The Beni Bousera marbles, record of a Triassic-Early Jurassic hyperextended margin in the Alpujarrides-Sebtides units (Rif belt, Morocco)

Les marbres des Beni Bousera, témoins d’une marge hyper-étirée triasique-liasique dans les unités Alpujarrides-Sebtides du Rif (Maroc)

¹ Geosciences Laboratory, Faculty of Sciences Aïn Chock, Hassan II University, BP 5366, Maârif, Casablanca, Morocco
² Em. Pr. Université Paris-Sud (Orsay), 10, rue des Jeûneurs, 75002 Paris, France
³ Earth Sci. Dept, Faculty of Sciences, Mohamed V University, BP 1014, Rabat-Agdal, Morocco
⁴ Laboratoire de Géologie, UMR8538, Département de géosciences, École normale supérieure − CNRS, Université PSL, 75005 Paris, France
⁵ Department of Mineralogy and Petrology, University of Granada, Campus Fuentenueva, 18002 Granada, Spain
⁶ Géoazur, Université Côte d’Azur, CNRS, IRD, Observatoire de la Côte d’Azur, UMR 7329, 250, rue Albert-Einstein, 06560 Sophia Antipolis, France

^* Corresponding author: andremichard@orange.fr

Received: 6 May 2020
Accepted: 18 February 2021

Abstract

The timing and process of exhumation of the subcontinental peridotites of the Gibraltar Arc (Ronda, Beni Bousera) have been discussed extensively over the last decades. In this work, we contribute to this debate through the first mapping, structural and petrological analyses, and SHRIMP U-Th-Pb dating of high-grade marbles that crop out around the Beni Bousera antiform of the Alpujarrides-Sebtides units of northern Rif (Morocco). These marbles, here termed the Beni Bousera marbles (BBMs), instead of being intercalations in the granulitic envelope (kinzigites) of the Beni Bousera peridotites, as previously described, form minor, dismembered units within a ∼30 to 300 m thick mylonitic contact between the kinzigites and the overlying gneisses of the Filali Unit (Filali–Beni Bousera Shear Zone, FBBSZ). They display silicate-rich dolomitic marbles, sandy-conglomeratic calcareous marbles and thinly bedded marble with interleaved biotite-rich schists. An unconformable contact, either of stratigraphic or tectonic origin, with the underlying kinzigites, is observed locally. Pebbles or detrital grains include K-feldspar, quartz, almandine garnet and zircon. Peak mineral assemblages consist of forsterite, Mg-Al-spinel, geikielite (MgTiO₃), phlogopite and accessory zirconolite, baddeleyite and srilankite in dolomite marble, as well as K-feldspar, scapolite, diopside, titanite and accessory graphite and zircon in calcite marble. These assemblages characterize peak HT-LP metamorphic conditions close to 700–750 °C, ≤4.5 kbar. The FBBSZ includes minor ductile thrusts that determine kinzigite horses or slivers carried NW-ward over the marbles. Within the latter, NNE-trending folds are conspicuous. Brittle, northward-dipping normal faults crosscut the FBBSZ ductile structures. Detrital cores of zircon from the BBMs yield two U-Th-Pb age clusters of ∼270 Ma and ∼340 Ma, whereas their rims yield ∼21 Ma ages. Correlations with comparable settings in other West Mediterranean Alpine belts are discussed. The BBMs compare with the Triassic carbonates deposited over the crustal units of the Alpujarrides-Sebtides. The assumed Triassic protoliths may have been deposited onto the kinzigites or carried as extensional allochthons over a detachment in the Early Jurassic during the incipient formation of the Alboran Domain continental margin. Thus, it is concluded that the Beni Bousera mantle rocks were exhumed to a shallow depth during early rifting events responsible for the birth of the Maghrebian Tethys.

Résumé

La chronologie et les processus d’exhumation des péridotites sous-continentales de l’Arc de Gibraltar (Ronda, Beni Bousera) ont fait l’objet de discussions nombreuses ces dernières décennies. Dans ce travail, nous contribuons à ce débat par la cartographie, l’analyse structurale, la pétrologie et la géochronologie U-Th-Pb SHRIMP des marbres de haut degré qui affleurent autour de la moitié sud-est de l’antiforme des Beni Bousera (Rif septentrional). Ces marbres des Beni Bousera (BBMs), loin d’être des intercalations dans l’enveloppe granulitique (kinzigites) des péridotites, comme admis jusqu’ici, forment de petites unités démembrées dans une zone de cisaillement ductile, épaisse de ∼30 à 300 m, entre les kinzigites et les gneiss de l’unité Filali superposée (FBBSZ). Ils comportent des bancs de carbonates dolomitiques silicatés, des bancs détritiques et conglomératiques, des lits carbonatés fins à interlits phylliteux, composant une sédimentation de plateforme. Une discordance, de nature stratigraphique ou tectonique, s’observe localement sur les kinzigites. Les galets et grains clastiques comportent feldspath potassique, quartz, grenat et zircon. Les minéraux du pic métamorphique incluent forstérite, Mg-Al-spinelle, phlogopite, geikielite (MgTiO₃) et accessoirement zirconolite, baddeleyite et srilankite dans les marbres dolomitiques ; diopside, phlogopite, scapolite, sphène et accessoirement zircon et graphite dans les marbres calciques. Ceci définit un pic métamorphique de haute température, basse pression proche de 700–750 °C, ≤ 4.5 kbar. Dans le chevauchement FBBSZ, des structures de second ordre sont des zones de cisaillement ductiles à vergence NW amenant des écailles de kinzigites sur les marbres. À l’intérieur de ces derniers, les plis mineurs d’axe NNE sont dominants. Ces structures mylonitiques sont recoupées par des failles normales tardives à pendage nord. Les analyses SHRIMP U-Th-Pb dans le cœur des grains de zircon extraits des marbres indiquent des pics d’âge à ∼270 Ma et ∼340 Ma, tandis que les bordures fournissent des âges Miocène inférieur (∼21 Ma). Les corrélations avec les contextes comparables dans les autres chaînes alpines de Méditerranée occidentale sont examinées. Nous proposons de corréler les marbres des Beni Bousera avec les séries triasiques déposées sur les unités crustales des Alpujarrides-Sebtides. Les protolithes des marbres se sont déposés en transgression sur les kinzigites ou bien y ont été amenés comme allochtones extensionnels durant le Lias au-dessus d’un détachement lié à la formation de la marge continentale du Domaine d’Alboran. Ainsi, les roches mantelliques auraient été exhumées à faible profondeur dès le Trias durant la formation initiale d’une marge hyper-étirée au bord septentrional de la Téthys maghrébine.