Stratigraphie et sédimentologie des dépôts marins et continentaux d’âge éocène moyen à miocène en Tunisie centrale (région du Djebel el Kébar)

Stratigraphy and sedimentology of the middle Eocene - Miocene marine and continental deposits in central Tunisia (Djebel el Kebar region)

¹ Géosciences Montpellier (UMR-CNRS 5243), c.c. 060, Université Montpellier 2, Place Eugène Bataillon, F-34095 Montpellier cedex 05, France
² Office National des Mines (ONM), 24 rue 8601, 2035 La Charguia, Tunis BP : 215, 1080 Tunis, Tunisia
³ Laboratoire de Paléontologie, Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISE-M, UMR-CNRS 5554), c.c. 064, Université Montpellier 2, place Eugène Bataillon, F-34095 Montpellier cedex 05, France

Reçu : 24 Novembre 2014
Accepté : 8 Avril 2015

Résumé

La région de Kasserine, en Tunisie centrale, est depuis très longtemps considérée par de nombreux auteurs comme une terre émergée formant une île ou un archipel, depuis le Crétacé terminal jusqu’au Miocène moyen. Dans les années 1980, des dépôts continentaux y ont alors été découverts et datés de l’Eocène. Jusqu’à aujourd’hui, aucun dépôt marin plus vieux que le Miocène moyen n’était donc connu en Tunisie centrale et les seuls faciès marins attribués à l’Eocène, étaient ceux des bassins phosphatés formés en périphérie de la zone émergée. C’est dans la région du Djebel el Kébar, située sur la bordure est de la zone de Kasserine, qu’une étude détaillée des dépôts de la période Eocène moyen-Miocène a été menée. Dans la série étudiée, quatre discontinuités majeures se corrèlent sur l’ensemble du site. Entre ces discontinuités, se succèdent trois ensembles sédimentaires : carbonaté glauconieux et argileux (I), carbonaté (II), sablo-conglomératique et argilo-sableux (III).

Les résultats paléontologiques et biostratigraphiques. - Un important gisement à faune marine et continentale a été découvert au Djebel el Kébar dans les dépôts glauconitiques marins du premier ensemble sédimentaire (I). La faune, très riche, est alors constituée de nombreuses formes marines (sélaciens, raies, siréniens, etc.) et continentales (rongeurs, hyracoïdes et primate). Les datations inédites indiquent un âge bartonien, pour ces dépôts.

Les résultats sédimentologiques. - Treize faciès ont été identifiés et cartographiés grâce à des conditions d’affleurement exceptionnelles au Djebel el Kébar. Les paléo-environnements ont été reconstitués et leur succession montrent le passage d’un milieu de plate-forme carbonatée très peu profonde dominée par la houle et influencée par les tempêtes et la marée, à un système sablo-conglomératique et argileux, fluviatile et d’embouchure estuarienne.

L’évolution tectono-sédimentaire et séquentielle. - Un découpage séquentiel a été proposé, dans lequel, de part et d’autre de discontinuités essentiellement d’origine tectonique, trois séquences dont les durées (> 3 Ma), compatibles avec le second ordre de Vail et al. [1991], sont très partiellement préservées. Dans ces séquences, l’essentiel de la série étudiée se met en place dans les cortèges transgressifs et les prismes de hauts niveaux marins. Les zones fossilifères semblent alors associées à plusieurs épisodes de condensation, intervenant au sein d’un cortège transgressif d’un cycle de second ordre.

Conclusion. - Le premier résultat inédit de ce travail a été de mettre évidence et de dater des dépôts marins plus anciens que le Miocène moyen au Djebel el Kébar, en Tunisie centrale. La zone étudiée n’est donc pas dans la partie émergée de la zone de Kasserine à l’Eocène. Entre le Bartonien et le Miocène inférieur, les faciès marins évoluent au sein d’un environnement de plate-forme carbonatée très peu profonde. Un événement majeur (flexuration couplée à une chute eustatique au Miocène) provoquerait ensuite un changement de profil de dépôts, l’arrivée de matériel terrigène grossier et l’installation d’un système sédimentaire fluviatile et d’embouchure sableuse. Enfin l’ensemble de la série sédimentaire enregistre des fluctuations tectono-eustatiques, responsables de plusieurs séquences de second ordre, partiellement préservées.

Abstract

The Kasserine area, in central Tunisia, is for a long time considered by many authors as an emerged island (or islets), since the upper Cretaceous until the middle Miocene. In the eighties, continental deposits were described and dated Eocene. At that time, no marine deposit older than middle Miocene were thus known in central Tunisia, and the only Eocene marine strata, were located in periphery of the emerged zone, in phosphatic basins. It is in the area of Djebel el Kebar, which is situated at the eastern edge of the Kasserine region that a detailed study of the Eocene-middle Miocene deposits was carried out. In the studied series, four major unconformities are observed and correlated on the whole of the site. Between these surfaces, three successive sedimentary units are observed from base to top and are composed of limestone, glauconite and clay deposits (unit I), shell beds limestone (unit II), conglomerate, sandstone and silty-clay (unit III).

Paleontological and biostratigraphic results. – An important fossils locality was discovered in Djebel el Kebar, in glauconitic marine deposits of the first sedimentary unit. Fauna, very rich, contains many marine (shark, ray, sirenian, etc.) and continental forms (rodent, hyracoid and primate). The new dating clearly indicates that the deposits of the lower part of the series are Bartonian in age.

Sedimentological results. – Thirteen facies were identified and the exceptional conditions of outcrop in Djebel el Kebar have allowed us to map the lateral facies evolution. The sedimentary environments were reconstituted and their succession shows a very shallow water-depth carbonate platform (wave dominated and influenced by storms and tide), passing upward into a sandy fluvial and estuarine environment.

Tectono-sedimentary and sequential evolution. – A sequence stratigraphic framework was proposed, in which, on both sides of unconformities primarily of tectonic origin, three very partially preserved sequences (> 3 Ma) are compatible with the second order of Vail et al. [1991]. In these sequences, the major part of the studied series is set up in transgressive system tracts and highstand system tracts. The fossil locality then seems to be associated with several episodes with condensation, formed during the transgressive part of the second order cycle.

Conclusions. – The first, new and important result of this work, is the characterization and dating of marine deposits older than middle-Miocene in Djebel el Kebar, in central Tunisia. The studied area is thus not in the emerged part of the zone of Kasserine during the Eocene. Between Bartonian and lower-Miocene, marine facies, evolve within an environment of very shallow marine carbonated platform. A major event (flexure coupled with eustatic fall in Miocene) would cause a change of depositional profile, the arrival of coarse terrigenous material and the installation of a continental fluvial and estuarine sedimentary environment. Finally the whole of the series records large scale tectono-eustatic changes, responsible of several second order sequences, partially preserved.