Introduction

The ‘Triassic’ outcrops of Tunisian northern Atlas (Fig. 1) have been the subject of several studies; however their formation and evolution models are still very controversial [2,3,19]. Some of them are always considered as ‘diapirs’ [2,6–8,12,13,15,21,22], others as ‘salt glaciers’ [18–20].

The extreme southeastern part of the northern Atlas is characterized by small but rare salifereous intrusions. Our research focuses on the Atlasic sigmoidal fold of J. Ez Zebbas–J. Aouinet, which shows along its two flanks two thin salifereous intrusions cartographically connected with the ‘Triassic’ mass of Bir Afou. This area was previously studied by Jauzein [11]. The aim of our work is to precise the relationships between the ‘Triassic’, Cretaceous and Tertiary sediments, as well as to establish and correlate these deposits with northeastern Tunisia formations.

Structural and stratigraphic analysis

Our studied zone is subdivided into two anticlines separated by the large salifereous mass of Bir Afou (Fig. 2):

• – the southern anticline, is a simple one, although that its western limb is thrusted. The core of the structure is occupied by Albian sequences (Fig. 3A). Jauzein [11] has advanced that the Tunis-Ellès fault had some implications on the core of this anticline;
• – the northern sigmoidal anticline limited on its both sides by two N120 dextral strike-slip faults (Fig. 2). The almost vertical southeastern flank, represented by J. Ez Zebbas (Fig. 3C), is parallel to a thin ‘Triassic’ level, which marks out the Clansayesian shales. The core of the structure is formed by Upper Aptian green shales.

‘Triassic’ stratigraphic position

The ‘Triassic’ mass separating the two anticlines is situated on a tectonic crossing formed by two major faults N40 and N120 (Fig. 2). Two thin and long flaky intrusions of salifereous material are attached to this mass and are parallel to the Upper Aptian core. They show a dip similar to that of their limiting layers. The upper and lower ‘Triassic’ contacts are always marked by a thin (1 m) conglomeratic and glauconitic shale (Fig. 4).

Interpretation

The interstratification resulted from a rapid pouring out of the ‘Triassic’ during the Upper Aptian through normal faults (extensive movement) (Fig. 5). Then later, the overlying Upper Cretaceous and Paleocene sediments were first folded during the Lower Eocene compression and folded again during the Upper Miocene.

Conclusion

L'Atlas tunisien septentrional est caractérisé par l'affleurement de plusieurs corps de matériel salifère supposé triasique, alignés en bandes de direction NE–SW (Fig. 1). Ces derniers se répartissent inégalement et, d'un point de vue structural, peuvent être interprétés différemment [2,3,13,19]. En effet, les pointements « triasiques » du côté nord-ouest d'une ligne Kalaat Senan–Tunis sont nombreux et volumineux et ils ont été interprétés initialement comme de simples « dômes/diapirs » [2,6–8,12,13,15,16,21,22], puis réétudiés en détail et qualifiés alors de « glaciers de sel » [18–20]. Ces affleurements salifères se raréfient au sud de la ligne précitée et sont a contrario tenus pour de vrais diapirs [4,11,13].

Trente kilomètres au sud-ouest de Tunis, les Jebels Ez Zebbas et Aouinet, initialement étudiés par Jauzein [10,11], correspondent à une structure anticlinale complexe dont les deux flancs sont jalonnés par deux bandes de matériel salifère, connectées au sud-ouest avec le vaste affleurement « triasique » de Bir Afou. Le présent travail tente de décrypter les relations de ce matériel « triasique » avec les séries encaissantes, pour en déduire les processus de sa mise en place au cours de la structuration de la région, puis proposer des comparaisons de ce dispositif avec d'autres appareils salifères de Tunisie septentrionale.

Sur le plan structural, le domaine d'étude est divisé en deux secteurs anticlinaux différents, le segment sud et le segment nord, séparés par la masse salifère de Bir Afou (Fig. 2).

• • Le segment sud est le plus simple, bien que son flanc ouest soit écaillé (Fig. 2). Les calcaires de l'Éocène inférieur sont discordants sur les alternances marno-calcaires attribuées au Santonien-Campanien inférieur (Fig. 3A). Une faille de direction N45, branche nord-orientale de la faille Tunis–Ellès [11], fait chevaucher les alternances marno-calcaires précitées sur les argiles albiennes. Ces dernières, renfermant Favusella washitensis, forment le cœur de cette structure. Les couches compétentes d'âge Coniacien–Santonien dessinent une fermeture périclinale du côté sud-ouest et elles se redressent, jusqu'à se renverser au contact avec la masse salifère de Bir Afou (Fig. 2).
• • Le segment nord est limité, au nord comme au sud, par deux failles majeures décrochantes dextres de direction N120, qui favorisent l'entraînement en « S » de cette structure anticlinale (Fig. 2). Au cœur de cet anticlinal affleure la série aptienne (Fig. 3B). Le Jebel Ez Zebbas constitue le flanc sud-est de la structure anticlinale. Les couches compétentes, formant l'ossature de ce relief, présentent des pendages très forts et tendent parfois à se renverser. Une lame L₁ d'épaisseur métrique de gypse « triasique », se détachant de la grande masse de Bir Afou, jalonne la structure et est plissée comme ses épontes, c'est-à-dire au sein de la partie supérieure des argiles très fossilifères de l'Aptien (Fig. 2). Le flanc nord-ouest, constitué par le Jebel Aouinet, est plus complexe. L'Éocène inférieur calcaire est fortement discordant sur les argiles beiges du Turonien-Coniacien [11] (Fig. 3C). Deux accidents parallèles de direction N30, plongeant vers le nord-ouest, affectent les séries maastrichtiennes et éocènes qui s'organisent en écailles imbriquées (Fig. 3C).

Une autre lame de matériel « triasique » L₂, également connectée à la grande masse de Bir Afou, mais masquée par endroits par les dépôts quaternaires, jalonne le flanc occidental de l'anticlinal et se situe au sein d'argiles très fossilifères de l'Aptien supérieur (Fig. 2).

Entre les deux lames salifères, d'une part, et la grande masse « triasique » de Bir Afou, d'autre part, affleurent des argiles jaunes à beiges de l'Éocène moyen à supérieur (Fig. 2). Ces argiles renferment plusieurs couches de gypse, ainsi que quelques intercalations de sables riches en huîtres. Cet ensemble est surmonté par de gros bancs de grès qui alternent avec des argiles jaunâtres, dessinant un synclinal (Fig. 3C) fermé du côté sud-ouest. Les niveaux argileux de base (X=500,4 ; Y=367,3) ont livré : Hantkenina dumblei, Turborotalia cerroazulensis pomeroli, Acarinina spinuloinflata, Acarinina broedermanni, Globigerinoides higginsi et Morozovella lehneri ; cette association signe l'Éocène moyen à supérieur. Le long d'un ravin entaillé dans les argiles, on note que ces dernières recouvrent des marnes et des marno-calcaires verdâtres, à bélemnites et à microfaune planctonique de l'Aptien supérieur dont Globigerinoides algeriensis, Gl. ferreolensis et Gl. Barri, puis de l'Aptien terminal dont Planomalina cheniourensis. La limite entre ces deux formations argileuses, aptienne et éocène, est marquée par 1 m de conglomérat à matrice argileuse, riche en glauconie et en cristaux de quartz bipyramidés issus de Keuper (Fig. 3C). Un système de failles de direction N120 dextres affecte et décale la lame L₁ de « Trias » du flanc sud-est.

Ces observations montrent que :

• – les argiles éocènes à foraminifères planctoniques sont discordantes sur les différents termes des formations argileuses aptiennes occupant le cœur de la structure anticlinale des Jebels Ez Zebbas et Aouinet, antérieurement plissée au cours de la compression éocène ;
• – les deux lames de matériel « triasique » affectées par le plissement éocène se sont mises en place au sein du Crétacé inférieur au cours des phases extensives antérieures, probablement à l'Aptien.

La grande masse évaporitique « triasique » de Bir Afou, qui sépare les deux segments nord et sud, précédemment décrits, se situe au nœud tectonique formé par la faille de direction N120 dextre, qui affecte la terminaison méridionale du segment nord, et la faille chevauchante de direction N40, qui écaille le Jebel Aouinet (Fig. 2). Au nord de cette masse salifère se détachent deux fines lames argilo-gypseuses L₁ et L₂, qui jalonnent les deux flancs du segment nord de la structure anticlinale de Bir Afou.

Pour étudier la relation de ces lames avec les séries voisines, le Jebel Ez Zebbas offre la coupe la plus complète du secteur (Fig. 4). De bas en haut, s'observe la succession suivante :

• – 120 m d'argiles et de marnes vert olive, avec quelques intercalations calcaires. Cet ensemble, très riche en faunes pyriteuses, surmonte des calcaires marneux (2 m) qui dessinent le cœur de la structure anticlinale. Il est couronné par de petits bancs de grès-quartzite. Ces argiles (X=501,3 ; Y=368,5) ont fourni l'association suivante : Planomalina cheniourensis Sigal, Spiroplectinata annectens Parker et Jones, Ticinella roberti Gandolfi, T. bejaouensis Sigal, Gaudryina dividens Crabert, Conorotalites aptiensis Bettenstaedt, Ammodiscus cretaceous d'Orbigny, Anomalina rudis Reuss, Lenticulina pulchella Reuss, Spiroplectinata complanata Reuss, Haplophragmoides sp. et Vaginelina sp. Cette association indique le Clansayésien ;
• – 1 m de marnes noires, fortement glauconieuses, renfermant des conglomérats à éléments de différentes tailles dont des quartz bipyramidés. Cet ensemble s'enfonce régulièrement sous la lame de Trias ;
• – 1,5 m de gypse mêlé d'argile, attribué traditionnellement au « Trias », par endroits bien stratifié ; plusieurs blocs de calcaires beiges sont emballés dans cette lame de gypse ;
• – 2 m d'argiles, glauconieuses et conglomératiques, reposant cette fois sur la lame « triasique » ;
• – 80 m d'argiles et de marnes grises à rognons de barytine fibroradiée avec quelques bancs de calcaire beige. Ces marnes ont livré les microfaunes suivantes : Hedbergella planispira Tappan, Vaginella recta Reuss, Frondicularia filocuicta Reuss, Lenticulina turgidula Reuss, L. pulchella Reuss, Tristix concavata Reuss, Gublinella graysenensis, Gavellina intermedia Berthelin, Pleurostomella rubuodosis Reuss, Discorbis wanoensis Djaffarov, Haplophragmoides sp., Dorothia sp. et Ramulina sp. Cette association marque la limite Aptien terminal-Albien basal ;
• – 60 m de calcaires noduleux gris alternant avec des marnes noires. La série se poursuit par des marnes grises à verdâtres, contenant quelques rares bancs de calcaires noirs à restes d'ammonites. La microfaune, constituée de Ticinella gr. roberti, Biticinella breggiensis Gandolfi et Rotalipora ticinensis, permet d'attribuer ce terme à l'Albien. Cet ensemble est surmonté par 60 m d'alternances de calcaires feuilletés et de marnes grises : bien que non fossilifère, c'est le faciès habituel du Cénomanien dans cette région de l'Atlas tunisien ;
• – les formations turono-sénoniennes puis tertiaires reposent en concordance sur les alternances précédentes ; il s'agit successivement des formations des « argiles d'Aleg » (Turonien-Coniacien-Santonien), des « calcaires d'Abiod » (Campanien-Maastrichtien), des « argiles d'El Haria » (Paléocène), des « calcaires de Bou Dabbous » (Éocène inférieur) et des « argiles de Souar » (Éocène supérieur) [5].

La présence d'argiles glauconieuses et conglomératiques en dessous et en dessus du matériel salifère et l'intercalation de ce dernier dans les couches encaissantes démontrent le caractère sédimentaire des contacts inférieur et supérieur du matériel « triasique » avec les séries précitées. Ce dispositif est vérifié tout le long des deux flancs de la structure anticlinale au nord de Bir Afou.

À l'Aptien, les bancs décimétriques de calcaire beige verdâtre de la formation argileuse clansayésienne sont recoupés par plusieurs microfailles scellées par les argiles albiennes sus-jacentes. Ces failles, de directions moyennes N30–40 et N120–140, sont normales. Elles témoignent du régime tectonique extensif qui a régné au cours de cette période et qui est responsable du basculement du plancher sédimentaire. D'ailleurs, de nombreux auteurs [1–4,8,11,17,19,21] s'accordent pour situer, à cette époque, le premier épisode de l'halocinèse en Tunisie.

D'autre part, l'Éocène inférieur est constitué par une série homogène de calcaires gris et durs qui surmontent 4 m de calcaires bioclastiques glauconieux et phosphatés. Tous ces calcaires présentent des structures compressives, comme des failles inverses de direction N30–40 et quelques plis métriques. Ces structures sont scellées par les argiles de l'Éocène supérieur, attribuées à la formation Souar ; elles témoignent donc d'une tectonique compressive anté-Éocène supérieur. Cette phase de raccourcissement a généré certaines structures atlasiques, dont l'anticlinal de Bir Afou. Ces résultats confirment ceux qu'ont signalés plusieurs auteurs à l'échelle de la Tunisie, à partir des données de surface et de subsurface dans d'autres régions [3,9,14,15,17]. Cette période a été considérée comme la phase majeure de l'installation des structures halocinétiques.

L'analyse structurale des segments de la structure anticlinale de Bir Afou et la nature des contacts du « Trias » avec les séries sous et sus-jacentes plaident en faveur d'une interstratification de ce matériel salifère dans la série argileuse clansayésienne, avant le dépôt de la série argilo-carbonatée albienne. De ce fait, l'hypothèse d'une mise en place en force du matériel salifère proposée par Jauzein [11] est à rejeter, pour deux raisons :

• – les deux lames de « Trias » sont toujours parallèles aux couches encaissantes, de l'Aptien sous-jacent et de l'Albien sus-jacent ; de plus, le contact entre « Trias » et argiles aptiennes est régulièrement souligné par des conglomérats glauconieux : il ne peut pas être tectonique ;
• – les séries crétacées surmontant ces deux lames ne renferment aucune trace de remaniement de matériel salifère ; donc l'anticlinal nord de Bir Afou n'a pas subi l'évolution saccadée d'un pli diapir proposée par Jauzein [11].

Ces observations et constatations fournissent un argumentaire comparable à celui qui a permis de proposer le scénario de mise en place de « glaciers de sel » sous-marins albiens autour du diapir de Ben Gasseur et dans l'anticlinal du Kef [19], de même qu'à l'Ouenza en Algérie proche [18].

Dans le cas de Bir Afou, la succession des événements induisant la genèse d'une telle structure est la suivante (Fig. 5) :

• – le régime tectonique distensif régnant pendant l'Aptien supérieur réactive les failles N45 et N120 en jeu normal, entraînant le basculement du plancher sédimentaire. À ce moment-là, le matériel triasique argilo-gypseux trouve, au niveau du nœud tectonique de failles de Bir Afou, des conditions favorables, d'abord pour monter, puis pour s'épancher vers le centre du graben formé par les deux failles qui délimitent actuellement le segment nord de la structure anticlinale. Pendant son épanchement, le matériel salifère entraîne avec lui des blocs calcaires de différentes tailles, qui se retrouvent actuellement noyés dans une matrice argilo-gypseuse. Ce modèle est similaire à celui décrit en Algérie nord-orientale et en Tunisie nord-occidentale [18–20] ;
• – à l'Aptien terminal–Albien basal, l'interruption de l'écoulement du matériel salifère coïncide avec la reprise de la sédimentation des calcaires en plaquettes et des argiles vertes riches en bélemnites. Cette série débute par des argiles conglomératiques et glauconieuses ;
• – les dépôts compris entre le Campanien supérieur et l'Éocène inférieur sont contemporains des premières pulsations compressives de direction NW–SE qui plissent la région et utilisent en jeu inverse les failles N45 et en décrochements dextres les failles N120. De ce fait, la zone d'alimentation du « glacier de sel » est complètement refermée et l'anticlinal commence à s'ébaucher. À partir de ce moment, la voûte anticlinale soumise à l'érosion laisse apparaître la série aptienne et les deux lames de matériels « triasiques » repliées ;
• – la phase suivante est marquée par le dépôt des argiles de l'Éocène supérieur (formation Souar), discordantes sur les couches crétacées et « triasiques » incluses dans l'anticlinal déjà édifié. Le contact de base de ces argiles est marqué par un horizon marneux glauconieux et conglomératique ;
• – lors de la phase de serrage atlasique intramiocène, les failles N120 sont réactivées en jeu dextre, provoquant l'entraînement du segment nord de l'anticlinal qui acquiert sa forme sigmoïde actuelle ; les failles N45 continuent à jouer en jeu inverse, accentuant ainsi l'écaillage du flanc nord-ouest des segments nord et sud de l'anticlinal. En même temps, les couches oligocènes subissent l'effet de la compression atlasique, en dessinant un synclinal NE-SW localisé à l'aplomb de la charnière anticlinale éocène.

Les observations de terrain, la datation des séries sédimentaires et l'analyse des structures s'accordent pour faire des lames de matériel « triasique » des deux flancs de la structure anticlinale de Bir Afou, un corps salifère unique, primitivement plat et interstratifié dans les argiles de l'Aptien supérieur.

Au cours de la distension aptienne, les failles majeures de direction moyenne N120 ont permis la remontée du matériel salifère et son épanchement latéral, vers le nord-est, sur près de 5 km. Puis, à l'Éocène inférieur, lors de la première phase compressive, la langue de matériel salifère interstratifiée se plisse. Après érosion, elle se présente sous forme de deux lames « triasiques », qui montrent un pendage identique à celui des couches dans lesquelles elles sont intercalées, sur les deux flancs de l'anticlinal de Bir Afou.

Ce mode de mise en place de matériel triasique rappelle celui qui a été déjà décrit par Vila et al. [18,20] et proposé pour certains appareils salifères de la Tunisie nord-occidentale et de l'Algérie nord-orientale. Toutefois, dans notre cas, la masse « triasique » de Bir Afou atteint le cœur du diapir qui a alimenté le « glacier de sel », ce qui complète et argumente le scénario précité.

La structure anticlinale de Bir Afou, montrant un « glacier de sel » de matériel « triasique », repris en compression lors des phases atlasiques, pourrait correspondre à l'appareil, de ce type, le plus oriental de l'Atlas tunisien.