Apport de la télédétection dans la mise en évidence de la faille active de Chaouat (région de grand Tunis : Tunisie septentrionale)

Transcription

1 Apport de la télédétection dans la mise en évidence de la faille active de Chaouat (région de grand Tunis : Tunisie septentrionale) AZIZI. Ramzi, KADRI. Ali, CHIHI Lassaad Département des sciences de la terre, Faculté des sciences de Bizerte,7021 Jarzouna-Bizerte, Tunisie razizi61@yahoo.fr Résumé : Grâce à l analyse d une photo satellite, un alignement situé à l Est de Jbel Chaouat de direction N-S attire l attention. Ce dernier est déduit à partir de la forme de ce relief. L hypothèse de l existence d une faille N-S à l Est du Jbel Chaouat est vérifiée par la suite par une étude structurale et une analyse sismique. L étude structurale montre que Les séries argilo-gréseuses du Messinien-Pliocène du Jbel Chaouat dessinent un anticlinal kilométrique d axe N32, 5NE. L extrémité orientale de ce pli ne montre pas d une terminaison périclinale ce ci est expliqué par la préexistence de la faille N-S de Chaouat par apport au plissement villafranchien. De nouvelles données récoltées sur le terrain aux environs du village de Chaouat montrent que des indices de paléosismicité (seismites) et de sismicité récente (fissurations verticales et volcans de boue) du séisme de s alignent le long de cette faille. L analyse de la photo satellite de Jbel Chaouat a contribué fortement à la mise en évidence de cette faille active N-S inconnue au paravent et matérialisée sur le terrain par un alignement morpho-structural. Mots clés : photo satellite, Jbel Chaouat, faille N-S, analyse structurale, analyse sismique. 1.Introduction D une manière générale les accidents tectoniques dans les matériaux géologiques compétents (tel que les calcaires) s expriment à la surface par des miroirs de failles qui enregistrent leurs mouvements et leurs cinématiques. Par ailleurs dans les matériaux ou les la cohésion entre les grains constitutifs est faible (tels que les argiles et les sables), le géologue pense à une autre approche telle que la géomorphologie. Cette approche déduite essentiellement des photos satellites et aériennes peut être la repense à la surface d un accident tectonique profond. Dans la région du grand Tunis et en particulier en Tunisie septentrionale en général l activité tectonique et sismique des failles de direction N-S est un peu inconnu par apport aux directions NE-SW, NW-SE et E-W qui caractérisent toutes les structures tectoniques au Nord Tunisien (Hfaїedh, 1983 ; Ben Ayed, 1986 ; Gueddiche, 1992 ; Gueddiche et al., 1992 ;Chihi et al.,2000 ; Kacem, 2004 ; Dlala et al., 2007). La région de Chaouat se situe au NW de la ville de Tunis, elle est connue par une activité sismique relativement importante tel que le séisme de 1970 d intensité égal à 6. Ce dernier a engendré des ruptures de surfaces près de la ville de Chaouat. 2. Cadre structural et géologique La région du Chaouat se situe à la convergence de deux domaines structuraux à savoir la zone des diapirs au Nord et celle de l Atlas Tunisien au Sud (Fig. 1 A). Cette position particulière donne à ce secteur une évolution structurale un peu complexe dans la quelle s interférent les mouvements

2 ascensionnels du Trias et l activité tectonique. D un point de vue structurale, la région de Chaouat-grand Tunis était l objet de plusieurs études (Ben Ayed et al., 1983 ; Kacem, 2004 ; Dlala et al., 2007). A B Jbel Chaouat Fig. 1. A. Cadre géographique et structural du secteur d étude ; B. Carte géologique du secteur Chaouat-grand Tunis; extrait de la carte géologique 1/ de la Tunisie Le Jbel Chaouat est formé par une série détritique d âge Pliocène (Fig.1B). Cette série est formée par des argiles sableuses beiges et noirâtres alternant avec des niveaux sableux et gréseux. Les bancs gréseux sont assez grossiers de 0,5 a 0,20m d épaisseur, montrant une stratification oblique et entrecroisée. Ce faciès épais d environ 100m à renferme l association faunistique suivante (Pini et al,1971) : Ammonia becarii (linné) ; Prosononion subgraosus (egger) ; Elphidium crispum (linné) et Nonion sp et des restes d algues. D après cette association faunistique, le Pliocène de Jbel Chaouat est de type laguno-marin. 3. Evolution géodynamique au cours du Pliocène En Tunisie les dépôts d âge Pliocène sont limités à la base par l inconformité du Miocène terminal (due au plissement atlasique) et au sommet par

3 l inconformité du Quaternaire ancien (due au plissement post Villafranchien). Au cours du Pliocène les dépôts montrent une énorme épaisseur représentée par des argiles, des sables et des grès. L évolution géodynamique du Pliocène est caractérisée par une distension de direction NNE-SSW au Pliocène inferieur et une compression de direction NNW-SSE à N-S au Pliocène supérieur (Ben Ayed, 1986 ; Melki et al., 2010). Cette activité tectonique a engendré des événements sismiques fossilisés sous formes de seismites (Chihi, 1995 ; Chihi et al., 2000) en Tunisie nord orientale (Cap Bon et Sahel). 4. Analyse de la photo satellite de Jbel Chaouat a. La photo brute La photo satellite du Jbel Chaouat (Fig.2) montre qu il sagit d un relief qui ne dépasse pas 75m d altitude situé au centre d une plaine fluviatile traversée par l oued Medjerda. Cette photo montre que la coté Est de ce relief dessine un alignement morphologique rectiligne ce qui a attiré notre attention et nous a poussé à réaliser des opérations de filtrage pour mettre en relief cet alignement. 2KM Image brute (vrais couleurs) Fig. 2 : Position de Jbel Chaouat sur une photo satellite géoréférencée du secteur Mannouba-Jédeida (Ouest du Tunis) b. Les opérations de filtrage de la photo satellite Le filtrage est une technique courante, généralement utilisée pour améliorer la qualité visuelle d une image afin d optimiser l extraction des éléments à caractéristiques similaires selon une fréquence spatiale bien définie (Eberly, 1996) : elle permet d éliminer les bruits contenus dans l image (le bruit défini

4 comme étant toute information inutile présente dans l image et qui masque les données convoitées). Le filtrage directionnel est une opération qui permet de rehausser les linéaments non favorisés par la source d éclairement (Drury, 1986). Le filtre appliqué sur la photo satellite du Jbel Chaouat est d abord un filtre directionnel E-W c'est-à-dire d éliminer toutes les linéaments E-W non désirés et met en relief que la direction N-S. Ce filtre montre bien qu il s agit d un alignement N-S bordant le relief de Jbel Chaouat du coté Est (Fig. 3). Ensuite cette photo est filtré par un filtre morphologique (dilate) dont le but est d augmenter le contraste entre les zones à morphologies (relief) différentes ce qui montre aussi ce linéament N-S (Fig. 3). 2KM 2KM Fig. 3 : Opération de filtrage de l image satellite de Jbel Chaouat La direction des linéaments à partir des images satellites est influencée par plusieurs facteurs d ordre anthropiques (routes, lignes électriques, ) structurales (failles, discordances, ) morphologiques (vallées, dunes, ) ou hydriques (Oueds, Sebkhas, ). Pour trancher entre ces facteurs une étude structurale et sismique a été réalisée. 5. Mise en évidence de la faille de direction N-S de Chaouat La région de Chaouat se situe au NW de la ville de Tunis, il s agit d une plaine fluviatile d âge mio-plio-quaternaire caractérisée par un affleurement du Pliocène formant le Jbel Chaouat (Fig. 1B). la Tunisie Nord orientale est caractérisée par des accidents de direction E-W de grand ampleur (Ben Ayed et al., 1983) ainsi que d autres de direction N-S (Dlala et al., 2007). Jbel Chaouat est limité à l Est par une faille méridienne qui coupe la plaine fluviatile d El Mabtouha, le bassin molassique de Kechabta jusqu au Menzel Jmil à Bizerte (Fig 4).

5 Vue l absence de sections sismiques qui traversent la plaine de Chaouat et des forages profonds on est amené à utiliser d autres approches géologiques pour mettre l accent sur l existence de la faille N-S de Chaouat et son activité. Fig. 4 : Esquisse structurale simplifiée du Nord-est Tunisien (d après Ben Aye et al., 1983 et Dlala et al., 2007) ;1 : Trias ; 2 : axe anticlinal; 3 : axe synclinal ; 4 : Chevauchement ; 5 : Décrochement dextre ; 6 : Décrochement sénestre ; 7 : graben a. Analyse structurale L étude structurale de Jbel Chaouat montre que ce dernier correspond à un pli anticlinal de direction N32 avec un axe plongeant 05 o vers le NE. Ce pli ne montre pas de fermeture périclinale du coté NE au contact immédiat de la faille bordière de direction N-S (Fig. 5A). Cet accident de direction méridienne correspond au prolongement d une faille sismique de direction N-S qui se prolonge de la région de Bizerte au Nord jusqu au la plaine de Jédeida au Sud (Fig 4). L anticlinal de Chaouat ne montre pas une fermeture périclinale du côté NE et se heurte brutalement à la faille N-S de Chaouat ; ce ci témoigne de l antériorité de l effondrement de la plaine Chaouat-Jédeida par rapport au plissement post Villafranchien.

6 Ce dernier plissement a accentué le plissement atlasique antérieur et a réactivé les accidents préexistants (Castany, 1956 ; Jauzein,1967 ; Ben Ayed, 1986 ; Chihi, 1984 et 1995 ; Dlala, 1995). Au cours cette phase de plissement la direction de la compression est NNW-SSE à N-S (Ben Ayed, 1986). La photo satellite de Jbel Chaouat montre clairement un linéament N-S qui délimite ce relief du coté Est. Les séries d âge pliocène se heurtent brutalement contre la plaine de Chaouat (Fig. 5B). Fig. 5: A : Schéma structural de la région de Chaouat ; B : Photo satellite montrant le Jbel Chaouat Le pli de Jbel Chaouat est formé au Quaternaire ancien suite à la phase du plissement post villafranchien. Lors de cette phase, la direction de compression est NNW-SSE à N-S (Ben Ayed et al, 1990 ; Chihi, 1984 et 1995 ; Dlala, 1995 ; Ben Ayed et al., 1996 ; Kacem, 2004 ; Zouaghi et al., 2010). b. Analyse sismique et paléosismique La région de Chaouat-Mannouba était le siège de plusieurs séismes tels que le séisme de Mannouba (Baccara, 2003), le séisme de Sidi Thabet et , le séisme de Tunis (Hfaїedh et al., 1985 ; Dlala et al., 2007). Parmi les séismes les plus importants qui affectent la région de Chaouat- grand Tunis on cite le séisme du , d intensité égale à 6 qui a été ressenti aux gouvernorats de Bizerte, Béja, Ariana, Tunis et Ben Arous et il a été l objet de plusieurs travaux (Hfaїedh et al 1985 ; Ben Ayed, 1986 ; Gueddiche,1992). Ce séisme a engendré des fissurations verticales alignées NNE-SSW et des destructions dans l infrastructure et les bâtiments. Dans la série d âge pliocène de Jbel Chaouat on assiste à la présence d une structure synsédimentaire qui perturbe la stratification qu on appelle «seismite» (Fig. 6 A). La seismite est une structure sédimentaire ayant subi une déformation par expulsion instantanée d'eau suite à un choc sismique en formant un «volcan de boue» (Fig.6. B).

7 Fig. 6 : Seismite d âge pliocène à Jbel Chaouat ; A : photo brute de la seismite ; B : Représentation schématique détaillée de la seismite Les nouvelles données récoltées sur le terrain aux environs du village de Chaouat montrent que les indices de la paléosismicité (seismites) et les indices de la sismicité récente (fissurations verticales et volcans de boue) du séisme de s alignent suivant la faille de direction N-S de Chaouat (Fig. 7).

8 Fig. 7 : Les indices de la sismicité récente et de la paléosismicité liées à de la faille de direction N-S de Chaouat L analyse structurale, sismique et paléosismique permettent de mettre en évidence l existence de la faille N-S de Chaouat. Cet accident a joué d abord en faille normale puisqu il assure l effondrement de la plaine fluviatile d âge mio-quaternaire de Chaouat (kacem, 2004). Ensuite lors de la compression du Quaternaire ancien, cet accident a joué en décrochement sénestre. La mise en évidence de la faille de Chaouat de direction N-S permet d associer la paléosismicité (seismites) dans cette région à cette direction à l activité de cette faille. 6. Discussion et conclusion L hypothèse de l existence d une faille N-S à l Est de Jbel Chaouat a été mis en évidence grâce à une photo satellite ce qui confirme que dans plusieurs cas la télédétection peut exprimer l activité en profondeur d un accident tectonique à la surface par un linéament

9 d où son rôle dans les études structuraux qui précédent les mesures de terrain. La faille N-S de Chaouat montre une activité permanente comme l attestent les indices paléosismiques et sismiques (seismites) ainsi que les indices de déformations récentes (Dlala et al., 2007). La découverte de seismites dans le secteur Chaouat-grand Tunis (Tunisie Nord orientale) témoigne de l activité paléosismique dans cette région et permet de mettre l accent sur la relation entre la tectonique active récente (déformation néotectonique) et l activité sismique. Cette activité sismique apparait en relation directe avec l héritage tectonique de la région et la tectonique méditerranéenne notamment la convergence Afrique-Eurasie. La présence des indices de paléosismicité (seismite) dans la Tunisie Nord orientale constitue d une part un nouvel indice complémentaire de l activité paléosismique et d autre part un argument de l activité tectonique liée à la direction N-S. Les événements paléosismiques de La Tunisie Nord orientale d âge pliocène sont fossilisés dans les sédiments fluviatils gorgés d eau et non consolidés. Les seismites qui affectent la partie du Pliocène formé par une alternance argilo-sableuse, sont en relation avec la direction N-S des failles préexistantes. Ces accidents N-S sont des failles préexistantes qui assurent une activité paléosismique et sismique jusqu à nos jours cette activité sismique est la traduction en surface de la réactivation des failles en profondeur. La découverte d une faille active de direction N-S et des seismites associées dans la région de Chaouat dans les dépôts d âge pliocène a confirmé l activité paléosismique cités dans les travaux de Chihi et al., Références bibliographiques Baccara, K., Etude tectonique et séismotectonique : les déformations anciennes et récentes associées au Jebel Ammar.DEA, Faculté des sciences de Tunis.104p. Ben Ayed, N., Viguier, C., Bobier, C., Les éléments structuraux récents essentiels de la Tunisie Nord-orientale. Note services géologique de Tunisie N o 46 (1983). Ben Ayed, N, Evolution tectonique de l avant pays de la chaîne alpine de Tunisie du début Mésozoïque à l Actuel. Thèse d état es-sciences, Université Paris, 245p. Ben Ayed, N., Zargouni, F., Carte sismotectonique de la Tunisie àl échelle 1/ Fondation Nationale de la RechercheScientifique, Tunisia. Ben Ayed, N., Gueddiche, M., El Ghali, A., Amar, H., Boughdiri, M., Evolution géodynamique et néotectonique du bassin

10 molassique de Kechabta. Proceedings of the 5th Tunisian petroleum exploration conference (12): Castany, G., Essai de synthèse géologique du territoire Tunisie-Sicile. Ann. Mines et Géol.n o 16. Chihi, L., Etude tectonique et microtectonique du graben du Kasserine (Tunisie centrale) et des structures voisines J. Selloum et J. Maargaba. Thèse 3 ème géologie structurale. Univ. Paris-Sud, Centre d Orsay : p. Chihi, L., Les fossés néogènes à quaternaires de la Tunisie et de la mer pélagienne : leur étude structurale et leur signification dans le cadre géodynamique de la Méditerranée Centrale. Thèse Doctorat ès Sciences. Tunis II, 324p. Chihi, L., Gaaloul, N., Razgallah, S., Paleoseismic events in Eastern Tunisia (Cap Bon, Sahel): seismites associated with Miocene Pliocene and Quaternary sediments. Afr Geosci Rev 7(3): Dlala, M., Evolution géodynamique et tectonique superposées en Tunisie: implications sur la tectonique récente et la sismicité. Thèse Es Sciences Géologique, Univ. Tunis II, Fac. Sc. Tunis, 389p. Dlala, M., Kacem, J,. Ben Mehrez, F., Philip, H., Mejri, L., Tectonique récente, sismotectonique et Alea sismique régional de la région de Kechabta-Messeftine et des environs (Tunisie Nord orientale). Notes du service Géologique de Tunisie.n o 75, 2007.pp Drury, S. A, Remote Sensing of Geological Structure in Temperate Agricultural Terrain. Geological Magazine, vol. 123, no. 2. pp Eberly, D. Ridges in Image and Data Analysis. Kluwer Academic Publishers, Gueddiche, M., Analyse de la sismicité en Tunisie et étude sismique, séismotectonique et néotectonique de la Tunisie Septentrionale.Thèse 3 ème cycle. Université de Paris-Sud.centre d Orsay, France.216p. Gueddiche, M., Armijo, H., Ben Ayed, N., Hfaїedh, M., Diamand, M., Dubois, J., Analyse de la sismicité et mise en évidence d accidents actifs dans le Nord de la Tunisie. Bulletin Société Géologique France 163, 4, Hfaїedh, M., Etude séismotectonique de la Tunisie nord orientale. Thèse Doctorat 3 ème cycle : géophysique géochimie : Uni. Paris Sud. Centre d Orsay, 111p.

11 Hfaїedh, M., Ben Ayed N. et Dorel J., Etude néotectonique et sismo-tectonique de la Tunisie Nord-Orientale. Note Service Géologique de Tunisie n 51. Jauzein, A., Contribution à l étude géologique des confins de la dorsale Tunisienne (Tunisie Septentrionale).Annales des Mines et de la Géologie N o p. Kacem, J., Étude sismotectonique et évaluation de l aléa sismique régional du Nord-Est de la Tunisie: apport de la sismique réflexion dans l identification des sources sismogéniques. Thèse de Doctorat d Université, Université de Tunis El Manar, Faculté des Sciences de Tunis. Melki, F., Zouaghi, T., Ben Chelbi, M., Bedir, M., Zargouni, F., Tectono-sedimentary events and geodynamic evolution of the Mesozoic and Cenozoic basins of the Alpine Margin, Gulf of Tunis, north-easterntunisia offshore, C. R. Geoscience 342 (2010), pp Pini, S., Kchouk, F.,1971. Notice explicative de la carte géologique de la Tunisie (Feuille no13 de l Ariana au 1/50 000).Edit. Serv. Géol. Nat. Tunisie.62P. Zouaghi, T., Bédir, M., Fetheddine, M., Hakim, G., Gharsalli, R., Bessioud, A., Zargouni, F., Neogene sediment deformations and tectonic features of northeastern Tunisia: evidence for paleoseismicity. Arabian Journal of Geosciences (2010) doi: /s z.