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Doc. Lab. Géol. Lyon, n° 147

 

L. MEKAHLI (1998) - Évolution des Monts des Ksour (Algérie)
de l'Hettangien au Bajocien. Biostratigraphie, sédimentologie,
paléogéographie et stratigraphie séquentielle.
319 p., 67 fig., 49 pl.

Résumé

Mots-clés : Atlas Saharien, stratigraphie, sédimentologie, stratigraphie séquentielle, évolution paléogéographique, plate-forme carbonatée, bassin, Hettangien-Bajocien supérieur.

Dans les Monts des Ksour (secteurs d'Aïn Ben Khelil, de Mékalis, d'Aïn Ouarka et du Kerdacha), les dépôts du Lias et du Dogger (Bajocien supérieur) ont été étudiés après une introduction consacrée aux caractères géographiques, géologiques et structuraux replacés dans le cadre global du domaine atlasique.
La stratigraphie, précise et détaillée, est établie grâce à plusieurs coupes qui illustrent les formations (définies sur la base d'une nomenclature locale et hiérarchisée) et leurs variations dans les quatre secteurs. Cette stratigraphie repose sur le levé minutieux qui aboutit à une biostratigraphie assurée grâce à la récolte d'innombrables fossiles : ammonites, brachiopodes et foraminifères. Ainsi, une zonation précise a pu être basée sur les ammonites. Les principales découvertes sont les suivantes :
- une ammonite (Caloceras sp.) a été découverte pour la première fois au sein de la "Dolomie du Chémarikh", ce qui permet de reconnaître la présence de l'Hettangien inférieur (zone à Planorbis) dans un ensemble qui n'avait jamais été daté ;
- la faune d'Ermoceras du Bajocien supérieur (zone à Niortense) connue auparavant dans le Djebel Guettaï et Souiga a été retrouvée dans la coupe de la Raknet et Kahla (secteur d'Aïn Ouarka) ;
- dans cette dernière coupe des niveaux chocolats à Hildaites, semblables à ceux connus au Portugal et dans le Moyen Atlas, sont identifiés ;
- Pleuroceras gr. solare (PHILLIPS) a été recueilli pour la première fois dans l'Atlas saharien.
La sédimentologie est ensuite abordée sous l'angle analytique et séquentiel. L'étude des séquences, basée sur une définition rigoureuse des discontinuités sur le terrain, montre que les modalités d'installation et de dislocation de la plate-forme carbonatée, puis l'ouverture du sillon atlasique offrent un excellent exemple paléogéographique.
Cette partie aboutit à un inventaire détaillé des différents faciès et des milieux correspondants qui se résume comme suit :
- dans le secteur d'Aïn Ben Khelil, la sédimentation est de type plate-forme avec des périodes d'émersion (dorsale Hafid-Bou Rhenissa), et de milieu bassin (dorsale du Réha), où se déposent des faciès marno-calcaires d'ombilic interrompus plusieurs fois par des produits de démantèlement transportés depuis la plate-forme voisine et resédimentés dans des conditions plus calmes ;
- les secteurs de Mékalis et d'Aïn Ouarka, montrent l'évolution d'une plate-forme carbonatée qui subit une période d'approfondissement hétérochrone qui commence à se manifester dès l'Hettangien dans le deuxième secteur et à partir du Domérien dans le premier. Cet approfondissement se généralise dans les trois secteurs à partir du Toarcien et provoque la différenciation du sillon atlasique qui est bordé dans sa partie septentrionale par la plate-forme des Hautes-Plaines (dorsale Hafid-Bou Rhenissa, dans le secteur d'Aïn Ben Khelil) et dans sa partie méridionale par celle du Kerdacha et par la plaine saharienne.

La stratigraphie séquentielle a été abordée en utilisant les résultats stratigraphiques, les données de terrain, l'interprétation séquentielle et le milieu de sédimentation. Cette méthodologie a montré que l'interprétation relevant de la stratigraphie séquentielle s'appuie essentiellement sur les bases précédentes et ne doit pas les contredire.
Les résultats et la comparaison avec la charte de Haq et al. (1987) nous ont conduit aux conclusions suivantes :
- l'application de la stratigraphie séquentielle dans le contexte carbonaté consiste à reconnaître, rigoureusement, sur le terrain, l'empilement vertical des différentes séquences ;
- les cortèges reconnus d'affleurement en affleurement ne sont pas identiques partout, probablement à cause de la situation paléogéographique (domaine de plate-forme, de transition ou de bassin). Cela amène à considérer que la géométrie des séquences de dépôts du Jurassique, dans notre région d'étude, est étroitement guidée par les phénomènes tectono-sédimentaires et non par l'eustatisme seulement ;
- la comparaison avec cette charte, démontre que les différents cortèges de dépôt reconnus dans notre étude ne coïncident que rarement et approximativement avec ceux du diagramme des cycles eustatiques. Notons, par exemple, que le cortège de bas niveau (LSW) identifié dans la charte au niveau de la limite Opalinum-Murchisonae ne ressort pas dans notre étude. Cette différence est liée aux influences tectoniques régionales, aux variations de la vitesse de subsidence et aux conditions d'établissement de la charte.
Les contrôles de la sédimentation semblent donc être liés principalement aux phénomènes tectoniques qui induisent des variations très locales du niveau marin. Cette hypothèse est appuyée par le fait que les événements sédimentaires sont, soit décalés dans le temps, soit caractérisés par des inversions de situation paléogéographique (fermeture du sillon à la fin du Bajocien dans l'Atlas saharien et enfoncement dans le domaine tlemcénien à la même époque).

L'évolution paléogéographique de l'Atlas saharien débute par les premières phases de distension triasiques. A cette époque on assiste aux épanchements basaltiques et aux intrusions doléritiques.
- A la fin du Trias et au début de l'Hettangien, la subsidence très forte est compensée par une grande productivité d'apports sédimentaires essentiellement carbonatées. Il se développe alors une plate-forme carbonatée (plate-forme initiale) qui peut subir des émersions dans les secteurs d'Aïn Ben Khelil et de Mékalis (axe Souiga-Melah). Cette plate-forme subit ensuite une dislocation qui donnera naissance à un étroit sillon dont l'ouverture est hétérochrone d'une région à l'autre.
- Au Sinémurien, alors que l'enfoncement s'accélère à Chémarikh (secteur de l'Aïn Ouarka), on note que les autres secteurs sont encore résistants et marquent la présence d'une sédimentation de plate-forme interne.
- Au Pliensbachien (Lias moyen), la subsidence de grande ampleur de l'époque précédente semble se ralentir. Les dépôts se caractérisent par une sédimentation de plate-forme carbonatée externe influencée à la fin par des faciès condensés de type "ammonitico-rosso". Ces faciès de pente marquent, par endroit, le début d'une paléogéographie nouvelle (sillon atlasique au niveau du secteur de l'Aïn Ouarka).
- Le Toarcien (Lias supérieur) est caractérisé par l'apparition, dans les secteurs de l'Aïn Ouarka, de Mékalis et d'Aïn Ben Khelil (Réha), de dépôts de bassin perturbés par la resédimentation de dépôts de haute énergie (Djebel er Réha) remobilisés à partir de zones résistantes ou par des éléments bréchiques en relation avec les apports détritiques qui augmentent plus tard en amorçant une progradation deltaïque. Ailleurs, dans la dorsale Hafid-Bou-Rhenissa et dans le secteur du Kerdacha, la subsidence est moindre et on observe un retour à la sédimentation de plate-forme interne.
- Pendant l'Aalénien, les brèches synsédimentaires deviennent plus nombreuses. On a l'arrivée des premiers apports gréseux (secteurs d'Aïn Ouarka et de Mékalis), alors que dans le secteur d'Aïn Ben Khelil s'effectue un retour aux conditions initiales de plate-forme interne.
- Au Bajocien, des apports détritiques terrigènes apparaissent dans tous les secteurs avec de temps à autre des périodes d'approfondissement. A partir de cette époque, le sillon atlasique commence à se combler, ce qui annonce sa fermeture.

 

Abstract

Key words : Saharan Atlas, stratigraphy, sedimentology, sequence stratigraphy, paleogeographical evolution, carbonate platform, basin, Hettangian-Upper Bajocian.

In the Ksour Mountains (in the areas of Aïn Ben Khelil, Mékalis, Aïn Ouarka and Kerdacha), the sediments of the Lower and Middle Jurassic (up to Upper Bajocian) are described and interpreted, after an introduction to their geographical, geological and structural characteristics within the general framework of the Atlas Domain.
A detailed stratigraphy has been established based on several measured sections, enabling the description and interpretation of lithostratigraphical formations (defined using local formal names) and their lateral variation in the four areas. The collection of many fossils (ammonites, brachiopods, foraminifers), which are precisely located stratigraphically, provides the basis for a reliable biostratigraphy ; in particular, a precise zonation based on ammonites. The most important new discoveries are :
- discovery for the first time of an ammonite (Caloceras sp.) in the Chémarikh Dolomite, indicating the presence of lower Hettangian (Planorbis Zone) in a formation not previously dated ;
- the Upper Bajocian (Niortense Zone) Ermoceras fauna, previously known in Djebel Guettaï and Souiga, was found in the Raknet et Kahla section (Aïn Ouarka) ;
- in the same section brown marls with Hildaites, similar to those known in Portugal and the Middle Atlas, were identified ;
- Pleuroceras gr. solare (PHILLIPS) was found for the first time in the Saharan Atlas.

The sedimentology has been analysed using the concept of sequences. Study of sequences, based on strict definition of discontinuities in the field, enabled demonstration of an excellent palaeogeographical example of the development and break-up of a carbonate platform, followed by the opening of the Atlas Trough.
Details of the various facies and depositional environments are given, and can be summarised as follows :
- in the Aïn Ben Khelil area sedimentation was on a carbonate platform with episodes of emergence (Hafid-Bou Rhenissa ridge), and in a basinal environment (Réha ridge) where marly limestones were deposited in a depression, interrupted several times by mass movements and redeposition of material from neighbouring platforms into the quieter basinal environment ;
- the Mékalis and Aïn Ouarka areas evolved from carbonate platforms, showing diachronous deepening which began to be evident in the Hettangian in the latter and in the Domerian in the former. This deepening became general in all three areas from the Toarcian with differentiation of the Atlas Trough, bounded to the north by the platform of the High Plains (Hafid-Bou Rhenissa ridge in the Aïn Ben Khelil area) and to the south by the Kerdacha platform and the Saharan Plains.

Sequence stratigraphy has been approached by using an independently proposed method based on the stratigraphical results, on field evidence for interpretations of sequences and their boundaries and interpretation of the evolution of depositional environments.
From comparison of the results with the Haq et al. (1987) chart the following conclusions can be drawn :
- application of sequence stratigraphy to carbonates requires detailed documentation in the field of the stratigraphical relationships of the different sequences ;
- the sequences recognized are not identical at different outcrops through the area, probably because of varying palaeogeographical setting (platform, transitional zone or basin). This leads to the conclusion that in the Jurassic of our area the geometry of sequences is controlled by the tectono-sedimentary processes, and not by eustasy alone ;
- in comparison with the Haq et al. chart it is notable that the various depositional sequences recognised in this study rarely, and only approximately, correlate with the eustatic cycles. For example, the low-stand systems tract at the Opalinum-Murchisonae boundary does not occur in our area. The differences are attributed to regional tectonic influences and variations in the rate of subsidence, as well as to the different circumstances in which the chart was developed.
Controls on sedimentation seem to have been principally related to tectonic phenomena causing very local relative sea-level changes. This conclusion is supported by the fact that sedimentary events are either displaced in time or characterized by inversion of palaeogeographic development (for example, closure of the Saharan Atlas Trough at the end of the Bajocian while at the same time there was deepening in the Tlemcen Domain).
The palaeogeographical evolution of the Saharan Atlas began with the first phases of Triassic extension, resulting in basaltic extrusives and doleritic intrusions.
- At the end of the Triassic and beginning of the Hettangian, strong subsidence was compensated by great productivity of sedimentary material, principally carbonate. This resulted in the development of a carbonate platform (the "initial platform" which was subject to emergence in the areas of Aïn Ben Khelil and Mékalis (the Souiga-Melah axis). The platform was then subject to block faulting, which gave rise to the diachronous opening of a narrow trough.
- In the Sinemurian, although subsidence was accelerated at Chémarikh, it is notable that other areas were still stable and characterised by the continued development of internal platform carbonates.
- In the Pliensbachian (Middle Lias), the high rate of subsidence of the previous episode seems to have slowed down. Deposition was characterised by external carbonate platform sedimentation, influenced towards the end by development of condensed facies of ammonitico rosso type. This slope facies marks, locally, the beginning of a new palaeogeography (Atlas Trough in the area of Aïn Ouarka).
- The Toarcian (Upper Lias) is characterised by appearance, in the areas of Chémarikh, Mékalis and Aïn Ben Khelil (Réha), of basinal deposits affected by periodic redeposition of high energy deposits transported from non-subsiding areas, or breccia fragments related to clastic sediments which, later, became more widespread with deltaic progradation. Elsewhere, in the Hafid-Bou-Rhenissa high and in the Kerdacha area, rates of subsidence were lower, enabling a return to internal platform sedimentation.
- During the Aalenian synsedimentary breccias became more frequent, leading to the first appearance of sandy deposits (Aïn Ouarka-Mékalis areas), while in the Aïn Ben Khelil area there was a return to the original internal platform environment.
- In the Bajocian terrigenous detritus appeared in all areas, with occasional episodes of deepening. From this interval onwards the Atlas Trough began to fill prior to its closure.

 

Sommaire

Premier chapitre - Introduction
I - Présentation générale du domaine d'étude
II - Région d'étude

Deuxième chapitre - Les formations lithostratigraphiques et leur biostratigraphie
I - Délimitation en secteurs et échelle biostratigraphique adoptée
II - Définitions des formations
III - Description des coupes
IV - Conclusion biostratigraphique

Troisième chapitre - Étude sédimentologique (analyse séquentielle, interprétation et milieux de dépôt)
I - Méthodes et généralités
II - Analyse séquentielle et interprétation
III - Milieux de dépôt

Quatrième chapitre - Stratigraphie séquentielle
I - Introduction
II - Méthodologie
III - Application
IV - Résultats et comparaison avec la charte de Haq et al.

Cinquième chapitre - Conclusions générales
I - Comparaison et évolution palinspastique à l'échelle de l'Atlas saharien occidental
II - Comparaison de la région d'étude avec les autres domaines de l'Algérie nord occidentale

Références bibliographiques
Liste des figures
Planches photographiques