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Doc. Lab. Géol. Lyon, n° 157

 

M. SOUSSI (2002) - Le Jurassique de la Tunisie atlasique.
Stratigraphie, dynamique sédimentaire,
paléogéographie et intérêt pétrolier.
363 p., 156 fig., 45 pl.

Résumé

Mots-clés : Jurassique, Tunisie, faciès sédimentaires, ammonites, paléogéographie, systèmes pétroliers.

Le Substratum triasique
La découverte de palynomorphes dans la coupe type du Trias du Jebel Rhéouis a permis de caractériser pour la première fois le Carnien et le Norien et de dater avec précision les ensembles lithologiques de la Formation Rhéouis. Ceci a permis d’établir des corrélations précises avec leurs équivalents dans le Sud et le Nord de la Tunisie et de reconstruire l’évolution paléogéographique de la Tunisie au Trias supérieur. Les dépôts carbonatés intercalés dans la série sont d’âge ladino-carnien inférieur, carnien supérieur et rhétien, alors que les sédiments silteux et/ou évaporitiques sont d’âge carnien moyen et norien. Lors de la transgression marine du Carnien, d’extension géographique très étendue, se sont déposés dans la Tunisie atlasique des calcaires et des argiles noirs parfois riches en matière organique d’origine essentiellement continentale.

Le Jurassique
Stratigraphie - Une abondante faune d’ammonite recueillie à partir de la majorité des affleurements jurassiques de la Tunisie atlasique a permis de dater avec précision les différents corps sédimentaires et d’identifier des discontinuités majeures qui les séparent. Ces dernières correspondant à des lacunes stratigraphiques parfois de longue durée (Domérien inférieur, Toarcien supérieur-Aalénien et Bathonien supérieur-Callovien). L’âge des corps sédimentaires ainsi que le toit et le mur des discontinuités majeures qui les séparent ont été précisés avec l’échelle biochronologique standard de l’Europe subméditerranéenne. La faune montre un caractère subméditerranéen d’environnements marins profonds et sa situation sud-téthysienne est attestée par l’abondance des Emileia et Oraniceras, ainsi que par l’absence des familles boréales et sub-boréales tout le long du Jurassique. Une chronologie des événements sédimentaires majeurs et une nouvelle charte stratigraphique plus équilibrée et plus homogène sont établies.

Enregistrement sédimentaire et paléogéographie - à l’Hettangien-Sinémurien inférieur s’installe, depuis le Nord de la Tunisie jusqu’à la zone des Chotts, une vaste plate-forme carbonatée très peu profonde de type épicontinental. Au Lotharingien-Pliensbachien, se produit la fracturation et l’ennoyage de cette plate-forme initiale engendrant des domaines de plates-formes et de bassins à sédimentation pélagique épaisse ou condensée. Au cours du Toarcien inférieur, se sont déposés des marno-calcaires en plaquettes riches en ammonites et englobant localement (dans les grabens) des quantités importantes de matière organique traduisant l’installation de conditions anoxiques. Au Bajocien-Bathonien, se sont déposés dans un environnement de type plate-forme externe des calcaires à filaments (“posidonomies”) et Zoophycos et des marno-calcaires à filaments englobant, dans la zone de talus, des brèches tectonogènes et des faciès siliceux dans le Sillon tunisien. Au cours de l’Oxfordien, se déposent sur des hauts fonds pélagiques (“pelagic sea mounts”) des faciès de type “ammonitico-rosso” alors que dans les parties distales (bassins) se sont accumulés des faciès très siliceux (radiolarites). Au Kimméridgien-Tithonien, sur toute la Tunisie atlasique, s’installe une sédimentation carbonatée de plate-forme marine ouverte (à Saccocoma puis à calpionelles), ponctuée dans les région de Zaghouan-Zriba-Ressas par une sédimentation carbonatée de milieu peu profond englobant de rares constructions récifales (à rudistes, coraux et éponges) et des mud-mounds. Dans la zone de Chotts, s’est développée une plate-forme proximale soumise aux influences terrigènes.

Reconstitution géodynamique - Les variations d’épaisseur et de faciès couplées aux données tectoniques indiquent que la Tunisie correspondait, à partir du Jurassique moyen, à une marge passive comportant des domaines de plates-formes résistantes et des bassins subsidents séparés par des accidents de directions N-S, E-W et NE-SW. Les grands domaines paléogéographiques ont une orientation globale NE-SW. Les réductions d’épaisseurs, les condensations, les hard-grounds et lacunes stratigraphiques qui caractérisent les séries du Jurassique moyen de l’Axe Nord-Sud et de la Dorsale indiquent que ces domaines constituaient des hauts fonds pélagiques qui se distinguaient, lors des périodes de maximum de transgression, par des faciès condensés à glauconie et phosphates et, lors des phases de maximum régressif, par des lacunes de sédimentation dues à l’export du matériel vers les bordures et le bassin.

Potentiel pétrolier
Cette étude montre que les séries du Trias et du Jurassique, notamment en Tunisie centrale, renferment des roches mères de pétrole ou de gaz (Carnien, Toarcien et Callovien), des réservoirs dolomitiques, des pièges et des couvertures. De ce point de vue, elles peuvent être désormais considérées comme des systèmes pétroliers à part entière et méritent d’être davantage explorées. Les zones les plus prometteuses, en Tunisie centrale pour le “play” du Trias et du Jurassique, correspondraient aux domaines de bordures de plate-forme enfouies notamment à l’Est de l’Axe Nord-Sud, domaine où ont été fossilisés le plus de quantités de matière organique.

 

Abstract

Key words : Jurassic, Tunisia, sedimentary facies, stratigraphy, palaeogeography, petroleum systems.

Triassic substratum
Palynological investigation carried out on the unique Triassic type section of central Tunisia (J. Rhéouis) let us to : (1) characterise the Carnian and Norian stages, (2) precise the age of the lithological units of Rheouis Formation, (3) correlate the latter with its equivalents in the South and North Tunisia and (4) reconstruct the palaeogeographic evolution of Tunisia during the late Triassic.

Jurassic
Stratigraphic record - Abundant ammonites collected from the majority of Jurassic outcrops of the Atlasic Tunisia yielded a precise (zones and subzones) age attribution of their different constituting sedimentary bodies. The age previously assigned to numerous sedimentary bodies particularly those of the northern Tunisia domain was modified and at least three major discontinuities corresponding to stratigraphic hiatuses have been identified in central Tunisia. The age of the intersedimentary discontinuities and the duration of corresponding gaps are specified in the ammonite standard scale of submediterranean Europe. The faunas show a submediterranean character in open marine environments and the south Tethyan situation is attested by abundant Emileia and Oraniceras in lower Dogger as well as the lack of boreal and subboreal families all along Jurassic. The chronology of major sedimentary events as well as a new stratigraphic chart were established for the entire Jurassic of Atlasic Tunisia.

Sedimentary record - During lower Liassic, the whole Tunisian atlasic domain was covered by shallow marine carbonate platform. Since the Lotharingian (Oxynotum zone), a major marine transgression occurred simultaneously to the drowning of the initial platform. Therefore a subsident graben area (Tunisian Trough) was developed in northern Tunisia and served to the accumulation of thick pelagic limestones. Towards south was individualized a mega-horst comprising the major part of the Tunisian range and the North South Axis (NOSA), with pelagic condensed horizons, submarine hard-grounds and stratigraphic gaps. During the Toarcian, sedimentation was composed of pelagic shaly and laminated limestones (up to 20 m) containing locally high organic matter content. During Aalenian-early Bajocian (Humphriesianum zone), a new major differentiation occurred leading to : (1) the development of an open marine carbonate platform extended over the Tunisian ridge and northern Tunisia with filaments and Zoophycos-rich limestones, (2) the individualisation to the south, in central Tunisia, of a weakly subsident block (NOSA) characterised by condensed horizons of phosphatic and ferruginous ooids. During the upper Bajocian (Niortense zone), northern Tunisia became a very deep basin with siliceous sedimentation (radiolarites). To the south, within an outer deep shelf environment, marls and filaments and Zoophycos-rich limestones have been deposited. The transition zone (shelf break), situated approximately at Bou Garnine of Hammam Lif, is charcaterised by turbidites comprising numerous liassic olistoliths. During the upper Callovian-Oxfordian time interval, sedimentation was represented by the well known “ammonitico-rosso” facies in the Tunisian ridge and the deep marine siliceous facies (radiolarites) in the Tunisian trough. During the Kimmeridgian-Tithonian and throughout Atlasic Tunisia, open marine platform pelagic carbonates were deposited except in the Zaghouan-Zriba-Ressas region where the environment corresponds to an isolated shallow platform of Bahamas type. The zones situated to the east and south-east of the NOSA and the Chott region were completely infield and became a shallow marine carbonate platform influenced by high terrigenous flux.
Geodynamic reconstruction - Facies mapping and thickness variations, integrated into palaeostructural scheme, allowed to : (1) the reconstruction of nine palaeogeographic maps (2) the delimitation of the main subsident areas (Tunisian trough, El Haouareb depression and the Chott basin) and the contiguous platform domains (Zaress-Zaghouan-Ressas and Nara alignments). This reconstruction indicate that since Middle Jurassic, the Atlasic Tunisia domain corresponds to a passive margin constituted of tilted blocks delimited by N-S, E-W, NW-SE and NE-SW faults and that sedimentation domains follow globally NE-SW trend. Further North, the North Atlasic domain corresponded to a subsident deep marine domain (Tunisian trough) oriented NE-SW and which was favourable, since the late Bajocian, to a siliceous and/or radiolaritic deposition. To the south, the Zaghouan and especially the Nara platforms have acted as a submerged swells characterised by condensed deposits and stratigraphic hiatuses (late Toarcian and the whole Aalenian, late Bathonian-middle Callovian). These latter are closely associated to the tectonic instabilities related to the Tethyan rifting and the major eustatic fluctuations recognised at a global scale.

Petroleum systems
This study demonstrated that in central Tunisia Triassic and Jurassic rocks included source rocks (Carnian, early Toarcian and Callovian in age), shallow marine carbonates and dolomitic reservoirs, evaporitic and shaly seals. Therefore, Triassic and Jurassic deposits could be considered as petroleum systems that are worth further exploration particularly at the east of the NOSA where have been accumulated an important quantity of organic matter during Toarcian and Callovian times.

 

Sommaire

Introduction

I - Cadre de réalisation du travail
II - Cadres géographique et géologique
III - Historique des travaux antérieurs
IV - Objectifs du travail et organisation de l'ouvrage

Première partie - Le substratum anté-jurassique : le Trias supérieur

Lithostratigraphie et paléogéographie
I - Introduction
II - Répartition géographique et contexte géologique des affleurements du Trias
III - Lithofaciès du Trias de Tunisie septentrionale
IV - Trias de la zone des dômes
V - Le Trias de la Tunisie centrale
VI - Le Trias dans le Sud de la Tunisie
VII - Corrélations entre les séries lithostratigraphiques triasiques de Tunisie
VIII - Les séries triasiques d'El Hairech et de l'Ichkeul : faits et hypothèses
IX - Esquisse paléogéographique de la Tunisie et du reste du Maghreb au Trias supérieur
X - Conclusion

Deuxième partie - Stratigraphie du Jurassique à l'affleurement

Introduction
Premier chapitre - Lithobiostratigraphie des séries jurassiques de la Tunisie septentrionale
I - Introduction
II - Succession lithologique et nouvelles données chronostratigraphiques
III - Synthèse lithostratigraphique

Deuxième chapitre - Lithobiostratigraphie des séries jurassiques de la Dorsale tunisienne
I - Introduction
II - Succession lithologique et nouvelles données chronostratigraphiques
III - Synthèse lithostratigraphique

Troisième chapitre - Lithobiostratigraphie des séries jurassiques de l'Axe Nord-Sud (Tunisie centrale)
I - Introduction
II - Succession lithologique et données chronostratigraphiques
III - Synthèse lithostratigraphique

Quatrième chapitre - Données sur les séries jurassiques traversées par les forages
I - Introduction
II - Description sommaire des forages du transect Nord-Sud
III - Description des forages du premier transect E-W
IV - Description des forages du deuxième transect E-W
V - Conclusions

Cinquième chapitre - Synthèse stratigraphique et nouvelle nomenclature pour le Jurassique de la Tunisie atlasique
I - Les discontinuités du Jurassique de la Tunisie atlasique
II - Nouvelle charte lithostratigraphique pour le Jurassique de la Tunisie atlasique
III - Synthèse et conclusions

Troisième partie - Étude sédimentologique

Premier chapitre - Faciès, microfaciès, structures sédimentaires et environnements de dépôt
I - Introduction
II - Les carbonates péritidaux du Lias inférieur
III - Les brèches ou dykes neptuniens du Sinémurien supérieur (?)
IV - Les carbonates à oncolithes et faune benthique
V - Les calcaires à ammonites et glauconie (couches condensées du Carixien)
VI - Les calcaires noirs à silex du Carixien
VII - Les calcaires à grains fins du Domérien
VIII - Les alternances marno-calcaires du Lias supérieur
IX - Les calcaires à Zoophycos et silex (Aalénien-Bajocien inférieur) de la Dorsale
X - Les faciès à oolithes ferrugineuses et phosphatées du Bajocien inférieur de la Tunisie centrale
XI - Le groupe de faciès calcaréo-argileux du Bajocien supérieur-Callovien
XII - Les calcaires noduleux rouges ou faciès "ammonitico-rosso"
XIII - Les dépôts siliceux ou radiolaritiques du Dogger-Malm de la Tunisie atlasique
XIV - Les calcaires à Saccocoma du Kimméridgien-Tithonien inférieur
XV - Les calcaires pélagiques à calpionelles du Tithonien supérieur
XVI - Les calcaires de plate-forme de la région de Zaghouan-Ressas

Deuxième chapitre - Synthèse sédimentologique
I - Principaux faciès et milieux de dépôt
II - Originalité de la sédimentation jurassique : dynamique des plates-formes carbonatées et types de transition plate-forme/bassin

Troisième chapitre - Stratigraphie séquentielle
I - Introduction
II - Stratigraphie séquentielle des séries jurassiques de la Tunisie atlasique
III - Conclusion

Quatrième partie - Reconstitution paléogéographique et géodynamique de la Tunisie au Jurassique : situation dans le cadre de la marge maghrébine de la Téthys

Premier chapitre - Les principaux domaines paléogéographiques et leur évolution au Jurassique
I - Présentation des cartes paléogéographiques de la Tunisie au Jurassique
II - Reconstitution des différents domaines paléogéographiques
III - Structuration des bassins et contrôle tectonique de la sédimentation

Deuxième chapitre - La Tunisie dans le cadre de la marge maghrébine de la Téthys
I - Introduction
II - Présentation sommaire des séries jurassiques d'Algérie
III - Éléments de comparaison avec l'Algérie
IV - Synthèse et conclusion
V - Place du Sillon tunisien dans le cadre de la marge maghrébine de la Téthys

Cinquième partie - Diagenèse des carbonates et systèmes pétroliers du Trias et du Jurassique de la Tunisie atlasique

Premier chapitre - Diagenèse des carbonates
I - Introduction
II - Lithification précoce
III - Les sédiments internes
IV - Les perforations
V - La silicification
VI - La dolomitisation

Deuxième chapitre - Systèmes pétroliers
I - Introduction
II - Les roches mères
III - Les couples réservoirs/couverture
IV - Les pièges
V - Maturation et migration des hydrocarbures
VI - Conclusion

Conclusions générales
I - Nouvelles précisions stratigraphiques
II - Évolution sédimentaire et paléogéographique de la Tunisie atlasique au Trias
III - Évolution sédimentaire et paléogéographique de la Tunisie atlasique au Jurassique
IV - La Tunisie dans son cadre maghrébin
V - Organisation séquentielle des dépôts jurassiques
VI - Potentiel pétrolier des séries du Trias et du Jurassique de la Tunisie

Remerciements
Références bibliographiques
Liste des figures
Planches photographiques
Index paléontologique