EVOLUTION DE LA SURRECTION DE LA CHAINE DU RIF (MAROC)

EVOLUTION DE LA SURRECTION
DE LA CHAINE DU RIF (MAROC)
MEMOIRE DE STAGE
ENCADRANT : CORSINI MICHEL
CO-ENCADRANTS : MUNCH PHILIPPE
ET SANCHEZ GUILLAUME
ROMAGNY ADRIEN
MASTER 2 DYNAMIQUE DES SYSTEMES GEOLOGIQUES ET ALEAS
JUIN 2011

Page de garde : Oued Tihissasse au Sud-Ouest de Beni Bousera

Remerciements
REMERCIEMENTS
Je voudrais tout d’abord remercier Michel Corsini pour m’avoir permis d’effectuer mon stage de
Master 2 sur ce sujet qui m’attirait tant. Les journées sur le terrain à pister les failles ont été aussi
intéressantes et enrichissantes que les longues discussions sur la géodynamique méditerranéenne.
Un grand merci aussi à Philippe Munch d’avoir toujours pris le temps de m’expliquer les détails de
la datation (U-Th)/He d’un point de vue théorique et pratique. J’ai pu apprécier ta patience et ton calme
lors de mes débuts au tri des minéraux.
Je tiens à remercier particulièrement Guillaume Sanchez pour avoir veillé au bon déroulement de ce
stage durant toute sa durée. Tes conseils et ton expérience m’ont beaucoup appris. Merci pour toutes ces
corrections effectuées à toute heure et pour ton soutien permanent. Et bien sûr merci pour ces discussions
passionnantes que nous avons pu avoir.
Je remercie chaleureusement Ahmed Chalouan et Ali Azdimoussa sans qui le terrain aurait été bien
plus difficile qu’il ne le fût. Vous m’avez fait découvrir et comprendre la géologie rifaine mieux que
n’importe quel article.
Merci à Nicolas Arnaud pour son temps et sa pédagogie. Jamais la thermochronologie ne m’avait
semblée aussi claire. Merci aussi à Michael Bono pour sa disponibilité pour m’apprendre à manipuler le
spectromètre et à traiter les échantillons avant leur passager à l’ICPMS.
Un merci particulier pour Michel Manetti. Ta passion pour les roches et tes conseils m’ont
beaucoup appris au cours des semaines de séparation des minéraux.
Il me semble impossible de ne pas remercier mes colocataires montpelliérains Charlie, Flo, Aurore,
Babas et Aurélie pour leur formidable accueil. Merci à vous de m’avoir fait découvrir d’autres aspects de
Montpellier que la fac.
Evidemment, un immense merci à Antho qui n’était jamais loin et qui m’a toujours soutenu. Ta
compagnie a été très appréciée lors de ces dernières nocturnes laborieuses. Nos débats géologiques ou
non (plus souvent non) m’ont beaucoup plu tout au long de ces deux années de Master mais peut-être pas
autant que les crêpes dégustées avec Véro.
Cette page ne pouvait se terminer sans remercier ma famille. Merci à mes parents d’avoir toujours
cru en moi et de m’avoir toujours laissé suivre ma voie tout en m’encourageant et me conseillant. Et
enfin, un très grand merci à mon frère Martin qui a toujours su m’épauler.

Sommaire
SOMMAIRE
Remerciements ..................................................................................................................................... 3
Sommaire ............................................................................................................................................. 4
Table des illustrations ........................................................................................................................... 6
Abstract ................................................................................................................................................ 7
Résumé ................................................................................................................................................. 7
Introduction .......................................................................................................................................... 8
1. Contexte géologique ......................................................................................................................... 9
1.1. Structure et dynamique de l’arc de Gibraltar ............................................................................ 9
1.1.1. Structure actuelle de l’arc de Gibraltar .............................................................................. 9
1.1.2. Evolution géodynamique de l’arc de Gibraltar ................................................................ 11
1.1.2.1. Divergence, formation des marges ............................................................................ 11
1.1.2.2. Convergence, subduction puis collision .................................................................... 11
1.1.2.3. La migration de l’arc de Gibraltar ............................................................................. 13
1.1.2.4. Evolution géodynamique du Pliocène à l’actuel ....................................................... 14
1.1.3. Le détroit de Gibraltar et la crise messinienne (5,9-5,3 Ma) ............................................ 14
1.1.4. Cinématique des plaques .................................................................................................. 15
1.1.4.1. Cinématique de l’Eocène au Pliocène ....................................................................... 15
1.1.4.2. Cinématique actuelle ................................................................................................. 16
1.2. La chaîne du Rif ...................................................................................................................... 17
1.2.1. Les principaux domaines structuraux ............................................................................... 17
1.2.1.1. Les zones internes et le domaine d’Alboran ............................................................. 17
1.2.1.2. Les flyschs maghrébins ............................................................................................. 18
1.2.1.3. Les zones externes ..................................................................................................... 18
1.2.2. Synthèse géochronologique .............................................................................................. 19
2. Analyse tectonique ......................................................................................................................... 20
2.1. Méthodologie .......................................................................................................................... 20
2.1.1 Analyse de terrain .............................................................................................................. 20
2.1.2 Inversion des couples failles-stries .................................................................................... 20
2.2. Géométrie, cinématique et chronologie de la déformation fragile-ductile et cassante ........... 20
2.3. Détermination des paléotenseurs de contraintes ..................................................................... 22
2.4. Interprétation des résultats ...................................................................................................... 23
3. Datations thermochronologiques par (U-Th)/He ........................................................................... 27
3.1. Méthodologie .......................................................................................................................... 27
3.1.1. Calcul de l’âge .................................................................................................................. 27
3.1.2. Signification des âges obtenus par la méthode (U-Th)/He .............................................. 28

Sommaire
3.1.2.1. Diffusion thermique de l’4He dans les apatites et fermeture du système isotopique 28
3.1.2.2. Notion de Zone de Rétention Partielle (ZRP) ........................................................... 29
3.1.3. Application de la thermochronologie basse température à la quantification de la
surrection de chaînes montagneuses .................................................................................................... 31
3.1.4. Préparation des échantillons ............................................................................................. 31
3.2. Stratégie d’échantillonnage ..................................................................................................... 32
3.3. Analyse microscopique des échantillons prélevés .................................................................. 33
3.3.1. Les gneiss et micaschistes ................................................................................................ 33
3.3.2. Les kinzigites de Beni Bousera ........................................................................................ 33
3.3.3. Les roches intrusives ........................................................................................................ 34
3.4. Résultats .................................................................................................................................. 34
3.5. Validité des résultats ............................................................................................................... 37
3.6. Evolution thermique et interprétation ..................................................................................... 38
4. Discussion générale ........................................................................................................................ 40
Conclusions et perspectives ............................................................................................................... 43
Références bibliographiques .............................................................................................................. 44
Annexes .............................................................................................................................................. 48