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mUPE DE FORMATION DOCTORALE

CEQSCIENCES

: GEODYNAMiQUE, GEOPHYSZQUE

A - DR57011

ET GEOCHIMIE DES OCEANS

THÈSE DE DOCTORAT

DE

L'UNIVERSITÉ DE BRETAGNE OCCIDENTALE

ET1 ENNE RUELLAN

GEOLOGIE DES MARGES CONTINENTALES PASSIVES:

--EVOLUTION DE LA MARGE ATLANTIQUE DU MAROC (1\1AZAGAi\l> : ETUDE PAR SUBMERSIBLE,

SEABEAII

, ET SISMIQUE REFLEXION,

COMPARAISON AVEC LA MARGE N.O. AFRICAINE

. ET LA MARGE HOMOLOGUE E. AMERICAINE.

SOMMAIRE

INTRODUCTION

GENERALE - OBJECTIFS... ................................ P. 1 PREMIERe PARTIE - CADRE GENERAL. PLACE DE LA MARGE CONTINENTALE

DE MAZAGAN (EL JADIDA) DANS SON CADRE

GEODYNAKCQ UE..................................... 11

Introduction

Chapitre

1 - LES GRANDES STRUCTURES DU DOMAINE MARIN.......... 13

Chapitre II - RAPPgLS SUR LIEMLüTION CINEMATIQUE DE LIATIdUmIQUE CENTRAL............................. 27 Chapitre III - LES PRINCIPAUX TRAITS DE LA GEOLOGIE DU MAROC

OCCIDENTAL ET DE SON EVOLUTION ; CORRELATIONS

AVEC LIOUVERïURE ATïANTIQüE.............. ........ 33 Conclusion. ..................................................... 43 DEWUIDE PARTIE - LA MARGE CONTINEIVTALE DE EL JADIDA (MAZAGAN), ..... 45

Introduction

......... Chapitre 1 - BA-E ET ANALYSE. MORPHOSTRU~ 47 Chapitre II - LITHOLOGIE, STRATIGRAPHIE ; LES OBSERVATIONS

DIRECTES ET

PRgLEVEMENTS PAR SUBMEXSIBLE ;

COMPARAISON AVEC LES FORAGES DSDP................ 71

Chapitre III

- STRUCTURE DE LA MARGE CONTINENTALE DE EL JADIDA (MAZAGAN) ; OBSERVATIONS PAR SUBWERSIBLE,

STRATIGRAPHIE SISMIQUE, MAGNETISME ET

GRAVIMETRIE...................................... 109

Chapitre IV

INTRODUCTION GENERALE

Objectifs

INTRODUCTION GENERALE - OBJECTIFS

Le présent travail concerne 1 ' étude des marges continentales passives en distension de l'océan Atlantique Central. Il est axé sur l'étude de la marge NW Africaine et, plus particulièrement, sur le plateau et l'escarpement de Mazagan (El Jadida) situé à environ 180 km au large de

Casablanca

[~ig. 11. L'escarpement est caractérisé par de très fortes pentes et un important dénivelé (près de 3 000 m) .III met à 1 'affleurment des séries mésozoïques et cénozoïques, et constitue ainsi une cible privilégiée pour des travaux menés à l'aide d'un submersible. Il offre une opportunité exceptionnelle, celle de pouvoir accéder directement

à la

structure et à la stratigraphie et donc à l'histoire de la subsidence d'une marge continentale passive évoluée. De ce fait, son

é'tude revêt un

intérêt aussi bien régional que général.

1 - ~nterêt régional

Le plateau et l'escarpement de El Jadida (Mazagan) marque d la limite en;re le continent africain, représenté par le bloc stable de la meseta marocaine, et un bassin profond triasico-liasique à évaporites, comptant parmi les plus anciens de l'océan Atlantique et installé sur les lieux même de la future ouverture atlantique. Ce domaine a subi une histoire complexe depuis les

épisodes de distension intracontinentale

triasico-1 iasique, jusqu' aux évènements tectoniques tertiaires, en passant par les contrecoups successifs des stades de l'ouverture océanique atlantique.

II - ~nterêt ; historique

L ' évolution des marges continentales passives demeure parmi les réflexions issues de la tectonique des plaques l'une des plus riches ; mais elle donne encore matière à de nombreuses controverses. Ceci tient au fait que, depuis le début, il y a une quinzaine d'années, les campagnes océanographiques de grande reconnaissance menées par les géologues et géophysiciens, n' ont pas permis d ' établir de faits très rigoureux concernant l'histoire des domaines des marges et ce malgré les performances des techniques utilisées. Plusieurs modèles d'évolution verticale des marges, pour la plupart fondés sur des résultats géophysiques ont été proposés. Il font état, le plus souvent, d'étirements horizontaux considérables résultant des stades initiaux de distension intracontinentale puis d'une importante subsidence (Bott, 1971 ; Mc Kenzie, 1978 a et b ; Montadert et al., 1979 ; Jarvik et

Mc Kenzie, 1980

; Royden and Keen, 1980 ; Le Pichon et Sibuet, 1981, 1982
; Watts et Steckler, 1981 ; Beaumont et al., 1982 ; Steckler et Watts, 1982 ; Chenet et al., 1983 ; Le Pichon et al., 1983). Les modalités de cette évolution ne sont pas toujours en accord avec les observations géologiques. Fig. 1 : Localisation de la zone d'étude de détail, sur la marge continentale 'du Maroc (H. Hierro ; P. Palma ; G. Gomera ; T. Tenerife ; G.C. Gran Canaria ; F. Fuerteventura ; L. Lanzarote ; B.G. Banc conception. Location of the detailcid study area, along Moroccan continental margin (H. Hierro ; P. Palma ; G. Gomera ; T. Tenerife ; G. C. Gran Canaria ; F. Fuerteventura ; L. Lanzarote ; B.G. Conception Sank. La marge N.W. Africaine entre le sénégal et le étroit de Gibraltar [Fig.

21, depuis le début de la précédente décennie, a fait l'objet de

nombreuses études de géologie et de géophysique marines à petite échelle. Il s'agit notamment des travaux réalisés par (cf. tableau 1) : - Le Lamont Doherty Geological Observatory (LDGO) (Renz et - al., 1975) - Le Bundesanstalt fÜr Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (Seibold et Hinz, 1974, 1976 ; Wissmann et Von Rad, 1979 ; Hinz et al 2'

1982 ; Roeser, 1982 ; Von Rad et al., 1982 ; Wissmann et Roeser,

1982)
- Le Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) chup pi et &,

1976 ; Luyendyk and Bunce, 1973 ... )

- Le Centre National pour llEyploitation des océans (actuellement

IFREMER) (Pautot et

29 al 1970 ; Auzende et al., 1983)

- L' International Program of Ocean Drilling / Deep Sea Drilling

Project (IPOD

/ DSDP) (Lancelot, Seibold et al., 1977, Lancelot, Winterer et &, 1980 ; Hinz et &, 1982- ; Hinz, Winterer et &,

1984).

I I I 1 I I

OONNEES RECUEILLIES l

!ORGANISME! CAMPAGNE . ___________-_-__________,_--,--------------------- 1 AUTEURS f ANNEE f NAVIaTION 1

I I i 8 lSRe lSRe lSRa I Ma I G I D I c I F I FC I P I I I I

I 1 I Imolwl I I I I I I I I I I I

~~~~~~~~~~~~~~-~~~~~~~~-~~~-~~~~~~~~~~~~~~-~~~-~~~~~~~~~-- I

I 1 111111111111 1 1 I

1 I 23 IxIxI II Il I I II 1

I I I I 1 27 IxIxI 1 II II I Il I I I 1 ILDGOI Vema29 IxIxI I I I I I I I I

I 1 1913 I

I I 30 lx lx l I 1 I lx In I 1 I I I 1 I

32 IxIxI 1 II I II II I I I I

I 111111111111 I I I

I I I I I I 1 BGR 1 I I 1 I I I I I 1 I I 1

1"-----"1'-"'-------------- I

1 t 41GC 1x1 I 1 I I 11 1x1 Ilancelot. Seibold. et .l 1978(75) 1

I OSOP I ~ig (7gjG4 50 Gc lx lx 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 lx lx 1 1 1 1 lL~nceIot.~int*rer.et~ plnz.wnt*mr."il 1900 m4(w1 1

1 I I 1,

I 1 11111111111~~ I I I

B : Bathymktrle SRa : Sismique refraction O : Dragage FC : Flux de chaleur SRe (mo) : Sismique reflexion momtrace Ma : Ilagnetisme C : Carottage P : Plonghe SRe (mu) : Sismique reflexion mu1 titrace G : Gravimktrle F : Forages Tableau 1 : Liste des principales campagnes océanographiques effectuées sur la marge continentale

N.W. Africaine.

List of the main ocsanographic cru7;ss rsatizsa! on N. W. Afr7:can continental mrgin. +1+ +,+ +I ,MAURETANIA

O Commercial Shelf Well

SPANSAH

51A-1 (CONOC0.1969)

. Gibraltar ; COR.BK. Gorringr

S.A.B. South Atlas (Agadir)

;LA Lanzarote ;M.P. Mazagan au ; S Safi : T Tizi n8 -Test

Fig. 2 : Géologie simplifiée de 1 a bordure nord-ouest africaine et ba- thymétrie de la marge continentale

(d'aprës U. Von Rad, in

Seibold, 1982).

GeoZogicaZ sketch map of north-west Africa and bathymetry of its continental margin (after U. Von Rad, in SeiboZd, 1982). 4 Toutes ces études de grande reconnaissance ont montré que la marge N.W. fric aine offre de nombreux d'intérêt géologiques et géophysiques.

1 - L ' ensemble des traits majeurs caractéristiques des marges passives

évoluées sont réunis

- présence de bassins à évaporites déposées lors des premiers stades de distension intracontinentale triasico-liasique (Pautot et al 1970 ; ' Rona, 1970 ; Schneider et Watson, 1970 ; Dillon et Sougy, 1974 ; Bhat et - Construction d'une plateforme carbonatée sur les dépôts salifères ou directement sur le socle continental (Renz et 5, 1975 : Jansa et &,

1975, 1979, 1982 ; Schlee et al., 1976 ; Wissmann et Von Rad, 1979 ;

Hinz et al 1982) ;

- Lacune partielle du crétacé Supérieur commune aux bassins des marges atlantiques orientales (Lancelot et al., 1980 ; Price, 1980 ; Cymor 2,

1981 ; Siebold, 1982 ; Von Rad et Wissmann, 1982) ;

- ~6~Ôts terrigènes sur le glacis dans l'ensemble assez étroit (Lancelot, 1980)
- Existence d'une vaste zone magnétique calme (Hayes et Rabinowitz, 1975
; Roeser, 1982 ; Wissmann et Roeser, 1982) ; - Manifestation d'une anomalie magnétique sur toute la bordure W. Africaine (Hayes et Rabinowitz, 1975 ; Roeser, 1982 ; Wissmann et

Roeser,

1982) .

2 - La marge de El Jadida (Mazagan) de par sa morphologie offre la

possibilité unique sur toute la marge continentale

N.W. Africaine de mener

une étude géologique précise le long de coupes naturelles et ainsi de réaliser nos objectifs.

3 - Son étude peut permettre d'aborder des points importants relatifs

à l'évolution des marges en général, tels que : - Leur évolution verticale depuis le début de la distension ; - leur évolution horizontale et, en particulier, la validité des modèles d' étirements considérables perpendiculaires au rifting, proposés par certains auteurs - la localisation de la frontière océan / continent ; - l'existence ou non d'une croûte transitionnelle datant du début du 000 rifting comme cela a ete egalement proposé.

III - But de l'étude

Le présent travail est focalisé sur un secteur géographique restreint, d'un degré carré sur la marge marocaine : le Plateau et l'Escarpement de El Jadida. Il résulte de la nécessité qui est apparue de compléter les

études

à petite échelle menées sur la marge N.W. Africaine par des recherches thématiques de détail, précises et complètes, focalisées sur des secteurs favorables, ceci afin d'apporter des contraintes géologiques aux modèles géaphysiques sur l'évolution des marges passives. Les données nouvelles de bathymétrie, de sismique réflexion, de magnétisme, de plongées en submersible sur l'escarpement et le plateau de El Jadida permettront d'élaborer un modèle géologique dlévolution verticale et horizontale de la marge marocaine de El Jadida (Mazagan). Une telle étude ne peut être maintenue isolée de son contexte. Nous tenterons donc de corréler les différents

étapes de l'évolution de la

marge de El Jadida avec celles de l'ouverture Atlantique, de même qu'avec celles liées à l'édification des chaînes nord-africaines rifaine et atlasique. Ce dernier point nous conduira

à nous intéresser à la géologie

du Maroc et tout particulièrement à celle de la meseta marocaine et du

Haut Atlas Occidental qui a donné lieu

à de nombreux travaux de détail ou

de synthèse (Gigout, 1951 ; Choubert et Faure-Muret, 1962 ; société chérifienne des Pétroles, 1966 ; Laville, 1973, 1981 ; Faure-Muret et

Choubert, 1974

; Ager, 1974 ; Stamm et Thein, 1982 ; Stets et Wurster, 1982
; Wurster et Stets, 1982). Les résultats de cette approche géologique de l'évolution d'une marge passive en extension, aidée des données géophysiques également acquises ou pré-existantes, pourront alors être utilisés dans 1 'optique d'une comparaison avec d'autres marges continentales passives de l'Atlantique N.E., et également avec les marges homologues de l'Atlantique N.O. Ceci permettra de mettre en lumière les similitudes et les différences, et ainsi de mieux comprendre certains aspects des problèmes posés précédemment .

IV - Contexte scientifique de cette étude

Ce travail s 'est déroulé dans le cadre d 'une coopération franco-allemande, au sein du groupe de travail

CYAMAZ composé de : J.M. Auzende

( IFREMER/CB/F~ ) , U. Von Rad (BGR/RFA), B. Bi ju-Duval ( IFREMER/F~), P. Cepek (BGR/RFA) , M. Cousin (uPMC/F~), H. Dostmann (B~/RFA), M. El Asri ( SG/M) , M. Jaffrezo (uPMC/F~) , Y. Lancelot (cNRS/F~) , E . RueIlan (UBO/Fr),

J. Steiger (u.M./RFA).

Les données nouvelles précédemment énumérées ont été acquises en 1982, au cours de deux campagnes à la mer auxquelles j'ai participé : -la campagne SEAZAGAN mise en oeuvre par l'équipe de ~éolo~ie, ~éo~hysique et ~éochimie Marines du CNEXO/COB avec le N/O Jean Charcot, en juin 1982, avait pour objectif de réaliser une reconnaissance détaillée de la marge de El Jadida. Cette reconnaissance comportait un levé bathymé trique au sondeur multifaisceaux SEABEAM ( Auzende et 5,

Working

CYANA time on Seafloor No. No. No.

dive Scientific Date Totai seafloor depth (m) Distance of seafloor of

No. No.

obsmer (1982) time (hour) (ma%-min.) (km) samples photos tapes Area Saatigraphy

CYAMAZ-A

1 84 von Rad Sept. 20 W16-16:30 5:lO 2236-1190 3.8 6

? Ju, Ki. Kum, TU

2 85 Auzende Sept. 21 1l:ll-16:08 2:44 2146-1586 1.5 8 Southcmmost

Mazagan Ju.

KI,

3 86 Dostmann Sept. 22 Wl5-1438 4:00 1817-1000 1.4 6 178

-" il

Ju. ?Ku/TI, TU

4 87 Lancelot Sept. 23 08:53-16:25 5;31 2335-1230 2.1 9 -420 2 Ju. ?Ki. ?TI, TU

5 88 Cousin Sept. 24 lO:40-18:16 5:27 2403-1378 2.5 9 -270 Southern Ju, Ki, Tl, Tb

6 85ja tepek Sept.25 W00-15:04 3% 2440-1953 1.8 4 M : 1 Mazagan Ju, ?KI

7 90 El Asri Sept. 27 W06-1937 4:40 2260-1400 1.8 3 525 2 Escarpmmt Ku

8 91 von Rad Sept. 28

W06-17:32 5:33 3003-2035 2.0 8 520 2 1 c"aag= Ju, KI. ?Ku/Tl

CYAMAZ-B

9 92 Auzende Oct.2 16:30-1955 2:14 1090-976 2.0 6 162 1 1 Cenp~'iUazagan TI

10

93b Steiger Oct. 3 W16-13:M 1:01 2412-2400 0.1 - Ju

11

94 Steiger Oct. 6 W43-16:08 4:01 2492-1809 1.2 8 Central Mazagan Ju. KI

12 95 Biju-Duval Oct.7 11:36-18:33 3:37 2978-2300 1.5 7 364 Escarpment Ju/Ki. Tb

" il 13 % Jaffrezo Oct.8 11:00-18:25 5:04 2380-1766 1.5 11 -340 2 Ju. KI, Ku 14 97 Ruellan Oct. 9 14:48-1953 2:26 2420-1960 0.6 4 -670 12 -630 : 1 Ce%~~~~t""

Ju, Ki,

15

98 tepek Oct. 10 08:50-17:21 5:40 2943-1956 2.3 Ju. KI, Ku

16

99a von Rad Oct. 11 1400-18:32 3:04 1357-1142 1.2 8 Nonh slope of KI. ?Ku

"1

17 100 Auzende 0ct. 12 09%-1447 401 1331-1061 2.9 12 El Jadida Canyon KI, Tl

(south Mazaian

Plateau)

18 101 Biju-Duval

Oct. 13 W49-1659 51 1985-1195 1.5 9 490 2 1 Sou;h&y;" Ju/Ki. Tl

E -73 *31.7 130 -6430 30

Note: Ju

= Upper Jurassic. Ki = Lower Cretaceous, Ku = Upper Crctaceous, Tl = lower Prtiary (Paleogene). TU = upper Tntiary (Neogene).

a Premature termination of dive, because of worsening weather conditions. P-ature termination because of technical problems. Tableau 2 : Calendrier et principales acquisitions de la campagne Cyamaz (d ' après Cyamaz Group, 1984) . CaZsndar and most important data of Cyamaz diving c~uise fafter

Cyamaz Group, 1984).

1983) couvrant la totalité du Plateau, de l'Escarpement, du Glacis et du

Canyon de

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