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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.
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
Chapitre I : Généralités sur les Serpentinites
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
Chapitre I : Généralités sur les Serpentinites
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)
Chapitre I : Généralités sur les Serpentinites
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
Chapitre I : Généralités sur les Serpentinites
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
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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)
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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.
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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.
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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).
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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.
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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).
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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.
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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.
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
18
Figure II.4 : Colonne lithostratigraphique du massif de Madagh (d'après Ciszak, 1992).
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
19
Figure II.5 : Carte Géologique du massif de Madagh, Secteur Oriental (d'après Ciszak., 1992, modifiée)
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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)
Chapitre II : Géologie Régionale et Locale
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
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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).
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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).
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de Madagh
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
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de 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.
Chapitre III : Pétrographie, Minéralogie et Géochimie des Serpentinite de 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
Chapitre 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.
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites 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.
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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.
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
45
Figure IV.3 : image MEB montrant les minéraux constitutifs et les points des
pics obtenus.
Figure IV.4: pics caractéristiques du xénotime
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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.
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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
Chapitre IV : Gîtologie des Serpentinites de l’Oued Madagh
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
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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
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