L`épigénie calcaire des roches silicatées dans les - IRD

Sci. Géol., Bull., 30.3, p. 129 - 152, Strasbourg, 1977
L’EPIGENIE CALCAIRE DES ROCHES SILICATEES
DANS LES ENCRO~TEMENTS CARBONATES EN PAYS SUBARIDE
ANTIATLAS, MAROC
Georges MILLOT(11, Daniel NAHON(2), Hélène PAQUET@),
Alain RUELLAN(3) et Yves TARDY(4)
RESUME. - Plusieurs exemples d‘encroûtements calcaires ont été étudiés en pays subaride, au Maroc du Sud, sur des roches cris-
tallines, cristallophylliennes
ou schisteuses, pauvres en calcium. Des figures de remplacement, à volume constant, des minémux et des
roches silicatées sont observées à toutes les échelles. Elles démontrent l’épigénie calcaire de surface. Les mécanismes géochimiques de
cette épigénie sont recherchés, ainsi que l’origine du calcaire et le rôle de cet outil d’altération dans le façonnement des reliefs.
’
INTRODUCTION
Le Maroc du Sud, dans 1’Antiatlas occidental, a été choisi comme région subaride pour étudier les encroûtements
et accumulations calcaires sur des roches cristallines, cristallophylliennes
ou schisteuses dépourvues de calcium ou pau-
vres en cet élément. Dans les accumulations calcaires sont observées des figures singulières d’altération et d’épigénie
des roches silicatées. On souhaite décrire les figures d’épigénie, envisager les mécanismes et examiner les conséquences
de ce nouvel agent d’altération.
Cette étude ne concerne pas les calcaires lacustres, les travertins et les autres formes calcaires de surface, qui res-
sortissent
à d’autres mécanismes que ceux de l’altération météorique et de la pédogenèse. De même, cette étude n’abor-
de pas l’important chapitre de la variation des encroûtements calcaires du Maroc avec l’âge des surfaces quaternaires.
Un
très grand nombre de travaux ont été faits sur la répartition des croûtes et encroûtements depuis le Villafranchien
jusqu’au Quaternaire récent, avec une forte diminution de leur développement au long des temps. Une bibliographie
récente de ces questions a été faite par RUELLAN
(1970). Nous nous occuperons ici uniquement des figures des épigé-
nies calcaires et de leurs mécanismes possibles.
Toute la géochimie de la surface
nous montre que les minéraux des roches mères livrées aux agents météoriques
sont fréquemment altérés. L’étymologie de ce terme veut dire strictement qu’ils sont transformés en ((autre chose,, le
plus souvent en
un minéral secondaire cristallisé. Il est fréquent que cette altération respecte les formes ou les structu-
res des minéraux
ou des roches altérées.
Quand le minéral secondaire tire lkssentiel de sa composition du minéral primaire
ou de la roche primaire en
conservant sa forme, on dit qu’il y a altération isovolume (MILLOT et BONIFAS, 1955) ou isostructurale. Par exem-
ple
un feldspath s’altère en gibbsite, une dolérite en pain d’épices (gibbsite et goethite). Quand le minéral secondaire
(1) Centre de Sédimentologie et Géochimie de la Surface (CNRS), Institut de Géologie de L’Université Louis Pasteur, 1 rue Blessig,
(2)Laboratoire de Sédimentologie continentale associé au CNRS, no 132, Université d’Aix-Marseille III, 13397 Marseille Cedex 4.
(3) Ecole Nationale Supérieure Agronomique, Laboratoire de Science du Sol, 35042 Rennes Cedex.
(4)Laboratoire de Pédologie.et Géochimie, Université Paul Sabatier,
38 rue des TrenteSi Ponts, 31078 Toulouse Cedex.
67084 Strasbourg Cedex.
.

I
G. Millo t, D. Nahon, H. Paquet, A. Ruellan et Y. Tardy
est, pour l’essentiel, d’une composition chimique différente de celle du minéral ou de la roche qu’il remplace, avec res-
pect des volumes et des structures, on parle, par définition, d’épigénie. Ainsi, un quartz ou une orthose peut
être épi-
génisée en calcaire, une olivine en oxyde de fer.
de montrer que les volumes, le (cadre,, sont permanents, même si la matière a changé. Ceci nécessite une étude
&o-
métrique. Toutes les figures géométriques, à toutes les échelles, sont utilisables dans ce but : figures et plans de sédi-
mentation, fossiles, systèmes de diaclases, structures tectoniques, filons et schistosités, pour les roches, ainsi que
: for-
mes, arrangements, textures, alignements, macles, clivages et inclusions pour les minéraux. Ainsi peut se démontrer
I’épigénie, par remplacement de matière, dans un volume conservé.
Pour démontrer qu’une altération est isovolume, a fortiori qu’elle est épigénique, il n’est pas d’autre moyen que
I - COUPE DES SCHISTES VERTS PRECAMBRIENS DE LA SERIE DANZI,
A
30 KM DE TIZNIT
1. Situation
La route de Tiznit à Tafiaoute pénètre, d’Ouest en Est, dans la boutonnière du Kerdous par la barre des grès cam-
briens d’haka. A
5 km avant le Souk el Arba de Tirhmi, elle traverse, par un radier, un petit oued bordé sur son flanc
nord d’une coupe de
5 m de haut dans des schistes verts précambriens, d’origine volcano-sédimentaire, de la série d’An-
zi (CHOUBERT et FAURE-MURET,
1970). Cette coupe entaille le flanc aval d’un glacis d’érosion qui s’appuie sur une
échine gréseuse.
2. Description de la coupe (Pl. I, 1)
a) La &se de l’affleurement, à 5 m sous la surface, montre les schistes verts peu ou pas alt&%, avec une schisto-
sité orientée
N 40 et inclinée de 10 à 200 sur la verticale, et un système de diaclases parallèles et perpendiculaires à la
schistosité. Le calcaire n’est visible que sous forme de fines pellicules dans les diaclases.
I
6) Entre 5 m et 2 m de profondeur, se développe progressivement une accumulation calcaire qui a la forme d’u-
ne grille. Cette grille aurait ses barreaux verticaux et horizontaux formés de calcaire isolant des fenêtres de schistes
verts. La première impression est celle d’un réseau de fissures, progressivement bâillantes de bas en haut,
oÙ la calcite
serait introduite. L’examen attentif des faits montre qu’il n’en est rien (fig.
1).
- Si, à la base du profil, les joints et les diaclases sont fins et nets, chaque bord étant la réplique de l’autre, l’as-
pect des barreaux calcaires est tout différent. Ces barreaux sont irréguliers, leurs lisières n’ont aucune concordance,
ils changent constamment d’épaisseur et de forme.
la même et l’on peut suivre, d’une fenêtre
à l’autre, les détails de la structure schisteuse, ce qui serait impossible si les
fissures du schiste avaient
bâillé, et ceci dans les trois directions de l’espace.
leur orientation. Parfois, ces reliques forment presque toute l’épaisseur du barreau, ce qui exclut qu’une fissure ait
PU
s’ouvrir pour permettre l’arrivée du calcaire.
L‘interprétation est claire. I1 ne s’agit pas de remplissage de diaclases ou de fissures ouvertes, mais de phénomè-
nes de remplacement
à partir des joints et des diaclases par 06 viennent les solutions. La géométrie de l’affleurement
impose la permanence de la structure et du volume du massif rocheux. Chaque polyèdre de schistes, délimité les
diaclases, est remplacé, de
sa surface vers son coeur, par la calcite.
- Les fenêtres de schistes verts ne présentent aucune figure de déplacement. L’orientation de la schistosité reste
- Le réseau calcaire lui-même contient d’innombrables reliques de schistes verts, suspendus sans avoir perdu
c) PIUS hut dans le profil, certains bancs de’schistes verts, plus vulnérables, se résolvent ainsi progressivement
en plaques de l’ordre du décimètre, puis en dominos &t”ssés, puis en petites reliques de quelques millimètres d’épais-

I
Epigénie calcaire des roches silicatées dans les encroûtements carbonatés
131
seur. Le tout reste suspendu dans la masse calcaire, avec maintien de l’orientation initiale. D’autres bancs se prolon-
gent, beaucoup moins fragmentés, dans la croûte calcaire sus-jacente.
d) En effet, ri partir de 80 cm de Profondeur, jusqu ‘ci la surfice, se développe une croûte feuilletée semblable à
celles qui ont été définies par RUELLAN (1970), dans son Btude des encroûteménts calcaires. Il y a alternance de deux
types de feuillets horizontaux. Les
uns sont riches en morceaux de schistes ayant conservé leur orientation d’origine.
Les autres sont pauvres en reliques de schistes, d’ailleurs désorientées :ce sont des remplissages de fissures horizonta-
les.
Il est saisissant de voir se combiner, dans cette croûte feuilletée, l’organisation en grille de la zone d’altération sous-
jacente et la fissuration horizontale suivie de remplissage. U y a interférence de la structure maillée de l’altération et
de la structure feuilletée de la croûte.
Fig. 1 - Schistes verts de la série d’Anzi (30 km E de Tiznit). Epigénie calcaire en grille
des schistes
(S). L,’orientation des fragments et de la schistosité est conservée.
Les reliques conservées dans les faux filons de calcaire
(C) n’ont pas tourné
3. Etude pétmgaphique
a) La roche mère
Le schiste vert est gréso-phylliteux, avec alternance, parallèlement i la schistosité, de lits plus riches en quartz
(40 %) et de lits plus riches en Phyllites, avec quelques paillettes de micas. Aux quartz très irréguliers de l’ordre de
0,l mm s’ajoutent quelques plagioclases acides. Les Phyllites sont déterminées aux rayons X comme des séricites-iiites
dominant les chlorites. Les micas sont des muscovites ou des biotites rétromorphosées, en forme de fuseaux
OÙ alter-
nent dricite et chlorite.
b) Altération du schiste en attapulgite (PI. II, 5,6,7)
Au début de l’altération, le schiste est parcouru par de très fines fissures parallèles à la schistosité, réunies par
des craquelures perpendiculaires ou obliques
sur cette schistosité. Se définissent ainsi des morceaux de schiste de l’or-
dre du millimètre d’épaisseur. De part et d’autre des microfissures, les morceaux de schiste subissent,
sur leurs flancs,
une altération argileuse intense qui peut atteindre le morceau tout entier
(PI. II, 8). Cette argile se présente en gerbes,
en balais, en paquets orientés en tous sens et composés de fibres (Pl. II, 7). Cet aspect indique l’attapulgite, ce que con-
firment les rayons
X.
Ainsi, chaque microfissure est bordée sur ses flancs d’un double ruban d’altération, qui quadrille la matière du
schiste.
A cette échelle microscopique, une nouvelle grille s’observe. On doit noter quelques faits supplémentaires qui

132 G. Millot, D. Nahon, H. Paquet, A. Ruellnn et Y. Tardy
confirment qu’il s’agit bien de l’altération du schiste.
- Bien que tous les minéraux du schiste soient remplacés par l’attapulgite, on peut trouver des reliques arien-
tées du schiste dans les rubans d’attapulgite : alignements de Phyllites, de chlorites ou de micas, quartz intensément
corrodés, etc. (Pl.
II, 6).
des faisceaux
d’attapulgite.
de leur fer. De plus,
à proximité des zones d’altération en attapulgite, on voit un ou plusieurs lisérés d’oxyde de fer
qui s’accumulent en lignes flexueuses, parallèlement au front d’altération.
II s’agit de dépôts secondaires qui contrastent avec les balais et gerbes de l’attapulgite d’altération.
- I1 est fréquent de voir les Phyllites du schiste et de grandes chlorites passer progressivement
-A l’approche des zones altérées, les chlorites de toutes tailles prennent une couleur brun-rouge, par exsudation
- I1 arrive que la lumière des microfissures soit garnie de revêtements argileux (argilanes) d’attapulgite orientée.
Ainsi, la première manifestation de l’altération est une altération argileuse des schistes verts en attapulgite.
e) Chlcitisation
Si l’on monte dans le profil d’altération, le schiste vert, déjà partiellement altéré en attapulgite, va être ctcalcitisé)) .
Dans une première étape, la calcitisation ne visite que les domaines altérés en attapulgite. Les premiers cristaux
de calcite apparaissent aux flancs de la lumière des microfissures (Pl.
II, 7). Ce sont des microcristaux de calcite de l’or-
dre du centième de millimètre. Puis
ils se développent dam les zones ii attapulgite, depuis les microfissures jusque vers
le coeur des morceaux de schiste (Pl.
II, 7). Ces microcristaux se multiplient, se groupent, remplacent l’attapulgite et
donnent un fond continu de calcite
: le cristalliplasma. Ainsi, derrière un front d’altération en attapulgite suit un hont
de remplacement ou d’épigénie en calcite (Pl.
II, 9):
Ce cristalliplasma est le plus souvent micritique (cristaux de l’ordre du centième de millimètre). I1 peut être mi-
crosparitique (cristaux de l’ordre du dixième de millimètre). Dans ce cas, les rhomboèdres fusiformes de calcite s’ori-
entent sur les gerbes d’attapulgite qu’ils remplacent. On obtient un manteau d’arlequin de calcite, qui mime les balais
désordonnés des attapulgites et confirme le remplacement.
Dans une deuxième étape, la calcitisation déborde les zones déji altérées en attapulgite et attaque directement
les morceaux de schistes verts, mais toujours sans déplacement (Pl. II, 10). L’attapulgite ne subsiste plus qu’en petits
ilots résiduels au sein du cristalliplasma, ou bien sous forme de rares auréoles discontinues autour des reliques de Schis-
te vert. En dehors de ces lieux, les minéraux du schiste vert sont épigénisés par la calcite. Une micrite calcaire se déve-
loppe
; il n’y subsiste que quelques grains de quartz et de feldspaths corrodés (Pl. III, 15’16). On doit noter que les
lisérés ferrugineux indiqués plus haut subsistent souvent en fantômes au sein du cristalliplasma, avec leur forme ondu-
leuse et leur orientation. Ceci montre que l’épigénie du schiste en calcite en respecte les structures. I1 arrive que le cris-
talliplasma recristallise ensuite, ici ou là, autour des vides ou des reliques, en grands cristaux limpides
: on parvient à
des aspects de sparite.
tes eux-mêmes, avec respect des structures et des volumes.
.
En résumé, la calcitisation des schistes verts est une épigénie, d’abord des attapulgites d’altération, puis des schis-
d) Ind@ntions minéralogiques et chimiques
L’analyse aux rayons X des Phyllites extraites des échantillons donne les résultats suivants. Le peu de fraction
fine que l’on peut extraire du schiste
sain donne, ce qui est normal, de l’illite bien cristallisée et dela chlorite, dans le
rapport
6 i 4. Dès que l’altération commence, I’attapulgite néoformée, beaucoup plus facile i disperser que les phyl-
lites du schiste induré, atteint
8/10 de la fraction fine, avec des traces d’illite et de chlorite.
L’analyse chimique de trois échantillons d‘attapulgite pratiquement pure donne
:
Total *‘2’3 Ca0 Fe203 Tio2 Na20 K20
100,21 12,30 57,6 14,O 9,16
(0,Z
5,O
(0,010 0,38 0-07 1,51
99,21 11,63 56,9 15,O 8,83 (0,2
4,5
0,010 0,33 0,11
99,15 10,78 55,2 17,l 7,73 {0,2 5,l 0,026 0,39 0,12 2954

Epigdnie calcaire des roches silicatees dans les encroûtements carbonat&
133
Ces analyses montrent des teneurs plus faibles en Ca0 et plus riches en Fe203 que celles des attapulgites com-
munes. On remarquera que
la teneur en fer est beaucoup plus faible que celle des chlorites habituelles des schistes, ce
qui explique l’accumulation des lisérés ferrugineux au hont de l’altération en attapulgite.
Enfin, l’analyse à la microsonde de la zone du passage des gerbes d’attapulgite au cristalliplasma de calcite a été
effectuée. Du côté des gerbes d’attapulgite,
Mg varie comme Si et Al, ce qui est normal. Du cô6 de la calcite, Mg oscil-
le comme
Ca. Ceci montre que cette calcite est magnésienne et qu’une partie du magnésium est piégé par la phase car-
bonatée.
4. Résumé
Les schistes verts précambriens sont victimes, sur plusieurs mètres d’épaisseur, d’une épigénie calcaire, croissante
de bas en haut, respectueuse des structures originelles du schiste. Tout est conduit
à partir d’un jeu de microfissures,
à partir duquel se développe une grille de remplacement. I1 y a d’abord altération isovolume du schiste en attapulgite,
puis épigénie calcaire de ces attapulgites d’altération, enfin épigénie des schistes eux-mêmes. Au sommet, l’encroûte-
ment
voit interférer les structures grillagées de I’épigénie et les structures horizontales d’origine pédologique.
II - COUPE DANS LE GRANITE AUX ENVIRONS D’IFNI
1. Situation et description de l’affleurement (PI. I, 2)
A 5 km d’Ifni, sur la nouvelle route de Goulimine, à 500 m avant le radier de l’Oued Assif, une profonde tran-
I
chée entaille les granites d’Ifni. Un réseau de diaclases découpe le granite en polyèdres alignés de plusieurs décimètres.
A la base de la coupe, les polyèdres sont jointifs et les lèvres des diaclases se correspondent. De bas en haut dans la
coupe se développent de minces
filets calcaires, puis des veines plus grosses, de plusieurs centimètres d’épaisseur, s’or-
ganisant vers
le haut en une grille calcaire (fig. 2). Simultanément les polyèdres de granite, assemblés à la base, s’émous-
sent sur leurs arêtes et sur leurs flancs, jusqu’à donner des boules flottant au sein du réseau calcaire. Ces boules dimi-
nuent en volume jusqu’à la taille du poing quand elles sont emballées dans la croûte feuilletée et la dalle calcaire qui
surmonte
la coupe.
Fig. 2 - Granite de Messti (environs d’Ifni). Réseau de diaclases délimitant des files de
polyèdres de granite (G). Epigénie calcaire des polyèdres, remplacés
par la calcite (C)
sur leurs flancs et leurs ctcoins,. On parvient à des boules de granite dans l’encroûtement