Travertins de la bordure nord du Sahara marocain : dispositifs morphologiques, datations U/Th et...

Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2008, n° 3, p. ??

1 – Université Nancy 2, CERPA, BP 33-97, 54015 Nancy Cedex. Courriel : [email protected] – Muséum National d’Histoire Naturelle, Département de Préhistoire, 1 rue René-Panhard, 75013 Paris. Courriel : [email protected] – Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, avenue de la Terrasse, 91110 Gif-sur-Yvette Cedex. Courriel : [email protected] – GEOTOP, université du Québec à Montréal, Case postale 8888, succursale A, Montréal, Québec, H3C 3P8, Canada5 – Laboratoire de Sédimentologie et de Géochimie, UMR 5198, université de Picardie Jules Verne, 33 rue Saint-Leu, 80039 Amiens6 – Université Moulay-Ismaïl, Faculté des Sciences et Techniques, Boutalamine, BP 141, Errachidia, Maroc7 – Laboratoire Géosystèmes, UMR 8157, université de Lille1, 59655, Villeneuve d’Ascq8 – Ecole Normale Supérieure, Géologie, 24 rue Lhomond, 75231 Paris9 – Université Ibn Zohr, Géographie, BP 29 S, Agadir Principal, Maroc

Travertins de la bordure nord du Sahara marocain : dispositifsmorphologiques, datations U/Th et indications paléoclimatiques

Travertines of the Moroccan Sahara northern border:morphological settings, U-series datings and

palaeoclimatic indications

André Weisrock1, Louis Rousseau2,5, Jean-Louis Reyss3, Christophe Falguères2, Bassam Ghaleb4, Jean-Jacques Bahain2, Jacques Beauchamp2,5, Larbi Boudad6,

Norbert Mercier3, Geoffroy Mahieux5,7, Jean-Pierre Pozzi8, Nouha Janati-Idrissi2, Abderrahmane Ouammou9

RésuméDans les régions arides, la datation des travertins conduit à établir une chronologie de périodes humides. Des travertins de cascade, flu-viatiles et hydrothermaux ont été échantillonnés à la bordure nord du Sahara marocain et datés par la méthode des isotopes del’Uranium, à la fois par spectrométrie alpha et spectrométrie de masse (TIMS). Les résultats indiquent que les constructions de traver-tins se produisent avant le stade isotopique marin (SIM) 11, pendant le SIM 9-8, secondairement durant le SIM 5 et principalementdurant le SIM 3 et le SIM 2. La relation entre les travertins et les phases humides se vérifie à l’échelle du Quaternaire. A l’échelle plusdétaillée des périodes récentes, les constructions s’effectuent autour de 50, 30 et 15 ka BP, apparemment en relation avec des refroi-dissements de l’Atlantique subtropical oriental. Mais le dispositif géomorphologique induit dans chaque cas des différences dans laconstruction travertineuse : réponse plus tardive des tertres hydrothermaux à l’accroissement pluviométrique, aridification plus préco-ce des travertins fluviatiles. Les travertins des régions arides continentales sont ainsi des dépôts discontinus incluant des réponsesclimatiques à la fois planétaires et régionales.

Mots-clefs : travertins, datations U/Th, spectrométrie de masse à ionisation thermique, stades isotopiques marins, Quaternaire, phaseshumides, morphodynamique, Maroc.

AbstractIn arid countries, the dating of travertines has led to establish a chronology of humid phases. Waterfall, fluvial and hydrothermal Qua-ternary travertines were sampled at the northern border of the Moroccan Sahara and dated by the U-series and TIMS methods. Theresults indicate that travertine formation occurred prior to MIS 11, during MIS 9-8, scarcely during MIS 5, and mainly during MIS 3and MIS 2. The relationship between travertines and wet phases is verified at the Quaternary time scale. At a short recent scale, theconstructions occurred about 50, 30 and 15 ka B.P., seemingly linked to subtropical eastern Atlantic cooling. But the geomorphologi-cal setting induces in each case differences in travertine growth, such as a later response of the hydrothermal mounds to the rainfallincrease, or an earlier drought in the fluvial deposits. As a result, travertines are discontinuous deposits in arid continental environ-ments, including both global and regional distinct signals.

Key-words: travertines, U/Th dates, Termic Ionisation Mass Spectrometry, Marine Isotope Stage, Quaternary, wet phases, morphody-namic, Morocco.

4 Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2008, n° 3, p. ??

André Weisrock et al.

English Abridged Version

Travertines of the arid zone are generally regarded as rem-nants of Quaternary humid phases. At the northern borderof the Moroccan Sahara, Quaternary travertines were sam-pled in order to establish the chronology of wet periods. Re-lationships between this continental chronology and theglobal Quaternary climatic trends were expected. Threemain locations were choosen, in a fluvial filling at WadiNoun (two sites), in a great waterfall deposit at Imouzzer andin a hydrothermal mound at Irdi. Wadi Noun lies at 29° Nnear the Atlantic coast at a very low altitude, Imouzzer andIrdi at 31° N, respectively in the Atlantic Atlas at an altitudeof 1100 m and on the Tafilalet arid piedmont at ca. 750 m, ina more continental area (fig. 1). The sediments of Wadi Nouncontain different varieties of travertine: stromatolitic dams attheir bottom, bioclast-supported concretions (reed andcharophyts) and oncolits in the channel beds, and remnantsof waterfall laminated deposits near the slopes. They weredeposited during and after the Ouljian (= Eemian) Atlantictransgression, from ca. 120 ka to the Holocene (fig. 6 andfig. 7) (Weisrock et al., 2006). At the great waterfall ofImouzzer (fig. 4B), previous geomorphological and palyno-logical studies have shown at least four great series of lami-nated travertine formations, which were thought to developfrom the Middle Quaternary at least to the Holocene (Weis-rock, 1980). Previously, the hydrothermal accretion of Irdiwas dated at more than 260 ka at its base and from theHolocene at its top (fig. 5) (Rousseau et al., 2006).

The samples studied here consist of very well crystallisedlaminated facies. They were dated by two U-series methods:classic alpha spectrometry for the Wadi Noun sites, by theLaboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnementde Gif-sur-Yvette (France), and TIMS technique for the newImouzzer and Irdi samples, by the GEOTOP Laboratory ofMontreal-UQAM (Canada). Some samples of these lattersites were also dated by alpha spectrometry at the Labora-toire de l’Institut de Paléontologie Humaine de Paris(France). The results are drawn in the table 1 (Imouzzer),table 2 (Irdi), table 3 (Wadi Noun, at the Fort) and table 4(Wadi Noun, at Sidi Messaoud).

At Imouzzer, the four generations of travertines occurredbefore MIS 11, at MIS 9-8, MIS 3 and MIS 2. The largestrecent accretion occured during MIS 3. At Irdi, they grewbefore MIS 9 and during MIS 8, MIS 3 and MIS 2. The mostimportant part of the visible accretion corresponds here alsoto MIS 3 and MIS 2. At Wadi Noun, the travertines are thin-ner and more discontinuous. They developed during MIS 5,MIS 3 (mainly) and MIS 2. Globally, the periods of traver-tine growth at this northwestern Saharan border are olderthan MIS 11, the MIS 9-8, the MIS 5 (only at Wadi Noun),the MIS 3 and 2, which are here thought to be ‘pluvial’epochs, except for MIS 5 (fig. 8). In the mountainous sites(Irdi and Imouzzer), a great hiatus appears between MIS 9-8 and MIS 3. Although more sampling would be needed, thishiatus may correspond to strong erosional events. Discon-tinuous travertines of remnant dams and waterfall depositsalong the slopes were found at Wadi Noun and allowed to

better define the chronology of the incision, before and dur-ing MIS 5. This stage is regionally well known for the deepincision of the valleys (Weisrock and Rognon, 1977), butwith very few climatic data along the Moroccan Atlanticcoast, despite a tropical trend of the marine fauna at 120and 90 ka (Weisrock et al.,1999).

The best correlation in the morphological evolutionbetween the three locations and different kinds of travertinesis reached at MIS 3. There is evidence of abundant and reg-ular flows along the southern borders of the Atlas Mountains,especially about 50 ka and 30 ka BP, but the origins of therainfall increase- more polar, or more tropical fluxes- are stillunknown.

During MIS 2, the travertines grew in the three locations,but with clear differences: the southernmost site was earlydryed, probably since 20 – 18 ka; at the opposite, a periodof accretion occurred later at Irdi, where the hydrothermalwater originates from the High Atlas. At about 16 ka, highwater supply resulted in erosion at Imouzzer waterfall andconversely in travertine construction at Irdi, as a result of ahigh groundwater level. At 15 ka, new travertines appearedat Imouzzer. At this time, a cooling phase is known at thesurface of the eastern tropical Atlantic (Bard et al., 2000;Schulte et al., 2000). The results of this study show thattravertines should not be regarded only as global rainfallindicators, but also (and more?) as local and regional mor-phodynamical dependant proxies.

Introduction

Les travertins sont des dépôts de carbonate de calcium etmagnésium d’un grand intérêt pour la connaissance despaléo-environnements climatiques, hydrologiques et végé-taux, comme pour celle de l’évolution morphodynamique,structurale et même néotectonique. Dans les régions arides,en fonction de leurs modes de formation (Freytet et Verre-chia, 1989), ils sont considérés comme des témoins dephases humides (Butzer et al., 1978 ; Nicod, 2000). Bienque leur datation par les isotopes de l’uranium fasse l’objetde certaines réserves (Besançon et al., 1997), de nombreusesétudes ont démontré le lien génétique entre travertins etpériodes humides dans les régions arides d’Israël (Schwarczet al., 1979 ; Kronfeld et al., 1988), des Etats-Unis (Szabo,1990), du Maroc (Akdim et al., 1994) et du Sahara (Petit-Maire et al., 1994 ; Osmond et Dabous, 2004). Cependant,les conclusions relatives aux conditions paléoclimatiquescorrespondant aux dépôts de travertins sont plus nuancéesdans les régions semi-arides, comme le Grand Canyon del’Arizona (O’Brien et al., 2006), la Turquie (Altunel et Han-cock, 1993), le nord du Maroc (Mezrhab et al., 1998), le sudde l’Espagne et de la France (Cruz-Sanjulian, 1981 ; Bur-jachs et Julia, 1994 ; Delannoy et al., 1999 ; Falguères etal., 2004 ; Ordoñez et al., 2005 ; Luque et Julia, 2007), oula Tunisie et la Chine (Genty et al., 2006), avec des obser-vations et des résultats divers et parfois contradictoires.

Au Maroc méridional, sur la plupart des sites, on peut dis-tinguer morphologiquement de grandes tables travertineusesdu Quaternaire ancien ou moyen et des travertins de vallée

plus récents, séparés par une séried’incisions plus ou moins pro-fondes. Les travertins d’ ImouzzerIda Ou Tanane (fig.1) avaient étéainsi rapportés à deux phases prin-cipales de croissance (Weisrock,1980). Différentes formations de cesite ont été échantillonnées en 2007pour établir une chronologie plusprécise de leur genèse. Dans lecadre d’autres programmes, des tra-vertins interstratifiés au sein d’unremplissage alluvial et palustre ontété datés sur deux sites de la valléede l’oued Noun (Weisrock et al.,2006), ainsi que des travertins hy-drothermaux formant des amasétendus à Irdi, près d’Erfoud (Rous-seau et al., 2006). Les résultats dupremier site de l’oued Noun sont re-pris ici et complétés par ceux du se-cond site (Sidi Messaoud), tandisque les travertins d’Irdi ont faitl’objet d’une nouvelle série de data-tions en 2007. Le premier objectifde l’article est d’insérer les différents types de constructionstravertineuses au sein de l’évolution morphologique régio-nale. Le second objectif est de réunir les mesures d’âges desphases de croissance éventuellement comparables à l’échel-le de la bordure septentrionale du Sahara marocain, dans lebut d’établir une chronologie des phases humides continen-tales pléistocènes. Enfin cette chronologie est comparée àcelle des enregistrements marins atlantiques, ce qui devraitpermettre, à titre d’hypothèse, soit de constater l’influencepossible des changements climatiques de l’hémisphère nord,liés aux événements planétaires, sur la formation des traver-tins nord-sahariens, soit de mettre en évidence le rôle desfacteurs morphologiques locaux sur leur genèse.

Méthode d’étude et datation des formations travertineuses

Les travertins des trois sites ayant des origines et modes degisement différents, les nouveaux échantillons récoltésdevaient être représentatifs des différentes phases deconstruction identifiées par leurs relations géométriques àl’intérieur des dépôts. A Imouzzer et à Irdi, on a ainsi choiside dater prioritairement des échantillons correspondant auxdifférentes formations repérées sur le terrain. Le détail del’échantillonnage est donné dans l’étude de chaque site. Al’oued Noun, l’échelle d’observation est différente, puisquel’ensemble des échantillons provient d’un remplissage devallée daté du Pléistocène supérieur (Weisrock et al., 2006).La récolte s’est effectuée dans deux coupes distantes de 5 kmet tous les échantillons ont été datés.

Les échantillons ont été choisis en fonction de leur cris-tallisation la plus parfaite possible, afin d’avoir affaire à dessystèmes chimiquement clos et contenant le moins possible

d’impuretés. Dans les trois sites, on n’a pratiquement échan-tillonné que des faciès rubanés. A Imouzzer et Irdi, leséchantillons consistent en cylindres de 1,5 cm de diamètre etde 5 à 10 cm de long prélevés par un carottier portatif, soitau sein d’une seule lamine, soit perpendiculairement à lasurface des lamines d’accroissement, donc à contresens deleur progradation.

Les datations U/Th ont été effectuées par spectrométriealpha classique, sauf pour les nouveaux échantillons : ceuxd’Imouzzer et de la seconde série d’Irdi, traités par spectro-métrie de masse à ionisation thermique (TIMS), qui apporteune plus grande précision. La spectrométrie alpha a étéappliquée aux échantillons de l’oued Noun au Laboratoiredes Sciences du climat et de l’environnement de Gif-sur-Yvette, et pour les échantillons d’Irdi au Département dePréhistoire du Muséum National d’Histoire Naturelle deParis (IPH). Les analyses TIMS ont été réalisées au GEO-TOP de l’université du Québec à Montréal. La premièreétape de l’analyse U/Th consiste à isoler chimiquement 234Uet 230Th. Les échantillons sont dissous dans l’acide nitrique.On introduit ensuite un traceur constitué d’isotopes artifi-ciels, 236U et 229Th. Cette précaution permet d’évaluer lesrendements chimiques au cours de l’extraction. Les frac-tions de l’uranium et du thorium sont séparées par destechniques standard (Edwards et al., 1987). Ces deux élé-ments sont d’abord co-précipités avec du fer de manière àles séparer des autres éléments majeurs. Les précipités sontensuite dissous et la solution obtenue est purifiée par unesérie de passages dans des colonnes d’échange d’anionsgrâce à des résines de polymères organiques synthétiques.Les résidus d’uranium et de thorium sont enfin déposés surdes plaquettes métalliques pour le comptage alpha, ou surdes filaments de rhénium (Re) recouverts de graphite pour

5Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2008, n° 3, p. ??

Travertins de la bordure nord du Sahara marocain

Fig. 1 – Localisation des montagnes et sites étudiés. 1 : montagnes ; 2 : sites étudiés ; 3 :villes principales.

Fig. 1 – Location of mountains and studied sites. 1: mountains; 2: studied sites; 3:maintowns.

les analyses TIMS. Les analyses TIMS sont effectuées avecun spectromètre de masse de type VG sector.

Travertins des cascades d’Imouzzer

Cadre environnemental, dispositif morphologique et échantillonnage

Les travertins d’Imouzzer Ida Ou Tanane se situent dansl’Atlas atlantique marocain, à 40 km au NE d’Agadir (fig. 1).Ils se construisent sur les cascades d’un affluent de l’assifn’Aït Oualla, haute branche de l’oued Tamri. Ces cascadessont dues à la traversée en cluse d’une combe anticlinale for-mée dans les calcaires et dolomies du Jurassique supérieur(Ambroggi, 1963). Quatre cascades successives donnentnaissance à autant de massifs travertineux, mais seuls lesdeux premiers sites ont été échantillonnés, respectivement àImouzzer-école et Imouzzer-cascade (fig. 2). Les conditionsclimatiques actuelles sont celles de la moyenne montagnesemi-aride. A 1 100 m d’altitude, Imouzzer a reçu en moyen-ne 422 mm/an entre 1968 et1978, période relativement hu-mide, mais avec une grandevariabilité : 930 mm en 1970-71 contre 156 mm en 1974-75.La végétation actuelle est uneforêt de genévriers et arganiersqui passe au-dessus de 1 100 mà une forêt claire de chênes-verts. Ces conditions se sontdétériorées depuis les années1980 avec une sécheresse ac-centuée comme dans le restedu Maroc méridional et surtoutavec une forte pression anthro-pique, grande consommatriced’eau pour les cultures et ver-gers irrigués. Les eaux des cas-cades ne s’écoulent plus quelors d’épisodes pluvieux signi-ficatifs. Elles proviennent d’un

bassin versant constitué par le vaste synclinal perché des AïtMansour, dont le karst développé dans les calcaires, dolomieset marnes gypseuses du Tithonien, est encore peu connu.

A Imouzzer-école, l’ensemble de l’édifice de travertins,étendu sur un hectare, n’est plus fonctionnel. Il forme unetable isolée déconnectée à la fois de l’oued, encaissé de 50 m,et de la nappe phréatique (fig. 3A). Morphologiquement, cetédifice est comparable aux « tables de travertins » du pié-mont du Moyen Atlas (Martin, 1981). Il a été soumis à uneérosion multiforme par ruissellement et démantèlement mé-canique des structures superficielles, altération et dissolutionkarstique avec genèse de sols rouges et recristallisation deplanchers stalagmitiques. La table d’Imouzzer-école présen-te plusieurs édifices accolés, qui attestent la longue durée desa construction. L’édifice médian se compose de structuresprogradantes de cascade reposant sur un conglomérat. Lapartie supérieure de ces structures est arasée en surface, oùon observe des dispositifs arqués de travertins rubanés, cor-respondant à d’anciens barrages, avec des restes de stalag-mites. Pour évaluer l’âge minimal de l’édifice, un échan-



Fig. 2 – Cadre géologique destravertins d’Imouzzer et profildu cours d’eau. A : cadre géolo-gique. 1 : anticlinal ; 2 : synclinal ;3 : crêt majeur ; 4 : gorges ; 5 :limite orientale du bassin versant ;6 : massif travertineux ; 7 : oued.B : profil du cours d’eau principal.1 : travertin ; 2 : source.

Fig. 2 – Geological frame of theImouzzer travertines and riverprofile. A: geological frame. 1: anti-cline; 2: syncline; 3: main scarp; 4:gorges; 5: eastern border of thedrainage basin; 6: travertine depo-sit; 7: wadi. B: profile of the mainriver. 1: travertine; 2: water spring.

tillon (21 IMZ 07) d’une deces stalagmites a été choisien raison de sa bonne cristal-lisation et de sa bonne conservation.

Dans son ensemble, la table d’Imouzzer-école est plus an-cienne que les formations de la cascade, puisque celles-cisont emboîtées dans l’entaille de l’oued, à plus de 50 m encontrebas. Elles sont disposées en trois paliers principauxsur une hauteur totale de près de 100 m, et se composent dela juxtaposition ou de l’emboîtement de travertins construits

en forme de moulages, barrages et dômes progradants.Chaque formation élémentaire résulte de barrages biodétri-tiques dans le lit de l’oued provoquant son étalement en lar-geur et le dépôt de moulages étendus le long du ressautstructural initial. Le sommet de ces moulages s’accroît enbarrages de forme arquée (Casanova, 1982 ; Geurts, 1992),où un exutoire guide vers l’aval une construction principale

concentrée, en forme dedôme progradant (fig. 4A).Le sommet du barrage et ledôme sont formés de tra-vertins rubanés liés à desécoulements abondants etréguliers d’eaux chargéesde bicarbonate de calciumet magnésium sur des tapisd’algues ou de mousses in-crustantes. Ils correspon-dent à un état d’équilibredu système et à son apogée(Casanova, 1981). Lors dela rupture d’équilibre parexcès de torrentialité, ledôme est incisé linéaire-ment à son sommet et creu-sé en vasques d’érosion àsa base, ce qui accentue ladénivellation. Lorsque laconstruction reprend, l’en-taille sommitale guide laformation d’un nouveaudôme emboîté. Le coursd’eau peut aussi se déplacerlatéralement au sommet dubarrage et construire undôme adjacent. Ces méca-nismes de genèse et l’ar-



Fig. 3 – Travertins d’Imouz-zer–école : cadre morpholo-gique et localisation deséchantillons. A : cadre morpho-logique. 1 : calcaires dolomi-tiques ; 2 : marnes calcaires ; 3 :argiles et marnes ; 4 : conglomé-rat ; 5 : travertins lités. B : locali-sation des échantillons. 1 :échantillons ; 2 : position GPS.

Fig. 3 –Travertines of Imouzzer-school: morphological settingand location of the samples. A:morphological setting. 1: dolomi-tic limestones; 2: calcareousmarls; 3: clays and marls; 4:conglomerate; 5: banded traver-tines. B: samples location. 1:samples; 2: GPS location.

Fig. 4 – Travertins d’ Imouzzer-cascade. A : édifice élémentaire. 1 : moulage initial ; 2 : dépôt progradantmaximal ; 3 : dépôt progradant secondaire emboîté ; a : grotte sous cascade ; b : rainure d’incision ; c :vasque d’érosion ; d : niveau d’eau maximal. B : principales formations des cascades d’Imouzzer. 1 : pre-mière formation ; 2 : deuxième formation ; 3 : troisième formation ; 4 : quatrième formation ; 5 : végétation ;6 : écoulement de crue ; 7 : écoulement laminaire ; 8 : échantillons datés.

Fig. 4 - Imouzzer-waterfall travertines. A: waterfall elementary construction. 1: first coating deposit; 2:main prograding deposit; 3: secondary fitted deposit; a: cave under waterfall; b: incision rill; c: erosion basin;d: maximal level of water. B: main formations of travertines at Imouzzer- waterfall. 1: first formation; 2:second formation; 3: third formation; 4: fourth formation; 5: vegetation; 6: flood flow; 7: laminar flow; 8: datedsamples.

chitecture des édifices permettent ainsi d’identifier à lagrande cascade au minimum quatre phases de constructiondonnant naissance à quatre formations distinctes (fig. 4B).Dans le détail, ces formations comportent plusieurs unitésaux faciès différents. Le faciès détritique et poreux sur sup-port minéral ou biodétritique constitue la base des barrageset le remplissage des vasques. Le faciès rubané de cascadeconstitue le sommet des barrages et les dômes. C’est ce fa-ciès qui a été échantillonné à cause de sa très bonne cristal-lisation. Ainsi, à Imouzzer-cascade, quatre échantillons cor-respondant aux quatre formations successives ont été choi-sis pour les datations : les trois premiers, 11CAS07,06CAS07 et 14CAS072, proviennent de trois dômes dis-tincts (fig. 4B), tandis que le quatrième, 16CAS07, provientd’un dépôt emboîté dans le dôme 14CAS07.

Datations et analyse des résultats

Les résultats portent sur cinq échantillons, l’un d’Imouz-zer-école et les quatre autres de la grande cascade (tab. 1).Les rapports 230Th/232Th étant tous supérieurs à 18, aucunecorrection d’âge n’est nécessaire (Bischoff et Fitzpatrick,1991). À Imouzzer-école, l’échantillon 21IMZ07 donne unâge de 434 ± 97/52 ka BP. Les marges d’erreur élevées sontdues au fait que l’on se trouve aux limites de la méthode.L’âge minimal des travertins sur lesquels a grandi la stalag-mite excède 400 ka BP. À la grande cascade d’Imouzzer,l’échantillon 11CAS07 provient du sommet de la formation2 de « Dou l’hôtel » dans sa partie externe (fig. 4B). L’âgede 296 ± 16/14 ka BP correspond à une phase finale de laconstruction de cette formation. L’échantillon 06CAS07,prélevé sur l’enveloppe externe de la base du dôme adja-cent d’« Iggui la Voile », donne un âge de 48,4 ± 0,7 ka BPproche de la fin de la construction. L’échantillon 14CAS07provient du milieu de l’affleurement sommital érodé de laformation 3 de « Dou l’hôtel » et fournit un âge de36,1 ± 1 ka qui est celui de la partie moyenne de cette for-mation. En première approximation, la formation d’Iggui LaVoile et la formation 3 de Dou l’hôtel peuvent être consi-dérées comme contemporaines, formées entre environ 50 et30 ka. L’échantillon 16CAS07, dépôt rubané provenant

d’un petit dôme emboîté de 12 m dans l’entaille de la for-mation 3 de Dou l’hôtel, fournit un âge de 15,4 ± 0,3 ka BP.

Ces premiers résultats utilisant la spectrométrie de masselivrent quatre groupes d’âges conformes à l’analyse morpho-logique : l’âge des travertins les plus anciens est de plus de400 ka à Imouzzer-école et d’environ 300 ka à la grande cas-cade ; les travertins récents sont constitués de deuxgénérations, l’une formée au minimum entre 50 et 30 ka, etl’autre, d’extension beaucoup plus faible, vers 15 ka. Il nes’agit toutefois que de premiers tests isolés ne donnant quedes âges ponctuels de certaines parties des formations. Lesdurées d’édification de ces dernières, comme celles desphases d’érosion intermédiaires, restent à établir. Ces pre-miers résultats peuvent indiquer l’existence de phases destabilité biostasique favorables à la travertinisation se déve-loppant ici lors de stades isotopiques plus anciens que lestade 11, puis aux stades 9 ou 8, et plus certainement auxstades 3 et 2. Un autre intérêt de ces travertins de cascade estde mettre en lumière le rôle de la néotectonique régionaledans leur genèse, puisque les formations sont à la fois étagéeset emboîtées. Avec une différence d’âge de plus de 100 ka, lesdeux premières formations sont séparées par une incisionlinéaire de plus de 50 m. Entre les formations 2 et 3, pour unedurée de plus de 200 ka, l’incision est de 20 m. Enfin le creu-sement apparent entre 30 et 15 ka est de l’ordre de 12 m.

Travertins hydrothermaux d’Irdi

Environnement morphoclimatique, mode de gisement et échantillonnage

Ces travertins se situent dans la région d’Errachidia, à prèsde 600 km à l’est des précédents (fig. 1), dans un contextebeaucoup plus continental et plus aride, bien que légèrementplus septentrional. Dans le sillon sud-atlasique qui sépareHaut et Anti-Atlas, ils constituent un tertre surbaissé de plu-sieurs hectares et de plus de 10 mètres d’épaisseur. Ce sontdes travertins d’origine hydrothermale liés à des remontéesd’eaux de nappes profondes à la faveur de la fracturation. Laformation de travertin se poursuit actuellement dans le lit del’oued Ziz à Irdi, ce qui n’implique cependant pas que ces



Site FormationNuméro

échantillon238U

(ppm)234U/238U 230Th/234U 230Th/232Th 232Th (ppm) Age (ka) + -

Imouzzer cascade(Dou l'hôtel)

4 16CAS07 0,212 2,936 ± 0,012 0,134± 0,002 26,8 0,955 ± 0,010 15,442 0,354 0,353


3 14CAS07 0,138 2,652 ± 0,920 0,291 ± 0,007 18,7 1,753 ± 0,020 36,17 1,04 1,03

Imouzzer cascade(Iggui L.V.)

3 06CAS07 0,153 2,462 ± 0,018 0,373 ± 0,004 32,2 1,338 ± 0,010 48,416 0,716 0,711


2 11CAS07 0,143 1,837 ± 0,013 1,067 ± 0,013 64,6 1,329 ± 0,010 296,6 16,4 14,5

Imouzzer Ecole 1 21IMZ07 0,053 1,201 ± 0,010 1,044 ± 0,013 415,3 0,497 ± 0,030 434,3 97,5 52,8

Tableau 1 – Résultats radiochronologiques obtenus par uranium-thorium (TIMS) sur les formations travertineuses d’Imouzzer IdaOu Tanane.

Table 1 – Uranium-thorium (TIMS) radiochronological results of the travertine formations from Imouzzer Ida Ou Tanane.

constructions puissent refléter les conditions climatiques ac-tuelles du piémont atlasique, où les précipitations moyennesannuelles sont seulement de 130 mm à Errachidia, ni cellesd’un couvert végétal de steppe aride fort dégradé par l’actionanthropique (Akdim et Julia, 2005). Les sources fonction-nent grâce à la remontée sous pression d’eaux, emmagasi-nées depuis longtemps, qui proviennent du Haut-Atlas (ElOuali et al., 1992). Les travertins formés actuellement tra-duisent donc, avec un décalage dont la durée n’est pas éva-luée, l’existence de précipitations antérieures.

Le site étudié à Irdi se situe dans la tranchée de la route prin-cipale n° 21 au lieu-dit « Radier du Ziz », 10 km au nordd’Erfoud. La route traverse un dispositif de cônes et terrassesde l’oued Ziz (fig. 5A) où le tertre de travertins se trouve enposition de haute terrasse encroûtée. La coupe du tertremontre la superposition de deux formations distinctes nette-ment séparées par une discontinuité majeure (fig. 5B). Lesdeux formations sont constituées de bancs de travertins déci-métriques affectés de pendages différents : à peu près nuldans la formation inférieure et de l’ordre de 10° vers le suddans la formation supérieure qui constitue l’essentiel du bom-bement visible. Dans le détail, les bancs sont formés de tra-vertins lamellaires construits, très bien cristallisés. De nom-breuses discontinuités secondaires apparaissent, ainsi que despoches de dissolution karstique et des recristallisations, quipeuvent s’insérer le long des joints de stratification. Versl’oued, le sommet de la coupe est seul visible : des travertinslamellaires brunâtres ondulés plus friables recouvrent lesconglomérats d’une moyenne terrasse. Un forage carotté encontinu a été opéré en 2005 dansle tertre de la haute terrasse unpeu en retrait de la coupe de laroute. Il a traversé 12,5 mètresde travertins présentant de nom-breuses discontinuités et repo-sant sur 4 mètres de conglomé-rat fluviatile à ciment calcitique.De la même manière qu’aujour-

d’hui, les travertins anciens se sont édifiés à partir d’éventssitués dans le paléo-lit de l’oued Ziz, recouvrant des nappesalluviales. Les récoltes et les mesures ont été effectuées endeux temps. Cinq échantillons de la coupe de la route, nu-mérotés Irdi 1S à Irdi 5S, ont d’abord été prélevés et datéspar la méthode classique (Boudad et al., 2003). Dans une se-conde phase, cinq nouveaux échantillons notés Irdi 1T à Irdi5T ont été récoltés à des endroits très proches des premiers.Ils ont été datés par TIMS, sauf Irdi 2T. De plus, deux échan-tillons de la carotte ont été datés également par TIMS. Les ré-sultats portent au total sur onze mesures, dont six nouvellespar TIMS. Le choix des échantillons pour la datation a étéopéré en fonction de la grande discontinuité bien visible surla coupe (fig. 5B) : deux échantillons, Irdi 1T et Irdi 1S re-présentent la première génération et tous les autres échan-tillons la seconde, dans laquelle on a distingué Irdi 4T et Irdi4S, récoltés sur la moyenne terrasse. Deux datations ont aussiété pratiquées sur le carottage, respectivement à 2,50 m et3,60 m de profondeur.


L’échantillon Irdi 1S, situé à 1 m en-dessous de la grande dis-continuité (fig. 5B), a livré un âge de 262 ± 22/19 ka BP par laméthode classique (tab. 2). L’échantillon Irdi 1T, bien que pré-levé dans un banc situé au-dessus du précédent, à 40 cm sousla discontinuité, a fourni un âge de 514 ± 35/28 ka BP parTIMS. Les mesures ne comportant pas de marges d’erreurstrès élevées, cette inversion des résultats par rapport à la



Fig. 5 – Coupe d’Irdi. A : dispositifgéomorphologique. 1 : conglomé-rats ; 2 : sables ; 3 : travertins. B :détail de la coupe. 1 : formation infé-rieure ; 2 : formation supérieure ; D :discontinuité majeure. Les pointsnoirs localisent les échantillons ; lesencadrés indiquent les dates corres-pondantes, en caractères standardpour la spectrométrie alpha et enitalique pour le TIMS.

Fig.5 – Irdi section. A: morpholo-gical setting. 1: conglomerates; 2:sands; 3: travertines. B: detail ofthe cross-section. 1: lower forma-tion; 2: upper formation; D: maindiscontinuity. The dark points indi-cate the samples location; the fra-med figures show the correspon-dant datings in standard charac-ters for the alpha spectrometry anditalic for the TIMS.

A

B

stratigraphie ne peut s’expliquer que par le mode de forma-tion des travertins hydrothermaux : en effet, lorsqu’unecouche a été déposée, la suivante, située au-dessus de la pre-mière, est en fait alimentée de bas en haut. La circulation as-cendante de l’eau à travers la première couche rajeunit l’âgede celle-ci dans une proportion très variable. L’âge probablele plus conforme est donc l’âge le plus ancien obtenu.

Les échantillons Irdi 3S, Irdi 5S et Irdi 2S, situés au-des-sus de la grande discontinuité, ont donné des âges respectifsde 29,9 ± 1,3 ka, 20,3 ± 1,4 ka et 16,8 ± 0,5 ka BP par la mé-thode classique ; Irdi 5T et Irdi 3T ont fourni 26,8 ± 0,1 kaet 25,3 ± 0,1 ka BP par TIMS. Ces âges sont assez groupés,

mais également en ordre inverse de la stratigraphie, toutcomme les deux mesures d’âges effectuées par TIMS sur lecarottage : 18,0 ± 0,1 ka à 2,5 m de profondeur, 16,6 ±0,2 ka BP à 3,6 m, juste au-dessus de la grande disconti-nuité. Ces résultats confirment le rajeunissement descouches inférieures par les nouvelles circulations d’eaux as-cendantes à l’intérieur d’une même formation, avec desmarges d’erreur ici proportionnellement bien moindres.Enfin les échantillons Irdi 4S et Irdi 4T, prélevés en surfacede la terrasse emboîtée dans l’édifice principal, ont fournideux âges très comparables, de 11,5 ± 0,4 ka BP par spec-trométrie alpha, et de 11,62 ± 0,06 ka BP par TIMS.

Les inversions d’âges consta-tées induisent une marge d’er-reur difficile à évaluer mais nese produisent qu’à l’intérieur detrois groupes d’âges principaux,ce qui ne remet pas en cause lachronologie des trois grandespériodes de construction : sousla grande discontinuité, les tra-



Site FormationNuméro

échantillonMéthode 238U (ppm) 234U/238U 230Th/234U 230Th/232Th Age (ka) + -

Irdi 2 sup. Irdi 4 Spectro.a 1,9 5,040 + 0,042 0,102 + 0,003 >100 11,5 0,4 0,4

Irdi 2 sup. Irdi 4 TIMS 2,136 5,069 + 0,015 0,103 + 0,001 >100 11,62 0,06 0,06

Irdi carotte 2 inf. Irdi car. 3,6 m TIMS 1,908 5,068 + 0,027 0,144 + 0,002 >100 16,57 0,20 0,20

Irdi 2 inf. Irdi 2 Spectro.a 2,252 5,020 + 0,038 0,146 + 0,004 >100 16,8 0,5 0,5

Irdi carotte 2 inf. Irdi car. 2,5 m TIMS 1,991 5,032 + 0,030 0,156 + 0,001 >100 18,03 0,13 0,13


Irdi 2 inf. Irdi 3 TIMS 2,03 4,829 + 0,018 0,213 + 0,001 >100 25,31 0,11 0,11

Irdi 2 inf. Irdi 5 TIMS 2,133 4,711 + 0,015 0,225 + 0,001 >100 26,82 0,13 0,13


Irdi 1 Irdi 1 Spectro.a 7,348 2,773 + 0,015 1,076 + 0,027 >100 262 22 19

Irdi 1 Irdi 1 TIMS 6,095 2,290 + 0,010 1,216 + 0,006 >100 514 35 28

Tableau 2 – Résultats radiochronologiques obtenus par uranium-thorium (TIMS et spectrométrie alpha) sur les formations d’Irdi.

Table 2 – Uranium-thorium (TIMS and alpha spectrometry) radiochronological results of the Irdi formations.

Fig. 6 – Coupe de Fort Oued Noun(d’après Weisrock et al., 2006) :situation stratigraphique deséchantillons datés. 1 : galets ; 2 :colluvions ; 3 : travertins ; 4 :sables ; 5 : limons ; 6 : croûte cal-caire ; 7 : échantillon daté ; 8 : nu-mérotage des couches.

Fig. 6 – Section of Fort OuedNoun (after Weisrock et al., 2006):stratigraphic location of datedsamples. 1: pebbles; 2: colluviums;3: travertines; 4: sands; 5: silts; 6:calcrete; 7: dated sample; 8: layersnumbering.

vertins les plus anciens ont un âge de plus de 500 ka BP.Au-dessus de la grande discontinuité, les travertins ont entre30 et 16 ka BP. Les travertins de la terrasse moyenne datentde 11,5 ka BP. Les phases d’émergence abondante des eauxsouterraines, favorables à la construction des travertins, appa-raissent ici à des stades isotopiques plus anciens que 9, peut-être au stade 8, et plus certainement aux stades 3 et 2.

Travertins de l’Oued Noun

Cadre morphoclimatique et échantillonnage

L’oued Noun est situé à 250 km au sud d’Agadir (fig. 1) ettraverse en gorges un relief appalachien côtier développé dansla couverture cambrienne en partie calcaire de la boutonnièred’Ifni (Oliva, 1975). Le climat actuel est aride, avec des pré-cipitations moyennes annuelles de l’ordre de 110 mm, répar-ties de façon extrêmement irrégulière. Le couvert végétal estcelui de la steppe à Euphorbes, forme très dégradée de l’arga-neraie qui a presque totalement disparu.Un apport d’humidité supplémentaireexiste bien dans le domaine littoralgrâce aux brouillards matinaux, mais ilest insuffisant pour engendrer la forma-tion de concrétionnements carbonatés.Ceux-ci sont donc entièrement héritésde périodes à écoulements suffisam-ment réguliers et pondérés. Les traver-tins se trouvent au sein du remplissagequi forme la terrasse majeure de l’ouedNoun (fig. 7A), accumulé sur vingt àquarante mètres d’épaisseur entre lesstades isotopiques 5 et 2 (Weisrock et al., 2006). Ilsconsistent d’abord en vasques coalescentes de stro-matolithes ancrées sur divers supports formant desbarrages de fond de vallée bien conservés, ayantprobablement initié le remplissage des gorges. Ausein du remplissage alluvial et palustre, les sé-quences travertineuses débutent par des faciès détri-tiques à oncolithes associés à des petits galets, puispassent à des faciès stromatolithiques construits,souvent sur des supports à charophytes. Ce cycle se

reproduit au moins à six reprises dans le remplissage principalétudié dans deux coupes différentes distantes de 5 km, res-pectivement à Fort Oued Noun et Sidi Messaoud (fig. 6 etfig. 7). Sur les versants des gorges se trouvent des témoins defaciès rubanés de cascade. Tous les travertins présents dans lesdeux coupes ont été échantillonnés et datés. Les mesures ontété doublées, voire plus, pour certains échantillons. Enfin, unedatation a été effectuée sur un exemplaire de Thaïs (stramoni-ta) haemastoma L. pour évaluer l’âge du dépôt de plage situéà l’embouchure de l’oued Noun.


Les résultats portent sur vingt-six mesures : six à FortOued Noun (tab. 3 et fig. 6) dix-neuf à Sidi Messaoud (tab. 4et fig. 7) et un à Foum Assaka, embouchure de l’oued.

Deux mesures sur un échantillon de travertin conservé surun versant de la vallée fournissent des âges de l’ordre de120 ka BP à Sidi Messaoud. Quatre échantillons : deux à



A

B

Fig. 7 – Coupes de Sidi Messaoud et situationstratigraphique des échantillons datés. A :remplissage à Sidi Messaoud. A-A’ : coupe du versant ;B-B’ : coupe sud-est ; B’’-B’’’ : coupe principale et de lacolline ; C-C’ : coupe de la piste ; C’’-C’’’ : coupe dumarabout ; 1 : substratum ; 2 : colluvions ; 3 : galets ; 4 :travertins ; 5 : limons ; 6 : sables. B : détail des coupeset résultats des datations. 1 à 34 : numérotage descouches.

Fig. 7 – Sections of Sidi Messaoud and stratigraphiclocation of dated samples. A: valley-fill at SidiMessaoud. A-A’: slope section; B-B’: south-easternsection; B’’-B’’’: main section and hill section; C-C’: tracksection; C’’-C’’’: marabou section; 1: substrate; 2:colluviums; 3: pebbles; 4: travertines; 5: silts; 6: sands. B:detail of the sections and dating results. 1 to 34:numbering of the layers.

Fort Oued Noun et deux à Sidi Messaoud, livrent des âgessitués autour de 90 ka. Ils appartiennent à des dépôts de bar-rage en fond de vallée, passant latéralement à des dépôts depente encroûtés, et sont contemporains de la plage « oul-jienne » de l’embouchure. Cinq autres échantillons : deux àFort Oued Noun, trois à Sidi Messaoud, sont datés entre 70 et50 ka BP. Ils se rapportent encore à des barrages de fond devallée, avec des passages latéraux à des dépôts de penteencroûtés, sauf l’échantillon SM3 de la couche 22d de SidiMessaoud, qui correspond à un faciès construit en bordure dechenal situé dans la moitié supérieure du remplissage(fig. 7B). Cependant, trois autres mesures effectuées sur letravertin de cette couche 22d donnent des âges nettementplus récents, compris entre 42 et 38 ka BP, ce qui est plusconforme au dispositif stratigraphique. Dans la moitié supé-rieure du remplissage, les âges de douze échantillons, dontdix à Sidi Messaoud, se situent entre 40 et 20 ka BP. Ils pro-viennent soit de dépôts stromatolithiques construits sur deschenaux fluviatiles, soit de dépôts de cascade sur les versants.

En résumé, les âges des travertins inclus dans ce remplis-sage se rangent en quatre groupes de dates : autour de120 ka, autour de 90 ka, de 70 à 50 ka et de 40 à 20 ka BP.Des phases de stabilité biostasiques apparaissent avoir eulieu ici aux stades 5e-5d, 5b-5a, 3 et 2.

Discussion

Evolution des travertins nord-sahariens auQuaternaire

Les premiers résultats exposés ici montrent que les traver-tins les plus anciens ont des âges égaux ou supérieurs à400 ka BP à Imouzzer, et même à 500 ka BP à Irdi, datationsqui ne peuvent être davantage précisées puisqu’elles se trou-vent à la limite de la méthode par les séries de l’uranium.Toutefois, des analyses du paléomagnétisme des grains d’hé-matite et magnétite contenus dans les travertins ont permis derepérer l’inversion Brunhes-Matuyama (780 ka) à une pro-fondeur de 8,84 m au sein du forage d’Irdi (Rousseau et al.,2006). Il apparaît donc que des périodes de croissance destravertins existent avant 500 ka, mais que les méthodes ac-tuelles de datation ne permettent pas de les situer chronolo-giquement avec certitude.

Les autres travertins se répartissent en trois grands groupesd’âges correspondant aux stades 9 ou 8, 5 et 3-2. À Irdi, lestravertins des stades 9-8 ne peuvent être distingués des plusanciens à cause de l’incertitude des mesures, tandis qu’àImouzzer, ces travertins sont séparés des précédents par uneincision de plus de 50 m. Jusqu’à présent, les travertins dustade 5 sont repérés seulement à l’oued Noun, où ils n’exis-tent qu’en fond de vallée et à l’état de témoins discontinus àmi-pente des versants. Les travertins très abondants des stades



Tableau 3 – Résultats radiochronologiques obtenus par spec-trométrie alpha sur les formations de Fort Oued Noun.

Table 3 – Uranium-thorium alpha spectrometry radiochronolo-gical results of the Fort Oued Noun formations.

3 et 2 sont en revanche présentssur tous les sites.

La comparaison des résultatsconduit à deux remarques essen-tielles : il existe d’abord un pa-rallélisme assez net des périodesde construction de travertinsmises en évidence sur ces sitesdiversifiés de la bordure nord-saharienne, ce qui tend à accré-diter l’hypothèse d’une réponsegénérale aux variations clima-tiques planétaires. Ensuite, cetteréponse générale met en éviden-ce un hiatus très important entrele stade 8 et le stade 3 pour lesconstructions des deux sites at-lasiques d’Irdi et Imouzzer. Lestravertins des stades 9-8 et desstades 3-2 y sont séparés respec-tivement par une discontinuitémajeure et par une incision d’unevingtaine de mètres, qui attestentl’existence de phases d’érosionintermédiaires.

Âge et caractéristiquesde la phase d’érosionlinéaire majeure

On n’a repéré des travertinsdu stade 5 qu’à l’oued Noun,qui est le site le plus méridio-nal, à 29° nord. Dans les autrescas, aucun travertin n’a encoreété daté de cette période, ce quisignifie soit qu’il ne s’en seraitalors pas formé, soit qu’ils aientsubi une érosion complète àl’endroit de l’échantillonnage,ou encore que ce dernier resteencore très incomplet : eneffet, des travertins du stade 5ont été signalés dans un contex-te semblable à celui d’Irdi prèsde Ouarzazate (Akdim et al.,1994). L’érosion est cependantdémontrée à Irdi par la grandediscontinuité repérée dans la



Tableau 4 – Résultats radiochro-nologiques obtenus par spectro-métrie alpha sur les formationsde Sidi Messaoud, Oued Noun.

Table 4 – Uranium-thorium alphaspectrometry radiochronologi-cal results of the Sidi Messaoud,Wadi Noun formations.

coupe du radier du Ziz (fig. 5). Elle est certainement liée àune incision de cet oued dans les travertins déjà construits,ce qui suppose des écoulements abondants à forte puissanceérosive, impossibles à placer ici sur l’échelle chronologique.Il en est de même à Imouzzer (fig. 4), où les conditions lo-cales favorisent l’érosion verticale : les grands édificesconstruits au stade 3 (formations 3) sont emboîtés dans ceuxdes stades 9-8 (formations 2) et leur hauteur relative a aug-menté à cause d’un approfondissement au pied des cascades.La présence de travertins datant du stade 5 à l’oued Nounpermet d’avancer un âge minimal pour l’incision majeuredes gorges et d’y distinguer trois étapes : la plus ancienne estdatée de 120 ka environ par un lambeau de travertin rubanéconservé à mi-pente du versant (fig. 7B, coupe A-A’, échan-tillon 1d), qui montre que la gorge était alors déjà nettementincisée. La deuxième se situe avant 90 ka, âge des travertinsde barrage de fond de vallée (fig. 6, couche 3 et fig. 7B, bar-rage). Les barrages se sont construits alors que la vallée étaitcreusée à un niveau au moins aussi profond qu’aujourd’hui,démontrant l’existence d’une phase d’approfondissement desgorges durant le stade 5. Ceci confirme les observationsfaites à l’embouchure de l’oued à Foum Assaka, où la plageouljienne, datée à 92 ka, se trouve à deux mètres seulementau-dessus du niveau du talweg actuel. La troisième phased’érosion est datée entre 70 et 50 ka, âges de barrages un peuplus élevés au sein du remplissage, correspondant auxcouches 5 à Fort Oued Noun (fig. 6) et aux couches 3 à SidiMessaoud, en relation avec un dépôt résiduel de versant(fig. 7B, coupe A-A’). Ces travertins coiffent le début duremplissage mais sont recouverts par des apports colluviauxgrossiers, témoins d’une phase de forte torrentialité sur lesversants. Les sables de ces colluvions sont datés aux envi-rons de 45 ka par OSL (fig. 6, couches 7-8, et fig. 7B, couche8b). Le cas de l’oued Noun montre ainsi une première phased’incision linéaire majeure débutant avant le stade 5, puisune deuxième phase approfondissant les gorges à un niveausensiblement équivalent à l’actuel avant 90 ka BP, ce quiétait déjà connu régionalement (Weisrock et Rognon, 1977).La troisième phase d’érosion n’est plus linéaire, mais latéra-le : elle affecte la partie supérieure des versants jusqu’ausubstratum et fait presque entièrement disparaître les dépôtslatéraux vers 50 ka BP. Cette chronologie de l’incision desgorges de l’oued Noun avant et durant le début de leur rem-plissage n’est cependant pas transposable sur les deux autressites où les repères ne sont pas aussi précis.

La formation des travertins au cours des stades isotopiques 3 et 2

Les stades isotopiques 3 et 2 représentent la période deconstruction travertineuse la mieux documentée sur lamarge nord du désert, avec respectivement plus de 15 datesentre 50 et 30 ka et une dizaine entre 24 et 11 ka BP.

Un premier groupe de dates situé autour de 50 ka BP.montre l’accroissement simultané des travertins dans lescascades d’Imouzzer et dans la vallée de l’oued Noun. AImouzzer, c’est un énorme dôme progradant de travertinsrubanés qui a été daté de 48.4 ± 0.7 ka BP (fig. 5). L’échan-

tillon 06CAS07 correspondant a été prélevé en surface dudôme, sur une de ses enveloppes les plus externes. Il datedonc plutôt la fin de la formation de ce dôme dont il serasans doute difficile de dater le début étant donnée sa grandeépaisseur. A l’oued Noun, les travertins datés à 55,9 ±9,3/8,6 et 50,9 ± 10,8/9,8 ka BP sont des barrages de fond devallée au Fort Oued Noun (fig. 6), contemporains ou légère-ment plus anciens que des travertins surmontant deschenaux fluviatiles, à peu près à mi-épaisseur de l’accumu-lation totale à Sidi Messaoud (fig. 7), datés à 58,6 ± 8,6/7,9et 42,5 ± 6,1/5,8 ka BP. Dans les deux cas les constructionsrequièrent des eaux assez abondantes et régulières.

Le second groupe de dates est situé autour de 36 –30 ka BP et intéresse tous les sites. A Imouzzer, l’échan-tillon 14CAS07, daté de 36,1 ± 1,0 ka BP, est situé ausommet du massif travertineux 3B (fig.4B). Ce massif estlui-même emboîté dans le grand ensemble 2A-2B, à la par-tie apicale du système des grandes cascades. La position del’échantillon au sein du massif 3B indique que ce dernieravait déjà acquis environ la moitié de sa taille, c’est-à-direqu’il avait commencé à se former avant cette date, qui n’estpas non plus celle de la fin de sa croissance. Il sera impor-tant de dater d’autres échantillons du massif 3B, à l’amontet à l’aval, pour avoir une idée du temps de genèse de l’édi-fice qui mesure environ 50 mètres dans le sens de saprogradation. Ces dimensions, comme le faciès rubané àlamines centimétriques qui le constitue, donnent la mesurede l’importance de cette période de croissance. A Irdi, labase de l’édifice récent donne un résultat, sans doute trèsrajeuni, à 29,9 ± 1,3 ka BP, âge minimal de la reprise dufonctionnement des dépôts de source hydrothermale. Al’oued Noun, trois résultats situés à 38 ka BP montrent aussil’abondance des eaux donnant naissance à des accumula-tions de travertins au sommet de chenaux. Il est remarquabletoutefois que la croissance soit plus nette sur les piémontsatlasiques qu’à l’oued Noun à ce moment là.

Une période majeure de croissance des travertins débutedonc avant 48 ka et se poursuit jusqu’à 30 ka BP, avec pro-bablement deux maxima de développement autour de 50 kaet de 35 ka BP. À cause des marges d’erreur assez élevées dela spectrométrie alpha, il est difficile de mettre en relation cesdeux épisodes précis de construction avec les événements deHeinrich 5 et 4 et les refroidissements corrélatifs des eaux desurface de l’Atlantique oriental aux latitudes du Maroc. Il estprobable toutefois que des pluies plus régulières et plusabondantes qu’aujourd’hui se soient produites alors. Leurorigine, soit liée aux dépressions atlantiques d’W ou WNWcomme indiquées pour le stade 2 (Rognon et Coudé-Gaus-sen, 1996), soit aux coulées méridiennes d’air polaire ou auxpluies subtropicales de SW, n’est pas connue. L’effet de cettepluviosité accrue apparaît toutefois plus tardivement dans lessources hydrothermales, ce qui correspond à un temps de ré-action plus lent des nappes hydrokarstiques.

Le stade isotopique 2 est illustré par un groupe de datessitué entre 24 et 11 ka BP. Les travertins sont présents sur lestrois sites, avec une représentation plus nette à Irdi. La pon-dération karstique semble encore jouer à Irdi, avec des datesde croissance en moyenne plus tardives. A l’inverse, les



deux résultats de l’oued Noun sont les plus anciens, indi-quant un assèchement plus précoce de ce secteur le plus mé-ridional. Dans le détail, l’impact du dernier maximum gla-ciaire européen marquerait déjà un arrêt de la travertinisa-tion à l’oued Noun, une phase érosive à Imouzzer, et unfonctionnement à plein régime des sources hydrothermalesd’Irdi. Les échantillons Irdi 2S daté à 16,8 ± 0,5 ka, Irdi car3,6 daté à 16,6 ± 0,2 et Imouzzer 16CAS07, daté à15,4 ± 0,3 ka BP sont intéressants dans la mesure où cettepériode du Pléistocène terminal est fort mal connue régio-nalement. Les premiers montrent la poursuite de la traverti-nisation hydrothermale. Le troisième, récolté dans le chenald’écoulement actuel de l’oued, entaillé dans le travertin dustade 3, tapisse de manière discontinue les bordures du che-nal et le substrat rocheux affleurant. Ce travertin rubané secaractérise par une faible épaisseur de quelques décimètres,mais une excellente cristallisation et une faible teneur en ar-giles. Ses conditions de dépôt suggèrent, après une incisionlinéaire torrentielle lors du dernier maximum glaciaire oupeu après, l’installation d’écoulements plus réguliers. Cetteoccurrence semble très courte, les faciès formés ensuiteétant détritiques, comme à Irdi. Dans le Sud marocain, cesobservations montrent pour la première fois l’existenced’une brève récurrence humide durant la période sèche pen-dant laquelle a eu lieu le creusement majeur anté-Holocène,entre 17 et 10 ka BP.

Conclusion

Au Maroc nord-oriental (Mezrhab et al., 1998) troisphases de travertinisation datées respectivement à plus de 350ka, à 72,9 ± 3,5/3,4 ka, etde 35,1 ± 0,7 à 15,9 ±2,9 ka BP, sont séparées

par des incisions majeures. D’autres datations de travertins auMaroc oriental et méditerranéen (Akdim et al., 1994 ; Akdimet Julia, 2005 ; Boudad et al., 2003 ; Rousseau et al., 2006)fournissent des âges répartis sur trois périodes du Quaternaire: les plus anciens, situés au-delà de la limite de la méthode,sont supérieurs à 400 000 ans ; les âges moyens sont prochesde 260 000 ans et les derniers, beaucoup plus récents, se si-tuent entre 30 000 et 10 000 ans. Bien que ces régions fassentpartie d’un domaine climatique méditerranéen moins sec quela bordure nord-saharienne, on remarque que les périodes decroissance sont relativement bien corrélées sur l’ensemble dessites étudiés. Ces périodes de croissance correspondent à desstades froids de la courbe isotopique planétaire, c’est-à-dire,en première approximation, à des périodes pluviales auMaroc, ce que des analyses radiochronologiques et palynolo-giques plus nombreuses pourraient confirmer. Le très longhiatus observé entre les constructions majeures du stade 8 etcelles du stade 3, entre 300 et 50 ka, peut-être amplifié parun échantillonnage encore très incomplet, résulte d’une phasecomplexe d’érosion linéaire dont les trois derniers épisodessont précisés à l’oued Noun, entre 120 et 50 ka.

Sur la bordure nord-saharienne, aux stades 3 et 2, les ré-sultats obtenus sont plus nombreux et relativement plus pré-cis (fig. 8). Les phases de travertinisation les mieux mar-quées se situent autour de 50 et de 30 ka BP. Elles se tradui-sent par la construction de grands édifices rubanés à Imouz-zer et de barrages de travertins à l’oued Noun, qui devaientrequérir des écoulements pérennes assez abondants. Leurcontexte paléoclimatique correspond à celui de deux phasesde sédimentation fluviale bien représentées sur le pourtourméditerranéen, en Espagne, en Grèce et en Libye (Macklin et



Fig. 8 – Synthèse des ré-sultats pour les derniers120 ka. A : résultats des da-tations pour les derniers120 ka. 1 : travertins liés àdes écoulements ; 2 : traver-tins hydrothermaux ; 3 : bar-rages travertineux. B : évolu-tion morphodynamique desderniers 120 ka. 1 : édifica-tion de travertins ; 2 : édifica-tion probable de travertins ;3 : dépôt de silt ; 4 : forte in-cision ; 5 : incision mineure.

Fig. 8 – Results synthesisfor the last 120 kyr. A: Re-sults of the datings for thelast 120 kyr. 1: river traver-tines; 2: hydrothermal traver-tines; 3: travertine dams. B:Morphodynamical evolutionof the last 120 kyr. 1: traver-tine edification; 2: probabletravertine edification; 3: siltdeposit; 4: deep incision; 5:minor incision.

al., 2002), qu’il est tentant de corréler respectivement auxévénements Heinrich 5 et 4, ce qui serait en faveur d’une ori-gine polaire des précipitations correspondantes. Le degréd’imprécision des mesures interdit toutefois d’affirmer unetelle coïncidence. Seule la seconde phase est détectée pour lemoment à Irdi, ce qui semble confirmer le décalage de la ré-ponse des travertins hydrothermaux.

Une corrélation identique est plausible pour les travertinsd’Imouzzer et d’Irdi datés de 15 et 16 ka BP avec une faiblemarge d’erreur. En effet, un brusque refroidissement destempératures des eaux de surface dans l’Atlantique sub-tro-pical est mis en évidence lors de l’événement Heinrich 1(Bard et al., 2000 ; Schulte et al., 2000). Il faut remarquertoutefois que ces travertins ne sont pas reconnus sur le sitele plus méridional, où l’on observe les signes d’une aridifi-cation progressive dès 17 ka BP (Weisrock et al., 2006). Ilapparaît donc que si dans l’ensemble la signification humi-de des travertins ne peut être niée en milieu aride, leuroccurrence obéit à des facteurs géomorphologiques locauxqui peuvent se révéler déterminants : les résultats montrentque l’assimilation d’une période de construction traverti-neuse à un stade humide donné est trop schématique et queles processus géomorphologiques sont sensibles à des varia-tions plus subtiles, nécessitant un plus grand nombred’observations et d’analyses. Celles-ci sont nécessaires pourintégrer les signaux délivrés par les travertins dans lesreconstitutions paléoclimatiques à haute résolution.

RemerciementsLes auteurs remercient Ph. Grandcolas, responsable du

plan pluriannuel de formation « Evolution et structure despeuplements » ainsi que le département de Préhistoire duMuséum National d’Histoire Naturelle pour la mission àImouzzer en 2007 et les frais des analyses géochimiques. Ilsremercient les universités Ibn Zohr d’Agadir et MoulayIsmaïl de Meknes et Errachidia qui ont facilité lesrecherches sur le terrain, L. Wengler et A. Humbert, respec-tivement responsables d’un programme ECLIPSE du CNRSet d’une action intégrée franco-marocaine entre les univer-sités de Nancy et d’Agadir, qui ont permis d’effectuer leprogramme « oued Noun ». Ils remercient enfin M. Thorp,Y. Battiau-Queney et A. Héquette pour la correction de l’an-glais, ainsi que les relecteurs anonymes et les rédacteurs dela Revue, qui ont grandement contribué à l’amélioration del’article.

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Article soumis le 15 avril 2008, accepté le 6 septembre 2008.



Travertins de la bordure nord du Sahara marocain : dispositifs morphologiques, datations U/Th et...

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