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amas sulfurés, sauf sur les rides situées dans des zones à sédimentation active, du type marge active (Davis, 1987) ou bassin d'arrière-arc (Fouquet, 1991), où la couverture sédimentaire ferait écran thermique, favorisant le dépôt des sulfures dans les sédiments (Davis, 1987). L’amas sulfuré d’Hajar (15 Mt), dans les sédiments viséens de Marrakech (Maroc), est caractérisé par une auréole métamorphique à biotite et est intimement associé à du matériel rhyolitique. Nous allons essayer de comprendre ces relations. DESCRIPTION. — Cadre géologique. — Les formations viséennes de la région de Marrakech sont caractérisées par une sédimentation syntectonique (turbidites, wildflyschs), un magmatisme bimodal
caractérisées par une sédimentation syntectonique (turbidites, wildflyschs), un magmatisme bimodal (coulées et sills acides ou basiques) et sont affectées par une tectonique varisque tardive de nappes, dans un contexte métamorphique du début du faciès schistes verts. Des amas sulfurés d’importance économique (Kettara, Hajar) sont présents dans les turbidites fines et riches en matière organique du sommet de la formation de Sakhlef, sous les turbidites carbonatées de la formation du Teqsim (Bernard et al., 1988); ils sont souvent associés à des corps rhyolitiques. Ce domaine de bassin externe varisque peut être relié à la ceinture pyriteuse Sud-Ibérique (Bordonaro et al., 1979)
relié à la ceinture pyriteuse Sud-Ibérique (Bordonaro et al., 1979) dont les amas sulfurés sont bien connus (Rio Tinto, Neves Corvo). L’amas sulfuré d’Hajar. Découvert en 1984 par le BRGM et la Direction de la Géologie du Maroc (Felenc et al., 1985), le gisement d’Hajar est un amas sulfuré d’environ 15 Mt dont la forme peut être reconstituée : la déformation et le métamorphisme varisques sont relativement faibles. C’est une galette de sulfures, aux bordures indentées, d’un diamètre compris entre 400 et 500 m et d’une épaisseur de près de 70 m; il existe des lentilles annexes, puissantes de quelques
70 m; il existe des lentilles annexes, puissantes de quelques mètres, au toit et au mur. L'amas sulfuré d’Hajar, massif et lité, passe sur ses bordures à une alternance de couches, centimétriques à métriques, de sulfures et de méta-sédiments. Le rubanement minéralogique, millimétrique, des sulfures est souligné par des alignements d’éléments chloriteux anguleux (0,3-5 mm) ou contournés et allongés (1-10 cm). Le rubanement des sulfures peut être localement contourné, oblique et discordant sur la stratification. Au mur ou au toit de certains lits de sulfures, des injections « en doigt de gant », avec cerne biotitique, recoupent les méta-sédiments encaissants
de gant », avec cerne biotitique, recoupent les méta-sédiments encaissants en déformant souplement leur litage. Les bordures de l’amas sont formées de couches de sulfures très riches en éléments chloriteux (jusqu'à 30 %) ou en fragments angulaires de méta-sédiments séricitisés ou d’une roche siliceuse blanche à lamelles de pyrrhotite. À la base de l’amas, ce sont des brèches à éléments chloriteux et éléments de minerai dans une matrice de sulfures au rubanement contourné et discordant; dessous, il y a quelques zones de brèche à matériel rhyolitique et veinules de sulfures, de type « stockwork », mais elles ne s’enracinent pas
de type « stockwork », mais elles ne s’enracinent pas en profondeur. Les couches de sulfures massifs sont constituées par une association pyrrhotite-sphalérite-galène-chalcopyrite, avec moins de 10 de grandes lamelles (500 µm) de séricite, de biotite ou de chlorite ferrifère, et des traces de quartz, calcite et sphène. Dans l'amas, on reconstitue un empilement de quatre unités où sphalérite et galène sont abondantes à la base. Les variations latérales compliquent ce schéma : la zone centrale à pyrrhotite s’enrichit en chalcopyrite, et passe à des zones périphériques riches en sphalérite et galène. La pyrite (primaire) prédomine sur la pyrrhotite dans
et galène. La pyrite (primaire) prédomine sur la pyrrhotite dans la partie ouest du gisement, où elle représente le seul sulfure de fer des couches sommitales. Les sédiments encaissants et l’auréole métamorphique. — Les turbidites du mur et du toit sont constituées de shales et silts, sériciteux et chloriteux, à lamines gréseuses millimétriques; elles renferment de 1 à 3 % de pyrrhotite, localisée à la base des lamines gréseuses ou en petites taches vacuolaires; les proportions de chlorite et de sulfures augmentent vers l’amas. L’auréole métamorphique d’Hajar est définie par l’apparition de petites biotites ferrifères (50 pm); la zone à
l’apparition de petites biotites ferrifères (50 pm); la zone à biotite est plus étendue au mur (40 m) qu’au toit (20 m). La biotite se développe, sur un matériel déjà chloriteux (chlorite ferrifère), dans une association minérale complexe à biotite-labrador-pyrrhotite avec calcite-séricite-quartz-adulaire-apatite-ilménite accessoires; cette association minérale se développe progressivement sur des taches de calcite. Des cornéennes à biotite-pyrrhotite-plagioclase calcique, avec parfois cordiérite et grenat, se développent en bordure des sulfures massifs (sur 1 à 2 m) et aux épontes des rubans et filonnets de sulfures (cerne millimétrique). La biotite et la chlorite sont très ferrifères, leur composition est identique au
la chlorite sont très ferrifères, leur composition est identique au mur et au toit et ne varie pas de façon significative. Les turbidites du toit contiennent des niveaux de calcarénite qui sont parfois envahis par des sulfures (avec biotite et plagioclase) et métamorphisés au contact (trémolite-calcite-chlorite). Les silts et shales situés entre les couches de sulfures sont séricitisés et contiennent jusqu'à 15 % de biotite ferrifère et 20 % de sulfures; ces minéraux sont associés en taches, en lits millimétriques ou encore en filonnets. Un cerne à biotite et plagioclase, avec ilménite accessoire, est présent sur les bordures des filonnets
avec ilménite accessoire, est présent sur les bordures des filonnets et de certains lits de sulfures. Le matériel rhyolithique. — Des horizons de rhyolite massive et fluidale, puissants de plusieurs mètres, sont présents à 40 m sous l’amas et sur sa bordure orientale; ils sont cernés de brèches à blocs de rhyolite chloritisée dans une matrice de chloritite à sulfures et biotite. Les blocs de rhyolite sont envahis et cernés par une association à biotite-pyrrhotite-labrador-(ilménite). L’amas est encadré, au mur et au toit, par un horizon discontinu de rhyolite, fluidale ou hyaloclastique, transformée en un assemblage à biotite-plagioclase calcique-sulfures-quartz, fortement
ou hyaloclastique, transformée en un assemblage à biotite-plagioclase calcique-sulfures-quartz, fortement chloritisé. Le faciès de hyaloclastite passe latéralement à une roche quartzeuse blanche à lamelles de pyrrhotite (200-500 µm). Les veinules de sulfures sont abondantes dans l'horizon inférieur, ainsi que des veinules à biotite-pyrrhotite-épidote-adulaire dans l'horizon supérieur. Dans l’amas, il y a aussi des horizons de méta-rhyolite chloritisée, à biotite et pyrrhotite, qui parfois injectent les silts encaissants, avec un cerne à sulfures-biotite-séricite. On y observe encore la présence de zircons prismatiques bipyramidés (50-70 µm), d’apatite et de rares quartz rhyolitiques; il en est de même pour les éléments, anguleux ou
il en est de même pour les éléments, anguleux ou contournés, de chloritite dans le minerai sulfuré. Les éléments contournés et flexueux renferment des cristallites de pyrrhotite et de sphalérite orientés dans la fluidalité; dans les éléments anguleux, les sulfures et la biotite forment des taches ovoïdes et remplissent des fissures. Dans la matrice sulfurée, un cerne millimétrique, à chalcopyrite puis sphalérite-galène, souligne la bordure des enclaves et celle des couches. Les chlorites des méta-rhyolites sont en général plus magnésiennes que celles des métasédiments. DISCUSSION. — L’auréole métamorphique. — La biotite est rare dans les amas sulfurés (Macleod et Stanton,
biotite est rare dans les amas sulfurés (Macleod et Stanton, 1984) où la chlorite est le minéral d’altération hydrothermale le plus commun. Ici, le développement de la biotite correspond à la réaction : quartz + muscovite + chlorite + carbonate + pyrite + oxyde de titane → biotite + plagioclase calcique + ilménite + pyrrhotite. Cette réaction prograde continue est caractéristique de l’évolution métamorphique de shales légèrement carbonatés sous l’action de fluides entre 350 et 400°C (Ferry, 1984; Goujou et al., 1988). Au contact de l’amas, la présence de bytownite, de grenat et de cordiérite indique des températures supérieures. La
de grenat et de cordiérite indique des températures supérieures. La biotite a été ensuite chloritisée au cours du refroidissement. Les paragèneses hydrothermales, riches en sulfures et silicates ferrifères, correspondent à des fluides riches en fer et en soufre (f S2 > — 12) et indiquent un milieu très réducteur (f O2 < — 32). Dans les conditions de haute température et de faible pression caractéristiques d’Hajar, les fluides hydrothermaux sont proches des conditions critiques de l’eau et peuvent transporter de grandes quantités de Fe, S et métaux associés. La puissance de la zone métamorphique et les forts gradients thermiques correspondants
de la zone métamorphique et les forts gradients thermiques correspondants (de l’ordre de 5 à 10°C par mètre) sont comparables à ceux des sills intrusifs dans les sédiments du golfe de Californie, 50 à 300 m sous le plancher sous-marin (Kelts, 1982). L’amas sulfuré. — Les sulfures ont des textures (exsolutions, chalcopyrite mâclée) et des compositions qui indiquent une paragenèse formée à plus de 300 °C, ce que confirme la présence de certains minéraux en traces (bismuth, cubanite, arsénopyrite, glaucodot, molybdénite). Les compositions de la pyrrhotite et de la sphalérite (8-9 Fe) sont très constantes. La structure d’ensemble de l’amas
(8-9 Fe) sont très constantes. La structure d’ensemble de l’amas suggère plusieurs pulsions hydrothermales, mais sans changement notable de la composition et de la source des fluides (données isotopiques préliminaires, Fariss, 1992). Relations avec des rhyolites. — L’amas d’Hajar est intimement associé à des horizons de rhyolite et les couches de sulfures ont des éléments de rhyolite, contournés et fluidaux ou anguleux. Ces horizons rhyolitiques peuvent recouvrir la stratification des sédiments encaissants et développent un métamorphisme de contact à biotite-labrador-pyrrhotiteséricite-(ilménite). Ce sont donc des intrusions du type sill. L’association intime entre minerai et rhyolites et l’identité des paragenèses métamorphiques développées
entre minerai et rhyolites et l’identité des paragenèses métamorphiques développées à leurs épontes montrent que minerai et rhyolites se sont mis en place conjointement. Relations avec les turbidites. — Les fluides hydrothermaux ont imprégné un matériel sédimentaire relativement poreux (pores intergranulaires à biotite-pyrrhotite) selon le plan de stratification; la porosité a pu être augmentée par dissolution du quartz. La déformation souple du litage en bordure des structures d’injection témoigne d’un sédiment peu lithifié; cependant, les enclaves anguleuses de méta-sédiments dans le minerai et les filonnets de sulfures montrent que la mise en place des sulfures s’est faite dans un matériel
mise en place des sulfures s’est faite dans un matériel induré et sous pression hydraulique. Les textures finement rubanées du minerai, ainsi que l’abondance et la disposition des enclaves, pourraient correspondre à un fluage et une déformation plastique précoce des sulfures. Modèle. — L’injection de sills rhyolitiques dans des sédiments gorgés d’eau provoque le refroidissement brutal du magma et sa bréchification; l’eau des sédiments encaissants est alors chauffée jusque dans le domaine supercritique. Cette injection magmato-phréatique se propage selon le plan de stratification et métamorphise les sédiments encaissants en diminuant leur porosité (Einsele, 1982). À l’abri de cet écran, les
leur porosité (Einsele, 1982). À l’abri de cet écran, les sulfures vont cristalliser à partir des solutions hydrothermales, s’accumuler et fluer en entraînant des fragments de verre rhyolitique et de sédiments indurés. Cependant, il y a deux objections à l’hypothèse d’une origine locale des fluides : l’altération hydrothermale est ferrifère (fluides évolués), alors que l’eau de mer des sédiments devrait donner une altération magnésienne; la masse des sulfures ne peut pas provenir du lessivage des sédiments encaissants. Le réservoir hydrothermal serait plus profond et plus vaste; les remontées de fluides chauds, transportant de fortes concentrations de métaux, accompagneraient la mise
chauds, transportant de fortes concentrations de métaux, accompagneraient la mise en place des rhyolites. C’est l’activité magmatique de ce domaine d’avant-pays orogénique qui serait donc le moteur thermique de l’activité hydrothermale. CONCLUSIONS. (1) L’amas sulfuré d’Hajar est caractérisé par un assemblage sulfuré et une auréole métamorphique de haute température (350-400 °C); il s’est formé sous le plancher sous-marin, par des injections phréato-magmatiques du type sill dans les sédiments. Ce modèle peut être appliqué à d’autres amas sulfurés pour expliquer certaines de leurs caractéristiques (taille, rubanement, auréole métamorphique). (2) La précipitation de sulfures sous le plancher océanique joue un rôle dans
de sulfures sous le plancher océanique joue un rôle dans le bilan géochimique du transfert des métaux à partir de la croûte océanique. La Compagnie Minière des Guemassa, filiale du Groupe Omnium Nord Africain, Casablanca, est chaleureusement remerciée pour son accueil et pour son soutien logistique et financier. Note remise le 5 octobre 1992, acceptée après révision le 17 décembre 1992. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES A. J. BERNARD, O. W. MAIER et A. MELLAL, Aperçu sur les amas sulfurés massifs des hercynides marocaines, Minerai. Deposita, 23, 1988, p. 104-114. M. BORDONARO, J. L. GAILLET et A. MICHARD, Le géosynclinal carbonifère sud-mésétien dans
L. GAILLET et A. MICHARD, Le géosynclinal carbonifère sud-mésétien dans les Jebilets (Maroc), Une corrélation avec la province pyriteuse du Sud d’Espagne, C. R. Acad. Sci. Paris, 288, série II, 1979, p. 1371-1374. E. E. DAVIS, Massive sulfides in a sedimented rift valley, northern Juan de Fuca Ridge, Earth Planet. Sci. Letters, 82, 1987, p. 49-61. G. EINSELE, Mechanism of sill intrusion into soft sediments and expulsion of pore water, Initial Reports Deep Sea Drilling Projects, 64, 1982, p. 1169-1176. K. FARISS, Composition isotopique en plomb et genèse des gisements Pb-Zn à encaissant paléozoïque de l’Anti-Atlas et Haut Atlas marocains,
Pb-Zn à encaissant paléozoïque de l’Anti-Atlas et Haut Atlas marocains, Diplôme Études Approfondies, Univ. Montpellier-II, 1992, 48 p. J. FELKEN, M. ALDI, A. BELLOT, M. FOURNIER, M. HEURRAS et S. DIDORI, Découverte d’un amas caché à pyrrhotite et métaux de base à Hajar (massif des Guemassa, Maroc), Chronique Recherche Minière, 478, 1985, p. 61-66. J. M. FERRY, A biotite isograd in South-Central Maine, USA : mineral reactions, fluid transfer and heat transfer, J. Petrology, 25, 1984, p. 871-893. Y. FOUQUET, Hydrothermal activity and metallogenesis in the Lau back-arc basin, Nature, 349, 1991, p. 778-781. J. FRANCHETEAU, Massive deep sea sulfide
349, 1991, p. 778-781. J. FRANCHETEAU, Massive deep sea sulfide ore deposits discovered by submersible on the East Pacific Ridge, Project RITA, 21 °N, Nature, 277, 1979, p. 523-528. J. C. GOUJOU, J. M. GOLDBERG et A. LEYRELOUP, Réactions de décarbonatation dans les roches calcaire-pélitiques de La Ballongue (zone nord pyrénéenne) : formation de biotite et de plagioclase, C. R. Acad. Sci. Paris, 307, série II, 1988, p. 39-44. R. W. HUTCHINSON, Volcanogenic sulfide deposits and their metallogenic significance, Econ. Geol., 68, 1973, p. 1223-1246. K. KELTS, Petrology of hydrothermally metamorphosed sediments at deep sea drilling site 477, southern Gulf
metamorphosed sediments at deep sea drilling site 477, southern Gulf of California rift, Initial Reports Deep Sea Drilling Projects, 64, 1982, p. 1123-1136. R. L. MACLEOD et R. L. STANTON, Phyllosilicates and associated minerals in some paleozoic stratiform sulfide deposits of southeastern Australia, Econ. Geol., 79, 1984, p. 1-22. Centre National de la Recherche Scientifique, Centre Géologique et Géophysique, Université Montpellier-Il, 43095 Montpellier, France. Géologie marine/ Marine Geology Atolls et guyots du Pacifique Nord-Ouest : résultats préliminaires du Leg ODP 143 François BAUDIN, Hubert ARNAUD, William W. SAGER, Edward L. WINTERER, John FIRTH, Peter E. BAKER, Timothy BRALOWER, Paterno CASTILLO,
WINTERER, John FIRTH, Peter E. BAKER, Timothy BRALOWER, Paterno CASTILLO, Patricia COOPER, Peter G. FLOOD, Xenia GOLOVCHENKO, Yassufumi IRYU, Michael IVANOV, Hugh C. JENKINS, Jeroen A. M. KENTER, Ivar O. MURDMAA, Jörg MUTTERLOSE, Yoshifumi NOGI, Charles K. PAULL, Evelyn POLGREEN, Ursula RÖHL, William V. SLITER, André STRASSER, Nicola H. M. SWINBURNE, John A. TARDUNO et Robert van WAASBERGEN Résumé Au cours du Leg 143, 12 forages répartis sur 6 sites, ont permis d'étudier (1) le développement, l'évolution et l'ennoiement pendant le Crétacé de deux guyots du Pacifique Nord-Ouest, (2) la sédimentation du Crétacé supérieur et du Tertiaire dans un bassin
sédimentation du Crétacé supérieur et du Tertiaire dans un bassin au pied de l'atoll de Bikini dans les Iles Marshall et (3) la capacité du N/O Joides-Resolution à forer en eau peu profonde. Environ 3 800 m de sédiment et de basalte ont été carottés par des profondeurs d'eau allant de 38 à plus de 4800 m. Une histoire des guyots du Crétacé inférieur des Mid-Pacific Mountains est désormais esquissée. Northwestern Pacific atolls and guyots: ODP Leg 143 preliminary results Abstract During Leg 143, 12 holes located on 6 sites allowed study of (1) the development, growth and drowning of
allowed study of (1) the development, growth and drowning of two Cretaceous atolls in the NW-Pacific, (2) the Upper Cretaceous and Tertiary archipelagic apron adjacent to Bikini Atoll in Marshall Islands and (3) the shallow-water drilling capability of Joides-Resolution. About 3,800 m of sediment and basalt were cored with water-depths varying from 38 to 4,800 m. A new history of evolution of Early Cretaceous guyots in the Mid-Pacific Mountains is now proposed. Abridged English Version Leg 143 was the first of two Ocean Drilling Program (ODP) legs whose purpose was to drill atolls and guyots of the western Pacific. The
to drill atolls and guyots of the western Pacific. The main goals were to study the development, growth and drowning of Cretaceous carbonate platforms in the Pacific, to examine their record of sea-level changes, and to decipher the tectonic and volcanic history of these edifices. Twelve holes, located on 6 sites (fig. 1), have been studied. Two deep holes drilled into the Cretaceous lagoonal facies of Allison (hole 865A) and Resolution (previously named Huevo, hole 866A) Guyots yielded thick, shallow-water limestone caps that recorded the histories of the guyots from the submergence of volcanic pedestals through the final drowning of
the submergence of volcanic pedestals through the final drowning of the carbonate platform. Hole 865A (Allison Guyot) penetrated 731 m of upper Albian shallow-water limestones becoming organic-rich and clayey within the bottom 100 m (fig. 2A). Basalt intrusives interlayered with limestones were recovered in the last 34 m. Evidence of prolonged emergence (dissolution, mineralization, infilling of cavities by upper Cretaceous sediments) occurs at the top of the shallow-water carbonates. During the Paleogene, the guyot acquired a substantial pelagic cap (about 140 m), consisting mainly of upper Paleocene and lower to mid-Eocene nannofossil and foraminiferal oozes. Resolution Guyot (site 866A) gave
mid-Eocene nannofossil and foraminiferal oozes. Resolution Guyot (site 866A) gave a section of 124 m of basalt overlain by 1 620 m of shallow-water limestone (fig. 2B). The carbonate sequence ranges from Barremian to Albian in age with a predominance of dolomitized oolitic/oncoidal facies near the bottom and cyclic, often restricted, lagoonal facies at the top. Evidence of karstification and mineralized surfaces also occurs on the top of this carbonate edifice. The guyot is capped by a thin veneer of Note présentée par Jean DERCOURT. 0764-4450/93/03160505 $ 2.00 co Académie des Sciences 1), ont été implantés : la plupart sur
des Sciences 1), ont été implantés : la plupart sur deux guyots des Mid-Pacific Mountains (sites 865 à 868); un dans les faciès de bassin profond au Sud de l'atoll de Bikini (site 869); le dernier site (870) correspondait à un essai technique de forage et de positionnement du N/O Joides-Resolution en eau très peu profonde (38,6 m) dans l'atoll d'Anewetok (anciennement Eniwetok, Iles Marshall). PRINCIPAUX RÉSULTATS. — Sur le Guyot Allison situé au cœur des Mid-Pacific Mountains (fig. 1), le site 865 a montré le grand développement des carbonates de plate-forme du Crétacé inférieur sous une couverture pélagique tertiaire
de plate-forme du Crétacé inférieur sous une couverture pélagique tertiaire peu épaisse. Le puits 865A (870,9 m de pénétration par 1518,4 m de profondeur d'eau) a rencontré de bas en haut (fig. 2 A) : — 249 m de calcaires argileux bioclastiques, plus ou moins dolomitisés et riches en matière organique (débris de plantes particulièrement bien conservés vers la base de cette unité). Les 33,3 m inférieurs renferment des basaltes alcalins correspondant à des sills intrusifs dans les sédiments de l'Albien, traduisant un rajeunissement de l'activité volcanique ou une phase effusive tardive; — environ 415 m de calcaires blancs, datés
effusive tardive; — environ 415 m de calcaires blancs, datés de l'Albien, présentant des faciès variés : mudstones à dasycladales et spongiaires, wackestones et packstones à gastéropodes et bivalves dominants (dont les tests fortement dissous ont entraîné une faible récupération des carottes) ainsi que de rares grainstones. Ces faciès suggèrent un environnement lagunaire calme, peu profond et relativement confiné bien que la présence de quelques rudistes et de rares coraux indiquent des tendances marines plus ouvertes à certains niveaux; 67,6 m de carbonates de plate-forme semblables aux précédents, mais karstifiés sur au moins 40 m. Les cavités sont remplies par
sur au moins 40 m. Les cavités sont remplies par du matériel pélagique manganésifère et phosphaté contenant des nannofossiles calcaires et des foraminifères planctoniques du Crétacé supérieur; 119,7 m de vase carbonatée pélagique d'âge Paléocène à Quaternaire, incluant une épaisse série du Paléocène supérieur-Eocène supérieur, forée à trois reprises (puits 865 A, B et C). Sur le Guyot Resolution (anciennement Huevo), situé à l'extrémité occidentale des Mid-Pacific Mountains (fig. 1), le puits 866A (1743,6 m, record de pénétration en seul Leg) a recoupé de bas en haut (fig. 2 B) : 123,6 m de basaltes correspondant probablement à des coulées
: 123,6 m de basaltes correspondant probablement à des coulées subaériennes dont l'altération a conduit à la formation d'argiles rouges entre certaines coulées. Au sommet, ces basaltes présentent une polarité magnétique inverse indiquant que ces épanchements sont antérieurs au Chron MO (118 à 124 Ma selon l'échelle utilisée); environ 220 m de grainstones à oolites et oncolites, assez fortement dolomitisés, dont les nuclei correspondent parfois à de petits foraminifères benthiques et des débris d'échinodermes; environ 196 m de wackestones plus argileux à laminites algaires dans lesquelles des fragments de rudistes, ammonoïdes benthiques, dasycladales, etc. sont visibles. Les assemblages de foraminifères