Stratigraphy, age and petrography of the Beni Issef successions (External Rif; Morocco): Insights for the evolution of the Maghrebian Chain

In the Beni Issef Massif, nearly 30 km west of Chefchaouen (Morocco), the thickest post-nappe succession within the Rifian sector of the Maghrebian Chain seals the tectonic contact between the Intrarifian External Tanger and Loukkos Units, related to the Rifian External Domain. This succession is very important for the reconstruction of the deformation timing of the Rifian Maghrebids. The age of its base, in fact, is an important constraint for defining an upper boundary to the stacking of both the Intrarifian and Maghrebian Flysch Basin Units, because clasts fed by the Melloussa and Numidian Flysch Nappes are abundant in the conglomerate layers. Field and biostratigraphic analyses pointed out the presence of a Lower Beni Issef Fm, unconformable on the Intrarifian External Tanger and Loukkos Units, and an Upper Beni Issef Fm, unconformable on both the Intrarifian Units and the Lower Beni Issef Fm. The Lower Beni Issef Fm, 150 m thick, consists of lenticular conglomerates with huge blocks in a marly-clayey matrix, followed by marls and minor sandstones. It deposited in a siliciclastic platform, shows a fining upward trend and is affected by metre- to hectometre-sized, locally reversed, folds. Samples collected 45–50 m above the base of the formation resulted not older than Late Tortonian in age, but an older age for the base of the formation cannot be excluded. The Upper Beni Issef Fm, up to 550 m thick, starts with coarse conglomerates followed by medium- to coarse-grained well-bedded sandstones and by grey-blue marls and mudrocks. It indicates deposition in a channelized marine delta, with evolution towards pro-delta pelites, and shows sub-horizontal or gently dipping beds towards the east. Biostratigraphic data indicate a probable Messinian age for this formation. The composition of the arenites of both Lower Beni Issef and Upper Beni Issef Fms is quartzolithic and all samples show a notable content of monocrystalline well-rounded quartz and sedimentary lithic fragments. Detrital modes, all falling in the Quartzose Recycled and Transitional Recycled fields, suggest a provenance from recycling of sedimentary successions, easily recognizable in the Flysch Basin and External Units, mainly the Numidian Nappe sandstones. A Tortonian age of the Lower Beni Issef Fm would agree with the Late Serravallian age of the uppermost beds of the External Tanger Unit and indicate that the most probable age for the stacking of the Intrarifian Units falls in the Late Serravallian-Middle Tortonian time span. The Lower Beni Issef Fm was involved in a compressive tectonic phase testified by north-south striking folds. Later, probably during Messinian, the Upper Beni Issef Fm deposited in a younger intramontane basin, resting on both the Intrarifian Units and the Lower Beni Issef Fm. Successively, the Upper Beni Issef Fm was passively transported piggyback on top of the fold and thrust belt during later tectonic evolution of the Rifian Maghrebids. This tectonic evolution results quite similar to that recognized in the Tellian and Sicilian Maghrebids and also in the southern Apennines.

RésuméDans le Massif des Beni Issef, 30 km à l’ouest de Chefchaouen (Maroc), la plus épaisse succession post-nappe du secteur rifain de la Chaîne Maghrébine suture le contact tectonique entre les Unités Intrarifaines de Tanger et Externe du Loukkos, provenant du Domaine Externe Rifain. Cette succession est très importante pour la reconstruction des phases tectoniques qui ont amené à la formation de la Chaîne Rifaine. L’âge de sa base, en effet, permet de définir une limite supérieure pour la superposition tectonique des Unités Intrarifaines et même des Unités du Bassin des Flyschs Maghrébins, parce que beaucoup de débris, provenant de la Nappe de Melloussa et de la Nappe Numidienne, sont présents dans les couches conglomératiques. Les études sur le terrain et les études biostratigraphiques ont permis de reconnaître une Formation Inférieure des Beni Issef, discordante sur les Unités Externe de Tanger et du Loukkos, et une Formation Supérieure des Beni Issef, discordante sur les Unités Intrarifaines et même sur la Formation Inférieure des Beni Issef. La Formation Inférieure des Beni Issef, épaisse de 150 m, est constituée par des lentilles de conglomérats, caractérisés par de grands blocs de grès dans une matrice marneuse-argileuse, qui passent à des marnes avec quelques couches de grès. La formation, déposée sur une plate-forme silicoclastique, est caractérisée par des plis, métriques à hectométriques, localement renversés. Des échantillons récoltés à 45 et 50 m de la base de la formation ont révélé des nannofossiles calcaires connus à partir du Tortonien supérieur, mais un âge plus ancien, Langhien ou Serravallien, ne peut pas être exclu pour les niveaux les plus bas de la succession. La Formation Supérieure des Beni Issef, pouvant atteindre 550 m d’épaisseur, est constituée par des conglomérats, à sa base, suivis par des grès, bien stratifiés et à granulométrie moyenne à grossière, et par des argiles gris-bleu. La formation témoigne de la sédimentation dans un delta marin qui évolua vers des pélites de pro-delta. Elle montre une stratification sub-horizontale ou peu inclinée vers l’est et s’est avérée être d’âge probablement Messinien. La composition des arénites des deux formations est quartzo-lithique et tous les échantillons sont caractérisés par d’abondants débris de quartz monocristallin bien arrondi et de roches sédimentaires. Les modes détritiques, qui retombent dans les champs Quartzose Recycled et Transitional Recycled, témoignent de l’érosion de successions sédimentaires, aisément reconnaissables dans les Unités du Bassin des Flyschs Maghrébins, surtout la Nappe Numidienne, et dans les Unités Externes Intrarifaines. Si l’on accepte un âge Tortonien supérieur pour la Formation Inférieure des Beni Issef jusqu’à sa base, cela serait en accord avec l’âge Serravallien supérieur des couches les plus élevées de l’Unité de Tanger Externe et il aménerait à considérer comme probable un empilement des Unités Intrarifaines dans l’intervalle Serravallien supérieur-Tortonien moyen. La Formation Inférieure des Beni Issef par la suite fut affectée par une phase tectonique compressive, dont témoignent des plis d’axes nord-sud. Probablement durant le Messinien, la Formation Supérieure des Beni Issef s’est déposée dans un nouveau bassin intramontagneux, situé sur les Unités Intrarifaines et même sur la Formation Inférieure des Beni Issef. Par la suite, la paléo-chaîne rifaine, avec au sommet la Formation Supérieure des Beni Issef, a suivi passivement les dernières phases de déformation de la Chaîne Maghrébine. L’évolution tectonique décrite est tout à fait similaire à l’évolution reconnue dans les secteurs Tellien et Sicilien de la Chaîne Maghrébine et même dans l’Apennin méridional.