0.1 Introduction

In the orogenic zones, magmatic pods are good markers of the history of the lithospheric deformation. In addition to information on the various sources implicated, they are used, in combination with the study of their degree of deformation, to constrain the timing of tectonometamorphic events (e.g., [21]).

In the Jebilet Massif, Morocco, the magmatic events associated to the Variscan history are relatively complex. Two magmas types were recognized [13]: a bimodal, acid-basic plutonism, previously described as preorogenic and related to crustal extension [1,4], and syntectonic peraluminous granodioritic plutons [16], dated to 330 Ma [22]. This classification became controversial since structural studies indicated that the bimodal magmatic pods of central Jebilet were syntectonic magmas emplaced during the synschistous regional deformation [8,9]. To resolve this ambiguity, isotopic dating was needed. In this paper, we present the first isotopic age of the bimodal magmatism of central Jebilet, obtained by UPb dating on zircons, and we discuss its implication on the history of the Variscan Belt in Morocco.

0.2 Geological setting

Among the Hercynian massifs of the Moroccan Meseta (Fig. 1), the Jebilet massif is characterised by the presence in its central part of numerous felsic, mafic, and composite pods that constitute a bimodal association [4]. These magmatic pods intrude locally dated metapelites (Sarhlef schists) [2,31] that are temporarily attributed to Upper Visean–Namurian, by analogy with the eastern Jebilet where the Kharrouba flyschs are dated by Posidomya becheri Bronn and Goniatites crenistria Phillips to Upper Visean [13]. The spatial distribution of the bimodal plutonism is limited (i) to the west by a NNE–SSW dextral thrust-wrench shear zone (ZCOS, Fig. 1) [17,19] separating the central Jebilet unit, a schistosed and metamorphosed block, from the western Jebilet, a weakly deformed to undeformed block (Coastal block) [4,13], and (ii) to the east by a N160 sinistral wrench shear zone (ZCM, Fig. 1) corresponding to the boundary with the eastern Jebilet [14]. Two cordierite-bearing granodioritic plutons, localised around the N160 shear zone, were dated to 330 Ma by the RbSr whole rock method [22].

0.3 UPb dating on zircons

0.3.1 Sample description and results

The TBZ sample contains a large amount of small (100–150 μm), euhedral, colourless and transparent zircons. The zircons always contain small inclusions of black, needle-shape minerals and numerous fluid inclusions. Their morphology is characterized by the [101] pyramidal face located at 132° of the [100] prismatic face; the contact between the two faces being a horizontal line (Fig. 2). The zircon separates are sub-divided into two groups regarding their shape ratio. Most zircons have a nearly square prismatic face (Fig. 2a), the others have a rectangular prismatic face with an L/l ratio higher than 2/1 (Fig. 2b). Three fractions of the first group and one of the second group have been analysed (Table 2). The three group-1 fractions have very homogeneous chemical compositions, with U and Th contents ranging from 120 to 145 ppm and 88 to 107 ppm, respectively, the fourth fraction (group 2) displays higher U and Th contents (respectively 372 and 290 ppm), but the Th/U ratio, ranging from 0.69 to 0.78, is similar in both group 1 and 2. Two of the three analyses of group 1 (Z1 and Z3 fractions) are discordant with respectively 4 and 11.4% discordance; the third one (analysis Z2) is concordant. These three fractions define a regression line and yield a lower intercept of 330.5^+0.68_−0.83 Ma, and a poorly defined upper intercept of 1359⁺⁶⁵₋₇₃ Ma with a MSWD of 0.21 (Fig. 3). The concordant analysis Z2 has a common lead content largely higher than the classical total blank and hence displays a low ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratio. This high common lead content is not due to contamination during chemical procedure because a two-point regression calculated with Z1 and Z3 analyses yields identical (within the range of uncertainty) intercepts at 330.4^+1.2_−1.3 Ma and 1306⁺¹⁰⁰₋₉₇ Ma. Thus we consider that the common lead was incorporated by the minerals during the course of magma crystallization, possibly within the numerous fluid inclusions observed in the zircons, and is accurately corrected by the 330-Ma old mantle isotopic composition of Stacey and Kramers [29] two-stage evolution model. Analysis Z4 (group 2) plots below the discordia line. A regression calculated with this analysis and the concordant analysis Z2 points to a poorly defined 2.0-Ga upper intercept (Fig. 3). The fact that group-1 and -2 zircons differ by their morphology, chemistry and age of inheritance could indicate the presence of two distinct zircon populations, but as we have performed only one analysis on group-2 zircons, this hypothesis has to be ascertained by further analysis.

Tableau 2

Données analytiques UPb de l'échantillon TBZ

Sample TBZ UPb analytical results

Analyses$	Groupe	Poids	Concentration	Th/U	Pbc	Rapports	Âges apparents	% Disc.
		$\left(\mu \mathrm{g}\right)$	(ppm)		(pg)	atomiques	(Ma)
			Pb∗	U	Th2			206Pb/204Pbm	207Pb/235Uc	206Pb/238Uc	207Pb/206Pbc	206/238	207/235	207/206
Z1 (12)	1	33	8,12	140	96	0,69	4	3519	0,3912±0,17	0,0531±0,14	0,05343±0,09	333,5	335,3	347,1	4,00
Z2 (14)	1	24	7,00	120	88	0,74	50	211	0,3846±0,39	0,0526±0,16	0,05304±0,34	330,4	330,5	330,6	0,05
Z3 (15)	1	26	8,72	145	107	0,73	7	1870	0,4060±0,30	0,0542±0,24	0,05429±0,24	340,5	346,0	383,2	11,4
Z4 (15)	2	31	22,2	372	290	0,78	12	3360	0,3947±0,15	0,0531±0,15	0,05387±0,11	333,8	337,8	365,8	8,99

0.3.2 Interpretation

The zircons of the TBZ sample belong to the same typological group D of the classification of Pupin [27]. This kind of zircons characterize the felsic pods of central Jebilet (Fig. 4) and are typical of high-temperature (850–900 °C) sub-alkaline series [27], a conclusion in agreement with the geochemistry of the A2 type granites that are produced at high temperatures [23]. Thus we interpret these zircons as magmatic zircons and hence the age of 330.5^+0.68_−0.83 Ma obtained with the three multigrain fractions of group-1 minerals as representing the emplacement age of the granite. Despite the lack of visible core or internal structure, analytical results clearly indicate that the zircons contain Pb inherited from at least two kinds of old material, at ≈2.0 Ga and 1.3–1.4 Ga, which probably correspond to Eburnean crust (2.0 Ga) or to a mixing between Eburnean and Panafrican crust (650 Ma). This old crust outcrops under the Palaeozoic cover in the Anti-Atlas inliers and has been recognised by gravity data under the Palaeozoic formations of the Jebilet massif [3]. The ε_Nd(330) values of the microgranites, comprised between −6.3 and −0.7, indicate that the acid magmas of central Jebilet, derived by crustal recycling, have been contaminated or mixed with the basic magmas whose ε_Nd(330) values are comprised between +3.3 and +8.7 [11].

0.4 Regional interpretation of the age

0.5 Conclusion

Dans les zones orogéniques, les magmas sont d'excellents marqueurs de l'histoire de la déformation de la lithosphère. Ils renseignent sur la variété des sources impliquées et leur datation, complétée par l'étude de leur déformation, permet de contraindre l'âge des événements tectono-métamorphiques (par exemple, [21]).

Dans le massif des Jebilet, au Maroc, la signature magmatique de l'histoire varisque est relativement complexe. Deux types de magmas y ont été reconnus [13] : un plutonisme bimodal acide et basique, auparavant décrit comme préorogénique et supposé contemporain d'une extension crustale [1,4], et des granitoı̈des peralumineux syntectoniques [16], datés aux environs de 330 Ma [22]. Ce schéma a été remis en cause lorsque les analyses structurales ont contesté le caractère préorogénique du magmatisme bimodal : les intrusions acides et basiques des Jebilet présentent des caractéristiques d'intrusions syntectoniques mises en place durant la déformation régionale synschisteuse [8,9]. Il devenait donc indispensable de dater ces intrusions pour lever l'ambiguı̈té. Dans cet article, nous présentons la première datation isotopique du magmatisme bimodal des Jebilet, obtenue par la méthode U–Pb sur zircons et nous discutons les implications de cette datation sur l'histoire de la chaı̂ne Varisque au Maroc.

La Meseta marocaine est une portion de la chaı̂ne Varisque relativement peu déformée. La déformation ductile y est concentrée dans les zones thermiquement amollies autour des granitoı̈des peralumineux, dont la mise en place syntectonique est contemporaine du fonctionnement de zones de cisaillement ductiles [16].

Dans ce contexte, le massif des Jebilet se singularise par la présence, dans sa partie centrale, de nombreuses intrusions acides et basiques formant une association bimodale [4]. Les petits corps mafiques, felsiques ou mixtes, sont intrusifs dans des métapélites (schistes de Sarhlef), datées localement [2,31], et provisoirement rapportées au Viséen supérieur–Namurien, par analogie avec les Jebilet orientales, où les flyschs de Kharrouba sont datés du Viséen supérieur par Posidomya becheri Bronn et surtout par Goniatites crenistria Phillips [13].

Le magmatisme acide et basique des Jebilet centrales présente une extension spatiale limitée (i) à l'ouest par un contact anormal NNE–SSW (ZCOS, Fig. 1) faisant chevaucher les Jebilet centrales, bloc schistosé et métamorphisé, sur les Jebilet occidentales, bloc cambro-ordovicien peu ou pas déformé (môle côtier) [4,13] – des mouvements dextres synschisteux sont enregistrés le long de cette fracture [17,19, et observations personnelles] –, et (ii) à l'est par un décrochement ductile N160 senestre (ZCM, Fig. 1) formant la limite avec les Jebilet orientales [14], domaine des nappes gravitaires précoces [13]. Deux plutons de granodiorite à cordiérite, se mettent en place le long de ce décrochement N160 et sont datés à 330 Ma par la méthode RbSr sur roche totale [22].

Les intrusions acides et basiques qui forment le plutonisme bimodal des Jebilet centrales sont sub-contemporaines. Elles se présentent sous forme de corps de quelques centaines de mètres d'épaisseur et s'organisent en linéaments sub-méridiens à NNE, parallèles aux structures hercyniennes. Elles présentent une schistosité sub-verticale et ont induit un métamorphisme de contact, qui atteint le faciès des cornéennes à hornblende [10]. Les roches basiques (cumulats mafiques ou ultramafiques, gabbros, dolérites) forment des intrusions stratifiées et appartiennent à une suite tholéiitique [1,4] appauvrie. Les roches acides sont des microgranites métalumineux à l'origine, avant altération hydrothermale, qui présentent des caractéristiques des granites de type A : ils renferment de la biotite ferrifère, de l'hastingsite et de la fluorine, leurs rapports Fe/Mg et Ga/Al sont élevés et leurs concentrations en Mg et souvent en Ca sont basses. Dans les diagrammes de discrimination de Pearce et al. [24] ou de Whalen et al. [30], ils se projettent dans les champs des granites de type A. Plus précisément, ils correspondent aux granites de type A2 de Eby (1992) [6,7,11]. L'échantillon TBZ sur lequel la datation a été effectuée est un microgranite granophyrique collecté dans l'intrusion de Koudiat Bouzlaf (Fig. 1). Sa composition chimique est représentative du pôle acide peu altéré du magmatisme bimodal des Jebilet centrales (Tableau 1).

3.1 Description de l'échantillon et résultats

3.2 Interprétation

L'âge à 330 Ma obtenu sur l'échantillon TBZ date la mise en place du microgranite, et par là-même celle du plutonisme bimodal des Jebilet centrales. Plusieurs points sont à noter.

• (1) Le résultat de la datation est un peu surprenant, compte tenu des âges stratigraphiques habituellement attribués aux schistes de Sarhlef, dans lesquels se mettent en place les magmas acides et basiques. Ces schistes des Jebilet centrales ne peuvent plus être attribués uniquement au Viséen supérieur qui débute à 334±1 Ma [20] et ils ne sont donc pas tous l'équivalent latéral des flyschs des Jebilet orientales datés du Viséen supérieur. Ceci ne fait que confirmer les études tectoniques qui ont montré l'existence d'une discontinuité structurale importante entre les Jebilet orientales et centrales [14].
• (2) Les magmas datés présentent des caractéristiques structurales de granites syntectoniques [8,9,18] ; de ce fait, l'âge à 330 Ma date également la phase tectono-métamorphique majeure dans le massif des Jebilet. Ce résultat est en conformité avec l'âge RbSr obtenu lors de l'étude des granodiorites à cordiérite [22]. Par ailleurs, l'âge de la déformation dans le massif des Jebilet est compatible avec celui obtenu dans d'autres secteurs de la Meseta marocaine, notamment le bassin d'Azrou–Khénifra [5] et le massif de Tazekka [28]. Dans ces deux régions, le métamorphisme synschisteux a en effet été daté à 330 Ma par la méthode KAr sur les fractions fines des schistes [12]. La phase majeure dans ces trois régions s'est donc produite environ 40 Ma après la phase tectonique majeure dans les domaines orientaux (Fig. 1), ou zones internes de la chaı̂ne [12,26].
• (3) Au plan de l'histoire de la chaı̂ne Varisque dans cette région, les corps magmatiques acides et basiques des Jebilet centrales traduisent la fusion de sources multiples, crustales et mantelliques, avec une mise en place lors d'une convergence continentale, dans un contexte globalement décrochant [9]. Pour expliquer la présence de ce type de magmas dans des zones de convergence continentale, on doit prendre en compte leur localisation particulière, à l'intersection entre les cisaillements N160 senestre, limite entre Jebilet centrales et orientales, et le décro-chevauchement dextre NNE–SSW, limite entre Jebilet centrales et occidentales. Ces deux fractures sont considérées comme le prolongement méridional de la zone de cisaillement ouest Mesetienne [26], discontinuité d'échelle lithosphérique qu'est la limite ouest des bassins carbonifères de la Meseta marocaine (ZCOM, Fig. 1). Le coulissage dextre le long de cette limite [15,25] s'accompagne au niveau des Jebilet, d'un déplacement vers le sud du bloc central. Un tel déplacement implique une extension locale qui a pu conduire à un amincissement lithosphérique ayant permis une remontée mantellique. Lors de cette remontée, le manteau a subi une fusion partielle et des liquides basaltiques ont pu se mettre en place dans la croûte continentale, y compris dans la partie supérieure, à un moment où la région subissait un raccourcissement régional NW–SE accommodé par des zones de cisaillement ductile conjuguées [9].
• (4) Sur le plan pétrologique, dans ce processus, le gros des liquides est injecté à divers niveaux de la lithosphère. L'élévation de température due à la remontée mantellique et aux basaltes induit la fusion crustale. La fusion crustale à très haute température fournit les granites A2. À plus basse température, l'anatexie des métasédiments produit des granites à cordiérite. Lors de cette évolution, des contaminations/mélanges existent entre les liquides mantelliques et crustaux et seraient à l'origine de la grande variabilité des rapports isotopiques initiaux (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i des granodiorites à cordiérite (0,704–0,712) [22] et des valeurs ε_Nd(330) des microgranites du magmatisme bimodal [11].

Après plusieurs tentatives de datation du magmatisme bimodal des Jebilet centrales, (i) par la méthode RbSr sur roche totale, avortée à cause de la mobilité de ces deux éléments au cours de l'altération hydrothermale induite par la mise en place des intrusions [7,11], et (ii) par la méthode d'évaporation du Pb sur monozircon, avortée à cause de la faible teneur en U des zircons, un âge isotopique est obtenu grâce à la méthode classique UPb sur zircons. L'âge obtenu, 330,5^+0,68_−0,83 Ma, date pour la première fois la mise en place du magmatisme bimodal des Jebilet centrales. Cet âge est identique à celui obtenu pour les plutons de granodiorites à cordiérite et correspond à l'âge de la phase tectono-métamorphique majeure dans le massif des Jebilet. Il indique que l'activation de sources multiples, classique en contexte d'extension post convergence, pourrait s'initier lors d'une extension locale contemporaine de la convergence continentale.