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Géologie, géochimie et géochronologie du gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou (Haut-Atlas oriental), Geology, geochemistry and geochronology of the tamlalt-menhouhou gold deposit (easterrn high-atlas)

De
319 pages
Sous la direction de Alain Cheilletz, Dominique Gasquet
Thèse soutenue le 23 mai 2007: INPL
Le gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la boutonnière paléozoïque de Tamlalt (Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la chaîne du Haut-Atlas et la chaîne de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées dans des formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma). Deux minéralisations aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère primaire de type Iron Oxide Copper Gold deposit (IOCG) associée à un altération sodique (± calcique) caractérisée par un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As, Sb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère secondaire de type Shear zone related gold deposit associée aux altérations argilleuses et phylliteuses localisées le long des décro-chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde ionique effectuée sur les zircons hydrothermaux génétiquement associés au phénomène d'albitisation permet d'obtenir un âge Ordovicien supérieur (449 ± 8 Ma) pour la minéralisation aurifère primaire. Cet âge est confirmé par la datation 40Ar/39Ar sur deux mono-grains de muscovites et souligne le potentiel des zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en métallogénie. La minéralisation aurifère secondaire est datée au Stéphano-autunien (293 ± 7 Ma) par géochronologie 40Ar/39Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse et phylliteuse et aux veines de quartz aurifères. Cet âge souligne l'importance de cette orogenèse pour la remobilisation de pré-concentrations métallifères.
-Métallogénie
-Haut-Atlas
-Zircons hydrothermaux
-Maroc
-Sonde ionique
-Gisement polyphasé
The Tamlalt-Menhouhou gold deposit is located on the southern edge of the Neoprotérozoic-Palaeozoic Tamlalt inlier (Eastern High-Atlas), just north of the limit between the High-Atlas belt and the Anti-Atlas belt. Mineralizations are enclosed in Ediacaran volcano-sedimentary formations (U/Pb age: 569 ± 8 Ma). Two different gold mineralizations were identified: (i) a primary gold mineralization of the type “Iron Oxide Copper Gold deposit” (IOCG) characterized by a strong sodic (± calcic) alteration and (ii) a secondary gold mineralization corresponding to a “Shear zone related gold deposit” and related to a strong argillic and phyllic alteration localized along the shear faults. A detailed ion microprobe study of hydrothermal zircons genetically associated with albitization provide a Late Ordovician age (449 ± 8 Ma) for primary gold mineralization. This age is confirmed by 40Ar/39Ar dating of two muscovite mono-grains, and underscores the potential of zircons to record hydrothermal events, and the interest of these phases for metallogeny. A Late Variscan age (293 ± 7 Ma) is defined by 40Ar/39Ar analysis of phengites from the phyllic alteration synchronous with auriferous quartz vein development, and which is assumed to represent the age of gold mineralization. This age demonstrates the consequences of the Variscan orogeny for the re-mobilization of metalliferous pre-concentrations.
Source: http://www.theses.fr/2007INPL026N/document
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Géologie, géochimie et géochronologie du gisement aurifère
de Tamlalt-Menhouhou (Haut-Atlas oriental)

Le gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la
boutonnière paléozoïque de Tamlalt (Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la Thèse
chaîne du Haut-Atlas et la chaîne de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées
dans des formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma). présentée pour l'obtention du titre de
Deux minéralisations aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère
primaire de type "Iron Oxide Copper Gold deposit" (IOCG) associée à un altération Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine
sodique (± calcique) caractérisée par un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As,
Spécialité : Géosciences, Matières Premières et EnvironnementSb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère secondaire de type "Shear zone related gold
deposit" associée aux altérations argilleuses et phylliteuses localisées le long des décro-
chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde ionique effectuée sur les zircons présentée et soutenue publiquement par
hydrothermaux génétiquement associés au phénomène d'albitisation permet d'obtenir un
Ewan PELLETERâge Ordovicien supérieur (449 ± 8 Ma) pour la minéralisation aurifère primaire. Cet âge
40 39est confirmé par la datation Ar/ Ar sur deux mono-grains de muscovites et souligne le
potentiel des zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en le 23 mai 2007
métallogénie. La minéralisation aurifère secondaire est datée au Stéphano-autunien (293
40 39± 7 Ma) par géochronologie Ar/ Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse
et phylliteuse et aux veines de quartz aurifères. Cet âge souligne l'importance de cette GEOLOGIE, GEOCHIMIE ET GEOCHRONOLOGIE DU
orogenèse pour la remobilisation de pré-concentrations métallifères. GISEMENT AURIFERE DE TAMLALT-MENHOUHOU
(HAUT-ATLAS ORIENTAL) Geology, geochemistry and geochronology of the Tamlalt-Menhouhou
gold deposit (eastern High-Atlas)

The Tamlalt-Menhouhou gold deposit is located on the southern edge of the
Neoprotérozoic-Palaeozoic Tamlalt inlier (Eastern High-Atlas), just north of the limit
between the High-Atlas belt and the Anti-Atlas belt. Mineralizations are enclosed in Composition du Jury :
Ediacaran volcano-sedimentary formations (U/Pb age: 569 ± 8 Ma). Two different gold
mineralizations were identified: (i) a primary gold mineralization of the type “Iron Oxide Rapporteurs : M. Robert Moritz Professeur, Université de Genève
Copper Gold deposit” (IOCG) characterized by a strong sodic (± calcic) alteration and (ii) M. Jean-Louis Paquette Directeur de recherche, UMR 6524 CNRS;
a secondary gold mineralization corresponding to a “Shear zone related gold deposit” Clermont-Ferrand
and related to a strong argillic and phyllic alteration localized along the shear faults. A Examinateurs : M. Abdellah Mouttaqi Directeur de l'e x ploration minière, ONHYM,
Rabatdetailed ion microprobe study of hydrothermal zircons genetically associated with
M. Etienne Deloule Directeur de recherche, CNR S - CRPG, Nancyalbitization provide a Late Ordovician age (449 ± 8 Ma) for primary gold mineralization.
40 39This age is confirmed by Ar/ Ar dating of two muscovite mono-grains, and underscores Invité : M. Xavier Foata Directeur du Bureau pour l'innovation et la
Qualité Ministère de l'Economie et des the potential of zircons to record hydrothermal events, and the interest of these phases
Finances40 39for metallogeny. A Late Variscan age (293 ± 7 Ma) is defined by Ar/ Ar analysis of
phengites from the phyllic alteration synchronous with auriferous quartz vein Directeurs de thèse : M. Alain Cheilletz Professeur, ENSG -INPL, Nancy Université
development, and which is assumed to represent the age of gold mineralization. This M. Dominique Gasquet Professeur, Université de Savoie, Chambery
age demonstrates the consequences of the Variscan orogeny for the re-mobilization of
metalliferous pre-concentrations.
Géologie, géochimie et géochronologie du gisement aurifère
Ewan PELLETER
23 Mai 2007
de Tamlalt-Menhouhou (Haut-Atlas oriental)


Thèse
présentée pour l'obtention du titre de

Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité : Géosciences, Matières Premières et Environnement


présentée et soutenue publiquement par

Ewan PELLETER


le 23 mai 2007


GEOLOGIE, GEOCHIMIE ET GEOCHRONOLOGIE DU
GISEMENT AURIFERE DE TAMLALT-MENHOUHOU
(HAUT-ATLAS ORIENTAL)
Contribution des évènements Ediacariens, Ordoviciens supérieurs et
Stéphano-autuniens au polyphasage des minéralisations et à la
géodynamique de la bordure nord du Craton Ouest Africain.





Composition du Jury :

Rapporteurs : M. Robert Moritz Professeur, Université de Genève
M. Jean-Louis Paquette Directeur de recherche, UMR 6524 CNRS;
Clermont-Ferrand
Examinateurs : M. Abdellah Mouttaqi Directeur de l'exploration minière, ONHYM,
Rabat
M. Etienne Deloule Directeur de recherche, CNRS-CRPG, Nancy
Invité : M. Xavier Foata Directeur du Bureau pour l'innovation et la
Qualité - Ministère de l'Economie et des
Finances

Directeurs de thèse : M. Alain Cheilletz Professeur, ENSG-INPL, Nancy Université
M. Dominique Gasquet Professeur, Université de Savoie, Chambery D








































Faim


Si j’ai du goût, ce n’est guère

Que pour la terre et les pierres



Je déjeune toujours d’air,

De roc, de charbon, de fer…



Arthur Rimbaud, Poésies
Remerciements


J'adresse mes plus sincères remerciements à mes deux directeurs de thèse Alain
Cheilletz et Dominique Gasquet pour m'avoir proposé ce sujet de recherche et pour m'avoir
fourni les moyens de le mener à terme. Je vous remercie plus particulièrement pour vos
remarques constructives, notamment en ce qui concerne les secrets de la rédaction scientifique
et pour la rigueur que vous m'avez demandé dans l'argumentation de mes idées.

Je remercie Jean-Louis Paquette et Robert Moritz qui ont accepté d'être rapporteurs de
cette thèse, ainsi que Etienne Deloule et Abdellah Mouttaqi pour avoir accepté d'être les
examinateurs de ce travail.

Ce travail est avant tout une collaboration avec le Maroc, et à ce titre j'aimerai
remercier tous les gens de l'ONHYM pour leur accueil chaleureux, leurs sourires et leur aide
précieuse sur le terrain. Merci tout particulièrement à Abdellah Mouttaqi, Abdelkhalek El
Hakour, M'hammed Annich, et bien sur Alal (pour m'avoir fait découvrir une partie
intéressante de la culture marocaine) et Boujemah (présent avec sa bonne humeur sur chaque
mission de terrain).

Je remercie Bernard Marty pour m'avoir accueilli au sein du CRPG pendant ces 3
années (et demi) de thèse. Etant donné l'aspect pluridisciplinaire de cette étude, il m'est arrivé
de côtoyer de nombreuses personnes au cours de mes manipulations diverses et variées….
Ainsi, je remercie toute l'équipe de la sonde ionique du CRPG : Denis Mangin, Michel
Champenois, Claire Rollion-Bard, Etienne Deloule et Marc Chaussidon. Plusieurs fois ils ont
quitté leur "retraite" dominicale pour venir me secourir à la sonde.
Merci également à toute l'équipe de microanalyse de l'Université Henri Poincaré, Alain
Kohler et ses images MEB incomparables (attendons de voir le rendu avec le nouveau MEB),
Johann Ravaux pour sa présence joviale lors des analyses microsonde électronique, et bien sûr
Jacqueline pour son accueil (Remets-toi vite !).
Je remercie également toute l'équipe des isotopes stables pour m'avoir consacré un peu de leur
temps pour les analyses de carbonates : Christian France-Lanord, Caroline Guillemette et Valier. Merci aussi, à toute l'équipe du TIMS : Laurie Reisberg à qui je dois également la
bonne tenue du résumé en anglais, Catherine et Christiane. Merci aussi à toute l'équipe de
l'isoprobe (Jean, Béa, Céline F.,..) pour les analyses des galènes qui ne figurent
malheureusement pas dans ce manuscrit. Lorsque l'on parle d'analyses, on pense
naturellement au SARM. Un grand merci à toute l'équipe pour leurs analyses de qualité, et
tout particulièrement à Jacques et Laure (la bretonne) qui m'ont très vite donné les ficelles
pour obtenir rapidement des analyses…... Merci à Luc Marin pour ses analyses d'hématite et
quartz ainsi que pour le temps qu'il a su me consacré à chaque fois que j'avais des questions.
Une grande partie de ce travail a eu pour objectif l'étude de lames minces, merci à
Cédric Deumeurie, Jean-Luc Lemineur et Arnaud Marotel pour leur disponibilité lorsqu'il me
fallait des lames en urgence.
Un laboratoire comme celui du CRPG ne pourrait tourner sans la présence et la
compétence des membres du service général. Merci à Caroline, Bruno, Nordine, Jean-Marc et
bien sûr Manu qui m'a accompagné pendant de longues séances de tri sous la loupe
binoculaire. Merci également à Aurélie (et avant Valérie), Isabelle, Cathy, et Marie-Odile
pour leur disponibilité, leurs sourires et leur patience face aux problèmes administratifs
quotidiens auxquels sont confrontés les apprentis chercheurs.
J'ai peur d'oublier du monde tellement j'ai rencontré de gens d'horizons différents mais
qui ont tous contribuer de près ou de loin à l'élaboration de ce travail. Je pense à Jacques
Degeorges pour l'impression de mes rapports et de ce manuscrit, Jean-Luc Devidal de
Clermont-Ferrand, Gilbert Ferraud de Nice, Fred Jourdan des "States", Philippe Goncalves et
bien d'autres encore…

Un laboratoire de recherche implique évidemment une activité de recherche, mais
aussi des rencontres pour le moins enrichissantes. Tout d'abord, une petite pensée pour les
thésards qui m'ont précédé : Christophe, Reika, Virginie, Sandrine, Agnès, Yves (back to
CRPG), la très discrète Elsa (bientôt au Japon ?) et bien évidemment Laure M. ma regretté
"co-bureautaire" qui m'a accompagné pendant deux ans et qui, je le crois, m'a donné l'envie de
travailler sur les zircons…. Et puis il y a ceux qui sont toujours présents : Valier, Nico
(l'alsacien), Maxence (schtroumpf grincheux !), Anne-Sophie, Romain, Magali, Lise, Johan,
Johanna,……Enfin ceux qui n'était pas thésards : Daniel, Gaston, David, Sylvain, François,
Mickaël Attal,….
Et un grand merci à ceux avec qui j'ai pu passer de nombreux moments "extra-professionnel"
à refaire le monde…faute de refaire la lorraine : Laure M., Elsa, Maxence, Magali (encore eux
!!), Mady, Lucio (le luxembourgeois), Yoann (L'ariègeois), Francky groovy, Elie, Jon,
Fabrice, Antoine, Sylvain,….

Enfin, j'ai une dernière pensée pour ceux qui étaient présent de loin : Ma famille, Steph, Max,
Karl, "Prols", Carole, Aurélie,…

et bien sûr pour celle qui était tout près : ma très chère Armelle……………..



Résumé

En raison de sa localisation particulière en bordure du craton Ouest Africain, le Maroc
révèle une histoire géodynamique complexe qui commence au Paléoprotérozoïque et qui se
poursuit jusqu'aux derniers évènements alpins. Ce polyphasage se traduit notamment par la
formation de minéralisations télescopées dans le temps et dans l'espace. Le gisement aurifère
de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la boutonnière paléozoïque de Tamlalt
(Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la chaîne intra-cratonique atlasique du Haut-
Atlas et la chaîne panafricaine de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées dans des
formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma) probablement mise
en place dans un contexte d'arrière-arc. Les roches felsiques néoprotérozoïques ont révélé le
caractère fertile de la croûte néoprotérozoïque supérieure avec la présence d'une
minéralisation barytique et d'une minéralisation ferrifère de type "Banded Iron Formations".
Le secteur aurifère de Tamlalt-Menhouhou est recoupé par de nombreux décro-
chevauchements compatibles avec une tectonique cisaillante dextre. Deux minéralisations
aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère primaire de type "Iron Oxide
Copper Gold deposit" (IOCG) associée à un altération sodique (± calcique) caractérisée par
un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As, Sb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère
secondaire de type "Shear zone related gold deposit" associée aux altérations argilleuses et
phylliteuses localisées le long des décro-chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde
ionique effectuée sur les zircons hydrothermaux génétiquement associés au phénomène
d'albitisation permet d'obtenir un âge Ordovicien supérieur de 449 ± 8 Ma pour la
minéralisation aurifère primaire, ce qui constitue une première au Maroc. Cet âge est confirmé
40 39par la datation Ar/ Ar sur deux mono-grains de muscovites soulignant le potentiel des
zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en métallogénie. La
minéralisation aurifère secondaire est datée à 293 ± 7 Ma (Stéphano-autunien) par
40 39géochronologie Ar/ Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse et phylliteuse et
aux veines de quartz aurifères. Cet âge est en accord avec celui proposé pour la phase
cisaillante dextre tardi-varisque, et souligne l'importance de cette orogenèse pour la
remobilisation de pré-concentrations métallifères.

Abstract


Because of its particular location at the edge of the West African Craton, Morocco has
experienced a complex geodynamic history, starting in the Palaeoproterozoic and continuing
until the most recent alpine events. This polyphase history resulted in the formation of
mineralizations that overlap in time and space. The Tamlalt-Menhouhou gold deposit is
located on the southern edge of the Neoprotérozoic-Palaeozoic Tamlalt inlier (Eastern High-
Atlas), just north of the limit between the Atlasic intra-cratonic High-Atlas belt and the
Panafrican Anti-Atlas belt. Mineralizations are enclosed in Ediacaran volcano-sedimentary
formations (U/Pb age: 569 ± 8 Ma) which were probably produced in a back-arc basin. The
Neoproterozoic felsic rocks reveal the fertile character of the Upper Neoproterozoc crust and
include both barite mineralization and an iron-bearing mineralization that can be described as
a “Banded Iron Formation”. The Tamlalt-Menhouhou gold deposit is crosscut by many shear
faults compatible with a dextral shearing phase. Two different gold mineralizations were
identified: (i) a primary gold mineralization of the type “Iron Oxide Copper Gold deposit”
(IOCG) characterized by a strong sodic (± calcic) alteration and (ii) a secondary gold
mineralization corresponding to a “Shear zone related gold deposit” and related to a strong
argillic and phyllic alteration localized along the shear faults. A detailed ion microprobe study
of hydrothermal zircons genetically associated with albitization provide a Late Ordovician age
40 39(449 ± 8 Ma) for primary gold mineralization. This age is confirmed by Ar/ Ar dating of
two muscovite mono-grains, which underscores the potential of zircons to record
hydrothermal events, and the interest of these phases for metallogeny. A Late Variscan age
40 39(293 ± 7 Ma) is defined by Ar/ Ar analysis of phengites from the phyllic alteration
synchronous with auriferous quartz vein development, and which is assumed to represent the
age of gold mineralization. This age is in agreement with the Late Variscan dextral shearing
phase, and demonstrates the consequences of the Variscan orogeny for the re-mobilization of
metalliferous pre-concentrations.
Introduction

Introduction ________________________________________________________ 1


Partie I : Cadre géodynamique du Maroc


Chapitre 1. Le Craton Ouest Africain (WAC) ______________________________ 5
Chapitre 2. Géodynamique protérozoïque _______________________________ 7
2-1. L’Anti-Atlas marocain_________________________________________________ 7
2-1-1 Le socle paléoprotérozoïque - l'orogenèse éburnéene (birmienne) -___________ 10
2-1-2 Le socle néoprotérozoïque moyen (supergroupe de l'Anti-Atlas)- L'orogenèse
panafricaine -__________________________________________________________ 12
2-1-3 La couverture volcano-sédimentaire et les formations intrusives associées - le
Supergroupe de Ouarzazate - _____________________________________________ 15
2-1-4. La limite Néoprotérozoïque-Cambrien (les groupes de Tata et de Taroudant) __ 18
2-2. Le Néoprotérozoïque du Haut-Atlas marocain____________________________ 18
2-3. Les glaciations du Néoprotérozoïque ____________________________________ 19
2-4. Les modèles géodynamiques ___________________________________________ 20
2-4-1. Les derniers modèles géodynamiques de l'Anti-Atlas _____________________ 20
2-4-2. Les reconstitutions géodynamiques du pourtour du Craton Ouest Africain. ____ 24
Chapitre 3. Géodynamique paléozoïque________________________________ 30
3-1. La sédimentation paléozoïque__________________________________________ 31
3-2. Les évènements tectoniques paléozoïques 32
3-3. Conclusions sur l'évolution géodynamique paléozoïque au Maroc____________ 34
Chapitre 4. Géodynamique mésozoïque et cénozoïque ____________________ 36
Chapitre 5. Contexte métallogénique __________________________________ 39
5-1. Présentation des minéralisations au Maroc_______________________________ 39
5-2. Les gisements métallifères des boutonnières néoprotérozoïques de l'Anti-Atlas_ 39
5-2-1. Les gisements liés à la phase d'extension tardi-néoprotérozoïque ____________ 40
5-2-2. Les gisements polyphasés___________________________________________ 41
Chapitre 6. Synthèse________________________________________________ 43





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