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Mise en évidence par charophytes et ostracodes de l’âge Paléocène des dépôts discordants sur les rides anticlinales de la région d’Imilchil (Haut Atlas, Maroc) : conséquences paléogéographiques et structurales

Mise en évidence par charophytes et ostracodes de l’âge Paléocène des dépôts discordants sur les rides anticlinales de la région d’Imilchil (Haut Atlas, Maroc) : conséquences paléogéographiques et structurales
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  C. R. Palevol 8 (2009) 9–19 Disponible en ligne sur www.sciencedirect.com Paléontologie générale (biostratigraphie) Mise en évidence par charophytes et ostracodes de l’âge Paléocènedes dépôts discordants sur les rides anticlinales de la régiond’Imilchil (Haut Atlas, Maroc): conséquencespaléogéographiques et structurales André Charrière a , ∗ , Hamid Haddoumi b , Pierre-Olivier Mojon c , Jacky Ferrière d ,Daniel Cuche e , Lamia Zili f  a 26, rue Jean-Pierre-Chabrol, 34740 Vendargues, France b  Département de géologie, laboratoire des géosciences appliquées, université Mohammed-1 er   , 60000 Oujda, Maroc c 11, rue de l’Industrie, 2316 Les-Ponts-de-Martel, Suisse d UFR sciences de la terre, université des sciences et techniques de Lille-1, 59655 Villeneuve-d’Ascq cedex, France e  Bourg de Saint-Sulpice-la-Forêt, 35250 Saint-Aubin-d’Aubigné, France f   Département de géologie, faculté des sciences, université Tunis-El Manar, 2090 Tunis, Tunisie Rec¸u le 21 juillet 2008; accepté après révision le 18 novembre 2008Disponible sur Internet le 10 f ´evrier 2009Présenté par Philippe Taquet Résumé DesterrainsdiscordantssurplusieursridesanticlinalesduHautAtlascentralmarocainontfaitl’objetd’étudessédimentologiqueset biostratigraphiques qui aboutissent à reconsidérer les attributions antérieures (Jurassique moyen à Crétacé moyen) qui étaientuniquement basées sur des analogies lithologiques. Les dépôts discordants, dits «Formation de Tasraft», constituent une sériesyntectonique associée à une mésoséquence transgressive, au cours de laquelle une sédimentation continentale de cône de piémontlaisse progressivement place à des dépôts lacustres et laguno-marins. Les différentes récoltes micropaléontologiques étagées dansla série ont révélé des associations d’ostracodes et de charophytes du Paléocène supérieur (Thanétien). Ce nouveau repère biochro-nologique permet d’établir que la structuration principale de la partie axiale de la chaîne atlasique avec plissement, schistosité etmise à l’affleurement des plutons gabbroïques est antérieure au Paléocène supérieur. La mise en évidence de Paléocène continentaldans l’axe du domaine atlasique conduit par ailleurs à préciser certaines limites paléogéographiques des premières transgressionsatlantiques du Tertiaire.  Pour citer cet article : A. Charrière et al., C. R. Palevol 8 (2009). © 2009 Publi´e par Elsevier Masson SAS pour l’Académie des sciences. AbstractEvidence of Paleocene unconformable deposits with charophytes and ostracods on the anticline ridges of the Imilchil area(High Atlas, Morocco): Paleogeographic and structural implications.  New sedimentological and biostratigraphical data havebeen obtained from unconformable series (Tasraft Formation) on some intruded anticlines located in the Central High Atlas of Morocco. Our results lead us to contest the previous Middle Jurassic to Middle Cretaceous ages only based on lithostratigraphicsimilarities.TheTasraftFormationprovestobeasyntectonicseriescharacterizedbydetriticfluvialsedimentsfollowedbylacustrine ∗ Auteur correspondant.  Adresse e-mail :  andre.charriere@cegetel.net (A. Charrière).1631-0683/$ – see front matter © 2009 Publi´e par Elsevier Masson SAS pour l’Académie des sciences.doi:10.1016/j.crpv.2008.11.006  10  A. Charrière et al. / C. R. Palevol 8 (2009) 9–19 andlagoonal-marinelimestones.OstracodsandcharophytesfoundindifferentlevelsoftheunconformableseriesindicateThanetianages. According to these new stratigraphical data, we can conclude that the main structures of the axial part of the High Atlas(folds, cleavage and exhumation of gabbroic bodies) were settled before the Late Paleocene. Moreover, the occurrence of PaleocenenonmarinebedsintheaxisoftheHighAtlasBeltimplicatestomodifythepaleogeographicboundariesoftheAtlantictransgressionsin the beginning of the Tertiary.  To cite this article: A. Charrière et al., C. R. Palevol 8 (2009). © 2009 Published by Elsevier Masson SAS on behalf of l’Académie des sciences.  Mots clés :  Couches rouges continentales ; Ostracodes ; Charophytes ; Paléocène ; Thanétien ; Haut Atlas ; Maroc Keywords:  Nonmarine redbeds; Ostracods; Charophytes; Paleocene; Thanetian; High Atlas; Morocco Abridged English version  Introduction TheCentralHighAtlasofMorocco(Fig.1A),located in the northwestern part of the Saharian craton is mainlycharacterized by an Early–Middle Jurassic marine basin[6,7,36], later tectonised [10,13,25,27]. In the central High Atlas (Imilchil area, Figs. 1B and 2A), nonma-rine redbeds lie unconformably on the WSW–ENEanticlinal ridges with magmatic intrusions [2,24,36,40]and associated schistosed rocks. According to thedifferent presumed ages for the nonmarine red-beds below limestones considered as Cenomanian[3,5,8,9,18,19,22,23,25,27,40]intheTasraftridge,some authors[20,21,32]thoughtthatthefirstmainAtlasictec- tonic structures were linked to a Middle Jurassic phase,while others [22,25,27,33] consider this first event of  compressional tectonics as belonging to the Late Juras-sic. Other classical [6] and recent works [2,10,13,14] attribute to the main part of the Atlasic deformations aCenozoic age.Our biostratigraphic studies on the unconformablebeds of the Imilchil area were intended to clarify theprevious presumed ages (Middle Jurassic to Cenoma-nian)basedonlithologicalsimilarities.Surprisingly,ourresults indicating a Paleocene age for these beds lead usto drastically modify the chronology of the main eventsof this part of the High Atlas. Field data: the Tasraft Formation The “Tasraft Formation” corresponds to the uncon-formable series located on the northeastern part of theeponyme anticline. The lithology of this Formationcan be observed on the main cross section (Fig. 2C, section 1). This lithology is characterized by alterna-ting fluvial–lacustrine marls and limestones. Five mainsequencescanbedefined.Eachofthemismadeofcoarseto fine-grained terrigenous sediments, conglomerates,sandstones to silty marls (m), followed by limestonesbeds (b). Most of the limestones show lacustrine micro-facies of quiet or high energetic paleoenvironments withostracods and charophytes (thallus, gyrogonites).However, foraminifera discovered in some limestonebeds as b2, b4 and b5 show lagoonal or marine trends.The “Tasraft Formation” constitutes a very dissymetricsyncline (Fig. 2C, sections 2 and 3) due to the sedi- mentary infilling and the tectonic activity. Most of thetectonic structures are synsedimentary (intraformationalunconformities) and linked to the uplift of the southeas-tern flank of this ridge.  New micropaleontological data The soft beds in the Tasraft Formation (Fig. 2C, section 1) have produced very rich micropaleontologi-cal associations of ostracods and charophytes (det. P.O.Mojon) listed on the Plate and on the Fig. 3, and also some teeth of fishes (Pycnodonts) and micromammals(TF33).Theveryabundantbrackishlagoonal–lacustrineostracods  Candonidae  and  Limnocytheridae  ( Timiriase-viinae :  Metacypris  sp.;  Limnocytherinae :  Limnocythere sp.) characterize the Upper Cretaceous–Paleocene. Fivegenus and species of charophytes have been found:  Microchara vestita, Nitellopsis (Campaniella) helic-teres, Sphaerochara edda, Harrisichara tougnetensis,Pseudolatochara  sp. This assemblage of charophytes(Fig.4)wellknownintheWestEuropeanbasins[34,35], especially in the peri-Pyrenean ones [28,29,39], indi- cates the Late Paleocene (Thanetian). Consequences: new interpretationsPrecisions about the paleogeography As a consequence of our new micropaleontologicaldata, the previous hypotheses concerning these series(“Cenomanian”marinelimestones,“BathoniantoCeno-manian” nonmarine redbeds) must be rejected. Twodifferent paleogeographic patterns of the Paleocenetransgressions from the Atlantic Ocean can be presen-ted: a classical hypothesis [6,12] with several narrow   A. Charrière et al. / C. R. Palevol 8 (2009) 9–19  11 bays (Fig. 5A) or a more recent interpretation [16] with a wide epicontinental sea (Fig. 5B) over the main part of the Central and Western High Atlas. Our new resultsabout the nonmarine Paleocene outcrops of the Imilchilarea correspond better with the 5A hypothesis and leadustomodifythe5Bone.Inthislasthypothesis,thecoastmustbedrawnfartothewest,suchastheaxialzoneoftheCentral High Atlas becomes an emerged area betweena South-Atlasic bay [12,16,38] and a North-Atlasic one  joining the Middle Atlas area [16,30,37]. Pre-, syn- and post-Paleocene structures The main tectonic pattern with large synclines andnarrowupliftedanticlinesintheImlchilareaisolderthanthe unconformable “Tasraft Formation”. Moreover, thelow-grade metamorphism [18,36,40] and the cleavagedevelopped in the Amagmag, Tassent and Tasraft ridgesneartheplutonicbodies[18,22,24,25,36]arenotpresent in the unconformable overlying Cenozoic series. Thenewbiostratigraphicalresultsentailthatthemainuncon-formity linked to the first compressional event in theaxial part of the Atlasic belt must be considered as pre-Paleocene and more precisely as pre-Thanetian. ThesedataleadtoreconsidertheprevioushypothesesimplyingaJurassiccompressionaltectonicphase[22,23,25,27,33] and a pre-Cretaceous erosion.The unconformable deposits in the Tasraft, Tassentand Amagmag Ridges show syntectonic features, linkedto the uplift of these ridges during the Paleocene. Thepost-Paleocene structures developped in the unconfor-mable series result from renewed compressional eventsand an important vertical elevation of more than 2000mbetween the Paleocene deposits of the axial part of thebelt and those of its northern boundary. Exhumation age of the plutonic bodies The new datings (Thanetian) of the unconformabledeposits lead to the conclusion that the plutonic bodieshave been brought at the surface before the Late Paleo-cene (about 60My). Occurrence of a Paleocene volcanism The basalts intruded within the lower part of theunconformable series of the Tassent ridge [18,19] canbe attributed to the Paleocene and thus correlated with acontemporary volcanic activity in the eastern part of theRif area [17]. Conclusions Thank to the biostratigraphical results based on cha-rophytes and ostracods microfossils, the Late Paleocene(Thanetian)ageoftheunconformableseries(TasraftFor-mation) overlying some anticlines of the Central HighAtlas,hasbeenestablished.Ourresultsentailnewimpli-cationsaboutthePaleocenepaleogeographicpattern:theaxial part of the Moroccan High Atlas was a nonmarinearea between two marine realms located in the north andthe south of the Atlasic belt. A very important resultof our new biostratigraphical data proves that the mainunconformity of the Atlasic belt is not pre-Cretaceousbut undoubtedly pre-Late Paleocene. Consequently, wepropose that the main structures (folding and uplift of theanticlinalridges,exhumationofthemagmaticbodiesandassociatedcleavage)intheaxisoftheHighAtlasarelinked to a Late Cretaceous–Early Tertiary compressio-nal event similar to the one of the northern [11] and the southern flanks [23,26] of the central High Atlas. Our studies establish with certainty that the main structuresin the axis of the Atlasic belt were settled before theThanetian, even if more recent deformations take placeduring and after the Late Paleocene. 1. Introduction Constituant une chaîne bordant au nord-ouest lecratonsaharien,leHautAtlascentralmarocain(Fig.1A) correspondpourl’essentielàunbassindesédimentationmarine d’âge jurassique inférieur et moyen [6,7,36], inversé [10,13,25,27] et plissé selon une direction domi- nante WSW–ENE. Dans les axes anticlinaux étroits,dont les flancs sont formés de calcaires d’âge liasique àaaléno-bajocien, apparaît le Trias argileux. Dans le HautAtlas central (Fig. 1B), ces structures anticlinales sont fréquemment injectées de corps magmatiques, notam-mentdegabbrosetdetroctolites[24,36,40].Danslazone axiale de la chaîne, au voisinage du secteur d’Imilchil(Fig. 2A ), les cuvettes synclinales renferment généra- lement des «couches rouges» continentales régressivesdu Jurassique moyen [8,9,19] et certaines des rides anti- clinales (Amagmag, Tassent et Tasraft) sont recouvertesde «couches rouges» continentales discordantes.En attribuant la totalité des «couches rouges» auDogger et en se basant sur la présence de discordancesprogressives, certains auteurs [20,21,32] ont rapporté les premières déformations majeures de l’Atlas à une«phase médio-jurassique». En attribuant les «couchesrouges» discordantes sur les rides anticlinales auJurassique supérieur ou au Crétacé inférieur, d’autresauteurs [22,25,27,33] ont considéré qu’une structura- tion compressive majeure avait affecté la chaîne auJurassique supérieur. Enfin, des travaux classiques[6] et récents [2,10,13,14] attribuent au Cénozoïque l’essentiel des déformations atlasiques.  12  A. Charrière et al. / C. R. Palevol 8 (2009) 9–19 Fig. 1. Situation géographique (A) et structure géologique (B) du Haut Atlas central dans le Maroc septentrional.Fig. 1. Geographical position (A) and main geological structures (B) of the central High Atlas in northern Morocco. Dans le prolongement des datations récemment réa-lisées dans la partie nord de la chaîne [1,4,15,31], nous avons effectué une étude biostratigraphique desterrains discordants de la région d’Imilchil, dont lesdifférentes attributions antérieures (Bathonien à Céno-manien) avaient toujours été basées sur des analogieslithologiques. Une centaine de prélèvements ayant étéeffectués dans les niveaux meubles, le contenu micro-paléontologique d’une dizaine d’entre eux a permisd’obtenir un calage biochronologique précis. L’âgepaléocène obtenu, inattendu, impose de reconsidérer lachronologie des déformations et la paléogéographie decette partie axiale de la chaîne atlasique. 2. Données de terrain et définition lithologiquede la Formation de Tasraft Comme la plupart des rides anticlinales de cesecteur (Fig. 2A), la ride de Tasraft présente deuxflancs constitués de marno-calcaires ou de calcaires del’Aaléno-Bajocien [9]. Le cœur de la ride, de nature très chaotique, est formé à la fois par du matériel tria-sique(argilitesrosesouviolacées,dolérites),dumatérielsédimentaire (carbonates liasiques) et du matériel pluto-nique intrusif  [40]. Depuis Bourcart, en 1942 [3], tous les auteurs [5,8,9,18,19,22,23,25,27,40] ont admis que la terminaison nord-est de cette ride (Fig. 2B) étaitrecouverte en discordance par des «couches rouges»continentales, surmontées de calcaires marins du Céno-manien.Nos investigations sur cette série discordantemontrent qu’il s’agit d’un ensemble sédimentaire ori-ginal que nous appelons «Formation de Tasraft». Cetteformation dont l’épaisseur avoisine 180m est définie àpartir de la coupe 1 (Fig. 2B) qui présente la succession stratigraphique la plus complète. La limite inférieure delaformationestuncontactérosifquisouligneunediscor-dance majeure. La série est organisée en cinq séquencesqui débutent par des termes détritiques de moins enmoins grossiers vers le haut: conglomérats, puis grès,silts et marnes (m) et se terminent par des dépôts cal-caires (b) de plus en plus développés. Il faut soulignerque le terme de base est un conglomérat polygéniqueformé de matériaux sédimentaires(calcaires marins duDogger provenant des flancs de la ride) et de matériauxéruptifs (notamment gabbros et autres roches grenues,ainsiquedesbasaltes,originairesducœurdelaride).Lesséries marneuses évoluent de marnes et silts rubéfiés àpasséesconglomératiques(m1)versdesfacièsplusargi-leux, jaunâtres (m4). Les barres calcaires (b) présententdifférents types de microfaciès d’eau douce (à onco-lithes, débris de thalles et gyrogonites de charophytes,ostracodes) qui témoignent d’environnements lacustreset fluvio-lacustres affectés par des conditions hydrody-namiques très fluctuantes. Dans certaines barres (b2, b4,b5), des influences laguno-marines sont attestées par laprésence de quelques niveaux à foraminifères. Ceux-ci sont représentés par des formes bisériées ou à testagglutiné,quelquesspécimensappartenantaugenre  Len-ticulina , ainsi que par quelques formes planctoniques,certainesrappelantlegenre  Morozovella ?(L.Zili,étudeen cours).Les biseautages et discordances internes de la For-mation de Tasraft (Fig. 2C, coupes 2 et 3) témoignent   A. Charrière et al. / C. R. Palevol 8 (2009) 9–19  13Fig. 2. Géologie du secteur d’étude. A. Schéma structural de la région d’Imilchil (d’après la feuille Imilchil à 1/50000). B. Détail de la terminaisonnord-est de la ride de Tasraft (d’après la feuille Imilchil à 1/50000, complétée). C. Coupes à travers les dépôts continentaux discordants paléocènesde la Formation de Tasraft.Fig. 2. Geology of the studied area. A. Structural regional map of Imilchil (after Imilchil sheet at 1/50,000). B. Detailed outcrops of the northeasternTasraftridge(afterImilchilsheetat1/50,000,completed).C.Cross-sectionsthroughthePaleoceneunconformabledepositsoftheTasraftFormation. d’intenses déformations synsédimentaires. Les barrescarbonatées, dont la base est fréquemment constituéede brèches intraformationnelles, sont en fait forméesde corps lenticulaires d’épaisseur métrique, se relayantdans le temps et dans l’espace en direction du nord-ouest, ce qui témoigne d’une mobilité quasi permanentede l’aire de sédimentation. Enfin, la présence de quartzbipyramidédebasenhautdelasériedénoteunremanie-ment constant des argilites triasiques remontées dans laride.En résumé, la Formation de Tasraft est un dépôtsyntectonique correspondant à une mésoséquence au
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