Contexte géologique

II.4.1. Les ensembles lithostratigraphiques (Figure II.7)

La zone d’étude comprend deux bassins limitrophes et intercommunicants : la plaine de Kairouan à l’est et le bassin versant du Merguellil à l’ouest. Ces deux bassins sont séparés par l’alignement El Haouareb-Touilla (Cf. Figure II.1), faisant partie de la chaîne N-S. La plaine de Kairouan fait partie des vastes plaines sahéliennes

19 séparées des structures atlasiques de direction NE-SO, par la chaîne N-S. Les cuvettes du bassin du Merguellil quant à elle est une structure complexe qui se trouve enserrée entre les structures atlasiques orientées NE-SO et les structures subméridiennes de la chaîne N-S. L’interférence de ces deux directions structurales (atlasiques et N-S) aboutit à la formation de structures complexes dites "nœuds tectoniques" (Coiffait, 1974 ; Abbes, 1983). Sur les structures bordières du secteur étudié affleurent des formations sédimentaires s’étendant du Trias au Néogène.

Une description sommaire des principales unités litho-stratigraphiques qui logent et limitent les formations aquifères sera présentée ici.

❖ Le Paléogène

-Maastrichtien moyen – Paléocène supérieur (formation El Haria)

La série de la formation d’El Haria est formée par une couche épaisse de marnes avec quelques intercalations de calcaires dans sa partie supérieure (Coiffait, 1974). Elle affleure au niveau des Dj. Djebil, Ousslet, Touilla et Trozza. ,

-Yprésien – Lutétien basal (formation El Garia du groupe Metlaoui)

L’Yprésien affleure sur une grande étendue dans le bassin de l’oued Merguellil, essentiellement dans le Dj. Ousslet et les Dj. Trozza et Touilla. Les faciès irréguliers sont représentés par une barre calcaire massive dans le Dj. Trozza, des calcaires nummulites épais de 420 m au niveau du Dj. Ousslet (El Ghali, 1995).

-Eocène supérieur-Oligocène inférieur (formation Cherahil)

L’Eocène supérieur affleure sur le flanc ouest du massif de Trozza et sur la quasi-totalité du Dj. Touilla. C’est une formation essentiellement argilo-calcaire, avec une épaisse couche de calcaire dolomitique et d’argile à la base et un ensemble carbonaté au sommet (Rabhi et Gaied, 1999).

-Oligocène supérieur (formation Korbous)

L’Oligocène dans le bassin de l’oued Merguellil correspond à une série d’alternances de sable fin, d’argile gypseuse et de grès roux (Besbes, 1967). L’Oligocène affleure sur une large étendue dans le synclinal de Bouhefna et Cherichira (Cf. Figure II.15). Les formations de l’Oligocène supérieur représentent les principaux aquifères de la Tunisie centrale (Degallier, 1952).

❖ Le Néogène

-Aquitanien (membre de la formation El Haouaria)

Les dépôts aquitaniens sont formés par un conglomérat polygénique correspondant à des alternances de sables blancs à dragées de quartz, des argiles rouges feuilletées, et des barres de grès bioclastiques à ciment calcaire. Ils affleurent sur une grande étendue dans la partie est du bassin, essentiellement au niveau de l’anticlinal de Djebil et au synclinal de Bouhefna (Degallier, 1952).

-Burdigalien-Langhien (formation Ain Ghorab)

Cette formation à caractère continental est essentiellement argilo-limoneuse et gypseuse (Yaich e al., 2000). Les principaux affleurements se situent dans la partie ouest du bombement anticlinal du Draa Affene, où ils

20 sont formés de 60 à 80 m de limons rouges. Cette formation affleure aussi sur le flanc oust du Hallouf (90 m) et se présente sous forme d’argiles silteuses et de sables limoneux (Abbes, 2004).

-Vindobonien (formation Beglia)

La formation Beglia est essentiellement sableuse, elle affleure essentiellement dans la structure de Draa Affene formé par des stratifications obliques, base érosive et à bois silicifiés avec 60 à 70 m d’épaisseur (Rabhi et Gaied, 1999). A J. Cherichira, elle correspond à un ensemble sablo-gréseux (100 m) à intercalations de bancs calcaires et de grés durs (Abbes, 2004).

Figure II.7 Extrait de la carte géologique du bassin de l’oued Merguellil à l’échelle 1/500 000 (ONM, 1968)

-Serravalien p.p. – Tortonien (formation Saouaf)

Il s’agit de dépôts essentiellement argilo-sableux, avec des argiles gypseuses dans la partie sommitale traduisant un milieu lagunaire (El Ghali, 1993). L’affleurement le plus important de cette formation est situé à l’ouest de l’anticlinal du Draa Affene et au Dj. Cherichira avec une épaisseur de 200 m. Dans cette zone la formation Saouaf montre quelques niveaux centimétriques de lignite et un niveau métrique lenticulaire à Lumachelles (Rabhi,1999 ; Abbes, 2004).

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- Mio-plio-quaternaire (formation Segui)

Le remplissage mio-pliocène d’origine continentale remplit la majeure partie de la cuvette de Haffouz et Ain Beidha et la plaine de Kairouan. Il s’agit d’alternances de grès, sables, conglomérats, cailloutis, marnes et argiles. Les séries détritiques du Mio-pliocène constituent des formations aquifères ayant fait l’objet de prospection hydrogéologique et d’exploitation dans le bassin de l’oued Merguellil (Ben Ammar, 2006). Ils représentent une forte variation lithologique d’une région à une autre, conditionnant ainsi les paramètres hydrodynamiques des aquifères. Les terrains quaternaires sont présentés sous forme de limons sableux ou argileux, de cailloutis de sables ou de croûtes calcaires. Ils sont abondants au centre de la cuvette de Haffouz la plaine de Kairouan, et rendent difficile les rattachements des différents affleurements (Degallier, 1952). A partir de ces descriptions géologiques sommaires, nous avons établi une coupe lithostratigraphique synthétique des différentes formations qui seront traitées dans cette thèse (Figure II.8). Les formations aquifères et leurs caractéristiques hydrodynamiques seront analysées dans la section suivante.

Figure II.8 Coupe lithostratigraphique synthétique des formations géologiques qui logent et limitent les nappes du bassin du Merguellil

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II.4.2. La géologie autour de l’oued Merguellil

De nombreux levés du terrain focalisés sur la vallée de l’oued existent (Castany, 1965 ; Bacha,1970). Les descriptions géologiques qui suivent s’inspirent de ces travaux géologiques combinés avec nos propres observations du terrain.

La lecture rapide de la géologie autour de l’oued Merguellil fait ressortir deux grands tronçons très différents. Dans l'extrême amont du bassin, les versants sont très encaissés et l’extension des alluvions est très réduite (sections A, B, C, D et E, Figure II.9). Vers l’aval, à partir de la région de Khit El Oued, les alluvions sont plus abondantes et le lit majeur de l’oued peut atteindre 500 m de largeur à Haffouz. Pour pousser l’analyse plus loin, l’oued a été divisé en 9 sections correspondant au passage du lit dans les différentes séries géologiques. (Figure II.9).

- Section A : Dans cette section, les deux rives sont formées par des alternances de marno-calcaires et de

marnes litées de pendage aval. Avec le soulèvement du Kef El Abiod et du Dj. Skhira le faciès géologique passe de l’Eocène vers le Crétacé supérieur. Les deux rives sont affectées par plusieurs failles et des glissements récents dus aux discontinuités et à l’hétérogénéité des roches.

- Section B : A la hauteur d’Ain Assel, on traverse les grès de l’Oligocène inférieur. La rive droite est constituée

d’alternances de grès grisâtres ou blanchâtres friables avec des argiles brunes litées et des trainées jaunes. La rive gauche est formée d’alternance de grès roux durs avec des grès blanchâtres friables reposant sur des argiles verdâtres sableuses. Le lit de l’oued est barré par des bancs de grès durs cimentés générant des cascades. Le pendage des couches est de 3 à 5° de direction N.

- Section C : En amont de Sidi Remeni, la rive droite de l’oued Merguellil est formée par des bancs de marnes

gypseuses alors que l’oued coule toujours sur un fond rocheux de l’Eocène moyen. La rive gauche présente parfois des falaises composées de marnes noires feuilletées pyriteuses avec des bancs de lumachelles à la base.

- Section D : Dans cette section, l’oued Merguellil traverse les formations gréseuses de l’Oligocène qui

enveloppe le dôme du Djebil. A partir de là, il rencontre les marnes de l’Eocène moyen et inférieur qui sont coupées par des bancs calcaires avec absence parfois totale d’alluvions.

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Figure II.9 Sections lithologiques de l’oued Merguellil

- Section E : Dans cette section, l’oued traverse le Lutétien supérieur constitué d’alternance de calcaires et de

marnes. Sur la rive droite on trouve une falaise formée de calcaires et de marnes bleutées de puissance variable allant de 1 m à 3 m et des minces lits de calcaire. Sur la rive gauche la partie inférieure est constituée d’une terrasse fluviale argilo-saleuses et ensuite caillouteuse, masquant un substratum situé à quelques mètres de profondeur. La partie supérieure est formée d’affleurements calcaires et marnes. Le lit de l’oued est formé par des bancs calcaires durs qui affleurent dans le lit mineur de l’oued engendrant des cascades.

- Section F : Dans cette section, les couches de marnes avec les intercalations des bancs de calcaires sont

inclinées d’abord en sens de la pente de l’oued puis prend le sens à la hauteur du Dj. Djebil (Figure II.10). L’épaisseur des alluvions ne dépasse pas 1 m. Au niveau de l’affleurement de l’Oligocène, l’oued Merguellil est comblé par des énormes blocs de grès, les alluvions sont réduites et coupées par des barrages de grès roux et durs. Les parties inférieures des alluvions de deux rives sont formées d’alluvions argileuses avec un peu de cailloutis. Sur la rive droite, on observe des lambeaux de terrasses encroûtées.

Figure II.10 Coupe parallèle à l’oued Merguellil au niveau de la section E et F passant par le Dj. Djebil et le Dj. Ousslet (Castany, 1965 modifiée) (E1-2 : Eocène inf. et moy., Ey : Yprésien, O : Oligocène, Cm-p :

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- Section G : Depuis la fin de la section F jusqu’à la falaise de Ktifet El Homrane, l’oued tranche à nouveau les

formations gréseuses de l’Oligocène et les agiles rouges de l’Aquitanien-Burdigalien. Au niveau de Bouhefna, sur la rive droite, l’oued traverse l’Oligocène supérieur puis l’Aquitanien et le Burdigalien (Figure II.11, Figure II.12).

Figure II.11 Coupe géologique parallèle à la section G de l’oued Merguellil (Limouse, 1929 modifiée) (y., Ey : Yprésien, EL-p : Eocène inf., E1-2 : Eocène inf. et moy, O : Oligocène, A : Aquitanien, M : miocène, P : pliocène)

Figure II.12 L’affleurement des argiles et silts rouges de l'aquitanien dans le bassin de l’oued Merguellil (Falaise de Ktifet El Homrane rive droite de l’oued Merguellil au niveau de la section G)

-Section H : La rive gauche est formée par des terrasses argilo-sableuses du Quaternaire ancien, encroutée

sur les hauteurs masquant le Vindobonien constitué d’argile rougeâtre grisâtre ou rubéfiée, avec des sables jaunâtres. Les alluvions anciennes de l’oued sont recouvertes par les alluvions récentes : sables, galets de calcaire ou de grès (Figure II.13).

- Section I : Dans cette section l’oued Merguellil est recouvert de sable propre graveleux avec de rares galets.

Au niveau de la rive droite, une terrasse à pente douce de 5 à 6 m de hauteur, affouillée par les crues est formée essentiellement par des limons argileux. La rive droite de l’oued au niveau du seuil El Haouareb est un pli coffré dont le flanc est laminé par un accident important jalonné par le Trias extrusif qui disparaît dans la zone du barrage d’El Haouareb. Les deux rives de l’oued sont affectées par plusieurs séries de failles.

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Figure II.13 Rive gauche de l’oued Merguellil dans la section H