Dans le cadre de la recherche pétrolière, le bassin d'Essaouira a été le siège de nombreuses campagnes de prospection par sismique réflexion et forages. Le présent travail concerne le secteur de Khemis Meskala, l'une des plus importantes agglomérations du bassin, où l'exploitation des nappes d'eau souterraines devient une nécessité afin de combler le manque d'eau de surface. Son objectif est de reconnaı̂tre en profondeur la structuration du principal système aquifère connu dans la région, grâce à la compilation et à l'interprétation des données de sismique réflexion que l'on calera sur les forages disponibles. C'est la première étude de ce genre à être menée dans ce secteur. Le schéma structural que nous allons proposer devrait permettre de maı̂triser le mécanisme d'écoulement souterrain du système aquifère crétacé.

Le réflecteur sismique correspondant à la base du calcaire vraconien (qui marque le mur du système aquifère crétacé) a été pointé sur les différentes sections migrées–temps disponibles, puis numérisé et converti en sections–profondeurs grâce à un logiciel de migrations géométriques et à l'utilisation d'une loi de vitesse linéaire. La corrélation entre les différents profils sismiques a permis d'établir une carte des isobathes de la base du Vraconien que nous proposons de discuter.

La carte géologique au $1:50000$ de Khemis Meskala (Fig. 1) montre que les formations du Crétacé qui s'étagent du Vraconien au Sénonien sont les plus fréquentes à l'affleurement. La compilation des données de sondages carottés réalisés dans l'ensemble du bassin d'Essaouira et leur corrélation a permis d'établir plusieurs coupes géologiques à travers ce bassin [12]. Celle qui passe par le secteur de Meskala montre que le Paléozoı̈que est constitué entre −3000 et −6000 m de profondeur de schistes et de quartzites. Au-dessus, le Trias, essentiellement salifère, peut atteindre par endroits une épaisseur de 4000 m. Le Jurassique, représenté par une alternance de calcaire, de dolomie et de marnes a une épaisseur moyenne de 1600 m. Le Crétacé, particulièrement marneux à sa base, passe à de puissantes couches de calcaires à partir du Vraconien. Le Tertiaire, décrit comme étant essentiellement marno-phosphaté, est surmonté par des calcaires et des limons du Plio-Quaternaire.

Du point de vue tectonique, la carte géologique du secteur ne montre que quelques failles qui s'organisent selon deux directions préférentielles (N30 et N150) dans la zone où affleure le calcaire vraconien [9,12,14]. Des failles majeures de même direction ont été décrites ailleurs dans le bassin sédimentaire d'Essaouira par plusieurs auteurs ; elles sont attribuées à des accidents du socle, qui auraient rejoué lors de l'orogenèse atlasique et alpine [2,6,10,12,13]. Certaines des sections sismiques examinées dans le secteur de Meskala confirment cette hypothèse, puisqu'elles montrent des failles qui affectent aussi bien la couverture que le socle paléozoı̈que (Fig. 2).

Les données actuellement disponibles sont constituées, d'une part, de douze profils de sismique réflexion, réalisés par la compagnie générale de géophysique (CGG) en 1982 et, d'autre part, d'une quinzaine de logs stratigraphiques de sondages, ainsi que des logs de diagraphie acoustique correspondants. L'analyse de l'ensemble de ces données montre que la base du Vraconien (qui correspond approximativement ici à l'Aptien supérieur) constitue un niveau repère, qui peut facilement être suivi sur les sections sismiques à l'échelle locale. Cet étage est, en effet, constitué de calcaires et de dolomies, qui surmontent une puissante formation albienne, essentiellement marneuse, ce qui se traduit par un important contraste d'impédance acoustique. Sur le plan hydrogéologique, la base du Vraconien marque le mur du système aquifère crétacé. Ce système est le plus important de la région. Il est décrit comme un « multicouche », dont les réservoirs les plus importants sont les calcaires lumachelliques du Cénomanien, les calcaires dolomitiques fissurés du Turonien et les calcaires karstiques du Sénonien [3,5].

Après avoir repéré l'horizon vraconien sur les différentes sections–temps, celui-ci a été numérisé, puis converti en sections–profondeurs. Les lois de vitesse nécessaires à cette conversion ont été établies à partir des données issues de l'analyse de vitesses figurant sur les sections sismiques utilisées. La conversion a été effectuée au moyen d'un logiciel de migration basé sur la méthode de Unger [15]. Ce logiciel, qui n'utilise que des lois de vitesse linéaires, a néanmoins donné des résultats très satisfaisants, comme nous l'avons déjà constaté dans d'autres conditions d'utilisation [4,7,8]. En effet, pour chaque section sismique convertie en profondeur, nous avons vérifié la concordance de la profondeur des réflecteurs avec les données réelles obtenues au niveau des forages. L'interpolation entre les différentes lignes sismiques a permis d'établir la carte des isobathes de la base du Vraconien du secteur de Meskala.

La corrélation entre les logs de sondage et les sections sismiques, d'une part, et entre les réflecteurs sismiques au niveau des points de recoupements des profils, d'autre part, nous a permis de suivre facilement ce réflecteur sur les sections sismiques couvrant le secteur d'étude. Ces corrélations ont été complétées par la superposition de la carte des isobathes et de la carte géologique de Meskala, puisque les réflecteurs arrivent parfois à l'affleurement. Enfin, nous avons mené une analyse fine des grandes failles affectant la série sédimentaire sur toutes les sections sismiques, afin de tester nos corrélations. Les principales structures observées sont reportées sur la Fig. 3.

La carte des isobathes de la base du Vraconien établie à l'issue de notre étude est présentée sur la Fig. 3. Cette figure montre que la structure de la base du Vraconien reflète parfaitement les grands traits tectoniques de la région, ainsi qu'ils ressortent de l'analyse de la carte géologique de Khemis Meskala. L'examen de ce document montre également que la base du Vraconien est affectée par un faible plissement, souligné par l'existence d'une cuvette centrale autour du village de Khemis Meskala (structure A, Fig. 3), entourée d'intumescences anticlinales. Ces ondulations, dont l'amplitude est d'à peu près 200 m, ne présentent pas de directions structurales préférentielles ; elles pourraient correspondre à des remontées diapiriques issues des formations salifères triasiques que Mehdi [12] décrit dans plusieurs zones du bassin d'Essaouira. Leur largeur est souvent proche de 3 km. Ce phénomène a d'ailleurs été mis en évidence sur plusieurs sections sismiques effectuées à travers le bassin et est attesté dans plusieurs sondages qui ont recoupé de puissantes couches salifères au niveau des zones de dômes. Après un léger bombement (structure B, Fig. 3), la cuvette de Khemis Meskala se prolonge vers le sud-ouest par une dépression plus importante, où la base du Vraconien atteint ses profondeurs maximales (structure C, Fig. 3). Cet affaissement de la série sédimentaire est le résultat du développement d'importantes failles normales qu'on observe clairement sur les sections sismiques (Fig. 2). Vers le nord et le sud-est, cette cuvette se prolonge par des couloirs d'étranglement (structures D et E respectivement, Fig. 3) entre les hauts structuraux où affleure le Vraconien. La zone de Meskala a donc la morphologie d'une cuvette fermée, avec toutes les conséquences que cela engendre au niveau du fonctionnement du système aquifère Crétacé qu'elle abrite.

Les études structurales menées dans l'ensemble du bassin d'Essaouira révèlent l'existence de deux familles de failles majeures, de directions respectives N20 à N30 et est–ouest [9,11,14]. Dans notre zone d'étude, l'analyse des coupes sismiques montre que ce sont les sections orientées en direction est–ouest qui montrent clairement le plus d'accidents. Ceci peut s'expliquer par le fait que le réseau nord–sud est plus développé ou que celui-ci comprend des failles à rejet vertical apparent plus important. Le schéma structural du secteur de Khemis Meskala ainsi établi (Fig. 3) montre les grands axes structuraux positifs et négatifs de la base du Vraconien et les principales failles observées sur les sections sismiques. La corrélation de ces failles d'un profil à l'autre a été réalisée en tenant compte des directions structurales déjà décrites dans le secteur [1,2,6,11,12]. Ces informations impliquent qu'en plus des traits structuraux déjà décrits sur la carte géologique de Meskala, il existe en profondeur d'autres structures de même importance, qui devront être prises en considération pour mieux comprendre le schéma hydrodynamique du système aquifère Crétacé.

Il ressort de cette étude que le système aquifère crétacé est un système compartimenté, dont la structure en dôme et cuvette est essentiellement contrôlée par l'effet de l'injection des diapirs de sels dans la couverture et le jeu d'importantes failles normales. Une telle structuration présente des implications hydrogéologiques très importantes, dans la mesure où elle contrôle l'écoulement des eaux souterraines. Ainsi, au niveau du secteur étudié, ces eaux convergeraient vers les zones de dépressions telles que les structures A et C (Fig. 3). Dans le secteur de Meskala, les forages hydrogéologiques qui viseront l'exploitation des nappes d'eau appartenant au système crétacé devront donc être préférentiellement implantés à l'aplomb de ces structures.

Cette étude montre également l'intérêt que peut présenter l'exploitation des données de sismique réflexion et de sondages d'origine pétrolière dans la recherche de l'eau. Sa généralisation à l'ensemble du bassin sédimentaire d'Essaouira permettrait de rationaliser les campagnes de prospection hydrogéologique par forage ou puits qui devraient être réalisées dans ce bassin.