Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de … · Figure IV.5 : pics...

République Algérienne Démocratique et Populaire

Minisètre de l’Enseignement Supérieure et de la Recherche Scientifique

Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master en :

Géologie des Ressources Minérales et des Substances Utiles

THEME:

Présenté par

HACHEMAOUI Oubaida

Président:

Encadreur:

Examinateur:

Dr : BOUIMA Tayeb

Pr : CHABOU Moulley Charaf

Pr : BENDAOUD Abderrahmane

Université Ferhat Abbas, Sétif 1

Institut d’Architecture et des Sciences de la Terre

Département des Sciences de la Terre

1 سطيف -عباس جامعة فرحات

األرض وعلوم المعمارية الهندسة معهد

علوم األرضقسم

Promotion : 2016/2017

Soutenu publiquuement le 01 juillet 2017 , devant le jury composé de:

UFAS 1

UFAS 1

USTHB

Remerciements

A l’issue de ce travail, je tiens à remercier toutes les personnes qui, de prés ou de loin,

m’ont aidé à le réaliser.

Je voudrais d'abord exprimer toute ma reconnaissance à Mr : CHABOU Moulley

Charaf, Professeur au Département des Sciences de la Terre de l'Université de Sétif 1, qui

m’a confié l’étude des serpentinites de l’Oued Madagh, pour ses conseils et son aide, et pour

la formation de qualité qu'il nous a dispensé tout au long de notre cursus.

Je tiens à remercier Monsieur BOUIMA Tayeb, non seulement, pour avoir accepté de

présider le jury de la soutenance, mais aussi pour ses enseignements enrichissants et

originaux. C’est lui qui m’a initié à la géologie minière.

Mes sincères remerciements au Pr. BENDAOUD Abderrahmane de l’USTHB pour

avoir accepté d’examiner ce travail.

J'adresse des remerciements particuliers aux personnels de l’ASGA et de l’ORGM,

pour les discussions et l’accès à la documentation, avec un remerciement spécial pour Mme

DJELLOUL Amina, la documentaliste pour la parfaite maitrise de son fond documentaire.

Je tiens aussi à remercier Mr KACIMI Mohamed de l'Université de Constantine 2

pour son aide précieux et sa disponibilité, malgré ses occupations, je lui dis : merci. Mr

BOUTALEB Abdelhak de l’USTHB pour l’étude des sections polies.

Je remercie également Mr HAMIDOUCHE Mohamed, directeur de l’Unité de

Recherche en Matériaux émergents de l’université de Sétif 1, pour les analyses à la

fluorescence X.

http://www.univ-setif.dz/URME/



Table des Matières

Table des Matières

Liste des figures et des tableaux

Introduction Générale

Chapitre I : Généralités sur les Serpentinites

I. Généralités sur les Serpentinites ............................................................................... 3

I.1. La Serpentinisation .......................................................................................... 3

I.2. Les phases minérales associées aux serpentines .............................................. 4

I.3. Identification des polymorphes de serpentines. ............................................... 5

Chapitre II : Géologie Régionale et Locale

II.1. Géologie Générale et Lithostratigraphie ............................................................. 8

II.1.1. Ordovicien ............................................................................................... 10

II.1.1.a. L’Ordovicien inférieur à moyen .................................................10

II.1.1.b. Ordovicien supérieur ................................................................. 10

II.1.2. Silurien .....................................................................................................10

II.1.3. Dévonien ................................................................................................. 11

II.1.3.a. La formation flyschoïde à microbrèches ................................... 11

II.1.3.b. La formation des calcaires à tentaculites .................................. 11

II.1.4. Carbonifère ............................................................................................. 11

II.1.4.a. Carbonifère inférieur ................................................................. 11

II.1.4.b. Carbonifère supérieur ................................................................ 12

II.2. Le Massif de Madagh.......................................................................................... 13

II.2.1. Cadre Géographique ................................................................................ 13

II.2.2. Historique des travaux ............................................................................. 13

II.2.3. Géologie ................................................................................................... 14

II.2.3.a. Le Paléozoïque ........................................................................... 14

1) Le complexe conglomératique ................................................. 14

2) Complexe des schistes satinés ................................................. 15

3) L’assise carbonatée .................................................................. 15

4) Ensemble gréseux schisteux .................................................... 15

5) Formation schisto-gréseuse et conglomératique ...................... 15

II.2.3.b Mésozoïque ................................................................................. 16

1) Le Trias .................................................................................... 16

2) Jurassique ................................................................................. 16

3) Crétacé ...................................................................................... 16

II.2.3.c. Cénozoïque ................................................................................. 16

1) Miocène .................................................................................... 16

2) Plio-quaternaire......................................................................... 17

3) Volcanisme ............................................................................... 17

II.2.4. Organisation structurale du massif de Madagh ............................. 21

Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite

d’Oued Madagh

III.1. Observation du terrain et échantillonnage ............................................................ 23

III.2. Etude pétrographique .................................................................................. 26

III.2.1. La serpentinite sombre .................................................................... 26

III.2.2. La Serpentinite intermédiaire ......................................................... 29

III.2.3. La serpentinite blanche ................................................................... 29

III.2.3. Les fragments de serpentinites dans le complexe conglomératique

dévonien. ………………………………………………………... 30

III.3. Etude Minéralogique .................................................................................. 32

Les serpentines ................................................................................ 32

La magnétite .................................................................................... 33

Les carbonates ................................................................................. 33

Les Bastites ..................................................................................... 34

L’olivine .......................................................................................... 34

III.3.1.1. Conditions Pression-Température ............................................... 34

III.4. Etude Géochimique ..................................................................................... 35

III.4.1. La géochimie des serpentinite de l’Oued Madagh............................. 35

III.4.2. Nature de la protolithe........................................................................ 37

Conclusion...................................................................................................................... 39

Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh

IV.1. Introduction (historique des travaux gîtologiques) .................................... 41

IV.2. Observation du terrain ................................................................................ 42

IV.3. Etude Gîtologique ....................................................................................... 42

IV.3.1. Filon dolomitique ........................................................................... 42

IV.3.1.1. Etude microscopique ....................................................... 42

IV.3.1.2. Succussion paragénétique ............................................... 46

IV.3.2. Magnétite disséminée ..................................................................... 47

IV.3.2.1. Etude microscopique ....................................................... 47

IV.3.2.2. Succussion paragénétique ............................................... 49

Conclusion...................................................................................................................... 49

Conclusion Générale…………………………………………………….50

Références Bibliographiques…………………………………………....52

Liste des Figures

Figure I.1: Représentation schématique des différentes zones de formation des serpentinites.

Les flèches mauves indiquent le mouvement relatif des plaques, les zones

magmatiques sont représentées en rouge, et les flèches bleues montrent les

infiltrations des fluides. Les zooms en cadre représentent les lieus où la serpentinite

se développe : ................................................................................................. 4

Figure II.1 : La chaîne des Maghrébides (d'après Chalouan et al., 2008) ............................... 8

Figure II.2 : Répartition des massifs paléozoïque de l'Algérie Nord Occidental (D’après

Ciszak., 1992). ................................................................................................ 9

Figure II.3 : Colonne lithostratigraphique synthétique du Paléozoïque de la chaîne hercynienne

de l’Algérie du Nord. ..................................................................................... 12

Figure II.4 : Colonne lithostratigraphique du massif de Madagh. ........................................ 18

Figure II.5 : Carte Géologique du massif de Madagh, Secteur Oriental (d'après Ciszak.,

1992, modifiée) ............................................................................................... 19

Figure II.6 : Coupes géologiques à travers le massif de Madagh (d’après Ciszak., 1992,

modifiée). ..................................................................................................... 20

Figure III.1 : Vue panoramique vers le Nord-ouest du Djebel El Akhal montrant Les différents

ensembles paléozoïques et la lentille de serpentinite......................................... 24

Figure III.2 : Les différents aspects de la serpentinite de l'Oued Madagh............................. 25

Figure III.3 : microphotographie illustrant les serpentinites massive en LPA. ..................... 28

Figure III.4 : microphotographie illustrant les serpentinites intermédiaire en LPA. ……...... 30

Figure III.5 : microphotographie illustrant les serpentinite blanche en LPA. ....................... 31

Figure III.6 : aspect microscopique des roches noires du complexe conglomératique en

LPA ……………………………………………………………………...………..32

Figure III.7 : diagramme PAFx10 - SiO2- ΣOxydes (= somme des oxydes mis à part SiO2). Les

données sur les différents types de serpentinites ainsi que celles sur les minéraux

sont tirés de Deschamps et al. (2013).. .................................................................. 36

Figure III.8: diagramme de discrimination permettent de mettre en évidence l'origine des

serpentinites, comparé à celle des sites de référence (d'après Hattori et Guillot,

2007). Les cercles rouges représentent les serpentinites de l’Oued

Madagh................................................................................................................. 37

Figure III.9 : diagramme ternaire des relations entre les serpentinites et leurs protolithe (d'après

Li et al. 2004). En rouge, les serpentinites de l'Oued Madagh……………...…...38

Figure IV.1: les différents aspects macroscopiques des minéralisations des serpentinites de

Madagh………………………………………………………………………… 43

Figure IV.2 : microphotographie sous microscope métallographique en LN. ....................... 44

Figure IV.3 : image MEB montrent les minéraux constitutifs et les points des pics obtenus. .45

Figure IV.4: pics caractéristiques du xénotime ……….………......................................... 45

Figure IV.5 : pics caractéristiques de la magnésite. ........................................................... 46

Figure IV.6: microphotographie sous microscope métallographique en LN. ........................ 48

Liste des Tableaux

Tableau III.1: composition chimique (éléments majeurs) des serpentinites de Madagh et

Minéraux normatifs. ................................................................................... 35

Tableau IV.1: succession chronologique des phases minéralisatrices dans les filons

dolomitique ............................................................................................... 47

Tableau IV.2 : succession chronologique des phases de transformation de la magnétite en

hématite….................................................................................................. 49

1

Introduction Générale

L’existence d'un affleurement de serpentinites dans les gorges de l’Oued

Madagh (région d'Oran) localisé au sein d'un massif paléozoïque, a attiré l'attention des

géologues depuis sa découverte par Curie et Flamand en 1889. D'un point de vue

scientifique, la recherche d'un modèle géodynamique de sa mise en place a fait l'objet

de récentes publications, et le problème n'a pas encore été résolu. D'un point de vue

économique, plusieurs missions ont été effectuées de 1950 à 1962 pour la recherche

d’une éventuelle minéralisation liée à cette roche ultramafique.

Nous avons abordé dans ce travail l'étude de cette serpentinite dans le but

d’apporter quelques éclaircissements aux problèmes posés par cette roche. La seule

étude pétrographique consacrée à la serpentinite de l’Oued Madagh remonte à 1958, à

une époque où les moyens analytiques et d'investigation étaient peu développés, et où

les connaissances sur ces roches étaient très limitées, notamment en ce qui concerne les

modèles de mise en place en relation avec la tectonique des plaques. Notre travail

comporte une étude pétrographique, géochimique et gîtologique de ces serpentinites. A

la lumière des résultats obtenus, nous discuterons de certaines pistes en ce qui concerne

le mode de mise en place et l'origine de ces roches, et apporterons des éclaircissements

sur l’aspect métallogénique de cette serpentinite.

Le présent travail comprend quatre chapitres :

- Le premier présente une brève synthèse de nos connaissances sur les

serpentinites, leurs compositions minéralogique et pétrographique, les processus de

serpentinisation et les méthodes d’identification des minéraux de serpentine.

- Le deuxième chapitre est consacré à l’étude du contexte géologique : nous

présenterons dans un premier temps une vue générale sur la géologie algérienne afin de

bien situer la région étudiée dans son contexte géodynamique ; dans un second temps,

une synthèse sur les massifs paléozoïques de l’Ouest algérien sera présentée, et on

terminera ce chapitre par une étude lithostratigraphique du massif de Madagh.

- Le troisième chapitre comporte une étude pétrographique puis géochimique,

qui apporteront des éclaircissements sur les différents faciès de la serpentinite de l’Oued

Madagh, et sur son origine et le mode de mise en place de ces roches.

- Le dernier chapitre aborde l'aspect gîtologique et les éventuelles

minéralisations liées à ces roches.

I. Généralités sur les Serpentinites

Affleurement de Serpentinite de Madagh en contact anormal avec les dolomies viséennes


3

I. Généralités sur les Serpentinites

La serpentine est une famille de minéraux regroupant trois polymorphes : le

chrysotile, la lizardite et l’antigorite. Il s’agit de phyllosilicates issus de l’hydratation de

minéraux ferromagnésiens tels que l’olivine ou le pyroxène, la formule idéale théorique

est Mg3Si2O5(OH)4. Ils acceptent un nombre de substitution, les plus communes sont la

substitution de Si par Al et le remplacement de Mg par le Fe et/ou Al, de faibles

quantités de Ni, Cr, Ti, Mn ou Co peuvent parfois être détectées.

Une serpentinite est une roche composée majoritairement de serpentine. Par

définition, il s’agit d’une roche ultramafique hydratée (13% en poids d’eau) dérivant de

la serpentinisation de roches mafiques ou ultramafiques. En plus de serpentines, elle

contient aussi des oxydes de fer et parfois des résidus de minéraux originels.

I.1. La Serpentinisation

Une forte hydratation de l’ordre de 11 à 15% dans la composition globale finale

est la caractéristique principale de la serpentinisation (Deschamps, 2010). 13% en

moyenne d’eau sont incorporés de manière structurale dans les phases serpentineuses, et

parfois stockés dans les silicates associés. L’oxydation du fer est une conséquence non

négligeable de la serpentinisation, elle est due à la formation de magnétite car la

serpentine n’incorpore pas ou peu de fer dans son système cristallin, notons aussi

l’augmentation du volume de la roche originale suite au phénomène de serpentinisation.

Le phénomène de serpentinisation se déroulera partout où le manteau sera en

contact avec un fluide, qui peut intervenir de deux façons : soit la roche est amenée a

l’affleurement et elle se retrouve au contact de l’eau, soit l’eau est injectée en

profondeur. Deux grands contextes géodynamiques sont favorables à la formation des

serpentinites : les rides océaniques et les zones de subduction (figure I.1).

En contexte d’accrétion océanique (figure I.1 (3 et 4)), l’eau de mer est le fluide

responsable de l’hydratation des péridotites qui va s’effectuer préférentiellement dans

un contexte de ride lente, l’épaisseur de la croûte étant extrêmement faible à cet endroit,

les fluides vont pouvoir pénétrer en profondeur et ainsi affecter les péridotites sous-

jacentes. Du point de vue minéralogique, la serpentine va se former et se propage aux

joints de grains et par les réseaux de fractures, créant des textures maillées ou en sablier

typique (Wiscks, 1977). La phase dominante est la lizardite, les températures de

serpentinisation n’excèdent pas 450-500°C, le chrysotile est souvent associé à la


4

lizardite sous forme de phase secondaire, tout comme l’antigorite, qui pourra

exceptionnellement remplacer le chrysotile dans le cas de fortes pressions.

Dans un contexte convergent (figure I.1 (1 et 2)) la roche déjà serpentinisée

(serpentinite abyssale), va être déstabilisée suite à la reprise par des processus de

subduction; en parallèle, les péridotites du coin mantellique sus-jacent vont subir une

serpentinisation sous l’action des fluides libérés par la plaque plongeante. Certaines

parties de la lithosphère océanique peuvent être préservées sous forme d’ophiolite. Une

partie des serpentinites abyssales subduites peut ensuite être exhumée au sein de paléo-

complexe de subduction où elles sont fréquemment associées à des roches

métamorphique de faciès schiste bleu à éclogite (Deschamps, 2010).

I.2. Les phases minérales associées aux serpentines

L’hydratation d’une roche ultramafique d’assemblage minéralogique primaire

relativement constant donnera des assemblages minéralogiques globalement similaires.

La réaction de serpentinisation peut être écrite de la manière suivante :

Olivine ± Pyroxène + Eau → serpentine + magnétite ± talc ± brucite ±

trémolite.

Figure I.1: Représentation

schématique des différentes

zones de formation des

serpentinites. Les flèches

mauves indiquent le mouvement

relatif des plaques, les zones

magmatiques sont représentées

en rouge, et les flèches bleues

montrent les infiltrations des

fluides. Les zooms en cadre

représentent les lieus où la

serpentinite se développe :

1/ au niveau du coin

mantellique par les fluides issus

de la déshydratation de la plaque

plongeante.

2/ au niveau de la fosse par le

jeu de failles normales crées par

le plongement de la plaque en

subduction.

3/ à l’axe de la ride par la

circulation de fluides

hydrothermaux.

4/ par le jeu des failles

transformates.

(Kerrick, 2002)


5

Divers minéraux accessoires en déséquilibre peuvent également s’ajouter tels

que : la chromite ferrifère, chlorite, sulfure et métaux natifs, minéraux argileux, etc,

issus généralement d’événement pré-ou post-serpentinisation.

Dans un système purement magnésien, l’hydratation de l’olivine et de

l’orthopyroxène entraine la formation de serpentine et un hydroxyde de magnésium

(Brucite Mg(OH)2), qui apparaissent le plus souvent sous forme de veines, et parfois en

mesh.

L’éloignement du système du pôle magnésien donne de nouveaux minéraux

incorporant du fer, la quantité de fer dans l’olivine (ou du moins une partie) sera utilisée

pour former de la magnétite, qui cristallise la plupart du temps sous forme de

micrograins alignés aux joints des minéraux primaires. La présence de talc est liée à

l’hydratation de l’orthopyroxène, associé communément à la fracturation. De

l’amphibole (trémolite) peut également être observée lorsque l’altération affecte aussi

le clinopyroxène. Les chromites ferrifères proviennent de l’altération des spinelles

alumineux. Une couronne de chlorite en bordure des grains de spinelle altéré est

fréquemment observée. Des veines de carbonates sont souvent observées et qui

correspondent à des stades tardifs de circulation des fluides.

I.3. Identification des polymorphes de serpentines.

Au microscope optique, la reconnaissance des serpentines dans une roche est

relativement aisée. Les textures et propriétés optiques de ces minéraux sont

généralement très différentes de celles des minéraux primaires. Par contre, la distinction

entre les différents polymorphes de serpentine en microscopie optique s’avère

compliquée.

Un critère majeur à prendre en compte va être la texture. Dans les roches

ultrabasiques, deux types de textures vont principalement être observées:

Texture initiale conservée : se manifeste optiquement par la formation d’une

maille (texture maillée) où la serpentine va tout d’abord affecter la périphérie du

minéral primaire puis s’étendre progressivement vers le cœur. La lizardite sera la variété

dominante dans ce cas, la serpentinisation de l’olivine au cœur formera un assemblage

de lizardite, chrysotile et serpentine polygonale. Lorsque les conditions de

serpentinisation ne changent pas jusqu’à la transformation totale de l’olivine, le cœur du

minéral ne présentera pas de démarcation avec les bordures, formant une texture dite en

sablier. La lizardite sera aussi le polymorphe dominant. Les pyroxènes serpentinisés

vont également former des textures appelées bastites. Elles sont majoritairement


6

constituées de serpentine mal cristallisée, dont la variété structurale est en général

difficile à identifier. Il est néanmoins possible de reconnaitre le pyroxène primaire, ses

clivages restant visible en dépit de la serpentinisation.

Texture initiale détruite : résulte de l’oblitération totale de la protolithe, elle se

caractérise par une interpénétration des lattes de serpentine, l’antigorite étant la variété

dominante. La similarité des propriétés optiques rend leur identification compliquée. Ils

se caractérisent par une réfringence faible en lumière naturelle (polarisation dans le

premier ordre, gris clair à gris bleu), avec un indice de réfraction de l’ordre de 1.6 en

lumière polarisée analysée. Les déformations intercristallines pouvant parfois produire

des extinctions roulantes.

Pour distinguer les différentes variétés de serpentine de façon certaine, il est

nécessaire de faire appel à des méthodes plus précises et sophistiquées telle que la

microscopie électronique par transmission ou la spectroscopie Raman.

II : Géologie Régionale et Locale

Massif de Madagh

Vue vers le sud du massif de Madagh


8

II.1. Géologie Générale et Lithostratigraphie

Sur une transversale Nord-Sud de l’Algérie, on distingue deux grands ensembles

géologiques de nature et d’évolution différente : un domaine septentrional édifié

pendant l’orogenèse alpine et qui demeure encore instable aujourd’hui, et un domaine

méridional relativement stable depuis la fin du Précambrien, et où affleurent les socles

précambriens des Eglab et du Hoggar et leur couverture phanérozoïque. Ces deux

grands domaines sont séparés par l’Accident Sud Atlasique.

Le terrain qui fait l’objet de cette étude appartient aux Maghrébides, tronçon sud

de la chaîne alpine de la Méditerranée occidentale (figure II.1), constitué par un

empilement d’unités allochtones charriées sur un autochtone ou un para-autochtone

présaharien. La chaîne des Maghrébides s’étend de la Sicile à l’Est jusqu’au Gibraltar à

l’Ouest, elle est divisée en trois ensembles, (1)

les zones internes qui sont le résultat de

la dilacération de la plaque Alboran, constituées par un socle métamorphique et une

couverture peu ou non métamorphique du Paléozoïque, bordés au sud par les écailles de

la dorsale kabyle, et recouverts par les (2)

nappes de flyschs. (3)

les zones externes : sont

un empilement de nappes pelliculaires à matériel essentiellement marneux ; telliennes

en Algérie, rifaines et pré-rifaines au Maroc, charriées vers le Sud sur l’autochtone ou le

para-autochtone atlasique. Au-delà de l’Atlas tellien, s’étend la zone tabulaire des

hautes plaines, constituée de terrains méso-cénozoïques qui reposent sur un socle

métamorphique hercynien, et qui se termine à l’Est par la chaîne du Hodna. A l’Ouest,

elle se continue par la Meseta Oranaise et la Meseta Marocaine qui se noie dans

l’Atlantique. Plus au Sud s’étend la zone atlasique représentée par l’Atlas saharien,

c’est une chaîne intracratonique d’âge Tertiaire, délimitée au Sud et au Nord

respectivement par l’accident Sud Atlasique et l’accident Nord Atlasique.

Figure II.1 : La chaîne des Maghrébides (d'après Chalouan et al., 2008)


9

Dans la région Oranaise, seul le domaine externe est représenté en totalité,

l’expulsion de la couverture des zones externes vers le Sud au Miocène a été suivie par

le soulèvement des massifs locaux qui laisse apparaître les parties profondes de

l’édifice.

Notre zone d’étude fait partie de la chaîne Hercynienne de l’Ouest de l’Algérie,

qui est comprise entre le craton ouest africain au Sud et la chaîne alpine au Nord. Les

terrains paléozoïques qui forment cette chaîne n’affleurent que dans l’ouest du pays

(figure II.2 ), et constituent probablement la couverture d’un socle protérozoïque qui

était initialement continu avec celui de la plate forme saharienne (Michard, 1976).

Ces terrains sont représentés par les massifs littoraux Oranais, et par les terrains

plus étendus de l’avant-pays tellien autochtone (le cœur des massifs des Traras et du

Fillaoussene aux confins algéro-marocains, le massif de Ghar Rouban, et le Paléozoïque

de l’Oued Tiffrit plus à l’Est). Le massif de Madagh est la terminaison occidentale des

massifs littoraux Oranais qui comprennent le djebel Khar (ou montagne des lions), les

terrains du Cap Falcon et ceux du Cap Lindlès (les Andalouses). Selon Fenet (1975), ils

occupent une position subautochtone, Ciszak (1992) les place dans une position

autochtone.

Figure II.2 : Répartition des massifs paléozoïque de l'Algérie Nord Occidental (D’après Ciszak., 1992).

La zone d’étude est encadrée en rouge.


10

Dans se qui suit nous présenterons la série stratigraphique de référence la plus

représentative du Paléozoïque de la région, proposé par Guardia (1975) et reprise par

Ciszak (1992) (figure II.3).

II.1.1. Ordovicien

II.1.1.a. L’Ordovicien inférieur à moyen

C’est la formation basale, limitée par des contacts tectoniques avec une

épaisseur qui atteint plusieurs centaines de mètres. Les meilleurs affleurements se

localisent en amont de l’Oued Honaïne (Guardia, 1975), et dans l’Oued Rediou (Ciszak,

1992). Lithologiquement, il s’agit de pélites sombres, grisâtres à verdâtres, très

indurées, se délitant en plaquettes ou en dalles (Ciszak, 1992), affectées par un

métamorphisme de contact suite à la mise en place du granite de Nedroma (Guardia,

1975). Cette formation, qui ne renferme pas de fossiles, est attribuée à l’Ordovicien

inférieur à moyen par analogie avec les formations à pélites micacées dans le moyen

Atlas (Ciszak, 1992).

II.1.1.b. Ordovicien supérieur

Défini et décrit par Guardia (1975), il a été identifié en plusieurs points de la

chaîne hercynienne du Maghreb occidental et affleure largement dans le Nord du massif

des Traras, et sur la rive droite de l’Oued Honaïne (Ciszak, 1992). Il se développe sur

une cinquantaine de mètres, et atteint plus de 200 m au Ras el Mendjel plus à l’Est. La

limite supérieure correspond au passage progressif vers le premier terme de la formation

sus-jacente (Ciszak, 1992). Il s’agit d’une alternance de grès psammitiques fins (à

muscovite) de couleur verte sombre à marron, en bancs décimétriques, et de pélites

gréseuses à stratifications obliques. Vers le haut, les pélites deviennent plus fréquentes

jusqu’à la disparition des bancs de grès. Les terriers et les traces d’affouillement

témoignent d’une abondante activité biologique. Guardia (1975) envisage une

succession continue comprenant les pélites de base, les psammites bioturbés et les

phtanites siluriens, et déduira un âge Ordovicien pour la formation des psammites

bioturbés.

II.1.2. Silurien

C’est une unité très caractéristique dans toute la chaîne hercynienne du Maghreb

occidental où elle tient lieu de repère. Il s’agit d’une formation de pélites à phtanites en

continuité stratigraphique avec les grès ordoviciens, tandis que la partie supérieure est

tronquée par un contact tectonique. Dans les massifs littoraux oranais, les phtanites ne


11

sont connus qu’à l’état de galets dans les conglomérats rapportés au Carbonifère

supérieur. Ses faunes très abondantes rendent les attributions stratigraphiques précises.

II.1.3. Dévonien

Un changement de type de sédimentation caractérise le début de Dévonien, c’est

une sédimentation grossière représentée par deux formations :

II.1.3.a. La formation flyschoïde à microbrèches

Ciszak (1992) souligne une parfaite similitude avec les schistes à microbrèches

décrits par Lucas à Ghar Rouban. Il s’agit d’une série pélito-gréseuse et micro-

conglomératique, épaisse de plusieurs centaines de mètres, les microbrèches renferment

des éléments de formations précédentes mais aussi des fragments de roches volcaniques

et des minéraux hérités. La limite inférieure correspond à une surface de discordance

sur les séries siluriennes, la limite supérieure est souvent tectonique (Ciszak., 1992). Les

sommets de certains bancs microconglomératiques ont livré des arguments

paléontologiques pour une attribution au Dévonien moyen.

II.1.3.b. La formation des calcaires à tentaculites

Elle est connue dans le domaine interne du Rif, dans le Chenoua et en Kabylie.

Sur une coupe de la pente Nord-Ouest du Ras Ouaïn dans l’Oued Honaïne, Ciszak

(1992) décrit des calcaires de couleur sombre qui affleurent en blocs plurimétriques

associés à des grès alternant avec des pélites micacées. Cet ensemble est surmonté par

un complexe volcano-détritique, ces calcaires sont rapportés au Dévonien moyen

(Emsien à Givétien).

II.1.4. Carbonifère

II.1.4.a. Carbonifère inférieur

Il comprend deux formations rapportées au Viséen supérieur (Ciszak, 1992) :

Formation des dolomies à polypiers :

Il s’agit d’une formation carbonatée à faciès récifal, de dolomies silicifées dans

les massifs des Traras, et de barres de calcaire dolomitisé localement conglomératique

dans le massif de Ghar Rouban. Ciszak (1992) suggère d’attribuer au Viséen des

dolomies gréseuse azoïque dans le massif de Madagh, compte tenu de leur position dans

l’architecture du massif.

Complexe volcano-sédimentaire :

Rapporté au Viséen supérieur, ce complexe désigne un ensemble de lave et de

tufs et des sédiments à caractère détritique de remaniement des produits éruptifs.


12

II.1.4.b. Carbonifère supérieur

Le démantèlement des reliefs hercyniens dans le domaine tellien Oranais a

alimenté un bassin continental où se sont sédimentées les formations détritiques riches

en conglomérats pendant le Carbonifère. Ciszak (1992) a représenté une coupe de

référence de la formation de la Montagne des Lions qui montre un niveau de 500 mètres

environ découpé en trois membre (1)

pélito-gréseux à lentilles charbonneuses (100m) du

Westphalien C-D, (2)

pélito-gréseux et conglomérat (200-250m) du Stéphanien A-B, et

une (3)

alternance de pélite et de quartzite (150-200m) rapportée au Stéphanien moyen.

Figure II.3 : Colonne lithostratigraphique synthétique du Paléozoïque de la chaîne hercynienne

de l’Algérie du Nord (d'après Guardia, 1975 et Ciszak, 1992).


13

II.2. Le Massif de Madagh

II.2.1. Cadre Géographique

Le massif de Madagh est le plus occidental des massifs littoraux oranais. Il se

situe à 400 Km à l’Ouest d’Alger, et à 40 Km à l’Ouest d’Oran, dans une zone

difficilement accessible, frontière entre la wilaya d’Ain Témouchent et la wilaya d’Oran

(figure II.2).

L’Oued Madagh sépare le massif en crêtes aux alentours des vallées ; au Nord-

Ouest à une altitude de 322 m domine le djebel El Akhal qui fait face au djebel Bou

Khedima au Nord-Est qui culmine à 280 m. Au Sud, se trouve le djebel Tarouneït (416

m) qui se continue vers l’Est par le djebel Houissy qui s’élève de 424m.

II.2.2. Historique des travaux

La région de Madagh a été le théâtre de nombreuses expéditions scientifiques

depuis les premiers temps de l’ère coloniale. En 1886, L. Gentil lors de son étude du

bassin de la Tafna signale la présence d’une albite d’origine métamorphique dans la

série carbonatée de Madagh. En 1924, Doumergue publia la première carte géologique

des Andalouses au 1/50 000 et cartographia les serpentinites de Madagh. Il rapporte une

formation schisto-gréseuse et conglomératique au Carbonifère, et schisto-gréseuse au

Permien. En 1948, Tinthoin reconnait la structure anticlinale de l’ensemble. Lors de son

étude des roches cristallines de littoral oranais, Sadran publia en 1958 une note sur la

nature et l’origine des serpentinites de la région d’Oran. Il souligne l’existence d’un

décrochement qui sépare les deux masses serpentineuses et qui coïncide avec la cluse de

l’Oued Madagh, et de failles entre la serpentinite et les terrains carbonatés qu’il rapporte

au Jurassico-Crétacé.

Fenet (1975) propose une réinterprétation des résultats cartographique de

Doumergue, et il découvre des contacts plats. Les résultats d’une cartographie au 1/10

000 mené par Centène et al. (1984) sont orchestrés par une nouvelle réinterprétation de

la lithostratigraphie et de l’organisation des terrains paléozoïques de ce massif.

Ciszak (1992) dans son étude sur l’évolution géodynamique de la chaîne

tellienne en Oranais dresse une carte du massif de Madagh que nous avons redessinée

(figure II.5), et donne une description lithostratigraphique de ce massif paléozoïque, non

fossilifère, en s’inspirant des similitudes avec le Paléozoïque de la Meseta et du Rif

marocain.


14

II.2.3. Géologie

Le massif de Madagh est une partie intégrante du domaine externe de l’édifice

nord magrébin de la chaîne alpine. Il s’agit d’un segment de l’orogenèse hercynienne

représenté par un massif paléozoïque affleurant en boutonnière au sein des nappes

telliennes (Centène et al,. 1984).

Avant de détailler la série lithostratigraphique (figure II.4), signalons d’abord les

problèmes de datation, notamment en ce qui concerne l’attribution des âges aux

formations paléozoïques azoïques de Madagh. Selon Ciszak (1992), les corrélations

avec des segments hercyniens voisins montrent une parfaite correspondance entre les

événements sédimentaires et tectoniques.

II.2.3.a. Le Paléozoïque

Les formations paléozoïques affleurent dans la cluse de l’Oued Madagh sur les

deux rives. Elles sont organisées en anticlinal affecté par des déformations. La série

sédimentaire a fait l’objet de l’étude de Ciszak (1992) qui regroupe la série en cinq

formations. Nous ferons également référence aux travaux de Fenet (1975).

1) Le complexe conglomératique

D’âge Dévonien inférieur à moyen, il s’agit d’un ensemble très tectonisé qui

affleure au bas de la pente du djebel Bou Khedima et qui est en contact mécanique avec

les serpentinites sous-jacentes et un ensemble schisteux sus-jacent. Ciszak (1992)

distingue des schistes gréseux verts sombres associés à des bancs de grès et des

éléments exotiques polygéniques et hétérométriques. Parmi ces constituants, on cite :

- Des masses métriques d’un pseudo-poudingue aux éléments altérés

centimétriques de formes sphéroïdes jointés par un matériau argileux noir.

- Des roches noires aux reflets verdâtres et de forte densité. L’analyse

pétrographique faite par Ciszak (1992) d’un fragment de ces roches montre qu’il

s’agirait d’une péridotite.

- Des calcschistes sombres dont l’étude microscopique révèle la présence de

calcite, de trémolite, de pyrite, de zircon et de sphène rare. Ciszak (1992) montre

l’existence d’au moins deux phases de plissements avec schistosité.

- Des calcaires métamorphiques et des quartzites avec minéralisations de pyrite

et de galène.

Dans une récente étude structurale du massif de Madagh, Sidi Said (2011) révèle

l’existence de fragments de serpentinites dans les conglomérats sur la pente du djebel

Bou Khedima, et elle conclut qu’il s’agit d’un remaniement des serpentinites de


15

Madagh. Cette conclusion est en contradiction avec une mise en place des serpentinites

de Madagh au Crétacé et leur exhumation à l’Oligo-Miocène avancées par Michard et

al. (2007).

2) Complexe des schistes satinés

Il affleure sur la partie occidentale du djebel Akhal et dans les gorges de l’Oued

Madagh, ses limites sont très tectonisées. Il s’agit d’un ensemble à dominante schisteuse

qui renferme de petits bancs décimétriques de grès fins à ciment dolomitique

ferrugineux de couleur ocre, et de rares bancs de quartzites. Fenet (1975) rapporte

l’ensemble au Permo-Carbonifère. Les analogies de faciès, de texture et de style de

déformation avec un ensemble gréso-schisteux rapporté au Dévonien ont conduit Ciszak

(1992) de proposer d’attribuer à ce complexe un âge Dévonien.

3) L’assise carbonatée

Affleure sur une centaine de mètres sur le versant occidental du Bou Khedima

sous forme d’une barre de 10 mètres environ, elle est associée à des schistes satinés gris

et repose en discordance angulaire sur le reste des formations. Il s’agit d’un calcaire

dolomitique et gréseux massif, à niveaux bréchiques limoniteux, et pourrait représenter

le seul épisode carbonaté d’extension régionale connu au Viséen supérieur (Ciszak,

1992).

4) Ensemble gréseux schisteux

Sur un contact tectonique repose un paquet de 200-250 m essentiellement de

grès calcareux ocre, dolomitisé et hématisé, parfois franchement carbonatés, en

alternance avec des pélites versicolores. L’intense déformation confère à certains bancs

l’allure d’un poudingue. L’ensemble est rapporté au Dévonien pour un faciès de type

flysch largement représenté dans le secteur.

5) Formation schisto-gréseuse et conglomératique

Elle couvre entièrement la structure à l’Est (dj. Bou Khedima), affleure le long

du flanc nord du djebel Akhal, et occupe les sommets du djebel Tarouneït au Sud. Elle

repose sur une surface de discordance et de ravinement et est recouverte par les marnes

miocènes et les sables dunaire du Plio-Quaternaire à la faveur d’une surface de

discordance. La coupe de référence montre une assise bréchique (2-3m), suivie d’une

succession (100m) de séquences de 20 à 30 m de pélites noires et de quartzites rubanés,

des bancs conglomératiques apparaissent vers le sommet. Cette formation est attribuée

au Carbonifère (Westphalien inférieur).


16

II.2.3.b Mésozoïque

La stratigraphie de l’Oranais occidentale est représentée par d’importantes séries

mésozoïques et cénozoïques à dominante marno-calcaire ou gréseuse.

1) Le Trias

Le massif de Madagh et de la Montagne des Lions montrent des faciès

particuliers du complexe bréchique à matériel Triasique. Ces massifs conservent des

témoignages très limités d'une sédimentation détritique continentale permo-triasique. Le

Trias correspondrait à une période marquée par les manifestations d'une tectogenèse en

distension particulièrement active (Sidi Said, 2011).

2) Jurassique

Doumergue (1924) décrit dans le secteur une brèche à ciment dolomitique

liasique. Cet affleurement est faiblement étendu, et correspond à des lambeaux résiduels

d'une couverture post-hercynienne érodée, cette brèche repose en discordance sur le

socle par l'intermédiaire d'une surface de ravinement bien visible sur la crête du djebel

Akhal.

3) Crétacé

Il est réduit à l'état d'un copeau, pris en sandwich entre les formations

paléozoïques, et constitué d'une répétition de bancs gréseux centimétriques à

décimétriques, avec intercalations de pélites. A la différence de Madagh où les

serpentinites sont retrouvées dans les schistes paléozoïques, au Maroc, c'est dans des

formations flychoïdes du Crétacé que les lentilles de serpentinites affleurent (Durand-

Delga et al., 2000).

II.2.3.c. Cénozoïque

1. Miocène

Très développé dans le secteur, il est constitué par une épaisse série de marnes

vertes et de grès à grains fins passant parfois à des grès grossiers pour les formations

synchro-nappe. Conservées dans un certains nombres de fossés et bassins subsidents, les

formations du premier cycle du Miocène post-nappe se sont accumulées sur de fortes

épaisseurs et forment actuellement autant de dépressions entre les différents massifs

schisteux. Une période d'érosion va permettre le dégagement d'une surface

d'aplatissement assez évoluée sur laquelle vont s'accumuler les formations

sédimentaires et volcaniques du second cycle du Miocène post-nappe.


17

2. Plio-quaternaire

Il est représenté par des formations continentales qui se développent sur une

large surface et qui sont composées par des limons, des limons sableux, sable meubles,

silstones, grès et argile sableuse avec des lentilles de calcaires. Ces formations

recouvrent en discordance les terrains volcano-sédimentaires du Miocène supérieur avec

une épaisseur qui varie de 40 à 100m (Sidi-Said, 2011).

3. Volcanisme

La région oranaise a été le siège d'un volcanisme intense, depuis le Miocène

jusqu'au Quaternaire. Les produits éruptifs sont répartis le long de la côte depuis le Cap

Sigal à l'Est jusqu'à la frontière Algéro-marocaine à l'Ouest.

Le volcanisme de Madagh fait partie du secteur de Tifraouine, représenté par des

andésites au Nord et au Sud de l’Oued Madagh. Il s’agit de laves porphyriques de

teintes sombres parfois brunes, dans lesquelles on discerne à l'œil nu des phénocristaux

de plagioclases et des ferro-magnésiens.


18

Figure II.4 : Colonne lithostratigraphique du massif de Madagh (d'après Ciszak, 1992).


19

Figure II.5 : Carte Géologique du massif de Madagh, Secteur Oriental (d'après Ciszak., 1992, modifiée)


20

Coupe A

Coupe B

Figure II.6 : Coupes géologiques à travers le massif de Madagh (d’après Ciszak., 1992).

(Légende, voir figure II.5)


21

II.2.4. Organisation structurale du massif de Madagh

Le massif paléozoïque de Madagh affleure sous forme d’un anticlinal de

direction NE-SO, il s’étale sur une longueur de 10 km environ du SO au NE et sur une

largeur de 4 km. Il constitue une partie d’un grand ensemble structural à terrains

primaires métamorphiques exhumés par le jeu de mouvements postérieurs à la mise en

place des nappes tertiaires. L’aspect actuel du massif de Madagh résulte d’une

tectonique hercynienne souple reprise par la tectonique alpine cassante. Depuis les

travaux de Fenet (1975), il est considéré comme l’autochtone relatif des unités

allochtones telliennes.

Une étude cartographique et structurale au niveau de la cluse d'Oued Madagh

(Centène et al., 1984) a mis en évidence trois grands ensembles structuraux séparés par

des contacts anormaux (figure II.6). Ces ensembles affleurent en boutonnière au sein

des formations telliennes.

Ensemble A : regroupe plusieurs formations découpées en lames empilées par

des accidents hercyniens, observable sur la cluse de l’Oued Madagh. La serpentinite est

le terme le plus profond. L’analyse des lames minces de l’ensemble schisto-gréseux

(Centène et al., 1984) révèle l’existence de trois phases de plissements avec schistosité.

L’unité supérieure B : intensément déformé et constitué exclusivement par du

terme gréso-schisteux et qui repose sur l’ensemble A par des contacts anormaux plats.

Ensemble C : discordant sur les deux unités tectoniques précédentes et recoupe

le contact anormal qui les sépare.

III: Pétrographie, Minéralogie et

Géochimie des Serpentinites de

l’Oued Madagh

Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh

23

III.1. Observation de terrain et échantillonnage

Deux missions ont été effectuées sur le terrain, l’objectif principal était la

recherche des zones susceptibles de renfermer une minéralisation, mais également la

masse serpentineuse elle-même.

L’affleurement principal de la serpentinite se localise dans les gorges de l’Oued

Madagh, entre les djebels El-Akhal et Bou Khedima (figure III.1), sous forme de

grosses lentilles décamétriques encaissées dans les terrains paléozoïques. Ces lentilles

semblent être prises en sandwich par des contacts tectoniques. Sur la rive droite de

l’Oued Madagh, le bloc de serpentinite est en contact mécanique avec le complexe

conglomératique à l’Est, et recouvert par des éboulis quaternaires au Nord, au Sud et au

Sud-Ouest. A la différence de la lentille droite, celle de la rive gauche est tronquée au

Nord-Ouest par un contact très net rectiligne à pendage subvertical avec la dolomie

attribuée au Viséen. Cet accident se prolonge jusqu’au fond de l’Oued où jaillit la

source chaude de Hammam Madagh, tandis que sa limite au Sud, et au Sud-Est est

recouverte d’éboulis de pente (figure III.2). L'affleurement de la serpentinite sous forme

de deux pointements isolés est rattaché au jeu d’une faille de décrochement reprise par

la cluse de l’Oued Madagh. Les études de terrain réalisés par Sadran (1958) et Ciszak

(1992) ont permis de découvrir plusieurs autres pointement de serpentinite dans la

région, notamment dans le Djebel El Akhal.

Dans le ravin de l’Oued El-Ghebib, nous avons trouvé plusieurs débris de

serpentinites qui proviennent probablement de l’érosion d'affleurements signalés par

Sadran (1958) en amont du Oued.

Les pointements de serpentinites en amont de l’Oued El Ghebib semble indiquer

que la masse principale de l’Oued Madagh se prolonge en profondeur au cœur de

l’anticlinal du Djebel El-Akhal.

Le gisement de l’Oued Madagh montre une serpentinite massive d’une belle

couleur vert sombre caractéristique (figure III.2.A) qui devient progressivement plus

claire en se rapprochant des zones d’altération, ainsi qu’aux épontes de la masse, où la

serpentinite devient schisteuse (figure III.2.F) avec apparition du talc. En certaines

zones, la masse est jalonnée de filonnets d’asbeste de quelques mm à quelques cm de

puissance. Nous n’avons pas pu observer des vestiges de la roche originelle vue la forte

serpentinisation qu’elle a subie. D'un point de vue structurale, la masse est bourrée de

diaclases de différentes directions qui pourraient être liés aux phénomènes de


24

serpentinisation (augmentation de volume) de la roche originale. Ces diaclases lui

confèrent un aspect prismatique (figure III.2.B), et ont probablement servi comme piège

pour les venues hydrothermales dolomitiques riches en magnétite (figure III.2.C et D).

En certains endroits, des nodules noirs de magnétites de taille pouvant atteindre 2 mm

se dégagent du fond de la roche (figure III.2.E).

Figure III.1 : Vue panoramique vers le Nord-Ouest du Djebel El Akhal

montrant les différents ensembles paléozoïques et la lentille de serpentinite.


25

Figure III.2 : Les différents aspects de la serpentinite de l'Oued Madagh.

A : Serpentinite Massive de couleur vert sombre. B : Aspect prismatique de la

lentille de serpentinite de la rive gauche de l’Oued Madagh. C et D : Serpentinite

massive traversée par un filon de dolomite et l’altération progressive aux épontes du

filon. E : Serpentinite blanche talqueuse tapissée de grains de magnétites. F :

Serpentinite schisteuse en contact avec la dolomie attribuée au Viséen.


26

Nous avons procédé à un échantillonnage très sélectif, en se basant sur les

changements pétrographiques dans la masse serpentineuse. Sur la rive droite de l'Oued

Madagh, au point de coordonnées géographiques 35°38'05"N et 1°02'32"O, se localise

une ancienne galerie d’exploration où la serpentinite est fraîche (elle est moins altérée

par les processus de surface). La masse est traversée par des veines dolomitiques de 1 à

20 cm d'épaisseur (figure III.2.C et D). Nous avons échantillonné ces veines

(échantillons Md 10, Md 11, Md 12, Md 13 et Md 14), et la serpentinite de contact

(échantillons Md 2).

Au bas de la masse serpentineuse de la rive gauche, une autre galerie traverse la

masse et suit le contact avec les dolomies, les échantillons récoltés (Md 1 et Md 9) de la

serpentinite montrent une couleur claire et présentent une schistosité parallèle au contact

avec la dolomie (un échantillon, Md 3, de cette dolomie a été prélevé). Au cœur de la

lentille située sur la rive gauche de l’Oued Madagh, la serpentinite est plus sombre et

massive (échantillon Md 8), et devient de plus en plus claire lorsque l'on s’éloigne du

centre vers la périphérie. Cette zone intermédiaire plus claire a aussi été échantillonnée

(Md 4 et Md 5) et montre des cristaux de magnétite et d’hématite dont la taille pouvant

atteindre 3 cm.

III.2. Etude pétrographique

Les échantillons cités plus haut ont fait l’objet d’une étude pétrographique. Ces

échantillons sont représentatifs des différents faciès observés à l'affleurement. L’étude

pétrographique à été effectuée au microscope polarisant.

La serpentinite de l’Oued Madagh montre trois types de faciès selon le degré de

serpentinisation, qui sont respectivement du centre vers les épontes : serpentinite vert

sombre, serpentinite vert clair (intermédiaire) et serpentinite de couleur blanchâtre.

III.2.1. La serpentinite sombre

L’échantillon a été prélevé dans la masse de serpentinite la plus sombre. Il s’agit

d’une serpentinite compacte vert sombre à noirâtre. Sur le fond de la roche, on discerne

à l’œil nu des minéraux de serpentine qui lui confère une texture massive,

caractéristique de la matrice d’une ancienne olivine. Localement, elle est striée et

tapissée de chrysotile (asbeste) en veines de recoupement soulignant des plans de

fractures. Des nodules noirs se dégagent du fond de la roche ; il s’agit de grains de

magnétites de taille pouvant atteindre 2 mm.


27

Les observations au microscope optique montrent que la serpentine a totalement

remplacé les minéraux primaires (olivine, pyroxène…), les minéraux de serpentine se

présentent en amas d’agrégats microcristallins de teinte gris foncé du premier ordre en

LPA et constituant l’essentiel de la matrice : il s’agit essentiellement de chrysotile

(figure III.3.A et B). Une deuxième génération de serpentine cristallise en grains

millimétriques de teinte jaunâtre (il s'agit d'antigorite) simultanément avec des fibres de

chrysotile tout en préservent la structure maillé de la première génération de serpentine

(figure III.3.A et B). La troisième variété de serpentine (chrysotile) déjà visible à l’œil

nu, est parfaitement mise en évidence au microscope. Ses teintes de polarisation sont

nettement plus élevées que pour les deux autres variétés, la cristallisation en fibres au

sein des fractures se fait globalement perpendiculairement aux épontes des veines,

témoignage d’un hydrothermalisme syntectonique.

Le degré très poussé qu'ont subies les serpentinites de l’Oued Madagh a fait

apparaître de l’olivine (figure III.3.D), résultant probablement de la déshydratation de

l’antigorite (phénomène de déserpentinisation qui peut survenir suite à un

métamorphisme de haute pression).

Le second minéral abondant est la magnétite qui cristallise en grains ou en

réseau, soulignant les bordures des anciens grains d’olivines. Deux générations de

magnétites sont mises en évidence (figure III.3.A, B et C) : (i) une première en grains

minuscules, fracturés, serpentinisés et occupant les bordures d’anciennes olivines, (ii)

la deuxième recoupe les fibres de chrysotile de la deuxième génération de serpentine, il

s'agit d'une magnétite remobilisée présentant une couronne d’altération. Une seule

bastite a pu être observée (figure III.3.C), ses limites sont figées et la partie la moins

serpentinisée est difficilement reconnaissable. En lumière convergente, on a pu mettre

en évidence qu'il s'agit d'un minéral biaxe, se qui laisse penser qu'il s'agit d'un ancien

pyroxène. Signalons qu'une bastite dans les serpentinites est définie comme étant un

minéral où les filaments de serpentines se développent aux épontes d’anciens plans de

clivage d’un pyroxène.


28

Figure III.3 : microphotographie illustrant les serpentinites massives en LPA.

A et B: image montrant les deux variétés de magnétite, et les deux épisodes de

serpentinisation en chrysotile. C : antigorite affectée par une serpentinisation

et serpentinisation d’un pyroxène en bastite. D : métamorphisme de la

serpentinite et apparition de l’olivine aux dépend de l’antigorite.

Chy : chrysotile, Ant : Antigorite, Mt : Magnétite, Ol : Olivine, Bt : Bastite.


29

III.2.2. La Serpentinite intermédiaire

L’échantillon est une serpentinite de couleur vert clair montrant une texture

massive, entrecoupée de diaclases. Par rapport à la serpentinite sombre, on note ici le

développement de phénocristaux de magnétites dont la taille pouvant atteindre 2 cm, et

la présence de carbonates.

Observée au microscope optique, cette serpentinite est composée d’une matrice

de chrysotiles de teintes très sombres en LPA, cristallisant en amas et occupant les

fantômes d’anciens minéraux (Figure III.4.A). L’antigorite est abondante et se présente

en lattes microcristallines de teinte grise à jaunâtre (Figure III.4.A). De la chrysotile se

développe sur les bords de l'antigorite ainsi que de la magnétite en grains

millimétriques. Les carbonates sont assez abondants, représentés par de la calcite

subautomorphe en grains de 1 à 2 mm ou en filonnets de remplissage des fractures

montrant le clivage rhomboédrique caractéristique et des macles polysynthétique. La

calcite est associée à de la dolomite uniaxe de teinte plus élevée (Figure III.4.B).

III.2.3. La serpentinite blanche

Cette partie de la masse serpentineuse est affectée par une schistosité, Sadran

(1958) qualifia ce faciès comme un talco-schiste. Il s'agit d'une serpentinite blanche

jaunâtre à dragées noirâtres de magnétites, le toucher de la roche est talqueux, elle est

parsemée de tâches plus claires qui caractérisent probablement d’anciens pyroxènes.

Au microscope polarisant, le faciès est complètement serpentinisé en antigorite

microcristalline qui se présente avec des teintes grises plus au moins jaunâtres, le

chrysotile étant quasi-absent (Figures III.5.A, B). Des bastites dans la matrice

serpentineuse ont été mises en évidences. Elles sont fracturées et très serpentinisées et

représentent probablement d'anciens pyroxènes (Figure III.5.C, D). Deux familles de

minéraux de remplissage sont observées, les carbonates subautomorphe avec une

biréfringence très élevée qui tend vers le marron, et des cristaux biaxes avec un

pléochroïsme de relief (Figure III.5.B, D).


30

III.2.4. Les fragments de serpentinites dans le complexe

conglomératique dévonien.

Signalons que les fragments de serpentinites trouvés dans le complexe

conglomératique du Dévonien inférieur, sont pétrographiquement analogues au faciès

de serpentinite sombre massive. Au microscope, les fragments de la roche noire sont

composés essentiellement de chrysotile en gerbes ou en baguettes épousant les clivages

d’anciens pyroxènes (figure III.6.A). Les fantômes de ces derniers sont facilement

reconnaissables, ils présentent une extinction droite caractéristique de pyroxènes

orthorhombiques. La roche est traversée par des veines serpentineuses tardives de

chrysotile. Ce faciès peut représenter la continuité méridionale des serpentinites de

Madagh. Vu sa composition riches en bastites, il pourrait s'agir de la partie la moins

serpentinisée du massif de Madagh.

Figure III.4 : microphotographie illustrant les serpentinites intermédiaire en

LPA.

A : serpentinite intermédiaire composée d’antigorite et chrysotile et la magnétite

de la première génération. B : montrant les amas des carbonate.


31

Figure III.5 : microphotographie illustrant les serpentinite blanche en LPA.

A et B: image montrant la serpentinite blanche et la cristallisation des

carbonates en amas ou en viens. C et D : les bastites d’ancien pyroxène aux dépend

d’antigorite et la cristallisation de la magnétite.


32

III.3. Etude Minéralogique

L’étude microscopique des trois faciès de serpentinite à fait ressortir un

assemblage minéralogique dans les proportions suivantes : antigorite et chrysotile,

magnétite, calcite, dolomite, bastite et olivine.

Des bastites ont été observées et caractérisent d’anciens pyroxènes. Signalons

aussi l’absence totale de la lizardite, la variété des serpentines de bas degré de

métamorphisme. En revanche, l’apparition de l’olivine de déshydratation de l’antigorite

témoigne des conditions très poussées du métamorphisme qu’ont subies ces roches.

Les serpentines

Représentées globalement par deux variétés :

- Dans le faciès le moins serpentinisé, le chrysotile cristallise en réseau ou en

amas et ne laisse apparaître aucune relique de minéraux primaires, c’est le minéral le

plus dominant dans la roche, celui qui il lui confère sa couleur verdâtre très

Figure III.6 : aspect microscopique de la roche noire du complexe

conglomératique en LPA.

A : veine de chrysotile traversant et coupant une bastite et cristallisation de la

dolomite au centre de la veine, B : bastite traversée par une deuxième génération de

serpentine.


33

caractéristique. La cristallisation de ce minéral prend naissance à partir des plans de

fractures dans anciens minéraux. Il se caractérise par sa faible teinte (gris- gris clair)

du1er

ordre en LPA.

- Près des épontes de la masse serpentineuse dans les faciès les plus

serpentinisés, on voit apparaître l’antigorite, cristallisant en amas sous forme de petites

lattes millimétriques de teinte plus élevée que le chrysotile. L'antigorite cristallise en

abondance dans le faciès blanc le plus serpentinisé.

Les minéraux de serpentines montrent une zonalité dans les faciès les plus

serpentinés vers les moins serpentinés respectivement du chrysotile vers l’antigorite, on

passant par une zone intermédiaire où ils se cristallisent simultanément, cette zonalité

peu se traduire par les phénomènes d’hydratation qui ont affectés la roche

La magnétite

C’est le deuxième minérale le plus abondant dans les serpentinites de l’Oued

Madagh, notre étude a fait ressortir deux générations de magnétites :

1ére

génération : c’est une magnétite millimétrique en grains disséminés dans la

roche, ou en bordure d’anciennes olivines. Elle est affectée par des fractures, une

hydratation hydrothermale de serpentinisation, et présente un début de transformation

en hématite.

2ème

génération : c’est des phénocristaux tardifs qui sont déposés par des

circulations hydrothermales, ils recoupent les minéraux de serpentines, et présentent des

couronnes d’altération en hématite. Dans le faciès intermédiaire, cette phase est

totalement transformée en hématite.

Les carbonates

Ils sont représentés deux minéraux principaux :

La calcite : elle se présente en cristaux subautomorphes avec un clivage

rhomboédrique et des macles polysynthétiques caractéristiques. C’est une calcite tardive

en veines de recoupement suivant les plans de fracture.

La dolomite : peu abondant dans les serpentinites de Madagh, elle se présente en

cristaux subautomorphes avec des teintes de polarisation dans le deuxième ordre,

présentant un pléochroïsme de relief très caractéristique qui permet de les différencier

de la calcite. Cette phase de carbonatation ne s'observe que dans les faciès les plus

serpentinisés au contact avec les dolomies. C’est une phase tardive liée à des

phénomènes hydrothermaux qui ont affectés la serpentinite.


34

Les Bastites

Les bastites sont rares dans l’ensemble de nos échantillons; il s’agit d’un minéral

de serpentine qui provient de l’altération des pyroxènes. Les fibres serpentineux se

développent à la faveur de plans de clivage d’un ancien pyroxène. Les bastites sont

fracturées et serpentinisées, témoignant des phénomènes tectoniques et des hydratations

qu'ont subi ces roches.

L’olivine

C’est une olivine secondaire de taille pouvant atteindre 0.2 mm, et qui apparaît à

l’intérieur de l’antigorite. Son apparition est liée à la déstabilisation de l'antigorite en

grande profondeur, élément qui milite en faveur d'une évolution dans des conditions de

haut degré du métamorphisme pour les serpentinites de l’Oued Madagh.

III.3.1.1. Conditions Pression-Température

De nombreuses études ont été menées sur la stabilité des serpentinites. Les

serpentinites des ophiolites de bas degré métamorphique sont majoritairement

composées d’un assemblage à lizardite et chrysotile (Mével, 2003), contrairement à

celles qui composent les ophiolites de haut degré métamorphique qui présentent un

assemblage à antigorite et chrysotile tardif (Hattori et Guillot, 2000). Les serpentinites

de haut degré à antigorite peuvent également subir une déshydratation et une

recristallisation en métapéridotite, lorsque le métamorphisme attient les conditions du

faciès éclogite : ce stade est qualifié de déserpentinisation.

L’étude microscopique à révélé l’existence de deux variétés de serpentines

réparties dans les différents faciès selon le degré d’altération, il s’agit d’un assemblage

antigorite-chrysotile connu dans les conditions du haut degré métamorphique,

l’apparition d’une olivine de déserpentinisation confère à ces roches une évolution dans

des conditions de métamorphisme très élevé. Nous pourrons envisager une évolution

rétrograde dans un premier temps conduisant à la serpentinisation de la protolithe dans

des conditions de BT-BP où se forment les variétés de serpentines de bas degrés. Dans

un deuxième temps, une évolution prograde affecte la roche, ce qui à donné naissance à

l’antigorite, minéral de serpentine de haut degrés métamorphique. Cette évolution à

atteint un stade paroxysmal, conduisant à la déstabilisation de l’antigorite en olivine.


35

III.4. Etude Géochimique

Il ressort de l’étude pétrographique l'existence de trois types de faciès dans le

massif de serpentinite de Madagh, qui sont respectivement du centre vers les épontes :

serpentinite verte massive, serpentinite intermédiaire, et serpentinite blanche. Ces trois

faciès et les roches du complexe conglomératique ont fait l’objet d’une étude

géochimique par fluorescence X. Les analyses ont été faites avec un appareil Rigaku

ZSX Primus IV, le logiciel de commande étant ZSX Guidance.

III.4.1. La géochimie des serpentinites de l’Oued Madagh

Nous avons procédé à des analyses géochimiques en éléments majeurs sur cinq

(5) échantillons afin de mieux caractériser les serpentinites. Les résultats de ces analyses

sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1: composition chimique (éléments majeurs) des serpentinites de

Madagh et Minéraux normatifs.

Md 09 Md 08 Md 01 Md 06A Md 06B

SiO2

TiO2

Al2O3

Cr2O3

Fe2O3

NiO

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

P2O5

Cl

SO3

Co2O3

ZnO

PbO

PAF

Ol

Opx

Cpx


36

D'un point de vue géochimique, les analyses des échantillons Md 09, 08 et 01

qui proviennent du massif de Madagh correspondent à celles de serpentinites (la

richesse de Md01 en CaO s'explique par la carbonatation de cette roche localisée près

du contact avec la dolomie). Les 2 échantillons Md06 qui proviennent du complexe

conglomératique présentent des teneurs très basses en SiO2 et une PAF très élevée, ce

qui indique que ces roches ont subi une altération très importante post-serpentinisation.

Sur les diagrammes PAFx10-SiO2-Oxydes (figure III.7) et Al/Si vs Mg/Si (figure III.8),

les serpentinites du massif de l'Oued Madagh se projettent près du domaine des

péridotites abyssales, ce qui indique une probable origine de ces roches dans ce contexte

géodynamique.

Figure III.7 : diagramme PAFx10 - SiO2- ΣOxydes (= somme des

oxydes mis à part SiO2). Les données sur les différents

types de serpentinites ainsi que celles sur les minéraux

sont tirés de Deschamps et al. (2013).


37

III.4.2. Nature de la protolithe

A la lumière des travaux entrepris par différents auteurs sur le massif de Madagh

(Sadran, 1952-1958 ; Ciszak, 1992), il est possible d’envisager plusieurs possibilités sur

l’origine des serpentinites de l’Oued Madagh :

- Elément du manteau supérieur mis à jour à la faveur de la dénudation

tectonique d’une marge continentale étirée pendant un régime d’expansion océanique.

- Bloc de péridotites litées à cumulats (harzburgite), d’une ancienne série

ophiolitique remobilisé dans la tectogenèse hercynienne.

- Copeau d’un complexe ultrabasique intracontinental.

- Roches mantelliques remontées sous forme d’écailles par des cisaillements.

Pour Ciszak (1992), c’est plutôt la dernière possibilité qui semble plausible, car

elle s’intègre bien dans le contexte géodynamique de la marge septentrionale du craton

Ouest-Africain pendant le Dévonien.

Figure III.8 : diagramme de discrimination permettent de mettre en

évidence l'origine des serpentinites, comparé à celle des

sites de référence (d'après Hattori et Guillot, 2007).

Les cercles rouges représentent les serpentinites de l’Oued

Madagh


38

Notre étude a montré que les roches de l’Oued Madagh ont été serpentinisées

dans un contexte océanique proche ou à l’intérieur des rides médio-océaniques (Figures

III.7 et III.8), une conclusion qui est en contradiction avec les théories qui tendent à

classer cette serpentinite dans un domaine continental. Il est possible que cette

serpentinite appartenait à une ancienne série ophiolitique mise a jour par des

mouvements tectoniques. Les calcules normatives n’ont pas fait apparaitre de

clinopyroxène pour la plupart des échantillons, et la projection de ces roches sur le

diagramme Al2O3-MgO-CaO (figure III.9) indique que les protholites des serpentinites

de Madagh sont probablement des harzburgites.

Figure III.9 : diagramme ternaire des relations entre les serpentinites et leurs

protolithe (d'après Li et al. 2004). En rouge, les serpentinites de l'Oued

Madagh.


39

Conclusion

La serpentinite de l’Oued Madagh ne montre aucune trace des restes de

minéraux primaires. La serpentinisation a oblitérée tout vestige de la roche mère. On

observe une zonalité latérale des faciès : au contact avec l’encaissant, la serpentinisation

à atteint le degré paroxysmal et on voit apparaître les carbonates. La roche est de

couleur blanchâtre. Au centre de la lentille du djebel El-Akhel, la serpentinite est vert

sombre, le passage entre les deux faciès est progressif et passe par une zone

intermédiaire, où la serpentinite est légèrement claire par rapport à celle du centre. Au

microscope, les trois faciès de serpentinites sont constitués essentiellement de

serpentine, la zonalité se traduit minéralogiquement par la présence de chrysotile et de

magnétite dans le faciès vert sombre, alors que le faciès blanc est formé majoritairement

d’antigorite, minéral de serpentine caractéristique du haut degré du métamorphisme. La

présence d'une olivine métamorphique de déserpentinisation témoigne des conditions

très poussées du métamorphisme qu'ont subies les serpentinites de Madagh. Les

proportions des deux variétés de serpentine sont presque équivalentes dans le faciès

intermédiaire. D’autre phases de serpentinisation ont été identifiées au microscope : il

s’agit de veines de chrysotile tardives qui remplissent les fractures et recoupent les

serpentines formées en premier. Cette chrysotile tardive est le marqueur d'un

hydrothermalisme syntectonique. La magnétite est aussi abondante dans la roche, et se

présente en deux générations : une première fracturée et serpentinisée, et une magnétite

secondaire remobilisée et altérée. Les carbonates sont assez abondantes dans le faciès

blanc très serpentinisé, il s’agit de calcite et de dolomite. Les échantillons étudiés

montrent des bastites qui proviennent de la serpentinisation de pyroxènes. L'étude

géochimique indique que les serpentinites de Madagh proviennent probablement d'une

ancienne péridotite abyssale et que le protholite est une harzburgite.

IV: Gîtologie des Serpentinites de

l’Oued Madagh


41

IV.1. Introduction (Historique des travaux gîtologiques)

L’affleurement de la serpentinite dans la cluse de l’Oued Madagh à été signalé

pour la première fois par J. Curie et G. Flamand 1889. Depuis, il figure sur les cartes

géologiques et les travaux consacrés à la région.

L’affleurement d’une roche ultramafique dans l’Oued Madagh à attiré l’attention

des géologues pour la prospection d'éventuelles minéralisations dans cette roche. E.

Heriard-Dubreuil en 1951 à mené une mission dans la région de Lourmel pour la

prospection du nickel et du cobalt sur un échantillon de filonnet de dolomite avec une

partie de la serpentinite encaissante. Il signale du Cobalt (0.2%) dans les sulfures, et des

portions de Nickel (0.2%) réparties entre les sulfures et la roche serpentineuse (Queron,

1967). Bordet en 1954 attribua les indices de Ni et de Co à la nature ultramafique de la

roche, et suggère une possible origine métamorphique (transformation chimique ayant

affectée l'encaissant). Il conclut que les serpentinites de l'Oued Madagh et de l'Oued el

Guelib ne présentent aucun intérêt minier (Queron, 1967). Petraschec en 1954 considère

que les filonnets de dolomite sont produits par une dissolution de la serpentinites avec

un dépôt contemporain de minéralisations de magnétite, de pyrite et des traces de nickel

et de cobalt. Il suggère d’abandonner les recherches dans la région (Queron, 1967). H.

Solari en 1961 rédigea un rapport de synthèse sur les travaux effectués dans la région

par le B.R.M.A. (Bureau de recherche minières en Algérie) de 1951 à 1954 (Queron,

1967). Le B.R.M.A. a notamment recherché des possibilités de minéralisations en

sulfures dans la serpentinite de l’Oued Madagh. Des travaux miniers réalisés dans le

contact dolomie-serpentinite de la rive gauche de l’oued Madagh, et dans la masse

serpentineuse de la rive droite, n’ont fait apparaitre aucun amas de sulfures. Les

échantillons sains prélevés ont donné des teneurs de l'ordre de 50 à 80 g/t pour le

Cobalt, et de 700 à 1200 g/t pour le Nickel, environs 10 % des teneures en Ni et Co se

trouvent sous forme de sulfures, le reste étant inclus dans la serpentinite. Ce travail du

B.R.M.A. a repris les mêmes conclusions de Petraschec, à savoir d’abandonner les

recherches de minéralisations dans la région de Madagh.

Enfin, sur la carte des gîtes minéraux de l'Algérie au 1/500.000 (Mokaddem et

Popov, 1969), des minéralisations en Nickel, Platine/Iridium, Chrome et Cobalt sont

signalées à l'emplacement de l'Oued Madagh.


42

IV.2. Observation de terrain

Sur les deux rives de l’Oued Madagh, les lentilles de serpentinite sont affectées

par des diaclases de différentes directions, ces dernières ont servi comme piège pour la

précipitation des venues hydrothermales dolomitiques qui ont cristallisées en veines de

l’ordre du millimètre jusqu’à quelques vingtaine de centimètres (figure IV.1 A, B et D).

Ces filons présentent une zonalité de cristallisation, des épontes vers le centre. Au

contact avec les serpentinites encaissantes, la magnétite cristallise en lits millimétriques

(figure IV.1. C). Dans la matrice dolomitique, il se dégage à l’œil nu des cristaux de

magnétite de taille variable pouvant atteindre 1 cm, dispersés avec les sulfures,

généralement de la pyrite et de la pyrrhotite. Le faciès de serpentinite intermédiaire est

parsemé de grains de magnétites de taille pouvant atteindre 3 cm (figure IV.1. E),

localisés sur un niveau sous forme de lentilles (figure. IV.1. F), deux variétés ont été

mises en évidence sur le terrain, une de couleur noir sombre de forte aimantation, et une

autre grisâtre de très faible aimantation.

IV.3. Etude Gîtologique

IV.3.1. Filon dolomitique

Dans la galerie d’exploration du djebel Bou-Khedima, nous avons échantillonné

les filons dolomitiques avec les lits de magnétite. A l’œil nu, nous avons pu distinguer

des cristaux de magnétites de taille variable allant du millimètre jusqu’au centimètre. En

plus de la magnétite, des cristaux automorphes de pyrite et de pyrrhotite sont

discernables. Cinq (5) sections polies ont été réalisées pour les filons dolomitiques.

Deux sections polies ont été étudiée sous Microscope Electronique à Balayage (MEB)

(CAMPARIS, Université Paris-Diderot) pour identifier les minéraux constitutifs.

IV.3.1.1. Etude microscopique

Les observations faites au microscope métallographique ont mis en évidence

deux principaux minéraux, la magnétite, minéral très abondant en grains millimétriques

parfois centimétriques ou en lits matérialisant les plans de circulation des fluides. C’est

une magnétite xénomorphe (figure. IV.2) avec des teintes blanche - grise à rosâtre, elle

présente un début de transformation en hématite en flammèche, élément très

caractéristique qui indique qu'elle utilise les plans de clivage.


43

Figure IV.1: les différents aspects macroscopiques des minéralisations des serpentinites

de Madagh.

A, B et D : Veines dolomitiques traversant les serpentinites, et présentant des

auréoles d’altération aux épontes. C : magnétite cristallisant en lits dans les

serpentinites. E et F : phénocristaux de magnétite.


44

Les sulfures sont globalement de la pyrite qui se présente en monocristaux

automorphes parfois craquelés de couleur jaune très claire avec un pouvoir réflecteur

très élevé caractéristique. Cette pyrite ne montre aucun lien avec la magnétite et

l’hématite, seules quelques sections montrent cette dernière en inclusion dans la pyrite.

C’est une phase tardive qui a remobilisé les sulfures dans les plans de fractures et les

porosités.

L’étude sous MEB a montré l'existence de grains de xénotime (figure IV.4),

minéral rare d’yttrium, en inclusions microscopiques dans la dolomite et la magnétite, et

une magnésite (carbonate de magnésium) (figure IV.5) en cristaux xénomorphe.

Figure IV.2 : microphotographie sous microscope métallographique en LN.

A : cristal de pyrite subautomorphe englobent la magnétite, et début de

transformation de la magnétite en hématite. B : monocristal automorphe de pyrite

englobe un grain de magnétite. C : grains de magnétite englobée dans une pyrite. D :

cliché montre un monocristal de pyrite, et le début de transformation de la magnétite en

hématite suivant les plans de fractures.

Hé : Hématite, Mt : Magnétite, Py : Pyrite, G : Gangue dolomitique


45

Figure IV.3 : image MEB montrant les minéraux constitutifs et les points des

pics obtenus.

Figure IV.4: pics caractéristiques du xénotime


46

IV.3.1.2. Succussion paragénétique

Dans les plans de fractures qui ont affectés la masse serpentineuse, il s’est mis

en place des solutions hydrothermales riches en Magnésium, probablement lessivées

dans les serpentinites (roches très riches en Mg) qui ont donné des veines dolomitiques

riches en magnétite, oxyde de fer omniprésent dans les serpentinites. Une autre phase

d’altération hydrothermale s'est produite et a remobilisé les sulfures, généralement de la

pyrite. C'est durant cette deuxième phase que la magnétite s'est transformée en hématite.

Trois phases ressortent de cette étude : une phase préliminaire de remplissage

des fractures, suivie d’une mise en place de la magnétite, et enfin la dernière phase de

mise en place des sulfures et altération de la magnétite en hématite.

Figure IV.5 : pics caractéristiques de la magnésite.


47

Tableau IV.1: succession chronologique des phases minéralisatrices dans les

filons dolomitique

IV.3.2. Magnétite disséminée

La magnétite est un minéral omniprésent dans les serpentinites, elle se forme en

grains millimétriques aux joins d’anciens minéraux de la roche originelle. Sur la pente

de djebel El-Akhel dans un niveau sous forme de lentille, la magnétite cristallise en

phénocristaux centimétriques, fait qui nous a conduit à considérer cette magnétite

comme concentration anormale. Sur le terrain, nous avons pu distinguer deux variétés

de magnétites : noire sombre de forte aimantation, et une magnétite grisâtre de très

faible aimantation.

IV.3.2.1. Etude microscopique

Au microscope métallographique, la magnétite est presque totalement

transformée en hématite, cette transformation est marquée par l’apparition d’une variété

de basse température, la maghémite de couleur grise bleuâtre en lumière naturelle et

d’un pouvoir réflecteur intermédiaire entre la magnétite et l’hématite. C’est un produit

intermédiaire d’oxydation superficielle des oxydes de fer.

Minéraux Phase préliminaire Phase minéralisatrice Phase supergène

Dolomite

Magnésite

Magnétite

Pyrite

Xénotime

Hématite


48

L’hématite se présente en exsolutions dans la magnétite avec une couleur

blanche à grisâtre en lumière naturelle, elle ne montre pas de pléochroïsme et elle se

présente avec un pouvoir réflecteur plus élevé que la magnétite. C’est une hématite

anisotrope du mauvais polie, parfois elle suit les plans de clivage, élément déterminant

pour les circulations hydrothermales. C’est aussi une hématite d’altération, des reliques

de magnétite se dégage à l’intérieur, ainsi que des aiguilles de marcasite, qui est le

résultat de l’altération de la pyrrhotite.

Figure IV.6: microphotographie sous microscope métallographique en LN.

A : minéraux d’hématite fracturés dans une gangue de serpentine et de

carbonates. B : phénocristal de magnétite dans une gangue de serpentines montrant la

transformation de la magnétite en hématite suivant les plans de fracture. C : cristaux

d’hématite avec des reliques de magnétite. D : cliché montrant une latte de marcasite et

une relique de magnétite dans un phénocristal d’hématite.

Hé : Hématite, Mt : Magnétite, Mr : Marcasite, Srp : Serpentine, G : Gangue

dolomitique


49

IV.3.2.2. Succussion paragénétique

Il se dégage de l’étude microscopique des imprégnations de magnétite dans le

fond serpentineux deux principales phases : une phase préliminaire de formation de

magnétite et de pyrrhotite, suivie d’une altération hydrothermale qui a transformé la

magnétite en hématite suivant les plans de clivages et les fractures, avec la

transformation de la pyrrhotite en marcasite.

Tableau IV.2 : succession chronologique des phases de transformation de la magnétite

en hématite.

Conclusion

L’étude des indices de minéraux dans la serpentinite de l’Oued Madagh, a

montré deux types de minéralisations :

- Des filons dolomitiques riches en magnétites, résultant des circulations

hydrothermales; c’est une phase tardive qui a affecté la serpentinite en lessivant la roche

hôte, la précipitation dans les diaclases se fait globalement des épontes vers le centre, et

montrent des altérations dans l’encaissant. Dans ces filons se sont précipités des cristaux

de magnétite avec des sulfures généralement de la pyrite, des grains de xénotime

(observés sous MEB en grains microscopique), ces filons montrant parfois des

altérations hydrothermales tardives qui ont transformé la magnétite en hématite.

- Des imprégnations de magnétites dans la roche serpentineuse ont été

considérées comme concentration anormale. L’étude microscopique a fait ressortir des

traces d’altération hydrothermale de magnétite en hématite et de la pyrrhotite en

marcasite.

Cette étude gîtologique n’ont pas fait apparaître une minéralisation intéressante

dans les serpentinites de Madagh. La recherche de chromites qui pourraient contenir des

minéralisations en Pt/Ir (minéralisations signalées dans la carte des Minéraux de

l'Algérie du Nord au 1/500.000) a été infructueuse.

Minéraux Phase préliminaire Altération Hydrothermale Phase supergène

Magnétite

pyrrhotite

Hématite

Marcasite

50

Conclusion Générale

L’étude réalisée dans ce travail a permis d'apporter certains éclaircissements

concernant la pétrographie, l'origine et les éventuelles minéralisations de la serpentinite

de Madagh (Oranie). Cette serpentinite est très mal connue, très peu d'études lui ont été

consacrées ces dernières années. Les principales conclusions qui ressortent de ce travail

sont les suivantes :

- Le degré de serpentinisation de la roche est très élevé oblitérant complètement

tout vestige de la roche mère.

- Les observations de terrain indiquent une mise en place tectonique en lambeau

à l’intérieur des formations paléozoïques, ces lambeaux étant pris en sandwich entre les

schistes dévoniens et la dolomie carbonifère pendant un régime compressif. Les limites

de la serpentinite sont tectoniques et les parties méridionales sont recouvertes d’éboulis.

- D'un point de vue pétrographique, une zonalité de faciès est observée dans les

lentilles : au contact avec les dolomies au Nord et au Nord-Ouest, la serpentinite est

fortement carbonatée. Cette carbonatation diminue lorsque l'on s'éloigne de la zone de

contact. Cette zonalité est marquée du point de vue minéralogique par le degré de

serpentinisation, la limite septentrionale de l’affleurement est serpentinisée presque

totalement en antigorite. Cette serpentinisation est marquée par un enrichissement en

chrysotile lorsque l'on se rapproche des parties les plus méridionales.

- Par ailleurs, de l'olivine secondaire a été observée, et provient de la

déstabilisation de l'antigorite dans des conditions de HT-HP. Cette observation

importante indique que la serpentinite de l’Oued Madagh a subi une évolution dans des

conditions de HT-HP.

- Cette serpentinite est affectée par des altérations hydrothermales tardives, qui

ont conduit à un remplissage des fractures par des carbonates. Cette carbonatation,

limitée au contact avec les dolomies carbonifères, pourrait être le résultat de la

circulation des eaux chaudes canalisée par l’accident d'où jaillit les sources thermales de

Hammam Madagh.

- En plus de la carbonatation, la serpentinite de Madagh est jalonnée de filonnets

d’amiante (asbeste), ces derniers témoignent de phénomènes d’hydratation

hydrothermale syn-tectonique.

51

- L’étude géochimique que nous avons entamée, semble indiquer que l'origine de

la serpentinite de l’Oued Madagh est une péridotite abyssale. Le chimisme de ces

roches permettent d'envisager une composition de leur protolithe proche

d'une harzburgite plutôt que d’une lherzolite. Cette harzburgite aurait d'abord été

introduite à la base de la croûte durant l’hercynien, avant d’être exhumée et hydratée par

le jeu des accidents alpins.

- C’est la présence à Madagh d’un conglomérat du Paléozoïque inférieur

englobant des éléments de la serpentinite qui permet d'envisager une mise en place

hercynienne reprise par les événements alpins.

- L’étude gîtologique des indices de minéralisation dans les serpentinites de

Madagh a mis en évidence deux types d'événements :

Des filons dolomitiques de remplissage tardif, remobilisant des

minéralisations déjà disséminées dans la roche serpentineuse, ces filons étant

affectés par d’autres altérations tardives à leur mise en place.

Des grains de magnétite dans le fond serpentineux de la roche de tailles

variables allant jusqu’à 3 cm, affectés par une altération hydrothermale en

hématite.

Nous investigations métallogéniques n’ont pas fait apparaître une minéralisation

intéressante dans les serpentinites de Madagh.

A la fin de ce travail, nous proposons quelques recommandations pour un travail

futur :

Réaliser une cartographie détaillée pour préciser les contours des faciès, et

faire des mesures pour une analyse structurale rigoureuse. Etendre ce travail

d'investigation aux autres affleurements de serpentinites signalés dans la

région. Reprendre l'étude géologique des massifs littoraux paléozoïques de

l’Oranie afin de préciser le cadre géodynamique de ces massifs.

Approfondir l'étude minéralogique avec des moyens d’investigation

appropriés (MEB avec système EDX, microsonde électronique...), ce qui

permettra de mieux caractériser les compositions chimiques des minéraux et

leur évolution en fonction des conditions (P-T).

Réaliser des analyses géochimiques approfondies en éléments majeurs,

traces et terres rares sur un nombre important d'échantillons.

Rechercher d'éventuelles pods de chromites dans le massif rocheux qui

pourront présenter un intérêt métallogénique (présence de PGE en leur sein).

52

Références Bibliographiques

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sismique-asismique : exemple de la Californie. Thèse de doctorat. Université

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Résumé

L'existence de serpentinites dans les gorges de l’oued Madagh (Oranie) est connue depuis

longtemps, mais très peu d’études leur ont été consacrées. Ces serpentinites affleurent en lambeaux

métriques dans des formations du Paléozoïque. L’étude pétrographique et minéralogique de ces roches

révèle l'existence d'un assemblage minéralogique typique des conditions de haut degré métamorphique

(Antigorite-Chrysotile) et de trois phases de serpentinisation, aucune relique de minéraux primaires

n’ayant été observée. L'observation de bastites témoigne de la serpentinisation d’anciens pyroxènes et la

mise en évidence d'olivines secondaires qui proviennent de la déstabilisation d’antigorites indique des

condition de HT-HP. Une étude géochimique préliminaire semble indiquer une origine de péridotite

abyssale, et une harzburgite comme protolithe de la serpentinite de l’Oued Madagh. L’étude gîtologique

de ces roches montre l'existence d'une minéralisation filonienne de remobilisation de magnétites et des

sulfures déjà disséminés dans la roche. Nos investigations métallogéniques n’ont pas fait apparaître une

minéralisation intéressante dans les serpentinites de Madagh.

Mots clés : Serpentinite - Bastite - Harzburgite - Minéralisation- Oued Madagh.

Abstract

The occurrence of serpentinites in the Oued Madagh area has long been known, but very few

studies have been devoted to these rocks. The serpentinite massif crop out as tectonic lenses pinched in

Paleozoic formations. Petrographical and mineralogical studies reveal the existence of a mineralogical

assemblages of high-grade metamorphism (Chrysotile - Antigorite) and three serpentinization stages, no

relics of primary minerals have been observed. The occurrence of bastites indicate the serpentinization of

pyroxenes, whereas the presence of metamorphic olivine resulted from the breakdown of antigorite

indicates a HP-HT conditions. A preliminary geochemical study suggests an origin from an abyssal

peridotites, and a harzburgite as a protolith of the Serpentinites of Oued Madagh. Metallogenic study of

these rocks shows the existence of magnetite-sulphides vein mineralization remobilized from an already

disseminated of these minerals in the rocks. Our metallogenic investigations did not reveal an interesting

mineralization in the Oued Madagh serpentinites.

Key words: Serpentinite - Bastite - Harzburgite - Mineralization- Oued Madagh.

ملخص

كان معروف منذ زمن طويل، لكن لم ( وهران)ان وجود صخرة السربنتينيت في منطقة وادي مداغ

لقد أثبتت . خور على شكل قطع مترية وسط صخور حقبة الباليوزويتظهر هذه الص. تخصص لها دراسة معمقة

-أنتيغوريت)الدراسة المجهرية أن هذه الصخور تتكون من معادن تتشكل في ظروف جد عالية من االستحالة

وجود معدن . كما لم يتم العثور على آثار المعادن االولية في الصخرة. و قد مرت بثالث مراحل تحولية( كريزوتيل

البستيت يدل على أن هذه األخيرة نتجت من تحول معدن البيروكسين، و ظهور معدن األوليفين نتيجة تحلل معدن

. األنتيغوريت يثبت ان صخور السربنتينيت لمنطقة وادي مداغ تعرضت إلى ظروف عالية من الضغط والحرارة

لعميقة من المحيطات وأنها نشأت أساسا من الدراسة الكيميائية أن هذه الصخور تكونت في المناطق ا اثبتتكما

التي كانت الدراسة المعدنية للصخور أضهرت وجود معادن الماغنيتيت و الكبريتيدات. تحول الهارزبيرجيت

المعدنيةلم تظهر الدراسة . منتشرة بكميات قليلة في صخرة السربنتينيت، متجمعة في فراغات و شقق الصخور

.السربنتينيت لمنطقة وادي مداغ وجود معادن ثمينة في صخرة

.وادي مداغ -المعادن -الهارزبيرجيت -بستيت -السربنتينيت: كلمات مفتاحية

Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de … · Figure IV.5 : pics...

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