Nom et Prénom Etablissement d'Inscription Date d'Inscription C.E.D Directeur Thèse  

Kamal  SABRI           FSDM 04/11/2013 Sciences et Technologies      Ahmed NTARMOUCHANT 

El Mehdi JEDDI FSDM 05/11/2018 Sciences et Technologies      Ahmed NTARMOUCHANT      

Mustapha ElABOUYI       FSDM 05/11/2012 Sciences et Technologies Mohamed DAHIRE 

Btissam JABRI FSDM 02/11/2015 Sciences et Technologies Abdelbaset M. HESSANE

Samir HAKIMI FSDM 04/11/2014 Sciences et Technologies Abdelbaset M. HESSANE

Présentation : 

Les ceintures orogéniques autour du Craton Ouest Africain (WAC) sont le résultat de processus géodynamiques qui ont abouti à l’individualisation d’ensembles géologiques qui sont les chaines éburnéenne (Mali, Sénégal, Burkina Faso, Maroc), panafricaine (Mauritanie, Maroc) et hercynienne (Maroc). De multiples travaux, dont ceux des anciens laboratoires ont mis en évidence l’importance des études pluridisciplinaires de ces ceintures pour la valorisation des ressources minérales.

Plusieurs acquis constituent une plateforme pour la définition de ce projet :

•  Les travaux sur le gisement aurifère de Kalana (Mali) a permis de caractériser les terrains birimiens du Sud du Mali au sein desquels le gisement aurifère de Kalana a été défini comme un gisement mésothermal tardiorogénique (Sangaré et al.,  et 2014b; Salvi et al., 2016) ;

•  Les études menées dans les boutonnières de Bou-Azzer et de Zenaga ont porté sur les aspects tectono-magmatiques des séries protérozoïques et la caractérisation des minéralisations fines associées (Tekiout, 2003); 

•  La Maroc varisque, domaine particulier de la chaîne hercynienne, fait encore l’objet de débats sur la vergence des structures, l’âge de la déformation et le modèle géodynamique global et ses iens avec la chaine varisque ouest-européenne. Une meilleure connaissance des liens tectonique-sédimentation-magmatisme est cruciale pour les « politiques » d’explorations et d’exploitations minières. Nos travaux ont proposé un modèle géodynamique globale réinterprétant les bassins carbonifères comme des bassins d’avant pays liés à une subduction à vergence ouest (Ben Abbou et al., 2001, Roddaz et al., 2002 et 2006, Ntarmouchant et al., 2002, Bennouna et al., 2004, Driouch et al., 2011, Ntramouchant et al., 2016,  Smaili, 2017).

Projet:

Ainsi, la valorisation de ces ressources minérales en Terre profonde est tributaire à la fois de l’avancée des connaissances fondamentales de la géologie des secteurs cibles et des techniques d’exploration et d’investigations minières. Dans cette perspective nous nous proposons :

•  de mieux caractériser les minéralisations, notamment aurifères, en relation avec l’orogenèse éburnéenne dans les formations birimiennes au Sud du Mali et au Sénégal oriental (Kédougou- Kénieba) en collaboration avec les entreprises minières comme IAMGOLD. Nous prévoyons, pour compléter les données dont nous disposons, des datations systématiques des formations et des processus par les méthodes U-Pb sur les zircons du cortège magmatique granitique, probable vecteur des fluides minéralisateurs et les analyses RAMAN des différentes générations d’inclusions fluides qui accompagnent les minéralisations. L’élaboration d’un projet ciblant cette thématique sera l’un de nos objectifs à court terme ;

•  d’élargir les investigations aux formations du Paléoprotérozoïque (Birimien) dans les boutonnières au Sud de l’accident majeur de l’Anti-Atlas mais aussi dans celles du PII-III au Nord de cet accident, notamment les boutonnières de Bou Azzer et Zenaga citées ci-dessus ;

•  de caractériser pétrologiquement et géochimiquement le magmatisme qui accompagne l’édification des bassins carbonifères, ossature de l’orogène varisque. En effet, l’étude de ce magmatisme est une clé importante pour la définition des contraintes tectoniques responsables de la genèse des magmas mafiques mantelliques et surtout de leur différenciation et leur mise en place. Nous avons mené des travaux dans les secteurs du bassin de Fourhal au NE du massif central qui ont consisté à la recherche des compositions chimiques des liquides magmatiques en équilibre avec les cumulats mafiques (Driouch et al., 2011, Laguenini, 2013). Il convient maintenant de mener les mêmes investigations sur les roches mafiques des secteurs de Kettara (Jebilets orientales), Bou Acila (SE du Massif central) (Ntarmlouchant et al., 2002 ; Ntarmouchant at al., 2016 ; Smaili , 2017) ; . Ces résultats, synthétisés, peuvent être couplés aux données isotopiques Rb-Sr, Sm-Nd et U-Pb pour caractériser les sources et dater la mise en place. Les résultats permettront de lever cette grande ambiguïté et de proposer des schémas structuraux cohérents. Cela permettra, entre autres, de proposer des guides de prospection minière objectifs ;

•  de déterminer les facteurs qui contrôlent la mise en place des minéralisations principalement aurifères, d’âge varisque, dans les domaines des Atlas et des mesetas. Une étude ciblée qui tentera de définir les conditions géochimiques du dépôt de l’Or et des métaux associés en relation avec les contextes tectoniques locaux et le contexte géodynamique global. En effet la réinterprétation des bassins carbonifères en termes de bassins d’avant pays exige une réorientation de l’exploration minière vers des structures  potentiellement porteuses de ces minéralisations. Sont ciblés les indices aurifères de Tazzekka, du Ment (Belkasmi et al., 1999 ; El Mbarki et al., 2006), de l’Aouam et de Tamlelt.

Enfin, nous proposons de mettre en place, de façon périodique, des formations dont les modalités de participations et organisationnelles seront définies à court terme, pour l’acquisition de compétences théoriques et pratiques des techniques liées aux sciences de la Terre en général :

•  acquisition et traitement de données géochimiques et isotopiques de différentes natures et de différents ordres ;

•  modélisations des processus magmatiques et métamorphiques ;

•  techniques de cartographie géologique ciblée aux problématiques des ressources minérales.

 Présentation :  

Les roches magmatiques de toutes les compositions et de tous les âges englobent des xénolithes témoins des terrains traversés par ces magmas depuis leur source jusqu’au niveau de leur mise en place. Ces xénolithes gardent dans leur mémoire minéralogique, texturale et géochimique toutes les étapes de leur transport. Ils permettent ainsi de reconstituer les épaisseurs et les histoires thermiques des terrains traversés.

Ces données sont cruciales quand les racines des orogènes ne sont pas à l’affleurement. Tous les ensembles géologiques du Maroc ont été traversés par différents types de magmas au cours de leur édification :

•  les granites varisques sont porteurs de xénolithes qui permettent de caractériser les sources notamment leur composante crustale. C’est le cas par exemple du massif d’Aouli Mibladen où plusieurs études pétrogénétiques sont engagées et validées (Dahire, 2004 ; Elabouyi et 2019) ;

• les xénolithes portés par les filons postorogéniques permiens permettent de caractériser la croûte continentale et sa thermicité consécutivement à l’orogenèse varisque (Ntarmouchant, 2003 ;Duchène et al., 2015);

• le volcanisme mio-plio quaternaire traverse tout le Maroc depuis l’Anti-Atlas (Siroua, Saghro,etc…) au Sud jusqu’aux monts de Oujda au NE en passant par les provinces volcaniques du Maroc central et du Moyen-Atlas. Les laves émises sont porteuses de plusieurs xénolithes formant deux groupes majeurs. Les orthogranulites et les paragranulites.

Des études préliminaires ont été menées, les premiers résultats obtenus sont prometteurs (Álvarez- Valero et al., 2011). Ces études sont l’objet d’une collaboration entre nos équipes et des équipes de l’université de Lisbonne (Portugal) et de Toulouse (France) et Leiden (Hollande) dans le cadre de mémoires de masters impliquant des étudiants de tous ces pays. Nous prévoyons, sur ces aspects là aussi de faire des propositions de projets de collaboration financés 

 Projet :

Cette étude rejoint le volet métamorphisme. Elle consistera à :

• faire une étude pétrogénétique détaillée en précisant la pétrographie, et la minéralogie et les textures des différents échantillons provenant de plusieurs régions cibles dans l’ensemble du Maroc ;

• procéder à leur classification systématique et à leur répértoriage ;

• analyser les phases minérales avec les techniques des analyses ponctuelles (microsonde électronique) et de  cartographie chimique ;

•  procéder aux investigations géochimiques des échantillons en relation avec les contextes spécifiques ;

•  la datation radiométrique pour préciser les âges des épisodes de métamorphisme et de déformations subies ;

•  la modélisation des processus par la méthode des pseudosections dans le but de préciser les conditions thermobarométriques des équilibres relevés dans ces échantillons.

Les résultats obtenus permettront de retracer l’histoire thermique de la croûte continentale du Maroc et de relever ainsi les principales étapes qu’il conviendra de confronter avec les résultats obtenus par les méthodes classiques. Il s’agit là d’un apport majeur pour comprendre les mécanismes orogéniques varisques mais aussi les problématiques d’ordre  gravimétrique en lien avec les altitudes anormales des Atlas dans notre pays.

 Présentation

Situé au NW de l’Afrique, le Maroc est bordé par la mer méditerranéenne au Nord, l’océan Atlantique à l’Ouest et les terres émergées sahariennes et atlasiques au Sud et à l’Est. Ce pays occupe une position privilégiée par rapport à la façade atlantique qui constitue sa source principale d’arrosage. Le relief du Maroc n’est pas seulement le résultat de l’orogenèse atlasique mais il est aussi largement tributaire d’une anomalie mantellique appelée Ligne Chaude du Maroc (Moroccan Hot Line). Leurs effets conjugués permettent d’expliquer la diversité des reliefs qui sont marqués essentiellement par la présence de quatre chaînes de montagnes façonnées par un réseau hydrographique soulignant une certaine dissymétrie très remarquée surtout entre le versant méditerranéen et le versant atlantique. Il s’agit d’une structuration ne favorisant pas le développement de grands bassins hydrogéologiques, puisque ces quatre chaînes de montagnes se succèdent sur moins de 1000 Km et font du Maroc un pays  où manquent les grandes structures synclinales susceptibles de préserver les eaux souterraines. Cette structuration a pour conséquence l’individualisation de nombreux bassins hydrologiques avec des aires géographiques très limitées et donc une restriction des potentiels en eau notamment les eaux souterraines dont les aquifères sont caractérisés par une hétérogénéité liée essentiellement à des variations lithologiques, structurales et hydrodynamiques, en relation avec plusieurs processus (évolution diagénétique, déformation, fracturation et karstification).

La lithologie au Maroc notamment la région de Fès-Meknès est dominée par les marnes et montre une extension réduite des faciès perméables et semi-perméables potentiellement aquifères qui varient d’une zone à l’autre. Il s’agit des roches calcaires, des grès ou des conglomérats et même des roches imperméables qui possèdent une forte porosité de fractures. Seuls, les calcaires jurassiques représentent l’aquifère le plus important sur le territoire marocain. Ainsi, les réserves en eau souterraine se manifestent au Maroc généralement sous forme de résurgences d’eau douce émergeant entre les formations argileuses sous-jacentes triasiques et celles de la plateforme carbonatée jurassique. Ces eaux souterraines qui constituent une part importante des ressources hydriques au Maroc, alimentent de nombreuses sources thermales dont les températures à la résurgence oscillent généralement entre 25°C et 60°C (Lakhdar et al. 2006) ce qui leur confère un intérêt médicinal et énergétique. Les conditions pour la mise en place de tels systèmes hydrothermaux sont d’une part des structures géologiques particulières favorisant une circulation rapide de l’eau en profondeur et d’autre part une source de chaleur, c’est à dire un flux géothermique relativement important. La région de Fès-Meknès, par son contexte géologique et géodynamique, rassemble ces deux conditions.

Par ailleurs, les importations de l'énergie au Maroc sont importantes en raison de l’absence de grandes réserves de carburant fossiles. Cependant, le Maroc est un pays caractérisé par un capital géothermique très remarquable. Il compte plus de 120 sources thermo-minérales dont les températures oscillent entre 25°C et 54°C (Lakhdar et al. 2006, Lakhdar et al. 2007). Ces sources chaudes, actuellement utilisées comme hydro-ressources (ZPS), sourdent au niveau des différents domaines structuraux marocains (Rif, Meseto-atlasiques et l’Anti Atlas) mais elles constituent un système hydrothermal très développé surtout dans la région de Fès-Meknès. Ces résurgences sont liées à une circulation profonde dans des zones où les gradients géothermiques sont anormaux (> 35°C/km). De ce fait, ce système hydrothermal est contrôlé par plusieurs facteurs qui régissent l’environnement géologique des résurgences, le flux de chaleur et les caractéristiques chimiques de ces eaux à l’échelle régionale ou locale.

Ainsi et par le biais d’une nouvelle approche pluridisciplinaire (géologiques, structurales, géochimiques et géothermométriques) et multicritères, le présent projet a pour objectif d’appréhender l’étude de certaines sources chaudes sourdant au niveau des différents domaines structuraux marocains dans la région de Fès Meknès. Elle permettra de mettre en évidence leurs caractéristiques typologiques chimiques, leur parenté chimique et d’appréhender les mécanismes tectoniques responsables de ces résurgences.

 Projet:

Au Maroc, les sources thermales sourdent au niveau des différents domaines structuraux (Rif, Meseto-atlasique et l’Anti Atlas) avec une nette concentration au niveau de la région de Fès-Meknès (Lakhdar et al., 2006 ; Sabri et al., 2019). Cette dernière est caractérisée par un potentiel géothermique très remarquable. Il compte plus d’une cinquantaine de sources thermominérales dont les températures oscillent entre 25°C et 54°C. Elle est constituée par trois domaines structuraux : le Prérif au nord, le sillon sud-rifain au centre et le domaine meseto-atlasique au sud.

Au Nord, le Prérif et le Sillon Sud Rifain sont caractérisés par des structures chevauchantes alpines résultant d’une compression N-S en relation avec le rapprochement entre l’Europe et l’Afrique. Le domaine prérifain où s’observe une concentration des sources thermales (Sabri, 2019 ; Sabri et al., 2019), montre des structures anticlinales matérialisées par des coeurs jurassiques et/ou crétacées, séparées par des synclinaux où les dépôts marno-calcaire du Crétacé supérieur et marno-sableux du Miocène moyen sont les plus dominants. Ces structures anticlinales jurassico-crétacées affleurent largement au niveau des Rides Sud Rifaines. En revanche, le Sillon Sud Rifain, défini comme un bassin d’avant fosse, est formé par une épaisse série marneuse d’âge Tortono-Messinien reposant soit sur un substratum calcaro-dolomitique du Lias, soit sur des argiles rouges bariolées du Trias ou encore sur des formations du socle paléozoïque. Ce dispositif structural, s’intégrant dans le système d’avant pays (Abdelkhaliki, 1997), est engendré suite à la migration des chevauchements vers l'extérieur de la chaîne. Ces derniers sont en relation avec des décollements placés au niveau du Trias (Tejera et Duee, 1993- 2002) et du Crétacé (Morley, 1992).

Le Moyen Atlas regroupe deux entités structurales différentes : le Moyen Atlas plissé à l’est et le Moyen Atlas tabulaire à l’ouest. Ces deux structures sont séparées par un accident tectonique majeur nommé « Accident Nord Moyen atlasique ». Le Moyen Atlas plissé, représenté par des massifs montagneux, est marqué par une déformation souple ayant engendrée, d’Est en Ouest, une succession des rides anticlinales fracturées que séparent des zones synclinales. Cependant, le Causse Moyen Atlasique, à matériel essentiellement carbonaté, constitue un vaste plateau à structure monoclinale matérialisée par une déformation à caractère essentiellement cassant. 

Les sources chaudes de la région de Fès-Meknès émergent au niveau des différentes formations géologiques notamment celles du Tertiaire à dominance marneuse dans le Prérif et le Sillon Sud Rifain, celles du secondaire essentiellement carbonaté du Moyen Atlas et des Rides Sud Rifaines ainsi que les formations cristallophylliennes du Paléozoïque mesetien. Ces sources sont liées à une circulation profonde où les gradients géothermiques sont anormaux (> 35°C/km; Barkaoui et al. 2015 ; Zaghloul et al., 2015). Ainsi, la distribution des rejets thermiques parait fortement liée aux principales structures tectoniques actives du Maroc et en particulier celles de la région de Fès-Meknès (Sabri, 2019 ; Sabri et al., 2019). Or, la présence des structures tectoniques actives profondes dans des zones jusqu'à présent considérée comme stable a été mise en évidence au niveau de la source de My Yacoub dans la région de Fès-Meknès (Lakhdar et al., 2006 et 2007). En particulier, des accidents faisant partie d’un grand système de failles qui s’étend entre les domaines rifain et meseto-atlasique. Ces accidents sont souvent soulignés par des sources thermales qui émergent comme une signature de la structure profonde de la croûte (Telmo et al., 2018). La région de Fès-Meknès qui est à cheval sur trois domaines structuraux constitue une zone privilégiée pour élucider ce type de relation eaux-thermales structures profonde.

Ainsi, dans le but d'améliorer le cadre hydrogéologique de ces potentielles ressources géothermiques, une étude géologique, géochimique, et géophysique seront menées sur les eaux hermominérales représentatives des différents domaines structuraux de la région de Fès-Meknès notamment les sources qui sourdent (Sabri et al., 2019 ; Sabri, 2019):

Dans le domaine meseto-atlasique à savoir les sources d’Oulmès jaillissant dans les formations paléozoïques du Massif Hercynien Marocain Central (cette source chaude n’appartient pas à la région mais elle est utilisée comme témoin des eaux thermales ayant circulées au sein des formations cristallophylliennes) ainsi que celle d’Issouka (région de Marmoucha) qui émergent au sein des formations carbonatées jurassiques atlasiques.

Au front sud du domaine rifain au sein des formations secondaire et tertiaires de la chaîne rifaine où ces sources sont alignées suivant une direction E-W (Outita, Bab Tiouka, My Driss Zerhoun, My Yacoub, Ain Allah, Tghat et Zalagh) qui matérialise le front de chevauchement sud de la chaine rifaine.

Les données préliminaires des eaux thermominérales sélectionnées montrent une large gamme de caractéristiques physico-chimiques avec des salinités oscillantes entre 0.8 g/L et 32.8 g/L et des températures comprises entre 24ºC et 54ºC ainsi qu’une signature isotopique confirmant une origine météorique. Les caractéristiques physico-chimiques sont principalement contrôlées par les processus d'interaction eau-roche-gaz, tels que la dissolution partielle des carbonates et des évaporites présentes en profondeur, ainsi que les processus de mélange avec les eaux froides superficielles et/ou des eaux connées.

La géothermométrie atteste que les températures importantes de ces eaux au sein des réservoirs sont atteintes à des profondeurs estimées à 3 km. La répartition des sources thermales au niveau de la région de Fès-Meknès parait fortement liée aux structures tectoniques actives en relation avec la compression N-S liée à la convergence Afrique-Europe, comme le Prérif, le Sillon Sud Rifain et le Moyen Atlas. En réponse à ce raccourcissement N-S, la réactivation des accidents hercyniens, en particulier ceux de direction NE-SW hérités du socle hercynien (comme les failles de Nekor), faciliterait non seulement la circulation des eaux à différentes profondeurs et par la suite leur ascension vers la surface mais aussi le transfert du flux de chaleur (Jeddi et al., 2019).