Le sujet de thèse intitulé « Caractérisation géophysique de la plateforme sahélienne, nord-est tunisien et ses conséquences géodynamiques » est développé conjointement entre Géosciences-Rennes (Université de Rennes1) et le Laboratoire de Géologie Structurale et Appliquée (Université de Tunis El Manar). Les inversions structurelles et la tectonique tangentielle à l'est de la Tunisie jouent un rôle important dans la structuration de la couverture et de l'évolution du système pétrolier.
Introduction générale
- Introduction
- 1b. Cadre stratigraphique
- 1c. Cadre géologique
- Les domaines structuraux du Maghreb et de la Tunisie
- Domaine de la plateforme saharienne (Tunisie méridionale)
- 2b. L’Atlas central
- 2c. L’Atlas septentrional
- Le domaine alpin et le sillon tunisien (Tunisie septentrionale)
- 3a. Le Sillon tunisien
- 3b. La zone des extrusions triasiques
- 3c. La zone de ride de Hairech-Ichkeul
- La zone des nappes numidiennes
- Le domaine oriental
- 5a. Le Cap Bon et le golfe de Hammamet
- 5b. Le Sahel
- Conclusion
- Problématique et objectifs du travail 1. Présentation et problématique
- Objectifs
- Thématiques
- Aperçu sur quelques travaux antérieurs
Il se caractérise par la dominance de la chaîne de l'Atlas, qui fait partie de l'orogène alpin. La partie nord de la Tunisie est constituée de deux sillons de subsidence allant du sud au nord.
Evolution tectonique de la Méditerranée
Evolution tectonique de la Méditerranée
- Configuration de la Méditerranée
- 1a. Convergence Afrique-Europe
- 1b. Structures lithosphériques en Méditerranée occidentale
- 1c. Subduction active au niveau des Apennins et de l’arc de la Calabre
- Evolution géodynamique de la Méditerranée occidentale au cours du Cénozoïque Les différents éléments structuraux de la chaîne atlasique nord africaine résultent d'une
- Tectonique récente de la Méditerranée
- Cinématique de la Méditerranée
- Conclusion
Evolution géodynamique de la Méditerranée occidentale au cours des 80 derniers Ma (Frizon de Lamotte et al., 2000). Vitesses de déplacement mesurées par GPS en quatre sites en Méditerranée (Nocquet et Calais, 2003).
Principaux épisodes tectoniques en Tunisie
Principaux épisodes tectoniques en Tunisie
- 1b. Tectonique distensive du Trias
- 1c. Tectonique du Jurassique
- 1d. Tectonique du Crétacé
- Tectonique Tertiaire
- Tectonique du Paléocène-Eocène inférieur
- Tectonique de l’Oligocène
- Tectonique du Miocène
- 3a. Tectonique du Langhien-Serravalien
- 3b. Tectonique compressive du Tortonien
- 3c. Tectonique du Messinien
- Tectonique du Pliocène
- Tectonique du Quaternaire
Des failles inverses de direction NE-SW en même temps que la sédimentation ont été mises en évidence dans le Golfe de Gabès. Elle affecte les dépôts de la Formation de Ségui avec un axe raccourcissant dans la direction N150° (Zouari, 1995).
Lithostratigraphie et sédimentologie des séries
Lithostratigraphie et sédimentologie des séries sédimentaires en Tunisie nord-orientale
Le Jurassique
Le Crétacé
- Formation M’Cherga: Berriasien-Barrémien
- Formation Serdj: Aptien
- Formation Fahdène: Albien- Cénomanien
- Formation Abiod: Campanien inférieur-Maestrichtien supérieur
- Formation El Haria: Maestrichtien supérieur-Paléocène
Il est formé de marnes gris foncé, localement glauques, d'argiles et de calcaires nodulaires ou d'ardoise. Il est formé de marnes et de calcaires argileux réduits en nombre et en épaisseur qui contiennent une faune planctonique (Globigerina, Globoratolia, Morozovella) (Fig. 4.5).
Eocène
- Formation Bou Dabbous/ El Gueria: Yprésien
- Formation Souar: Lutétien-Priabonien
Un barreau de calcaire nummulitique (Membre de Reinèche), décamétrique, est reconnaissable par endroits et représente un repère de la Formation de Souar (Ben Ismail-Lattrach, 2000). Ces séries représentent des variations latérales, allant d'une colonne de marnes de 1000 m d'épaisseur à Henchir Souar (Burollet, 1956) jusqu'à des marnes surplombant deux ou trois bancs calcaires de 200 m dans la région d'Enfidha du Kef El Hajj.
Oligocène-Miocène
- La formation Fortuna: Rupélien-Aquitanien inférieur
- Les calcaires de Ketatna: Rupélien-Aquitanien inférieur
Ces épaisses séries argileuses de la Formation de Souar forment une bonne couverture étanche pour le réservoir de Bou Dabbous (Fig. 4.6). ii) L'unité la plus élevée nommée El Haouaria est constituée d'une série de grès avec des conglomérats, des drains de quartz et des strates obliques (Blondel, 1990). Plus au sud, dans la mer Pélagique, cette formation a l'équivalent latéral de la Formation de Fortuna, formée de sable, et du Salambô, formée d'argile et de calcaire avec des intercalations de grès.
Miocène moyen à supérieur
La Formation d'Oued Hammam, son équivalent latéral, appartient à la partie basale du Groupe du Cap Bon (Burollet, 1956 ; Blondel, 1990). Cette formation ainsi que ses équivalents latéraux ne sont pas connus dans les puits pétroliers de la zone d'étude.
1b. La formation Aïn Grab: Langhien inférieur
Ses équivalents latéraux peuvent être les formations de l'Oued Hajel (série marno-gréseuse), le Grijima qui est formé d'argile, de sable et de grès et le Behara qui est formé d'alternances d'argiles, de grès et de marnes rouges et argileuses (Fournier, 1978).
1d. Formation Birsa
1e. Formation Nilde
1f. Formation Saouaf
1h. Formation Somâa
Lithostratigraphie du golfe de Hammamet (offshore) à partir des données des puits
Son épaisseur moyenne varie de 800 m dans les bassins à 30 m dans les hauts plateaux et joue le rôle de couverture pour les réservoirs carbonatés abiotiques. Les grès peuvent faire office de réservoir recouvert de lentilles argileuses, d'une épaisseur moyenne de 100 m, pouvant atteindre jusqu'à 500 m en bassins. Vers le nord, la base de la Formation de Béglia passe progressivement dans la Formation de Birsa, (c) Saouaf, qui est constituée d'argiles tendres et plastiques limono-sableuses avec des intercalations de grès fins d'une épaisseur moyenne de 300 m. 13) Somâa, d'âge Tortonien supérieur-Messinien inférieur, d'une épaisseur moyenne de 350 m, est formée principalement de grès, de sables fins, de couleur jaune moyenne à grossière, avec des inserts d'argile molle et plastique.
Conclusion
La Formation d'El Haria présente une variation marquée d'épaisseur d'une région à l'autre avec des lacunes au cours du Maastrichtien supérieur et du Paléocène. La série de l'Éocène inférieur se situe en discordance angulaire sur la Formation d'El Haria au sud du massif du Ghar Edhbâa. La Formation de Messiouta d'âge Aquitain est formée de séquences à dépôts continentaux sur le flanc ouest du synclinal d'Ermila.
Etude structurale et microstructurale de la
Etude structurale et microstructurale de la région d’Enfidha et en Tunisie nord-orientale
Méthodologie
Présentation des grandes structures de la région d’Enfidha
Il correspond à un anticlinal de direction moyenne N30° formé par le Djebel Mehjoul, le Kef Ensoura (flanc ouest), le Kef Enhal (fermeture périclinale sud) et la côte 323 (fermeture nord). Ainsi, la pointe nord du Kef Ensoura, au nord de Henchir Abidi, est affectée par une faille sous-marine d'orientation ~N20°, avec un pendage de 75°W. Le sinistre jeu de hit-slip affecte également Djebel Garci. Une faille normale d'est avec une composante senestre orientée N165° et plongeant ~75-85°E met les calcaires de l'Éocène inférieur en contact avec les marnes de l'Éocène supérieur (Fig. 5.4f).
Interprétation des données de surface dans la région d’Enfidha
- Tectonique crétacé
Au Djebel Mdeker, la séquence valenginienne (sites 22, 27) de la Formation de M'Cherga est affectée par des failles d'orientation NS, NE-SW et EW à NW-SE. D'autres failles normales d'orientation NW-SE et EW prouvent l'existence d'une orientation NE-SW et WNW-SEW en extension avec un rapport R=0,73 qui est cohérent avec un aplatissement (Fig.5.9). Les calcaires de la Formation Abiod du Djebel Kef Ensoura (sites 19, 24) sont affectés par des failles décrocheuses senestrales de direction moyenne N10-35° avec pendage SE et des failles normales de direction N118-126° avec pendage NE et SW sont mises en évidence. l'existence d'une phase étendue dans le sens NE-SW.
1a. Magmatisme crétacé
1b. Tectonique éocène
- Discordance de la formation Métlaoui sur la formation El Haria
Une compression éocène est le début de la formation de plis à grands rayons de courbure orientés N45-60°. Les trous et les variations d'épaisseur dans la Formation d'El Haria sont associés à une faune de Maastricht remaniée au Paléocène. Faille inverse subméridienne dans la Formation d'El Haria (Maastrichtien supérieur-Paléocène) à Djebel Kef Enhal (voir Fig.5.1).
Tectonique oligocène
- Discordance Oligocène/Eocène
Dans la partie nord du synclinal de Saouaf, la tectonique synsédimentaire est accentuée dans les grès oligocènes de la Formation Fortuna (site 26). L'affichage des mesures microtectoniques indique l'existence d'un alignement de deux familles de failles normales. Les séries de l'Oligocène supérieur dans la partie NE sont plus épaisses que les séries de l'Oligocène inférieur vers la route SW.
Tectonique miocène
- Compression post-Saouaf (Serravalien supérieur-Tortonien inférieur) et ante-Ségui La formation continentale Ségui (Mio-Pliocène) repose en discordance angulaire de 5-35° sur
- Conclusion
Les calcaires Lumakelic de la Formation d'Aïn Grab (site 28) à Djebel Kef El Haj sont affectés par des failles normales d'orientation NW-SE à pendage NW et une faille normale d'orientation ESE à pendage N. La compression N110-120° est ici matérialisée par des failles décrochantes de direction moyenne N65° et des failles inverses affectant la Formation de Ségui. Cette compression est à l'origine de la formation du synclinal d'Ermila et de failles de différentes directions.
Tectonique mio-pliocène
- Conclusion
La représentation graphique des failles normales TN et des failles inverses TI montre une extension dans la direction NE-SW déduite des failles normales orientées NW-SE et des failles de décrochement dextres EW. Il est mis en évidence par des failles normales de direction moyenne NW-SE et des failles de décrochement dextres normales de direction N60-85° et des failles de décrochement senestra subméridiennes. Elle contrôle la formation de plis de direction moyenne N20° (Hméra) et a conduit au jeu des failles N120° en décrochement senestre et des failles subméridiennes en failles inverses.
Etude de la fracturation
La compression directionnelle NW-SE (N110-120°) est postérieure à la série Mio-Pliocène et correspond à la discordance Pléistocène sur la Formation de Ségui. A Kef Enhal, les surfaces de la série Abiod sont affectées par des failles s'étendant à droite de N100-120° et glissent en direction de N170-0°, N130-140°, des fissures de traction et des stylites (Fig. 5.40a,b ). Elle correspond à la première phase de compression avec la contrainte principale dans la direction ~N135° attribuée au tortonium.
Conclusion
Etude Sismique
Etude Sismique
- ntroduction
- Données de subsurface I.1a. Données des puits pétroliers
- 1b. Données sismiques
- Chargement des données sismiques
- Calage aux puits
- Conversion temps-profondeur
- Pointé des horizons
- Construction des cartes
- Cartes isochrones
- Cartes isopaques
- Interprétation des cartes
Au sommet de Fortuna Fortuna (H3) (Oligocène) les réflecteurs sont assez énergétiques avec une continuité modérée. Le caractère sismique de la Formation d'Aïn Grab (H4) (Langhien) est très identifiable compte tenu du contraste lithologique entre le carbonate lumakelique et par endroits les formations gréseuses et les formations sus-jacentes (argiles et grès) et sous-jacentes (grès). Ce type de carte permet de voir la paléogéographie de la zone en question.
Interprétation des données sismiques
Interprétation des données sismiques
Interprétation des données sismiques et des puits pétroliers
1a. Interprétation des profils sismiques en onshore
- Interprétation des cartes isochrones
Le système présente des poussées inverses coiffées par des grès de la formation Fortuna. A l'est de la Tunisie, une grande faille (F2) s'étend de la région de Kairouan-Sousse vers la mer Pélagienne à l'est. Profil L4 : Ce profil d'orientation SW-NE s'étend sur 23 km depuis la région d'Enfidha vers la plaine d'Hergla (Figure 7.5).
2a. Carte isochrone au toit du Campanien-Maastrichtien
Ce bassin de direction moyenne EO est délimité par les failles F1-F3, qui sont orientées essentiellement EW avec des mouvements de décrochement. Ils sont délimités par les failles F1-F3, depuis la région de Magroun au sud, en passant par le bloc Alouan jusqu'à la région de Sebkhet Kelbia et Enfidha au nord. Au nord de la carte, les failles ont une direction majeure EW, qui délimite de petits grabens de direction moyenne EW, selon les courbes isochrones.
2b. Carte isochrone au toit de l’Yprésien
2c. Carte isochrone au toit de l’Oligocène
2d. Carte isochrone au toit du Langhien
- Corrélation des données des puits pétroliers
On note une discordance et une lacune dans la série Crétacé de la formation Serdj et Sidi Khalif. La Formation de Fortuna est délimitée par deux discordances, (i) la Formation d'Aïn Grab à son sommet et (ii) la Formation de Souar à sa base, qui elle-même repose en discordance sur la Formation d'Abiod (Campanien supérieur-Maastrichtien). On note l'approfondissement de la série lithostratigraphique et l'absence de la Formation d'El Haria (Maastrichtien supérieur-Paléocène) (P9).
Interprétation des données sismiques et des puits pétroliers en offshore
- Interprétation des profils sismiques
- Interprétation des cartes
Profil sismique L7 en direction NNW-SSE avec inversion de bassin dans le Golfe de Hammamet. Profil sismique L8 en direction NW-SE montrant une compression Plio-Quaternaire dans le Golfe d'Hammamet. Ligne sismique L10 en direction NW-SE. a) Profil sismique montrant les différents horizons, (b) Coupe géosismique interprétative.
2a. Carte en isochrone au toit de la formation Aïn Grab
Ligne sismique L11 en direction NE-SW. a) Profil sismique montrant les différents horizons, (b) Coupe géosismique interprétative, P15 : Puits de calibrage. A l'intérieur des couloirs, des structures pliées se développent sous forme de gouttières à partir de plis pliés. Il a créé des failles normales (F1-F5) orientées NE-SW, EW à NS qui délimitaient des structures de horst (H1-H3), de graben et de gouttières plissées (G1 et G2).
2b. Carte en isochrone au toit de la formation Oued Belkhédim
Cette dernière délimite le paléohaut du Crétacé (H3), au sud de la carte isochrone de la formation d'Aïn Grab. Cette carte diffère de la précédente par de nombreuses erreurs importantes, dont la première EW est orientée au milieu de la carte avec un jet vers le SE. Au sud de la zone les failles (F6) qui étaient orientées EW se transforment en failles de direction NS qui plongent vers le NW.
2c. Carte en isobathe au toit de la formation Aïn Grab
L'axe de pli des calcaires d'Oued Belkhédim (Messinien) (Fig.7.25) est légèrement décalé vers le NNE-SSW par rapport à l'axe de pli des calcaires de la Formation d'Aïn Grab (Langhien) (Fig.7.24) orienté NE-SW. Ceci est confirmé par la migration des caniveaux des plis et des dépocentres vers le NNE. Au Miocène inférieur et surtout au Langhien, la phase d'extension NW-SE, au début de la fracturation et du basculement des blocs calcaires lumacheliens de la Formation d'Aïn Grab, a créé un réseau de failles normales F1-F5 de direction NE SW , EW à NS qui délimite les structures en horst (H1-H3) et en graben et/ou extrémités de plis (G1, G2).
2d. Carte en isobathe au toit de la formation Oued Belkhédim
2e. Carte en isopaque Aïn Grab-Oued Belkhédim
- Corrélations lithostratigraphiques des puits pétroliers
Nous disposons d’une quinzaine de puits de pétrole forés par différentes compagnies pétrolières. La distribution lithostratigraphique au niveau du puits est suivie par des données log (son, rayons gamma, résistivité, etc.). Carte de localisation géographique des puits et corrélations lithostratigraphiques : grabens de : (1) Bou Ficha, (2) Cosmos, (3) Kuriates, (4) Halk El Menzel, (5) Pantelleria, (6) Tazoghrane, HEM : Helk El Menzel plate-forme .
3a. Corrélations lithostratigraphiques NS des puits pétroliers
Les calcaires de la Formation de Bou Dabbous et la série de grès argileux de la Formation de Souar se retrouvent uniquement au niveau du puits P2-P3. La Formation Ketatna est présente partout dans les puits, mais avec des épaisseurs et des profondeurs variables. D'épaisses séries plio-quaternaires (Raf-Raf) se sont déposées en discordance sur les calcaires messiniens de la Formation d'Oued Belkhédim.
3b. Corrélations lithostratigraphiques EW des puits pétroliers
Les gisements siliciclastiques, généralement riches en argiles quartzifères et gréseuses de la Formation Fortuna, sont traversés par tous les puits d'ouest en est. Ils reposent donc en discordance sur les séquences de la Formation d'El Haria sur l'ensemble de la zone d'étude. Les séquences détritiques de la Formation Raf-Raf reposent en discordance sur les calcaires de l'Oued Belkhédim.
Discussions et implications pétrolières
Discussion et implications pétrolières
Il est absent des puits, notamment dans la partie ouest de la plateforme Halk El Menzel (Fig.7.30). Les dépôts siliciclastiques terrigènes Oligocène-Miocène inférieur sont bien développés dans la partie occidentale de la plateforme de Halk el Menzel (Fig. 8.1a). Cette zone a été affectée par les contraintes de compression cénozoïques plus à l'est et est formée de structures faillées et plissées en relais.
Conclusions et
Le Sahel et son extension dans la mer pélagique constituent l'avant-pays de la chaîne de l'Atlas. C'est l'origine de la migration des dépocentres du bassin, (e) d'une expansion messinienne qui a généré des structures fleuries et enfin (f) d'une compression pliocène dans la direction NW-SE. Les inversions structurales et la tectonique tangentielle jouent un rôle important à l'est de la Tunisie dans la structuration de la couverture mais aussi dans celle de l'évolution du système pétrolier.
Mécanismes géodynamiques des bassins associés aux corridors de décrochement de la marge atlasique de Tunisie. Sur la tectonique récente de la plage de R'Mel, à l'est de Bizerte (nord-est de la Tunisie), Geol. Séquence et stratigraphie sismique du faciès Miocène du nord-est de la Tunisie (compilation de données sismiques, logarithmiques et sédimentologiques).
