unravelling source-to-sink processes in lower-middle miocene zoumi thrust-top basin (external rif, morocco): new constraints from sedimentary petrology, sedimentology and geodynamic implications

Abstract

Les matériaux terrigènes du flysch « syn-orogènique » de Zoumi, se sont mise en place dans un bassin transporté de type « Thrust-top basin » au toit du prisme d’accrétion du Rif Externe au cours du Miocène inférieur-moyen. Les dépôts flyschoides syn-orogéniques du bassin ont été examinés par des études pétrographiques et géochimiques afin de définir les conditions paléoclimatiques de la zone source, l'intensité de l’érosion des roches mères et les effets de tri physique et de recyclage, et caractériser la composition, le système de routage et le cadre géodynamique du bassin de Zoumi. Quarante-trois échantillons de grès et quarante-cinq échantillons de marnes ont été prélevés à partir de six sections stratigraphiques mesurées. Ces échantillons ont été analysés en utilisant XRD, XRF, la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) pour les marnes et l'analyse modale pétrographique pour les grès. Les flyschs du Miocène inférieur moyen du bassin de zoumi ont été défini, selon leur teneur minéralogique comme des sublitharénites et des quartzarénites. Les grains détritiques sont généralement sub-angulaires à subarrondis, faiblement triés et riches en grains de quartz. Les résultats de l'analyse modale par comptage de points a conduit à une provenance mixte des matériaux térrigènes alimentant le bassin de Zoumi :1) de l'intérieur du craton et ; 2) du recyclage de la chaîne orogénique, avec un apport important de sédiments à faible maturité (first cycle supply) et un faible recyclage sédimentaire. D’après les analyses géochimiques, les marnes sont enrichies en Al2O3, Fe2O3, CaO et TiO2 et très appauvries en d’autres oxides majeurs par rapport à la composition des Argiles Australiennes Post-Archéennes (PAAS prise comme référence). Selon les diagrammes de Harker, les courbes régressives montrent une très forte corrélation positive entre SiO2, Al2O3, et TiO2, et une corrélation négative entre SiO2 et CaO. Les marnes sont classées géochimiquement comme des argiles, des argiles riches en fer et des wackes. Différents diagrammes discriminatoires ont été utilisés pour révéler le cadre géodynamique du bassin, les conditions paléoclimatiques et l'intensité d’altération qui caractérisent les zones nourricières. L'indice chimique d'altération (CIA) et l’indice chimique d'érosion (CIW) du Miocène inférieur-moyen varient de 50 à 80%, indiquant un degré d'altération faible à modéré dans les zones sources compatible avec un état d'altération non stationnaire sous des conditions paléoclimatiques humides et pluvieuses. Localement, les valeurs de CIA sont plus élevées (>80) caractéristiques d’une érosion intense dans les zones nourricières, pouvant être attribuée à une intensification de l’activité tectonique au niveau de l’arrière-pays et à des conditions climatiques plus humides et pluvieuses. La combinaison des valeurs ICV-CIA, Al2O3-Zr-TiO2 et Th/Sc - Zr/Sc suggère que les matériaux terrigènes déposés dans le bassin sont chimiquement immatures et qu'elles ont subi un tri physique et un recyclage modeste reflétant qu’elles ont été peu transportées à destination finale de dépôt et leur accumulation dans le bassin. Plusieurs rapports géochimiques (Al2O3/TiO2, La/Th, Cr/Th, Th/Sc, Zr/Sc) ainsi que les courbes de normalisation des terres rares (REE) par rapport aux valeurs de celles des Chondrites qui présentent une allure horizontale pour les terres rares lourdes, un enrichissement des terres rares légères et une anomalie négative très notable de l’Europium (Eu) suggérant, par conséquent, une source d’apport à dominante felsique (affinité crustale). Cependant, les diagrammes V-Ni-La*4, V-Ni-Th*10 et Th/Sc vs. Cr/Th n’excluent pas la contribution d’une source de nature mafique matérialisée par l’existence de plusieurs affleurements ophiolitiques parsemés le long du Mesorif (i.e. la suture Ophiolitique Mésorifaine de Michard et al., 2014).