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Bulletin de l'Institut Scientifique, Rabat, section Sciences de la Terre, 2005, n27, 47-54.
Origine et mode de mise en place de la barytine du gisement
de Bou Ouzzal (Meseta marocaine)
Hasnae EL HNOT&Mohamed ZAHRAOUI
Universit Mohammed V Agdal, Facult des Sciences, Dpartement de Gologie,UFR Gologie applique : Ressources naturelles &Environnement, B.P. 1014, Rabat, Maroc, e-mail : [email protected]; [email protected]
Rsum. Bou Ouzzal est lun des plus importants gisements barytine associe aux oxydes et hydroxydes de fer au Maroc. Cette
minralisation est encaisse dans les schistes et les grs du Cambro-Ordovicien et dans les calcaires du Visen suprieur. Les filonsreprsentent le type de remplissage le plus rpandu. Dans les facis carbonats, ils sont associs aux poches karstiques et aux amas
ferrugineux. Les filons sont du type extensif textures massives, rubanes et brchiques. Ils se sont mis en place au cours d'une phaseextensive NW-SE d'ge triasique. Cette mise en place est attribue une remonte de fluides profonds lors de louverture du systme
lessivant les sries schisto-grseuses et un mlange avec des eaux superficielles faible temprature.
Mots cls : Maroc, Massif hercynien central, barytine, filon, fluides minralisateurs.
Origin and emplacement mode of Bou Ouzzal barite (Moroccan Meseta).
Abstract. Bou Ouzzal is one of the largest barite deposit associated with oxides and iron hydroxides in Morocco. Mineralization occurs in
the Cambrian-Ordovician schists and sandstones and Late Visean limestones. Veins are the most common type of infill. In the carbonatedfacies, they are associated with karsts and ferruginous accumulations. Veins are extensiional and show a massive banded or brecciatedstructures. They were emplaced during a Triassic NW-SE extension. Precipitation of barite is attributed to mixing of deep warm fluidswith surface cold waters.
Key words: Hercynian central massif, Morocco, barite, vein, mineralising fluid.
INTRODUCTION
Le Maroc est lun des principaux pays producteurs debarytine dans le monde, avec une production moyennedenviron 300 000 t/an. Du point de vue tonnage, ceminerai occupe la troisime place parmi ceux produits au
Maroc, mais son faible cours la situe en quatrime position
aprs les phosphates, le plomb et le zinc (Azza 1998).Limportante activit minire est lie lexistence dungrand nombre de gisements exploits rpartis surlensemble du territoire marocain tels que Zelmou dans leHaut Atlas oriental, Ighoud dans les Jbilets occidentales, etSeksaoua dans le Haut Atlas occidental (Huvelin 1980).
Le gisement de Bou Ouzzal, situ lextrmit orientale du
massif hercynien central marocain, 7 km au sud de la villede Khnifra, constitueun gisement barytine associe aux
oxydes et hydroxydes de fer. Cette minralisation est detype filonien et karstique associe des amas ferrugineux.Le gisement se distingue par une grande htrognit etune composition qui peut changer sur de faibles distances,
ce qui rend difficile de dterminer une teneur ponctuelle.Toutefois, les rserves de Bou Ouzzal ont t values
27 MT 42,8% Fe, 9,8% de silice et 14,6% de barytine(Attia & Lakhdari 1962).
Depuis 1922, date de la dcouverte du gisement, les travauxde recherche et dexploration se sont poursuivis de manirecontinue, mais la zone na jamais fait lobjet dune tudedtaille.Cette note dcrit la distribution de la barytine dans
le systme filonien et karstique du gisement de Bou Ouzzalet tente de dterminer ses caractres gochimiques, son
origine et ses conditions de mise en place.
CADRE GEOLOGIQUE
Le gisement de Bou Ouzzal, fait partie de la zonestructurale de transition ou zone de nappe (Fig. 1) dont les
Zone
ouest
J.BaMoussa
zoneouest
5 Km
Rif
HautAt
las
Rabat
150 Km0
1
2
3
4
5
6
7
napp
e
de
Kh
nifra
- 255
- 240
- 260
475465
- 245
- 250
470460
Khnifra
BouO
uzzal
BouG
uergo
ur
ZaouiaAit Ishak
Izdoudne
J.Hadid
IzrouteneAkka Ouzarif
Figure 1. Carte structurale de la rgion de Khnifra (Allary et al.
1976). 1, terrains triasiques ; 2, Permien ; 3, domaineautochtone ; 4, nappe de Khnifra ; 5, contact de base de
nappe ; 6, failles; 7, contours gologiques.
terrains sont reprsents par des dpts autochtones grso-schisteux dge cambro-ordovicien, surmonts endiscordance par des calcaires transgressifs du Visensuprieur (Fig. 2). Ces facis carbonats fracturs etaffects par la dissolution constituent lencaissant
principal de la minralisation de Bou Ouzzal. Les dptsallochtones sont constitus de facis grso-schisteux dgeordovicien suprieur. Ces deux ensembles, plisss et
schistoss au cours de lorogense hercynienne, sontsurmonts par les terrains autuniens reprsents par desdpts continentaux rouges du bassin de Khnifra,
constitus essentiellement de conglomrats passes
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Age Log Lithologie Epaisseur
(m)
Minralisations
associes
Facis grso-conglomratiques
intercalations dargilites
abondantes
Formation dtritique
conglomrats dominants et
passes argilo-sableuses
Calcaires ferrugineux
passes dolomitiques
Argilites
Formations conglomratiques
grossires
Rhyolites andsites et
cinrites
Conglomrats avec les grs
et les argilites
Calcaires bioclastiques
Conglomrats de base
Schistes et quartzites
10
150
350 520
250 650
Trias
Permien
Visensuprieur
Cambro-
Ordovicien
Filonienne : Ba
Filonienne : Ba
Filonienne : Ba, Fe
Filonienne : Ba, Fe, Qz
Karstique : Ba, Fe
Amas ferruginneux : Ge, Hz
500
20 150
40
10
Figure 2. Colonne stratigraphique des terrains de Bou Ouzzal et minralisations associes (colonne dchelle variable).Ba, barytine ; Ge, goethite ; He, hmatite ; Qz, quartz.
de grs et de siltites (El Wartiti 1990), intercales deroches volcaniques calco-alcalines synsdimentaires(Youbi et al. 1995). Ces terrains sont surmonts par lesdpts triasiques du domaine moyen-atlasique, constitusdargiles et dvaporites intercales de coules basaltiques(Charroud et al. 1996, Ouarhache 2002).
La dformation hercynienne au niveau de Bou Ouzzal est
lorigine dune structure anticlinale majeure daxe NNE-SSW (Allary et al. 1976). Des chevauchements tardi-
schisteux mettent en contact les schistes de lOrdoviciensuprieur sur les calcaires du Visen suprieur. Enfin, desfailles affectent les formations palozoques de Bou Ouzzal
et se prolongent dans les terrains autuniens. Ltude desstructures cassantes au niveau de Bou Ouzzal nous a permisde mettre en vidence le caractre polyphas de la
dformation (El Hnot 2002). Ces accidents pr-existants
jouent essentiellement en failles dcrochantes lors desphases compressives sechelonnant du Westphalien-Stphanien au Permien, et rejouent en failles normales lorsde lextension NW-SE dge vraisemblablement triasique,marquant linstallation des bassins syn-rift (El Hnot 2002).
MORPHOLOGIE DU CORPS MINERALISE ET
RELATION AVEC LENCAISSANT
Les minralisations de Bou Ouzzal sont encaissesessentiellement dans les calcaires du Visen suprieur, maisaussi dans les schistes et les quartzites du Cambro-
Ordovicien (Figs 2 et 3). Les filons reprsentent le type deremplissage le plus rpandu. Ils stendent sur plusieurskilomtres et remplissent les plans de faille de direction N-
S NE-SW. Dans les calcaires, les filons sont d'extension
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Calcaires (Visen suprieur)
Conglomrats (Visen suprieur)
Schistes et grs (Ordovicien suprieur)
Schistes et quartzites (Cambro-ordovicien)
Failles
Filons
Tiaouinine
BouOuz
zal
BouGu
ergour
500 m
Tizra
Tajm
out
Oued Srou
475473 477
1109
1179
1024
Si Hadda961
1019
847Akrab
n'ou
Nasser
- 255
- 250
- 245
Figure 3. Localisation du systme filonien de Bou Ouzzal.
Localisation dans la figure 1.
plurimtrique dcamtrique et se subdivisent par endroitsen plusieurs filonnets discontinus de puissanceinframtrique. Ces filons s'largissent et formentfrquemment des godes. Dans ces calcaires, laminralisation est galement localise dans des poches
karstiques de dimensions variant de quelques centimtres quelques mtres. Ils se dveloppent en bordure des filonsinframtriques et traduisent leur relation avec lafracturation et la dissolution.
Outre le remplissage filonien et karstique, des amasferrugineux rsultant de loxydation des masses
initialement sidritiques (Attia & Lakhdari 1962) se
localisent essentiellement dans les niveaux carbonats duVisen suprieur. Ces amas reposent avec un contact francsur les termes sous-jacents constitus par les schistes et lesgrs cambro-ordoviciens et les conglomrats de base duVisen suprieur. Les amas, forms doxydes et
hydroxydes de fer, prsentent des passages argileuxfrquents et ne montrent aucune zonalit avec les
accumulations barytiques (El Hnot 2002). Leur forme estirrgulire, les contacts sont diffus et le facis continu deminerai ferrugineux passe aux calcaires encaissants parlintermdiaire dun calcaire ferrugineux. Ce mineraiferrugineux est un dpt primaire dont la remobilisationdonne naissance aux dpts secondaires associs la
barytine aussi bien au niveau des filons que des karsts.Dans les formations schisteuses et quartzitiques du Cambro
- Ordovicien, les filons sont souvent troits, d'extension
hectomtrique, pontes franches (Fig. 4).
Dans les conglomrats du Permien, une dizaine de km au
nord du gisement, la minralisation se limite quelquesfilonnets d'extension plurimtrique, de direction ENE-WSW E-W et de puissance dcimtrique. Le passage desfilons aux facis conglomratiques est trs net.
TYPES DE BARYTINE
ET MINERAUX ASSOCIES
Lexamen des occurrences minralises montre que la
barytine prsente diffrents aspects, couleurs et nuances,lies limprgnation en oxydes de fer, qui ont permis de
dfinir plusieurs types (El Hnot 2002).
Dans les filons et les karsts, la plus rpandue est une
barytine blanche cristaux lamellaires, plans de clivagebien individualiss. Une barytine massive ou faiblementcristallise de couleur rose y est souvent rencontre. Aumicroscope, la barytine massive est en cristaux tabulaires
ou arborescents gristres jauntres avec de finesinclusions ferrugineuses rougetres.
Au niveau des remplissages karstiques et des godes, une
barytine cristallise en forme de rosettes est frquente. Unevarit mamelonne rose a t observe au niveau des videsde dissolution. Les cristaux sont de forme arborescente ouen ventails accols les uns aux autres avec des inclusionsferrugineuses.
De petits cristaux automorphes de barytine grise sontrarement rencontrs au voisinage de certains filons.
Une barytine de substitution est frquente sous forme depetites plages parpilles dans les calcaires limites
diffuses. Au microscope, elle montre un groupement decristaux gristres fibreux, de petite taille, et s'entrecoupantentre eux. Ils sont lis des masses ferrugineuses arrondiesrougetres.
Enfin, une varit a t distingue dune part dans lesbrches tectoniques traduisant lexistence dune phase defracturation postrieure la minralisation, et dautre partdans des brches deffondrement o la barytine est lie au
type ruban. Ces brches deffondrement tmoigneraientdune ouverture filonienne lie la dissolution des faciscarbonats.
Ltude macroscopique et microscopique de la barytine nepermet pas de distinguer entre la barytine filonienne et labarytine karstique.
Les oxydes et les hydroxydes de fer, reprsents parlhmatite et la goethite, forment des amas ferrugineuxremplissant souvent les fractures tardives affectant la
barytine. Lhmatite, de couleur brune rouge cerise, seprsente en agrgats, en nodules ou massive. La goethite
est brune noire, clat semi-mtallique, surface lisse etse prsentant souvent en mamelons, mais aussi en masses texture massive et structure fibreuse.
Les carbonates sont reprsents par la sidrite et l'ankriteassocies la calcite. La chalcopyrite est intimement lieaux dpts ferrugineux en petites masses, ou en
dissminations dans des veines d'ankrite. Le quartz seprsente par endroits aux limites des filons de barytine en
petits cristaux millimtriques.
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Barytine lamellaire blanche
Barytine massive rose
Barytine mamelonne
Liser ferrugineux
10 cm
Barytine massive rose
Barytine lamellaire
blanche
Barytine mamelonne
Calcaire ferrugineux
50 cm
Barytine lamellaire blanche
Barytine massive rose
Schistes ferrugineux
10 cm
Brche lments dencaissant
baignant dans un ciment ferrugineux
Alternance de goethite et
de barytine massive rose
Barytine massive finement
cristallise
10 cm
Barytine massive
rose
Barytine crte
Schistes ferrugineux
20 cm
Barytine massive
rose
Quartzites
15 cm
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Figure 4. Diffrents types de remplissage obsrvs dans les filons de Bou Ouzzal (a, b, c, e, f) et dans les cavits karstiques (d).
TEXTURES DU MINERAI
Dans les calcaires du Visen suprieur, les filons montrentsouvent une texture rubane. Cette texture est dueessentiellement plusieurs gnrations de dpt o lapremire est reprsente souvent par la barytine massive
rose et la deuxime par la barytine blanche en cristauxlamellaires (Fig. 4a), la barytine mamelonne (Fig. 4b) et labarytine crte (Fig. 4c). Ces dpts sont associs des
oxydes et hydroxydes de fer en inclusions ou en lisersmarquant le passage d'une gnration une autre.
Comme les filons, les cavits prsentent une texture de typeruban. A partir de lencaissant sobserve une barytinemassive rose qui longe le contour de la cavit. Cette varit
est suivie par une barytine lamellaire ou en rosette, dont lataille des cristaux augmente vers le centre, et est associe
quelques inclusions ferrugineuses (Fig. 4d).
Dans les schistes et quartzites, la caisse filonienne prsentedeux aspects distincts : vers les bordures, un dpt feuillet alternance de barytine massive rose et de goethitefibreuse, et un dpt de barytine massive et lamellaire au
centre du filon (Fig. 4e). Ces rubans de barytine sontspars par des fissures remplissage ferrugineux, danslesquelles baignent des cristaux de barytine. Les pontes dufilon portent souvent des stries indiquant un jeu dcrochant
dextre. Ce type de remplissage marquerait un rubanementpar lamination.
Outre la texture rubane, apparat une texture massive, sansrubanement, constitue par une seule gnration de dpt
barytine rose (Fig. 4f). Elle se dveloppe au niveau desfilons dpaisseur centimtrique et dextension mtrique,traversant les facis schisteux, carbonats ouconglomratiques.
DONNEES GEOCHIMIQUES
Le minerai barytique
Les analyses chimiques ralises ont permis de dterminerla teneur en lments majeurs et traces de la barytine deBou Ouzzal (Tab. I). Le choix des chantillons a t bassur le type de barytine (rose, blanche ou grise) et sur le
corps minralis (filonien ou karstique) lchelle dusecteur tudi.
Lensemble des chantillons montre une teneur assezleve en baryum (50,81% 57,68%). Sa distribution nepermet pas de distinguer entre les diffrents types de
barytine.
La barytine grise reflte un enrichissement en solutionsferrifres ou mangansifres. Sa teneur en baryum est
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Tableau I. Analyses chimiques de la barytine de Bou Ouzzal (B, Barytine lamellaire blanche ; R, Barytine massive rose ; M, barytinemamelonne ; G, barytine grise).
Type Ba Sr Ca Fe Mg Al Na Pb Ag Si Mn K F Zn
1 B 54,87 1,51 0,22 1,11 0,11 0,19 0,29 24 4,4 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 5
2 B 53,77 1,62 0,25 1,6 0,23 0,19 0,21 5 0,5
4 B 53,94 1,46 0,29 2,36 0,07 0,15 0,15 40 0,5 < 0,05 0,12 < 0,05 < 0,01 < 56 B 56,02 1,37 0,21 0,62 0,05 0,14 0,23 40 3,4 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 5
7 B 55,17 1,69 0,22 0,05 0,13 0,19 0,2 5 0,5
9 B 56,18 1,19 0,22 0,5 0,04 0,14 0,16 24 3 < 0,05 0,02 < 0,05 < 0,01 < 5
11 B 54,34 1,48 0,26 1,13 0,12 0,27 0,16 5 0,5
14 B 54,76 1,82 0,26 0,11 0,28 0,29 0,19 5 0,5
3 R 57,19 0,57 0,23 0,08 0,05 0,17 0,19 32 0,5 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 5
5 R 56,65 0,23 0,26 0,04 0,15 0,24 1,04 16 0,5 1,15 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 6
8 R 52,61 0,43 0,22 3,19 0,15 0,32 0,61 5 0,5
10 55,71 0,83 0,28 0,18 0,45 0,25 0,22 5 0,5
15 R 54,33 0,47 0,25 0,47 0,05 0,59 0,19 48 0,5 1,39 < 0,01 0,14 < 0,01 < 5
16 R 57,68 0,28 0,22 0,04 0,05 0,15 0,22 20 0,5 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 5
17 R 56,01 0,29 0,22 0,14 0,12 0,31 0,2 5 0,5
13 M 57,35 0,35 0,24 0,1 0,08 0,15 0,37 20 0,5 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,01 < 5
12 G 50,81 1,5 0,24 4,73 0,05 0,22 0,13 28 0,5 0,33 0,37 < 0,05 < 0,01 18
faible, celle en fer et en manganse est plus leve quau
niveau des autres chantillons.
La barytine massive rose encaisse dans la srie schisto-grseuse montre des teneurs leves en Si, Al et K, quireflte lapport de micas et de silice partir de lencaissant.
Le strontium de la barytine varie de 0,23% 1,82%. Cetlment permet de distinguer deux sous-populations : l'une valeurs qui fluctuent entre 0,23% et 0,83% et qui
correspond une barytine rose massive ou faiblementcristallise en remplissage filonien ou dans les vides dedissolution ; l'autre avec des teneurs qui varient entre 1,19%et 1,82% correspondant une barytine bien cristallise,blanche ou grise, filonienne ou karstique.
Sur la base de la teneur en Sr, il nexiste aucune distinctionclaire entre la barytine filonienne et karstique. Lesdiffrences qui apparaissent concernent la structure de la
barytine et ne refltent pas le type de remplissage.
Les roches encaissantes
Les analyses chimiques des roches schisteuses et
carbonates prleves en dehors des zones minralises envue d'valuer la teneur initiale de lencaissant en baryum,
ont montr une anomalie importante en baryum, dont lesteneurs varient de 1025 1692 ppm dans les schistes et de69 125 ppm dans les calcaires (Tab. II). Lencaissantconstitue donc une source ventuelle de baryum par
lessivage des schistes et en partie des calcaires.
INTERPRETATION DES
STRUCTURES OBSERVEES
Lensemble des donnes ptrographiques et minralogiquesnous a amens distinguer deux formations au niveau de
Bou Ouzzal : une formation ferrugineuse, en amas au sein
des calcaires visens, et une formation barytine, enremplissage des filons et des karsts qui constituent despiges structuraux favorables la prcipitation de labarytine, avec une remobilisation des oxydes et hydroxydes
de fer et leur dpt tardif en filonnets ou en inclusions. Ces
minralisations barytiques et ferrugineuses qui neprsentent aucune zonalit apparente pourraient tre lersultat de deux ensembles mtallogniques diffrents misen place en deux temps.
Les filons sont orients paralllement des faillesrgionales tardi-hercyniennes, de direction submridienne NE-SW. Lanalyse de la fracturation au niveau des pontesa permis de mettre en vidence un jeu extensif normal qui afavoris louverture des fractures, puis leur remplissage par
la barytine lors de lextension NW-SE dge syn post-triasique, voire jurassique (El Hnot 2002).
Les textures intrafiloniennes observes Bou Ouzzal sont
domines par des rubanements par encrotement, quitmoigneraient du dpt de barytine associ des
ouvertures successives selon une distension oriente NW-SE, dans un systme caractre pulsatif. Le facis lamintmoignerait de minralisations dposes dans desouvertures prcoces lies cette extension NW-SE et qui
ont enregistr un jeu dcrochant dextre postrieur la miseen place de la minralisation. La texture massive
dveloppe au niveau des filons marque des zones ouvertures constantes (Jebrak 1984), lies au mmesystme distensif. La prsence de brches deffondrementintrafiloniennes et la frquence des godes traduisent des
dpts dans un contexte distensif. Dans certaines caisses
filoniennes, la prsence de plans barytiques stris signifieque la mise en place de la minralisation a t suivie desrejeux pendant la phase post-triasique.
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Tableau II. Analyses chimiques des schistes (S1-S4) et des calcaires (C1-C4) de Bou Ouzzal.
S1 S2 S3 S4 C1 C2 C3 C4
SiO2 59.8 61.53 58.8 60.2 6.7 6.3 5.96 4.98
TiO2 0.85 0.9 0.79 0.81 0.06 0.02 0.05 0.09
Al2O3 17.8 18.2 16.25 17.4 1.86 1.98 1.26 0.99
Fe2O3 7.9 7.5 9.8 8.56 1.96 1.8 2.3 1.6
MnO 0.07 0.1 0.12 0.09 0.2 0.14 0.19 0.2
MgO 2.3 2.56 2.35 1.8 18.87 17.6 18.69 16.9
CaO 0.5 0.95 0.7 0.59 26.28 29.6 25.9 30.5
Na2O 2.5 1.57 1.26 2.22 < <