Pergamon Journal of African Earth Sci.?mxs. Vol. 31, No. 314. pp. 523438, 2000

0 2001 Elsavier Science Ltd

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Les Bas

granito’ides palC)oprot&ozo‘iques des boutonni&res du Drda et de la Tagragra d’Akka (Anti-Atlas occidental,

Maroc): un Wment du puzzle ghdynamique du craton ouest-africain

(Palaeoproterozoic granitoids from the Bas Draa and Tagragra d’Akka Hers [western Anti-Atlas, Morocco]: part of the jigsaw puzzle concerning the West African Craton)

A. MORTAJV, M. IKENNEl, D. GASQUET2~3~*, P. BARBEY2 et J.M. STUSSl* ‘Dbpartement de Geologic, Faculte des Sciences, Universite Ibn Zohr BP 28/S, Agadir, Maroc

*CRPG/CNRS, BP 20, 54501, Vandceuvre-l&-Nancy Cedex, France 3ENS Geologic, BP 40, 54501, Vandcsuvre-I&s-Nancy Cedex, France

RESUME-Deux ensembles magmatiques contemporains, d’dge paleoproterozdique, peuvent Qtre distingues par leur mineralogie et leur composition chimique, dans les formations paleoproterozdiques des boutonnieres du Bas Drisa et de la Tagragra d’Akka (Anti-Atlas Occidental, Maroc). Le premier ensemble est constitue de diorites, de monzogabbrodiorites, de granodiorites et de granites (50.9 < SiO, c 70.9%). Leur mineralogie primaire (oligoclase-and&sine, amphibole, biotite, sphene f magnetite + bpidote) et leurs caracteristiques chimiques sont comparables a celles des associations calco-alcalines. Les don&es isotopiques disponibles et les spectres de terres rares de ces roches calco-alcalines suggerent une origine basicrustale ou mantelique avec une contamination variable par des materiaux crustaux. Le second ensemble correspond a des granodiorites, des granites et des leucogranites peralumineux (61.7 < SiO,< 74.8%). Leur composition mineralogique (oligoclase, biotite, muscovite f grenat f tourmaline) et leur composition chimique peralumineuse sont celles des granites d’origine crustale. La nature et la signature geochimique de ces deux types de granitdides dont la mise en place est contemporaine, impliquent une interaction entre des magmas d’origine mantelique et une croute continentale. La nature silicoclastique des series sedimentaires paleoproterozdiques dans lesquelles se sont mis en place ces granitoydes confirme la presence d’un domaine continental d’flge probablement archeen. L’absence de formations volcaniclastiques dans ces deux boutonnieres exclut I’existence d’un arc volcanique. Un contexte d’arriere-arc similaire a ce qui a ete decrit en Argentine pour le Paleozoique est propose. Une comparaison avec la Dorsale Reguibat et la Dorsale de Leo montre I’existence de deux grands domaines paleoproterozoiques dans le craton ouest-africain: (i) un domaine correspondant B une ancienne croute archeenne recyclee sit&e a I’Ouest et au Nord (blocs de Man, du Tiris et de I’Anti-Atlas); et (ii1 un domaine juvenile paleoproterozoique situ6 au Sud-Est au Nord-Est (domaine Baoule-Mossi et et Dorsale Reguibat orientale). c 2001 Elsevier Science Limited. All rights reserved.

ABSTRACT-Two Palasoproterozoic plutonic units are recognised in the Bas DrBa and Tagragra d’Akka lnliers (western Anti-Atlas, Morocco) using mineralogical and chemical data. The first one consists of a talc-alkaline suite of diorites, monzogabbrodiorites, granodiorites and granites (50.9 C SiO, < 70.9%). Its mineralogy (oligoclase-andesine, amphibole, biotite, titanite f magnetite

*Corresponding author gasquet@crpg.cnrs-nancy.fr

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+- epidote) and their chemical features are those of talc-alkaline l-type granites. Available isotopic data and rare earth element patterns suggest a lower crustal, or mantle, origin with variable con- tamination by crustal material. The second one corresponds to peraluminous granodioriies, granites and leucogranites (61.7 <SiO,<74.8%). Its mineralogy (oligoclase, biotite, muscovitekgarnet f tourmaline) and peraluminous composition reflects a crustal source. The nature and chemical signature of these two coeval plutonic units imply interaction between mantellic magmas and a continental crust. The siliciclastic nature of their sedimentary host rocks (Palaeoproterozoic in age) corroborates the existence of an older continental domain of probable Archa3an age. The lack of a volcaniclastic series in the two inliers precludes any volcanic-arc at that time. A back-arc geodynamic context, similar to that described in the Palaeozoic of Argentina, is proposed. A comparison with the Reguibat and the Leo Rises shows the existence of two large Palaoproterozoic domains in the West African Craton: (i) an older, recycled Archaean crust to the west and north (Man, Tiris and Anti-Atlas); and (ii) a Palasoproterozoic juvenile domain located to the southeast and northeast (Baoule-Mossi Block and eastern Reguibat Rise). o 2001 Elsevier Science Limited. All rights reserved.

(Received 28/2/00: revised version received 7/l 2100: accepted 15/l 2/00)

ABRIDGED ENGLISH VERSION

Geological setting The Bas Drba (BD) and Tagragra d’Akka (TA) lnliers are located in the Moroccan Anti-Atlas (Figs 1 and 21 to the southwest of a major fault zone which cor- responds to a Pan-African oceanic suture (Choubert, 1963; Hassenforder, 1987; Guiraud et a/., 2ODO). The two inliers consist of a Palaaoproterozoic basement covered by Neoproterozoic sedimentary and volcano- sedimentary series themselves topped by lower Cambrian carbonated series. The basement con- sists of:

i) silicoclastic ( k pelitic) low-grade metamorphic series (greenschist-facies); and

8 Palaaoproterozoic syn- to late kinematic granitoids inducing a thermal metamorphism reaching the sillimanite K-feldspar zone in the BD (Ikenne et a/., 1997a) and the biotite-andalousite zone in the TA.

Petrography and geochemistry Bas Dria lnlier Three Palaaoproterozoic magmatic units have been recognised (Table 1; Figs 3,4,5 and 6):

il diorites, monzogabbrodiorites and associated granodiorites (Tamousift Massif);

ii) biotite granites and biotite f muscovite porphyritic granodiorites; and

iJ) two mica or muscovite- and garnet-bearing leuco- granites.

Calc-alkaline diorites, monzogabbrodiorites and granodiorites from the Tamousift Massif present a N115OE-Nl 30°E magmatic foliation, parallel to the regional schistosity of the metamorphic series, as shown by the rounded or shoddy enclaves with lobate contacts which indicate that the dioritic and

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granodioritic magmas are coeval. The primary min- eralogy of diorites and monzogabbrodiorites is plagioclase (An,,-An,), amphibole (tschermakite- hastingsite), biotite, epidote and quartz. The epidote has a (Ps 26_28) composition similar to that of the magmatic epidote described by Zen and Hammar- striim (I 984). A secondary paragenesis (actinote, chlorite, epidote II) is frequently observed. Grano- dioriies are composed of quartz, plagioclase ( <An,), K-feldspar and relatively Al-rich biotite (18.6% <A&O,< 18.9%, 5.9% <MgO <6.5%; Table 1). The Tamousift dioritoids have a high K talc-alkaline composition (Peccerillo and Taylor, 1976: Debon and le Fort, 1988) and range from monzogabbro- diorites to granodiorites (50.9% < SiO, <67.2%, 6.0% <Fe,O,+MgO +TiO,<21 .l%, 4.0% <K,O +Na,O <7.4O/b). The talc-alkaline affinities of these rocks are underlined by high contents of Zr (up to 420 ppm) and REE (ZREE up to 284 ppm) and by high (LaNb), ratios (5-l 4 for monzogabbrodiorites and diorites, 16-37 for granodiorites). The spider diagrams show:

il Niobium, P and Ti negative anomalies for mafic rocks; and

ii) high Rb, Ba, K, Th and LREE contents and low HREE and Ti contents for granodiorites, suggesting a crustal contribution for the genesis of the latter (e.g. Wilson, 1993).

Peraluminous biotite f muscovite granites and porphyritic granodiorites (61.7% <SiO,<66.0%, 6.5%<Fe,O,+MgO+TiO,<7.2%, 6.6%cK,O + Na,O < 7.3Oh) occur as dykes and veins concordant with the regional schistosity. The internal magmatic foli-ation (N120’E) of the granitoids is parallel to

Les graniroides pal&oprot&ozoiques des boutonni&res du Bas Drcia et de la Tagragra d’Akka

the schistosity of the country rocks, suggesting syn- kinematic emplacement. The primary minerals are quartz, microcline, plagioclase (An,,_,,), biotite and rare primary euhedral muscovite. Biotite is charac- terised by a highly aluminous composition (17.5% <Al,O,< 19.5%, 7.5% <MgO<9.5%, 0.54cXFe -CC 0.61). Moreover, the porphyritic granodiorites are distinct from the Tamousift granodiorites by lower Ba, Sr, Rb, Th, Y, Zn, Zr (Zr< 140 ppm) and REE contents (ZREE < 100 ppm) and by lower (LaNb), ratios (3.9-8.6 versus 16.2-37.7 in the Tamousift granodiorites).

Peraluminous two-mica or muscovite-garnet leuco- granties are the most differentiated plutonic rocks of the BD (73.4%<SiO,<74.8%, 0.55%<Fe,O, +MgO+Ti0,<2.1%,7.8°~cK,0+Na,0 <8.5%), and they occur as veins and dykes concor-dant or cross-cutting the main regional schistosity. Biotite is rare (~2%) and displays a lower Fe content (0.54<XFe<0.55) than biotite of the peraluminous granites (0.54 < XFe < 0.6 1). Garnet is a spessartite- rich almandine (63 <Aim < 73O/b, 24~ Spes C 34O/b, Pyr -2%, Gros < 1 %I. These leucogranites are highly peraluminous and have higher K,O and Rb contents and lower Sr, Zr and REE than the porphyritic granodiorites. Garnet leucogranites have weakly fractionated ([La/Ybl, < 3.1) REE patterns compared with the two-mica leucogranites ([LaNbl, = 13.7).

Tagragra d’Akka lnlier Granitoids of the TA form a large plutonic complex (ca 150 km21 contrasting with the hectometric intrusives of the BD. This complex emplaced during, or immediately after, the main Palaeoproterozoic tectono-metamorphic phase (D,: Mortaji, 1989; Potherat et al., 1991). These granitoids are cross- cut by heterochronous veins of quartz, aplite and pegmatite or by mafic dykes. Plurikilometric northeast- southwest and north-northwest-south-southeast strike-slip faults and pervasive Pan-African or Variscan north-south to N60°E and Nl 40°E brittle fractures were observed within the plutonic complex and dykes, or veins (Hassenforder, 1987). Two groups of granite have been distinguished using textural, mineralogical and geochemical data (Table 1; Figs 3, 4,5 and 61.

Calc-alkaline granites have a heterogranular texture and consist of biotite, magnetite and epidote-bearing granite (Tamdda-N-Boulmkahel) and of f porphyritic, biotite f secondary muscovite granite (southeast of the massif). Minerals are quartz, microcline, plagio- clase (An,_,), biotite, magnetite and rare magmatic epidote. The biotite composition is similar to that from

talc-alkaline granitoids. The bulk rock composition ranges from granodiorite to granite (66.5% CSiO, <70.9%, 5.3%<Fe20,+Mg0+Ti0,<7.4%, 5.8% c K,O + Na,O c 7.4%) and are characterised by Zr contents between 199 and 315 ppm, REE contents between 102 ppm and 284 ppm, and (La/ Yb),ratios from 4.2 up to 12.4.

Peraluminous granites are porphyritic two micas granites (Azaghar-n-Tarmest containing metasedi- mentry enclaves), porphyritic two mica leucogranites (containing metasedimentary enclaves and rare quartz-diorite enclaves), equigranular fine-grained leucogranites ( f muscovitised and containing sur- micaceous enclaves) and tourmaline-bearing leuco- granites (Oued Bouzarif). Muscovite cores yield high crystallisation temperatures (Monier, 19871, whereas secondary muscovite yields lower temperatures (350~ PC< 550). Biotite has a high Al and low Mg composition characteristic of peraluminous biotites. Major element contents are not discriminant for the whole peraluminous granites (70.8% < SiO, < 74.7%, l.l%<Fe,O,+MgO+TiO,<4.9%, 6.2%<K20 + Na,O < 8.2Oh) except for the K,O content (> 5% for the equigranular and fine-grained granites and ~5% for the other granitic facies). REE and Zr contents of the equigranular granites are lower (18 < ZREE C 85 ppm, 47 < Zr < 89 ppm) than those of the porphyritic granites (72 <ZREE < 136 ppm, 53 < Zr < 116 ppm). (La/Yb), ratios, just as the REE contents (18 < ZREE < 136 ppm, 2 < [La/Ybl, < 221, decrease from the porphyritic to the equigranular granites.

Comparison between the two inliers Two Paksoproterozoic plutonic units are recognised in the Bas Drda and Tagragra d’Akka lnliers (western Anti- Atlas, Morocco) using mineralogical and chemical data. The first one consists of a talc-alkaline suite of diorites, monzogabbrodiorites, granodiorites and granites (50.9 < SiO, < 70.9%). Its mineralogy (oligoclase- andesine, amphibole, biotite, titanite + magnetite f epidote) and its chemical features are those of calc- alkaline l-type granites. Available isotopic data and REE patterns suggest a lower crustal origin or a mantle origin with variable contamination by crustal material. The second one corresponds to peraluminous granodiorites, granites and leucogranites. Its mineralogy (oligoclase, biotite, muscovite f garnet f tourmaline) and its per- aluminous composition reflect a crustal source.

Diicussion and conclusion The nature and chemical signature of these two coeval plutonic units imply the interaction between mantle magmas and a continental crust. The siliciclastic

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nature of their sedimentary host rocks (Palasopro- A comparison with the Reguibat and the Leo Rises terozoic in age) corroborates the existence of an older (Figs 1 and 7) shows the existence of two large Palzeo- continental domain of probable Archssan age. The lack Proterozoic domains in the West African Craton: of a volcaniclastic series in the two inliers precludes /I an older recycled Archaean crust to the west and any volcanic-arc at that time. A back-arc geodynamic to the north (Man, Tiris, Anti-Atlas); and context, similar to that described in the Palaaozoic of a a Palasoproterozoic juvenile domain located to the Argentina (Saavedra er al., 1987; Rapela and southeast and northeast (Baoule-Mossi Block and Pankhurst, 1996) is proposed. eastern Reguibat Rise).

INTRODUCTION

Les etudes recentes sur les boutonnieres precam- briennes de la partie occidentale de I’Anti-Atlas ont conduit B preciser la nature des unites lithostruc- turales, I’dge de mise en place de certaines intrusions et leurs relations avec les deformations regionales (Hassenforder, 1987; Oudra, 1988; Bilal et Derre, 1989; Monaji, 1989; Hafid, 1992; Lama ef a/., 1993; El-Aouli et a/. , 1995; Mottaji et a/. , 1995; Nachit et a/. , 1996; lkenne et a/. , 1997a, 1997b; Ait Malek et a/. , 1998). Toutefois, ces etudes ont souvent Bte menees separement d’une boutonniere B I’autre, et sans qu’une approche synthetique et qu’une comparaison avec I’ensemble du craton ouest-africain (Fig. 1) n’aient 6th elaborees.

L’Anti-Atlas est subdivise en deux domaines structuraux Khoubert, 1963a) situ& de part et d’autre de I’accident majeur anti-atlasique (Figs 1 et 2) qui correspond a une suture oceanique panafricaine (Guiraud et a/. ,2DDD). Le domaine nord-oriental (non considere ici) est constitue uniquement de formations neoprot&ozoi;ques et le domaine sud-occidental est essentiellement paleoproterozoique et peu affect6 par la tectonique panafricaine. C’est a ce domaine sud- occidental qu’appartiennent les boutonnieres du Bas Drga (BD) et de la Tagragra d’Akka (TA). La position actuelle des deux domaines de I’Anti-Atlas ne correspond probablement pas a ce qu’elle Btait au Paleoproterozo’ique, mais resulte d’un collage de terranes tel qu’envisage par Saquaque et a/. (I 989). Dans les deux boutonnieres du Bas Drsa et de la Tagragra d’Akka, les formations paleoproterozoi’ques sont surmontees d’un ensemble sedimentaire et volcano-sedimentaire d’bge neoproterozoique, lui- mQme recouvert par des formations essentiellement carbonatees allant du Proterozdique terminal au Paleozoi’que inferieur. Les formations proterozoiques des deux boutonnieres sont formees de trois ensembles lithologiques (Fig. 2):

il des series metasedimentaires silicoclastiques ( f pelitiques) localement rythmiques et faiblement metamorphiques (facies schiste vert);

ZJ des granitoides paleoproterozoi’ques, syn- a tardi- tectoniques, induisant un metamorphisme thermique atteignant, dans le BD, le domaine a sillimanite-

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feldspath potassique (Ikenne et a/., 1997a) et, dans la TA, le domaine B biotite-andalousite; et

iii) des intrusions plus recentes (Ikenne, 1997; Mortaji, 1989) presentes uniquement dans le BD et representees par le granite de I’Oued Chaiba date B 1693 f 32 Ma (isochrone Rb-Sr sur roches totales: Charlot, 1982) et le granite de Taourgha date B 575 f 4 Ma (U-Pb sur zircons: Ait Malek et a/, 1998); ces granites ne sont pas pris en compte dans ce travail.

A noter que I’bge du granite de I’Oued Chaiba, bien qu’obtenu par la methode Rb-Sr, apparait bien corres- pondre B un dvenement magmatique identifie recem- ment (Lama et a/, 1993; Gasquet eta/, sous presse),

_ Yl Couverture post-pal6ozoYque

m Hercynides de la bordure nord du craton

El Protkozdique terminal et Pal&ozolque

a Ceintures orogbniques panafricaines et nappes hercyniennes

g Seep arch&n et birimien I

Figure 1. Schhma g&otectonique du craton ouest-africain (d’apr&s DalImeyer et LBcorch6, 19911. Figure 1. Geotectonic sketch map of the West African Craton (after Dallmeyer and LBcorchB, 1991).

Les granitordes pal&oprot&ozo7ques des boutonni&res du Bas D&a et de la Tagragra d’Akka

Couverture s6dimentaire

Filons basiques

Volcanites du NBoproMrozoique

Leucogranites B 2 micas

Granites B biotite

Schistes et gr6sop6liie.s

0 Couverture sbdimentaire w Schistes BPkonaux a 1/1 Filons basiques

D Schistes inject& r;;“;l GranitoTdes Pal6oprot6rozo~que.s

m Vokxnites du NBoprotBrozolque

F&W 2. Cartes geologiques simplifi&es montrant la) la situation des deux boutonnieres Btudiees; fbl la carte de la boutonniere de la Tagragra d’Akka Wapres Choubert, 1956, 19636; Mortajr, 1989); (cl la carte de la boutonniere du 8as Dr$a fd’apres lkenne et al., 1997a).

Figure 2. Geological sketch maps showing (al the locality of the two studied inliers; lb) the map of the Tagragra d’Akka lnlier (after Choubert, 1956, 1963b; Mortaji, 19891; IcJ the map of the 8as Drba Inlier (after lkenne et al., 1997s).

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Bien que de taille beaucoup plus restreinte que la Dorsale Reguibat et la Dorsale de Leo, I’Anti-Atlas est un element important du craton ouest-africain, notamment parce qu’il en constitue I’extremite sep- tentrionale. Ce domaine ne peut done Qtre ignore dans les reconstitutions de I’bvolution gbodyna- mique de I’Ouest africain au PaleoproterozoTque.

Cette etude se propose: i) de dresser un apercu des caracteristiques pet-

rologiques des intrusions paleoproterozoi’ques, syn- B tardi-tectoniques, des boutonnieres du Bas Drda et de la Tagragra d’Akka, B partir d’une synthese de donnees publiees et de don&es nouvelles, et de souligner les convergences entre les deux bouton- nieres; et

ii. de preciser le contexte geodynamique dans lequel se sont mis en place ces granitoi;des ainsi que d’en montrer la signification dans I’organisation geo- dynamique globale du craton ouest-africain au Paleo- proterozoi’que.

CARAC’TERISTIQUES LITHOLOGIQUES ET CHIMIQUES

Boutonnih du Bas Dfia Trois ensembles magmatiques paleoproterozoi’ques principaux ont bte reconnus dans le Bas Drda:

i) des diorites, monzogabbrodiorites et des grano- diorites associees (massif de Tamousift notamment);

ii) des granites et granodiorites porphyroi’des B biotite f muscovite; et

liTil des leucogranites a deux micas ou B muscovite et grenat.

Les diorites, monzogabbrodiorites et granodiorites Les diorites, monzogabbrodiorites et granodiorites calco-alcalins du massif de Tamousift, sont struc- turees selon une direction g&r&ale N115OE a Nl 30°E, en concordance avec la schistosite regionale des formations metamorphiques. Le contact du massif avec son encaissant est jalonne par des microdioriies. DioritoTdes et granodiorites presentent des relations mutuelles a I’btat visqueux (enclaves arrondies ou effilochees, contacts lobes) qui attestent d’une mise en place contemporaine de deux magmas diff brents.

La paragenese primaire des diorites et monzo- gabbrodiorites est constituee de plagioclase (Ana,- An,), amphibole (tschermakite B hastingsite), biotite, Bpidote et quartz. L’bpidote se presente en cristaux automorphes inclus dans la biotite ou associes aux amphiboles et aux mineraux opaques. Son habitus, ses relations avec les autres mineraux ferromag- nesiens et sa composition (Ps2,&, comparables B ceux des Bpidotes magmatiques d&rites par Zen et Hammarstrijm (19841, suggerent une cristallisation

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B partir du magma. Une paragenese secondaire B actinote (en bordure des cristaux d’amphibole), chlorite et Bpidote, se superpose B la premiere. Les grano- diorites contiennent quartz, plagioclase ( <An,), orthose et biotite de composition relativement alumineuse(18.6%CAI,O,<18.9%,5.9%<MgO < 6.5%; Tableau 1). Cette composition correspond a celle de biotites de granitoi’des peralumineux. Toutefois, il est probable que cette composition exprime des modifications secondaires affectant des biotites B I’origine moins alumineuses et de nature probablement calco-alcaline. Ceci est conforte:

i) par la presence de mineraux secondaires comme la chlorite et I’bpidote (dans tous les facies) ainsi que I’actinote et la chlorite dans les diorites; et

ii) par les compositions isotopiques du Sr et du Nd (cf. infra).

Selon les classifications typologiques de Peccerillo et Taylor (1976) et de Debon et le Fort (19881, la composition des dioritoi’des de Tamousift varie de celle de monzo-gabbrodiorites (dont certaines B tendance cumulative) B celle de diorites et de monzodiorites quartziferes (50.9% < SiO, < 58.1%, 13.9% < Fe,O, +Mg0+Ti0,<21.1%,4.0%<K,0+Na,0<5.8%, 5 ppm < Ni < 93 ppm, 21 ppm < Cr < 332 ppm), calco- alcalines potassiques (Tableau 1; Figs 3 et 4). Les facies les plus Bvolues ont des compositions de granodiorites calco-alcalines potassiques (64.2% <Si0,<67.2°/b,6.00~<Fe,0,+MgO+Ti0,<9.00~, 5.4K < K,O + Na,O ~7.4%). L’affinite de ces facies avec le magmatisme calco-alcalin potassique est dgalement soulignee par les teneurs Blevees en Zr (jusqu’a 420 ppm) et terres rares (ZREE jusqu’a 284 ppm) et par les rapports (LaIYb), (5-14 dans les cumulats, monzogabbrodiorites et diorites; 16 B 37 dans les facies plus 6volues; Fig. 5; Tableau 1). Les spectres multi-elementaires (Fig. 6) mettent en evidence:

il des anomalies negatives en Nb, P et Ti dans les roches basiques; et

Q des enrichissements en elements lithophiles (Rb, Ba, K, Th, REE l&&es) ainsi que des appauvrissements en REE lourdes et en Ti dans les granodiorites par rapport aux facies dioritiques. Ceci indique une con- tribution crustale dans la get-&se de ces magmas (e.g. Wilson, 1993).

Les granites et /es granodiorites potph yrofdes Les granites et les granodiorites porphyrdides per- alumineuses B biotite f muscovite (61.7% < SiO, <66.0%, 6.5%<Fe,O,+MgO+TiO,<7.2%, 6.6% < K,O + Na,O < 7.3%) affleurent sous forme de lames metriques 8 pluridecametriques et de veines concordantes ou legerement s&antes sur la schistosite regionale. Ces granitoi’des presentent

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A. MORTAJI et al.

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D’AKKA

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Figure 3. Diagramme K,O-SiO, Ile Maitre, 79891 pour les diorites et granitofdes des boutonnieres (a) du Bas Dr%a et Ibl de la Tagragra d’Akka. A: monzogabbrodiorites, diorites, monzodiorites quartziferas et granodiorites calco-alcalins; + : granodiorites porphyroiaes peralumineuses; 0: leuco- granites a deux micas et leucogranites a grenat et muscovite peralumineux; e granites heterogranulaires a biotite f epidote f magnetite et granites a biotite f muscovite calco-alcalins; X : granites porphyroiaes a deux micas peralumineux; 0 : leucogranites peralumineux. Figure 3. KzO-SiO, diagram Ile Maitre, 19891 for diorites and granitoids of la) the Bas D&a and (bl the Tagragra d’Akka lnliers. A: talc-alkaline monzogabbrodiorites, diorites, quartz- monzodiorites end granodiorites; + : peraluminous porph yritic granodiorites; 0: peraluminous two-micas and garnet-bearing leucogranites; 8~ talc-alkaline biotite f epidote f magnetite- bearing granites and biotite f muscovite granites; X : per- aluminous two-mica porph yritic granites; 0 : peraluminous leucogranites.

une fabrique magmatique Nl 20°E soulignee par les feldspaths et la biotite. Le parallelisme des structures magmatiques internes des granitoi’des et de la schistosite de I’encaissant suggere une mise en place syntectonique controlee par le mQme regime de contraintes regionales que celui qui structure la serie metamorphique. L’assemblage mineral de ces

530 Journal of African Earth Sciences

-300 -200 -100 0 K4N-W

1 ‘AGRAGRA O’AKKA

d9. l . . mzdq mzq sq

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Figure 4. Caracterisation chimique des roches plutoniques du Bas Dr&a et de la Tagragra d’Akka selon Debon et le Fort (1988). l : Les compositions chimiques moyennes des principales roches plutoniques selon ces auteurs. Les achantillons les plus alter& ne sont pas consider&. Variables exprimees en nombre de cations. M&mes symboles que dans la Fig. 3; go: gabbro; mzgo: monzogabbro; mz: monzonite; s: s y&he; dq: diorite quartzifem; mzdq: monzodiorite quartzi- fare; mzq: monzonite quartzifere; sq: sy&nite quartzifere; to: tonalite; gd: granodiorite; ad: adamellite; gr: granite. Figure 4. Diorites and granitoids from the Bas Draa and Tagragra &Akka lnliers in the chemical nomenclature diagram of Debon and le Fort 11988). l : The mean composition of the main plutonic rock types after these authors. Altered samples have not been considered. Variables are in the number of cations. Symbols are the same as in Fig. 3; go: gabbro; mzgo: monzogebbro; mz: monzonite; s: syenite; dq: quartz diorite; mzdq: quartz monzodiorite; mzq: quartz monzonite; sq: quartz syenite; to: tonalite; gd: granodiorite; ad: adamellite; gr: granite.

granitoides comprend quartz, micro-cline, plagioclase An

18-30 (4-10 dans les cristaux tardifs), biotite, rare

muscovite primaire automorphe et muscovite secondaire form&e aux depens de la biotite ou du

Les granitoides pal~oproth’ozoiques des boutonnihres du Bas D&a et de la Tagragra d’Akka

I EdKxlondritW BasDrsa Monzo- gabbmdiorites et diorita

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11 ” I LaCeRNd SmEuGdTbUy MErTmYb Lu

Figure 5. Spectres des terres rares normelist!es aux chondrites (Evensen et al., 7978) d’une s.&ction dUchantilfons de diorites et granitoides du 8as D&a et de la Tagmgra d’Akka. Figure 5. Chondrite-normalised rare earth element patterns (Evensen et al., 1978) for selected diorites and gmnitoids from the Bes D&a and Tagragra d’Akka Inliers.

plagioclase. La composition des coeurs des cristaux <0.61). Bien qu’elle presente une composition en automorphes correspond, selon Monier (19871, B celle elements majeurs voisine de celle des granodiorites des muscovites magmatiques (T de cristallisation de Tamousift, les granodiorites porphyroides ont une >600°C). La biotite se caracterise par une nature magmatique franchement peralumineuse (Fig. composition fortement alumineuse typique de celle 4) exprimee par la presence de muscovite magmatique des biotites des granitoi:des peralumineux (17.5% et la composition de la biotite. En outre, elles se dis- <AI,O,<19.5%, 7.50/6<MgO<9.!S0/6, 0.54<XFe criminent des premieres par des teneurs moins

Journal of African Earth Sciences 53 1

A. MORTAJI et al.

granodioriks calw-alcalines

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BAS Dl?h - Gmnodiorites el Ieucogmnites pemlumineux

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TAGRAGRA D’AKKA - Gmnites calco-alulins et leucogmnitas pemluminaux

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Figure 6. Spectres multi-elementaires d’une selection dechantillons de diorites et granitoiaes du Bas Draa et de la Tagragra d’Akka. Les diorites sont nonnalisdes au E-MORB se/on Sun et McDonough (19891, et les grenitoi’des sont nor-malises aux ORG (granites des rides media-oceaniques) selon Pearce et al. (1984). Pour la Tagragra d’Akka, m.+mes symboles que la Fig. 3. Figure 6. Spider diagrams of representative diorites and granitoids from the 8as D&a and Tagragra d’Akka Inliers. the Diorites have been normalised to E-MOR8 (Sun and Mc- Donough, 19891, and the granitoids have been normalised to ORG (ocean ridge granites: Pearce et al., 1984). For Tagragra d’Akka, symbols are the same as in Fig. 3.

dlevees en Ba, Sr, Rb, Th, Y, Zn, et surtout en Zr (Zr < 140 ppm) et terres rares (CREE < 100 ppm) avec des rapports (La/Yb), compris entre 3.9 et 8.6 contre 16.2-37.7 dans les granodiorites de Tamousift (Figs 5 et 6; Tableau 1).

Les leucogranites peratumineux Les leucogranites peralumineux B deux micas ou B

muscovite et grenat (73.4% <SiO,< 74.896, 0.55%<Fe,O,+MgO+TiO,<2.1%, 7.8%<K,O + Na,O < 8.5%) se rencontrent localement en filons et veines paralleles ou secants sur la schistosite regionale (Nl 20°E). La biotite est presente en faible proportion (c 2%). La biotite des leucogranites est legerement moins ferrifere (0.54~XFec0.55) que celles des granites du groupe precedent (0.54 < XFe ~0.61). Le grenat est un almandin riche en spessartine (63 < Alm < 73%, 24 < Spes < 34%, Pyr - 2%, Gros < 1 OhI. Ces leucogranites B deux micas ou muscovite et grenat representent les facies les plus Bvolues du BD. Ils sont fottement peralumineux, potassiques et enrichis en Rb par rapport aux granodiorites, mais appauvris en Sr, Zr et REE. Le facies B grenat est faiblement fractionne ([La/ Ybl, < 3.1) comparativement aux facies B deux micas ([LaNbl,= 13.7; Fig. 5).

Boutonniere de la Tagragra d’Akka Dans la Tagragra d’Akka, les granitoi:des forment un important massif composite ( - 150 km21 contrastant avec les intrusions de petite taille du Bas Drda (Fig. 2). Selon Mortaji (19891, les intrusions se sont mises en place pendant ou apres la phase tectono-meta- morphique regionale principale (D,). Potherat et al, (I 991) proposent que ces granitoides se sont mis en place tardivement par rapport aux phases de de- formation paleoprotbrozoi’ques. Posterieurement, les granito’ides sont recoup& par des filons h&&o- thrones d’aplite, de pegmatite, de roches basiques et de quartz. L’ensemble est affect6 par des de- crochements plurikilometriques NE-SW et NNW-SSE ainsi que par une intense fracturation submeridienne a N60°E et N140’E attribues B des phases de defor- mation panafricaines voire hercyniennes (Hassen- forder, 1987). Deux groupes de granites ont 6te dis- tingues B partir de leur texture, de leur mineralogie et de leur composition chimique.

Les granites calco-alcalins Les granites calco-alcalins sont heterogranulaires et comprennent des varietals a biotite, magnetite et Bpidote (Tamdda-N-Boulmkahel) et des varietes + porphyroi’des B biotite seule f muscovite secondaire (SE du massif). Leur paragenese minerale est mono- tone: quartz, microcline, plagioclase (An,_,), biotite, magnetite, quelquefois dpidote magmatique. La composition des biotites s’apparente B celle des bio- tites des granitoi’des calco-alcalins. Les compositions chimiques varient de celles de granodiorites (rares) b celles de granites (66.5%<SiO,<70.9%, 5.3% < Fe,O, + MgO + TiO, < 7.4%, 5.8% < K,O + Na,O < 7.4O/6) et sont caracterisees par des teneurs en Zr de 199 B 315 ppm, et en terres rares de 102 ppm a

532 Journal of African Earth Sciences

Les granitoydes pal6oprot&ozo~ques des boutonni&es do Bas Or&a et de la Tagragra d”Akka

284 ppm, avec des rapports (LaNb),de 4.2 B 12.4 (Fig. 5; Tableau 1).

Les granites perahmineux Les granites peralumineux comprennent des granites porphyrdides a biotite et muscovite (Azaghar-n- Tarmest, a enclaves metasedimentaires), des leuco- granites porphyroi’des a deux micas (a enclaves meta- sedimentaires et rares enclaves ovoi’des de diorites quartziques), des leucogranites equigranulaires a grain moyen ou grain fin ( f muscovitises et a enclaves surmicacees) et des leucogranites a tourmaline (Oued Bouzarif). La composition du coeur des cristaux de muscovite est caracteristique de muscovites de haute temperature (composition proche du pole muscovite: Monier, 1987), alors que les bordures ont des com- positions de muscovites redquilibrees a basse tem- perature (350~ TOC < 550). La biotite presente une composition fortement alumineuse et faiblement magnesienne specifique des biotites des granitoiides peralumineux. La gamme des compositions chimiques des granites peralumineux est restreinte: 70.8% <SiO,<74.7%, l.l%<Fe,O,+MgO+TiO,<4.9%, 6.2% < K,O + Na,O < 8.2%. Les differents facies leucogranitiques se discriminent principalement par leurs teneurs en K,O%, superieures a 5% dans les facies dquigranulaires a grain moyen, et inferieures a 5% dans les autres facies (Fig. 3). Les teneurs en REE et Zr sont plus faibles dans les facies bqui- granulaires (18 < ZREE < 85 ppm, 47 < Zr < 89 ppm) que dans les facies porphyroi’des (72 < ZREE < 136 ppm, 53 < Zr < 116 ppm). D’une man&e g&&ale, les rapports (La/Yb), decroissent avec les teneurs en REE (18 <CREE < 136 ppm, 2 < ILaNbl, < 22), des facies porphyroi’des aux facies equigranulaires et a grain moyen (Fig. 5; Tableau 1).

Comparaison entre les deux boutonnieres Les donnees petrographiques et geochimiques mon- trent une etroite parent6 entre les magmatismes paleoproterozoi’ques, syn- a tardi-tectoniques, des boutonnieres du BD et de la TA. L’association de deux types de magmatisme penecontemporains, calco- alcalins et peralumineux, apparait nettement.

i) Le magmatisme calco-alcalin est represente par les diorites, monzogabbrodiorites et les granodiorites de Tamousift (BD), et par les granodiorites et granites 8 biotite + magnetite et Bpidote de la Tagragra d’Akka. La boutonniere de la TA se distingue cependant de celle du BD par la faible abondance des roches basiques, representees seulement par des enclaves microdioritiques dans certaines intrusions. Celles-ci attestent, cependant, de I’existence d’un magmatisme basique 8 intermediaire en profondeur. Les granitoi’des presentent une mineralogie et un chimisme com-

parables a ceux des granitoi’des de type I (Chappell et White, 1974). La presence de l’epidote magmatique en paragenese avec la magnetite dans certains granitoi:des indique des conditions de cristallisation sous fugacite d’oxygene relativement blevee, et les apparente a ceux qui ont ete d&its dans les contextes d’arriere-arc de la Cordillere des Andes au Paleozoique (Saavedra et a/. , 1987) ou au Mesozoi’que (Rapela et Pankhurst, 1996), et du continent Nord-Ouest am& ricain (Zen et Hammarstriim, 1984). Ce magmatisme est Bgalement comparable au mag-matisme d’art d’dge paleoproterozoi’que du ‘Narsajuaq Terrane’ au Canada (Dunphy et Ludden, 1998).

ii) Le magmatisme peralumineux est represent& dans les deux boutonnieres, d’une part par des granodiorites et granites I deux micas peralumineux et, d’autre part, par les leucogranites a deux micas + grenat f tourmaline. II convient de remarquer que les leucogranites sont plus largement developpes dans la TA que dans le BD. En outre, ils se distinguent des leucogranites du BD par des teneurs generalement plus Blevees en Rb (219-257 ppm), Sr (30-92 ppm), Zr (25-89 ppm) et terres rares (18-l 20 ppm). Ce magmatisme peralumineux presente les carac- teristiques des granites d’origine crustale (Chappell et White, 1974).

Dans les deux boutonnieres, de nombreux criteres (contacts lobes entre facies, enclaves d’un facies dans un autre, enclaves microgrenues calco-alcalines dans les granites peralumineux, etc.) montrent une mise en place synchrone des differents facies calco-alcalins et peralumineux. En outre, les donnees geochrono- logiques existantes indiquent que ces magmatismes sont paleoproterozoi’ques. Les datations sur le BD indiquent des ages de 1965 + 32 Ma pour le granite calco-alcalin de Tamousift, de 1960 + 59 Ma pour le granite calco-alcalin de n’Ait Oussa (isochrones Rb/ Sr: Charlot, 1982) et de 1987 f 20 Ma pour le granite calco-alcalin de Sidi Sai’d (U/Pb sur zircons: Aii Malek et al., 1998). Des bges voisins ont Bte egalement trouves dans d’autres boutonnieres de I’Anti-Atlas occidental:

il 2050 + 6 Ma pour le granite des Ait Makhlouf dans la boutonniere d’lgherm (U-PI, sur zircon: Ait Malek et al., 1998);

I 1931 + 29 Ma pour le granite d’Azguemerzi dans la boutonniere des Zenaga (Rb-Sr sur roche totale: Charlot, 1982); et

iiill988 + 40 Ma pour le granite de Tahala dans le Kerdous (Rb-Sr: Charlot, 1982).

Les donnees isotopiques Sr-Nd (Charlot, 1982; Mrini, 1993) suggerent une origine mantelique avec une contamination crustale assez faible (ou une origine basicrustale) pour la plupart des granitoi;des du Bas Drda: granite de Tamousift (B7Sr/86Sri=0.7031

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A. MORTAJI et al.

~0.0005, +0.8&,, < + 1.3); granite de Boulanouar

(+0.9--,,, < + 1.2); et granite des Ait Oussa (E,,,~ = + 5.6). Les rapports isotopiques initiaux du Sr montrent parfois des derives liees B une alteration importante des roches. Aucun dge ni donnee iso- topique du Sr et du Nd ne sont disponibles a ce jour sur les leucogranites peralumineux. Cependant, leur composition mineralogique et chimique ne laisse que peu de doute quant B leur origine supracrustale. De mdme leurs relations mutuelles avec les autres granites montrent clairement qu’ils leur sont con- temporains (voir egalement Gasquet et al., sous presse). II s’avere done qu’un magmatisme calco- alcalin B forte composante mantelique (ou basi- crustale), a coexist6 avec un magmatisme supra- crustal, peralumineux, dans I’Anti-Atlas occidental au Paleoprot&ozoi’que. On peut envisager, selon un schema classique, que les magmas manteliques (ou basicrustaux) ont pu contribuer B I’anatexie crustale lors de leur mise en place et generer des magmas peralumineux et d’eventuels magmas hybrides.

DISCUSSION ET CONCLUSION

Les caracteristiques petrologiques des complexes plutoniques des boutonnieres du Bas Dria et de la Tagragra d’Akka permettent d’avoir une idee du cadre geodynamique dans lequel ils se sont form& et par consequent de mieux cerner I’organisation du craton ouest-africain au Palt5oprot&ozoTque.

Cadre geodynamique Les relations spatio-temporelles entre facies basiques- intermediaires, d’origine mantelique, et facies per- alumineux, d’origine crustale, temoignent dans I’Anti- Atlas de phenom&nes magmatiques B dii&ents niveaux de la lithosphere. Les moteurs thermiques et tectoniques n’en sont pas encore clairement identifies. Toutefois, le declenchement de I’anatexie crustale pourrait i+tre, en partie, lie a la mise en place d’intrusions d’origine manteliiue dont seulement quelques-unes ont atteint les niveaux structuraux actuellement B I’aff leurement et dont on peut trouver des temoins sous forme d’enclaves et d’intrusions de petite taille. En dehors des deux boutonnieres traitees, des granites paleoproterozoiques d’origine mixte sont dgalement decrits dans les boutonnieres d’lguerda (Bilal et Derre, 19891, d’lgherm (Hafid, 19921, de Zenaga (Chariot, 19821, d’lfni (Benziane et Yazidi, 1982) et du Kerdous (Mrini, 1993), montrant I’extension g&r&ale dans I’Anti-Atlas occidental de ce magmatisme, m&e si I’on ne paut en voir qu’une minime partie a I’affleurement.

Les signatures geochimiques des leucogranites peralumineux et des granodiorites et granites calco- alcalins (par exemple Rb, Nb, Y selon Pearce et a/. ,

534 Journal of African Earth Sciences

1984) sont celles des granitoides collisionnels et des granites d’art WAG), respectivement. Ces signatures contrastdes, impliquant deux sites geodynamiques tres distincts, sont incompatibles avec leur mise en place synchrone attestee par des contacts a I’&at visqueux et des melanges h&&genes de fac%s calco- alcalins et peralumineux. Par contre, les enrichisse- ments en HFS et I’existence d’anomalies negatives en Nb permettent d’attribuer une origine crustale aux granitoi’des peralumineux du Bas Drda et de la Tagragra d’Akka et une contribution crustale dans I’origine des magmas calco-alcalins (Fig. 6). La signature isotopique basicrustale des granitoi’des du BD (Mrini, 1993) et leurs spectres de terres rares suggerant un fractionnement d’amphibole sont com- patibles avec une origine possible par fusion de materiaux basiques sous-plaques. L’existence d’un domaine continental dans I’Anti-Atlas occidental, au Paleoproterozoi’que, est done implicite. Ceci est confirm6 par la nature silicoclastique (localement assez gross&e) des series sedimentaires paleo- proterozoi’ques de I’Anti-Atlas impliquant I’erosion d’une croQte continentale proximale, et par I’absence d’un volcanisme orogenique (andesitique) excluant un contexte d’art. Ces caracteristiques expriment plutot une interaction entre des magmas manteliques et une croirte continentale d’bge archeen probable.

Les don&es metamorphiques et structurales disponibles sur I’Anti-Atlas occidental (Benziane et Yazidi, 1982; Charlot, 1982; Hassenforder, 1987; Bilal et Derre, 1989) ne montrent pas I’existence, au Paleoproterozoique, d’un environnement syn-col- lisionnel ou d’une zone de subduction malgre la presence d’un magmatisme calco-alcalin. II pourrait done s’agir au mieux d’un domaine continental distal par rapport a une Bventuelle zone de subduction. Dans ce cas, les contextes les plus ressemblants seraient ceux d’arriere-arc, B I’image de ce qui a 6th propose pour le magmatisme paleozoi’que inferieur du Nord- Ouest de I’Argentine (voir par exemple Saavedra et a/. , 1987; Rapela et Pankhurst, 1996).

Quoi qu’il en soit, le point fondamental qui ressort de l’etude des granitoi’des du BD et de la TA, est I’existence sur la bordure Nord du craton ouest-africain de temoins d’une croute continentale recyclee au Paleoproterozoi’que.

Relations avec le craton ouest-africain Une comparaison du plutonisme d’8ge paleopro- terozoi’que de I’Anti-Atlas occidental avec celui de mQme gge decrit dans le Sud du craton ouest-africain (Figs 1 et 71, montre un contraste tres fort entre les deux zones. Les differences concernant les dges des granitoi’des et le contexte de mise en place entre I’Anti-Atlas marocain d’une part, et la Dorsale

Les granitordes paltSoprot&ozoi;gues des boutonniths du Bas D&a et de la Tagragra d’Akka

DORSALE REGUI

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Sillons volcaniques et volcano&dimentaires

F&we 7. Schbma geologiqua simplifi6 (a) de la Dorsale Reguibat (d’apr&s Rocci et al.. 1991) et 161 de la Dorsale de Leo (Nap& Mii&i et al., 1989). Fm 7. Geological sketch map of M the Reguibat Rise (after Rocci et al., 19911 and (bl the Leo Rise (after Mil&i et al., 19891.

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Reguibat ou la Dorsale de Leo d’autre part, peuvent Qtre resumees en trois points:

i) L’activite magmatique a commence dans la partie Sud du craton ouest-africain environ 100 Ma avant de se declencher dans I’Anti-Atlas. En effet, alors que la mise en place des granitoi’des au Ghana, au Niger, en C&e d’lvoire et en Mauritanie (Boher et al., 1992; Hirdes et a/. , 1992; Cheilletz eta/. , 1994; Pons et al., 1995; Deschamps et al., 1996; Doumbia et a/. , 1996; Adou, 2000) debute vers 2150 Ma, les ages les plus anciens obtenus sur les granitoi’des de I’Anti-Atlas sont de 2050 Ma (ne sont consider& ici que les dges obtenus par la methode U-Pb sur zircons et monazite).

ii) Dans la Dorsale de Leo et la Dorsale Reguibat, les granites paleoproterozoi’ques se sont form& a partir de materiaux juveniles et se sont mis en place dans un contexte oceanique (Abouchami et al., 1990; Boher et al., 1992; Deschamps et al., 1996). Par contraste, les granites de I’Anti-Atlas se sont form& par recyclage d’une croute continentale plus ancienne, d’bge archeen probable (ages modeles Nd a 2.5-2.8 Ga: Mrini, 1993). De plus ils se sont mis en place dans des formations sedimentaires silicoclastiques resultant de l’erosion d’un socle plus ancien. Bien que ce socle ne soit pas accessible a I’affleurement, sa presence est rendue necessaire par I’ensemble des donnees petrologiques et geochimiques.

iii) Dans I’etat actuel des connaissances on peut proposer, pour expliquer les associations et I’alter- nance de mise en place de granitoi’des calco-alcalins et peralumineux dans le domaine paleoproterozoiique de I’Anti-Atlas, un modele geodynamique de type arriere-arc, sans que celui-ci soit definitif.

En conclusion, les environnements geodynamiques reconstitues dans les differentes parties du craton ouest-africain, nous conduisent a definir deux grands ensembles paleoproterozoi;ques correspondant a des contextes distincts. Les parties Sud-Ouest, Nord- Ouest et Nord du craton correspondent a un do- maine continental archeen represente actuellement par le noyau archeen de Man (C&e d’lvoire, Sierra Leone, Guinee), par le domaine archeen du Tiris (Mauritanie) et par le domaine archeen probable de I’Anti-Atlas marocain. L’intensite du recyclage de ces differents domaines est variable, faible et limit6 a sa bordure pour le noyau de Man (Kouamelan et a/. , 19971, inconstestablement plus intense dans I’Anti-Atlas marocain. Les parties Sud-Est et Nord- Est correspondent a un domaine d’accretion constitue d’une association de ceintures de roches vertes et de granitoides caracterises par une sig- nature geochimique juvenile. II est constitue essentiellement du domaine birimien de C&e

536 Journalof African Earth Sciences

d’lvoire, du Ghana, du Burkina Fasso et du Niger (domaine Baoule-Mossi des auteurs), et de la pat-tie orientale de la Dorsale Reguibat (Deschamps et al., 1996). Cependant, une meilleure connaissance du puzzle geodynamique paleoproterozoi’que, dans I’Anti-Atlas, se heurte a deux obstacles importants:

i) les formations paleoproterozo~ques n’affleurent que sous la forme de boutonnieres et se pose done un probleme de continuite; et

i/ I’existence d’accidents majeurs entre les bouton- nieres sous la couverture sedimentaire paleozoTque ne peut &re exclue, en particulier les tectoniques pan- africaines et hercyniennnes ont pu rapprocher des blocs initialement Bloignes.

II n’en reste pas moins vrai qu’une organisation globale a I’bchelle du craton ouest-africain se dessine nettement.

RErulERclErulENTs

Ce travail a ete realisd dans le cadre des action inte- g&es Al 90/497-98/l 63/STU et d’un accord CNRS/ CNR (cooperation franco-marocaine). Nous remercions A. Nedelec et P. Sabate pour leur relecture construc- tive du manuscrit. Editorial handling - B. Bonin

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