportés. . . 153

5.7 Localisation et altitude de la terrasse marine la plus basse (considérée comme datant du MIS 5e) déposée le long du littoral en Méditerranée Occidentale et vitesse de soulèvement de ces terrasses en fonction de leur localisation en longitude (modifié d’après Morel et Meghraoui, 1996 et El-Kadiri et al, 2010). Les triangles colorés correspondent aux terrasses situées dans le Rif, les triangles noirs aux terrasses situées en Algérie (en dehors de la carte). . . 156

5.8 Photo aérienne et schéma interprétatif plaqué sur le MNT de la faille de Boudinar.159

5.9 (a) Image satellite (http://www.flashearth.com/) et profils le long du littoral méditerranéen entre le Ras Tarf et Melilla. Les coupes topographiques font ap-paraitre une diminution d’altitude, d’Ouest en Est, de la terrasse marine la plus basse (b) Image GoogleEarth du Ras Tarf vue du NE où sont localisées les trois terrasses marines (Tr1 à Tr3), (c) MNT Pléiade (4m de résolution) du Ras Tarf et coupe N-S perpendiculaire aux surfaces marines, (d) cartographie des trois ter-rasses marines (Tr1 à Tr3) superposée à la photo aérienne du cap de RasTarf. Le trait pointillé noir correspond à la terminaison de la faille de Boudinar. . . 161

5.10 Levé topographique et photos de terrains des affleurements étudiés de la faille de Boudinar. Notons qu’à l’extrémité Nord de la faille, elle est scellée par les dépôts de la terrasse marine Tr3 témoignant de son inactivité actuelle.. . . 163

5.11 (a) Image satellite de la péninsule d’Al-Hoceima sur laquelle sont localisées les photos d’affleurement (b, c, d, e, f) des trois terrasses marines (Ta0, Ta1, Ta2) décrites dans notre étude. Les cercles entourant des personnes donnent l’échelle de la photo. . . 164

5.12 Vues d’ensemble de la terrasse marine Tr1 à 12 m d’altitude sur le cap du RasTarf. Les coquilles marines et les coraux ont été échantillonnés pour les datations par la série de désintégration U/Th. . . 166

5.13 (a) Affleurement de la terrasse marine Tr2 (22m) le long de la route du littoral sur le cap du Rastarf. La ligne pointillée indique le sommet de la terrasse. 1,2 : photos de débris de coquilles visibles dans la terrasse Tr2. (b) Photo de la terrasse marine Tr3 (80m). Les pointillés indiquent le sommet de la terrasse, le carré localise la figure (c). (c, d) Photo des dépôts et coquilles remaniées au sommet de la terrasse Tr3. (e, f) Photos de la terrasse Tr4 (141m) et les dépôts de coquilles marines associées. . . 168

5.14 (a) Image satellite de la pointe Nord du RasTarf sur laquelle sont représentées les marqueurs morphologiques observés sur le terrain. (b) Photo montrant la terrasse alluviale perchée au premier plan et la terrasse marine Tr1 en contrebas. Un agrandissement du dépôt de la surface alluviale montre un conglomérat constitué de galets de basalte/andésite et grés. (c) Photo de la terrasse alluviale perchée et de l’oued actif associé (Ighzer Azemmour). (d) Coupes topographiques (localisées en (a)) montrant d’une part l’empilement des marqueurs marins et fluviaux le long de la pente et d’autre part la différence d’altitude de ∼35m entre ces deux surfaces. . . 169

5.15 Photo des surfaces morphologiques observées au Nord du massif du Rastarf et méthodes de datation mises en œuvre pour chacune.. . . 170

5.16 (a, b) Photos d’ensemble de la côte entre Al-Hoceima et Nador montrant des vallées « perchées » de ∼25m au-dessus du niveau marin (flèches noires). (c) Photo d’un drain « perché » fortement incisé, surmonté par une surface sub-horizontale interprétée comme une surface morphologique à ∼40m (indiquée par les traits noirs). (d) Dépôts épais de colluvions fortement incisés retrouvés dans l’oued « perché ». . . 171

5.17 Courbe eustatique de fluctuation du niveau marin global depuis 500ka avec son in-certitude à 1 sigma (modifié d’après Bintanja et al (2005)). Les stades isotopiques sont indiqués au-dessus des pics de transgression. . . 174

5.18 (a) Données de la basse (12m) et de la haute (80m) terrasse reportées sur un dia-gramme (230

Th/238

U)-(234

U/238

U). Les quatre courbes correspondantes aux rap-ports initiaux (234

U/238

U) de 1.15 (eau de mer), 1.5, 2, 2.5 ainsi que les isochrones sont reportés sur le diagramme. Les ellipses en gris clairs correspondent aux don-nées de la terrasse à 80m et celles en gris foncés à la terrasse de 12m. Les ellipses vides correspondent aux âges considérés comme incohérents. (b) Illustration sché-matique du cas où la terrasse plus jeune (Tr2) se trouve plus haute en altitude que la terrasse plus vieille (Tr1)(voir les discussions dans le texte). (c) Evolution des taux de surrection (mm/an) en fonction du temps dans le massif du RasTarf. Les barres d’erreur en abscisse correspondent à la durée approximative des trans-gressions successives, celles en ordonnée correspondent aux incertitudes liées à la courbe du niveau marin (Bintanja et al., 2005) . . . 174

5.19 Photos des dépôts de surface prélevés sur la terrasse marine Tr1 en vue des data-tions10

Be et3

He (quartzite et basaltes/andésites). Les amalgames échantillonnés contiennent ∼50 galets de même lithologie et de même diamètre. . . 178

5.20 Schéma simplifié des marqueurs morphologiques et de leurs âges, estimés avec l’ensemble des méthodes de datation. . . 182

5.21 Schémas interprétatifs des différents processus d’érosion et de dépôt associés à la surrection du massif du RasTarf d’après les modèles proposés 2 (a) et 2 (b) (voir texte pour plus de détails). En rouge, sont indiquées les altitudes des transgres-sions marines par rapport au niveau actuel des mers. Les flèches bleues corres-pondent aux fluctuations du niveau marin au cours du temps, les flèches noires correspondent au mouvement de surrection du massif, le trait bleu foncé indique l’incision au cours du temps de l’oued responsable du dépôt de la terrasse alluviale.184

5.22 Etat d’altération des andésites/basaltes (à gauche) et des quartzites (à droite). Notons le mauvais état de préservation de la surface des galets volcaniques rela-tivement aux galets de grès. . . 186

6.1 (a) Le rôle des grands décrochements lors de l’évolution de la mer d’Alboran au Miocène supérieur. 1 : extension du bloc Alboran expulsé au Burdigalien, 2 : extension du bloc expulsé au Tortonien, 3 : décrochement, 4 : front des charriages internes, 5 : front des charriages externes (modifié d’après Leblanc, 1980). (b) Les différentes types de structures observées le long du couloir de décrochement du Nekor par Asebriy et al (1993). . . 193

6.2 Carte aéromagnétique de la zone de Temsamane-Ketama (modifié d’après Dem-nati A., 1972). Trait pointillé : faille de Nekor, At : Arbaa Taourirt, Bd : Boudinar. L’encadré dans le coin SE représente le modèle de faille proposé par Hatzfeld et al, 1993. Notons les deux anomalies magnétiques alignées parallèlement à la faille de Nekor. . . 194

6.3 Carte structurale et détermination des axes de contraintes de la région de Taou-nate au Plio-Quaternaire (modifié d’après Ait Brahim and Chotin, (1989)). . . . 195

6.4 (a) Carte de la région de Nekor regroupant les données de sismicité instrumen-tale, les mécanismes au foyer (d’après Meghraoui, 1996), les vecteurs GPS et la toponymie. Les rectangles verts indiquent les vitesses de glissement le long de la faille de Nekor estimées à partir des données GPS : en rouge, le taux de glissement latéral ; en noir, le raccourcissement. (b) Carte géologique de la région de Nekor. Les rectangles noirs localisent les Figures 6.6, 6.7 et 6.12 . . . 198

6.5 (a) Image Bing de la région Nord-Est du Rif au niveau du massif du Ras Tarf. (b) Image GoogleEarth de la terminaison NE de la faille de Nekor. Notons la morphologie émoussée du relief au contact de la faille et son recouvrement par une large surface continentale. (c) Photographie du dépôt de colluvions épais qui recouvre le bedrock (schiste) et moule la topographie de l’escarpement de faille du Nekor. (d) Photographie du contact des colluvions sur la faille qui montre qu’elle est scellée. . . 199

6.6 MNT (résolution 5m) du couloir de déformation de Nekor, le long de l’oued Nekor, construit à partir des images Pléiades. . . 200

6.7 (à gauche) Image GoogleEarth du Jebel Irza. Les flèches blanches situent la trace de la faille. Les rectangles blancs localisent les figures 6.8a, 6.8b et 6.10c. (à droite) Image Pléiade (résolution 1m) et carte topographique (Tizi Ousli, 1 :50,000) sur laquelle les segments de faille considérés actifs ont été tracés en trait plein rouge. Notons le long de l’accident la présence de relais extensifs disposés en échelon (milieu du tracé), d’une large bande de déformation (notée shear zone) et d’une source réactivée lors du séisme d’Al-Hoceima. Les segments en pointillés parallèles au tracé de la faille active correspondent aux traces de l’ancienne faille marquée par la limite lithologique grès/marnes. Le rectangle noir localise la figure 6.9a. . 201

6.8 (a1, a2) Photo aérienne de la faille de Nekor sur le Jebel Irza et schéma mor-phostructural associé. Les marqueurs morphotectoniques observés en 1 et 2 sont décrits en détail dans la figure 6.9. (b) Photo aérienne de drains alignés sigmoï-daux sur la faille du Nekor. (c) Photo du plan de faille de Nekor et ses stries horizontales. (d) Panorama de drains sigmoïdaux observés le long de la faille de Nekor. . . 202

6.9 (a) MNT du Jebel Irza réalisé avec le GPS cinématique, sur lequel sont reportées la faille senestre du Nekor, les failles normales secondaires et le réseau hydrogra-phique. (b1, b2) Photos de terrain du méandre perché sur la faille de Nekor (voir le texte pour plus de détails). (c) MNT de la faille de Nekor au niveau du méandre perché et reconstitution de la position initial du méandre. (d) Photo de terrain de drain décalé par la faille de Nekor. (e) MNT d’un drain décalé latéralement par la faille de Nekor et estimation du décalage total. . . 204

6.10 (a) Photo du contact lithologique et tectonique de la faille du Nekor aux alentours du village de Boulma. (b) Photo du contact lithologique et tectonique de la faille du Nekor prise depuis le village d’Arbaa Taourirt. (c) Photo des surfaces alluviales incisées au Sud du couloir de Nekor. (d) Source thermale observée au village de Boulma sur un des segments de la faille de Nekor. . . 205

6.11 (a) Image GoogleEarth de la continuité SW de la faille de Nekor au sud du Jebel Irza. Les flèches blanches indiquent le tracé de la faille. Les traits en pointillés soulignent la limite lithologique correspondant à l’ancien chevauchement de l’unité de Ketama sur l’unité de Temsamane. (b) Photo de terrain de l’escarpement d’un segment normal-décrochant de la faille de Nekor. Les flèches noires indiquent la trace de la faille, le cercle indique l’échelle. (c) Agrandissement de la photo précédente. (d) MNT de la zone de faille réalisé au GPS cinématique et coupes topographiques le long de la faille montrant un rejet horizontal de 22 ± 2m et vertical de ∼2m. Les traits en pointillés localisent les coupes. . . 206

6.12 (a) MNT SPOT5 du couloir de faille de Nekor depuis Arbaa Taourirt (NE) jus-qu’à Taounate (SW), sur lequel sont reportés le réseau hydrographique, la trace de la faille, la toponymie, les sites d’études et les diagrammes stéréographiques des structures mesurées sur le terrain. (b) MNT GoogleMap de la zone de faille correspondant à un agrandissement de la figure a. Les flèches rouges indiquent les segments de failles. (c) Photos d’affleurement et schéma interprétatif d’une faille observée dans la ville de Taounate. La flèche noire indique le galet comme re-père. (d) MNT local et photos de terrain montrant les marqueurs morphologiques observés au Nord de Taounate sur la faille de Nekor. . . 208

6.13 Photo montrant une surface alluviale basculée le long de la faille de Nekor. . . . 209

6.14 (a) Carte de pentes du méandre perché sur la faille de Nekor construite à partir du MNT haute résolution. O et O’ sont les points repères correspondant au drain décalé de part et d’autre de la faille. (b) Bloc 3D schématique représentant le décalage sénestre du drain abandonné et les points d’échantillonnage sur le plan de faille. Les traits en pointillés indiquent la nouvelle direction d’écoulement em-pruntée par la rivière suite aux déplacements co-sismiques successifs de la faille. (c) Photo du plan de faille où sont reportés les points d’échantillonnage avec leur profondeur et leur distance. . . 212

6.15 Distribution des concentrations en 36

Cl le long d’un profil horizontal sur la faille de Nekor (rond rouge). Plus la distance à l’origine augmente, plus le temps de mise à l’exposition diminue. La profondeur des échantillons est indiquée en noir. Les échantillons dans la partie grisée ont été collectés en surface. Ils ne seront donc pas considérés lors de l’estimation du taux de glissement. . . 213

6.16 Distribution des âges d’exposition déduits des concentrations en 36

Cl pour les échantillons NEK13 à NEK34. Les âges obtenus avec érosion sont représentés en losanges noirs, les âges obtenus sans érosion sont figurés par les cercles rouges. Les deux segments tracés correspondent aux droites de régression utilisées pour l’estimation de la vitesse moyenne de glissement le long de la faille avec et sans érosion. . . 214

6.17 Carte synthétique de la faille du Nekor avec le vecteur vitesse GPS reporté en pointillé et la vitesse moyenne de glissement horizontal déduite de notre étude morphotectonique. En bleu :vitesse de glissement horizontale.. . . 216

7.1 MNT SRTM de la Méditerranée Occidentale sur lequel est représentée la carte géo-logique et structurale du Rif accompagnée d’une coupe géogéo-logique du Rif (d’après Michard et al., 2002). Les failles sont tracées d’aprés (Chalouan and Michard, 2004 ; Palano et al., 2013 ; Platt et al., 2013). NF = faille de Nékor. . . 222

7.2 Carte géologique du sillon sud rifain (bassins de Gharb et Saiss) et localisation des rides Zalagh et Tghat (modifiée d’après Chalouan, 2006). Les traits bleus localisent les profils sismiques apparaissant dans la Figure 7.3. . . 223

7.3 Profils sismiques (localisation Figure 7.2) réalisés dans le bassin du Gharb mon-trant la structure en horst et grabens héritée de la phase hercynienne (Zouhri et al., 2002).1. Paléozoique, 2. Trias, 3. Prérif, 4. Miocène inf., 5. Miocène sup., 6. Plio-Quaternaire, 7. Failles, 8. Unités géol., 9,10. Forages, 11. Chevauchement aveugle. . . 224

7.4 (a) Contexte tectonique du golfe de Cadiz où sont tracés les deux chevauchements liés au prisme d’accrétion du slab de Gibraltar. Le tracé rose indique la locali-sation des profils tomographiques et électriques. (b) et (c) Profils électriques et tomographiques, respectivement, montrant les anomalies liées au passage des 2 chevauchements (modifié d’après Toto et al, 2012). DDF=Dhar Doum Fault. . . 225

7.5 Carte géologique du bassin du Saiss modifié d’après Taltasse, 1953. . . 227

7.6 Coupes schématiques du bassin du Saiss interprétées à partir de données de forages (d’après Charroud et al., 2006). . . 228

7.7 Coupes géologiques simplifiés à travers le bassin du Saiss montrant les structures en rampes au Front de la chaine. Ces deux coupes traversent les Djebel Zalagh et Tghat (d’après Charroud, 2007). 1 : Quaternaire ; 2 : Plio.sup (conglomerat) ; 3 : Plio. sup. (marnes vertes) ; 4 : Plio. Inf à moy. (marnes sableuse ; 5 : Miocène sup. (marnes bleues) ; 6 : Miocène ; 7 : Miocène (marnes de tghat) ; 8 : Miocène (grès grossier de Tghat) ; 9 : Lias inf. (dolomies) ; 10 : Jurassique moy. (marno-calcaire) 229

7.8 Carte structurale du Front Sud Rifain offshore à partir de la bathymétrie et de profils sismiques (d’après Zitellini et al., 2009) avec le nom des structures et leur interprétation. Ligne rouge avec triangle : chevauchement actif ; ligne bleue claire avec triangle : limite externe du prisme d’accrétion ; ligne bleue foncée avec tri-angle : chevauchement inactif ; ligne bleue avec losange : anticlinal inactif ; ligne rouge courte : structure liée à l’accrétion de la croûte océanique ; ligne violet : faille normale crétacée ; lignes rouges WNW-ESE : linéaments dits de « SWIM » ; triangle rouge : volcans ; ligne verte : limite océanique magnétique. . . 230

7.10 Carte et coupe géologique du Djebel Tghat (d’après Chalouan et al., 2014) . . . 233

7.11 Carte géologique et champs de vitesse GPS dans le Rif. Localement, les taux de raccourcissement et de glissement sont reportés sur le Front Sud Rifain. . . 234

7.12 Mouvements relatifs estimés par les vitesses GPS sur les failles actives du FSR (d’après Chalouan et al., 2014). . . 235

7.13 Carte de la sismicité instrumentale, historique (les rectangles en pointillés in-diquent les ruptures historiques approximatives et/ou les épicentres estimés des séismes destructeurs) et mécanismes au foyer (tirés du catalogue RCMT et de Meghraoui et al, 1996) dans la chaine du Rif. Notre zone d’étude se situe autour de la ville de Fes le long du Front de Chevauchement Sud-Rifain (tracé en rouge sur la carte) . . . 238

7.14 Comparaison entre les effets des séismes de 1755 (1er _{Novembre) et 1969 (28}

Février) sur le Maroc et l’Espagne-Portugal (modifié d’après Moratti et al., 2003). Ligne noire : isoséiste (échelle MSK) du séisme de 1969 (28 Fev.) ; ligne jaune : isoséiste (MSK) du séisme de 1755 (1er

Nov.) ; ligne rouge pointillé : zone de destruction du séisme de Fes-Meknes (18 ou 27 Nov. 1755) ; étoile : épicentre (calculé ou estimé) des séismes. Pour la région du Maroc, les isoséistes de 1755 (1er

Nov.) sont extrapolées à partir des isoséistes de 1969. Les valeurs près des villes du Maroc représentent les intensités MSK du séisme de 1969.GB = Banc de Gorringe, MP = Marques de Pombal. . . 239

7.15 (a) MNT SPOT5 ombré de la région de Fes, (b) carte géologique (légende figure 5), (c) représentation schématique des failles actives le long du Front Sud Rifain, (d) et carte du réseau hydrographique. . . 242

7.16 MNT et carte géologique au 1 :100,000 de la région du Djebel Tghat. Le MNT a été construit à partir d’orthophotos avec une résolution de 2.5m (en haut). En blanc sont représentées les structures antiformes, en rouge sont représentés les segments des failles actives le long du FSR. . . 243

7.17 (a) Coupes topographiques, (b) MNT haute résolution, (c) carte des pentes et (d) bloc interprétatif du site des « trois rides » montrant les relais compressifs en échelon. La flèche rouge indique la surface alluviale perchée observée sur le terrain.244

7.18 (a) MNT, (b) carte de pente et (c) coupes topographiques du Djebel Zalagh. Les flèches rouges indiquent les encoches observées sur la crête du massif, les flèches noires indiquent les ruptures de pente, le cercle noir indique la vallée perchée et les pointillés noirs les failles décrochantes décalant latéralement les deux massifs. 246

7.19 (a) Représentation ombrée, (b) carte des pentes et (c) coupes topographiques du Djebel Tghat. Les flèches noires en (b) indiquent la trace du chevauchement frontal associé à des arrêts d’incision, les flèches noires en (c) indiquent les ruptures de pente, les pointillés (c) indiquent la trace d’une structure le long de laquelle les drains (en blanc) sont décalés latéralement. . . 247

7.20 (a) Orthophoto et photo-interprétation, (b) MNT et (c) profil topographique du site de Douar T’laha. Les flèches indiquent la dépression sommitale et les ruptures de pente sur le flanc sud associées au front de chevauchement actif. . . 248

7.21 Photos du Djebel Zalagh sur lesquelles on observe (a) le rétrochevauchement actif souligné par la présence de dépôts de colluvions actifs et (b, c) alignement ∼E-W des reprises d’incisions observées dans le prolongement Est de l’escarpement associé au rétrochevauchement. (d) Schéma explicatif du phénomène de reprise d’incision. La flèche en (b) localise la Figure 7.21. . . 250

7.22 Photo et interprétation d’une faille affectant les dépôts de sol Quaternaire sur le flanc Nord du Jebel Zalagh. . . 251

7.23 Photo d’une vallée perchée sur les crêtes orientales du Djebel Zalagh . . . 252

7.24 Photos de terrain des escarpements liés à l’érosion différentielle observés sur le Djebel Tghat. . . 253

7.25 Photo depuis le Sud-Est du front de chevauchement actif aux abords du village de Douar T’laha. . . 254

7.26 Photo de terrain du site de la carrière et coupe géologique du pli anticlinal situé dans la carrière, à l’ouest du village de Douar T’laha. . . 254

7.27 (a) Photos, panorama et (b) croquis du site de la carrière (proche de Douar T’laha village). Notons le redressement des lits de galets et la morphologie en éventail des dépôts alluviaux . . . 256

7.28 Zone de gouge de faille observée au pied des dépôts alluviaux plissés du site de la carrière et bloc 3D interprétatif de la gouge et de l’escarpement associé observé en surface. . . 258

7.29 Bloc interprétatif des dépôts alluviaux déformés du site de la carrière. Après chaque dépôt alluvial le massif subit un soulèvement, ce qui a pour conséquence un basculement puis une incision des dépôts. Les dépôts suivants se mettent en place sur les dépôts basculés puis sont soulevés, basculés et incisés, etc... . . 260

7.30 Localisation et photo de l’échantillonnage OSL dans les dépôts alluviaux déformés du site de la carrière. . . 261