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Articles originaux

Évolution biosédimentaire du dépôt quaternaire de la lagune de l'Ariana, Tunisie (une zone humide du Maghreb Nord)

Biosedimentary evolution of quaternary deposit of the Ariana Lagoon, Tunisia (a humid zone in the northern Maghreb)
Chadia Zaara Ben Mosbah, Kmar Ben Ismaïl‑Lattrache, Moncef Gueddari et Jean‑Louis Reyss

Résumés

La sebkha de l’Ariana est une lagune fermée qui fait partie des zones humides du Maghreb. Elle a une superficie de 30 à 35 km2 et est située sur la bordure nord-ouest du golfe de Tunis, au sud de l’oued Medjerda. Vers 190 000 ans BP, elle a été occupée par la mer Méditerranée. Actuellement, elle en est séparée par un cordon littoral. Ce dernier s’est mis en place lors du comblement d’un golfe peu profond sous l’impulsion d’importantes quantités d’alluvions déposées par le fleuve de la Medjerda sur sa plaine deltaïque dont elle fait partie. Cette étude de l’évolution et de la dynamique de la sebkha de l’Ariana, ainsi que des changements environnementaux récents qui gouvernent la sédimentation, est basée sur une approche sédimentologique, paléontologique et isotopique. Six carottes longues de 20 m à 50 m, prélevées dans les dépôts alluviaux de la sebkha, ont fait l’objet d’une étude détaillée qui a permis de suivre la répartition spatio-temporelle du stock sédimentaire – formé essentiellement de silts argileux vaseux à la base, surmontés de sables – et de mettre en évidence des associations faunistiques particulières traduisant des modifications environnementales : environnement marin (Pléistocène moyen), lagune ouverte (Holocène) et sebkha (Actuel). Cette évolution d’un milieu marin franc vers un environnement typiquement évaporitique (sebkha) pratiquement azoïque, est probablement en rapport avec le changement climatique quaternaire.

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Texte intégral

1Fr

2181-194

301/12/2010

401/12/2013

1 - Introduction

5Les zones humides littorales sont l’objet, depuis quelques années, d’une attention particulière sur le plan environnemental. Elles présentent un écosystème complexe et fragile dont l’équilibre et la stabilité (des composantes écologiques et humaines) sont régies par les modes d’occupation du sol, les mutations socio- économiques et les pressions exercées sur l’environnement naturel (l’urbanisation non contrôlée, les rejets d’eaux usées, les inondations, les activités agricoles dévalorisées, la pollution, etc.).

6La sebkha de l’Ariana fait partie des zones humides caractérisées par leur isolement du milieu marin et leur développement dans la zone de croisement des systèmes hydrologiques continentaux et marins. L’équilibre de ce type d’environnement est précaire (Sassi, 1969 ; Mansouri, 1987) et possède des caractéristiques propres (Mansouri, 1987 ; Bloundi, 2001) qui le distinguent des autres systèmes littoraux (baies, estuaires, deltas,…).

7La maîtrise et la connaissance de l’évolution spatio- temporelle constituent les préalables indispensables à une gestion raisonnée et adaptée d’une sebkha. Aussi, l’impact d’un aménagement éventuel de la sebkha ne peut, en effet, pas être apprécié si l’on ignore son évolu- tion naturelle; c’est-à-dire dans quel sens et à quelle vitesse va évoluer la sebkha, et déterminer les facteurs responsables de cette évolution (Oueslati, 1993 ; Paskoff, 1994 ; Dakki, 2003 ; Bouraoui & Donadieu, 2004).

8De ce fait, le suivi spatio-temporel des différentes étapes de formation de la lagune au cours du temps a été basé, dans ce travail, sur l’étude de l’évolution des associations de microorganismes marins présents dans les sédiments à différentes profondeurs, ainsi que sur la datation isoto- pique Th/U des échantillons les plus représentatifs.

2 - Cadre morphologique et géologique

9La sebkha de l’Ariana est une lagune littorale qui se situe sur la bordure nord-ouest du golfe de Tunis. Au nord et au nord-est, elle est séparée de la mer Méditerranée par une plage et un cordon littoral qui s’étend de Cap Gammarth à l’actuelle embouchure de l’oued Medjerda (fig. 1). Au sud, cette sebkha est séparée du Lac de Tunis par l’isthme de l’Ariana. A l’ouest, elle est limitée par les reliefs des massifs Nahli constitués par des marnes et des calcaires crétacés (Burollet, 1956), auxquels font suite vers le sud des formations mio-plio- cènes composées de sables et d’argiles (Pini, 1971).

10Les principales formations géologiques qui affleurent dans la région d’étude s’étalent du Crétacé au Quaternaire (fig. 2). Au niveau de Jebel Nahli, les affleurements sont constitués par une succession de marnes et de calcaires allant de l’Aptien au Paléocène (Burollet, 1956 ; Ben Ayed et al., 1980). Au niveau des collines de Sidi Bou Saïd et Gammarth, les sédiments sont formés par l’alternance de sables, de grès et d’argiles d’âge oligo-plio-quaternaire (Colleuil, 1976 ; Jauzein, 1962 ; Jauzein, 1967). La plaine de Soukra-Chotrana et la partie moyenne de la dépression de l’Ariana, sont occupées par les sables alluvionnaires d’âge quaternaire récent (Pimienta, 1959 ; Jauzein, 1962 ; Jauzein, 1967 ; Ennabli, 1980).

11La sebkha de l’Ariana est un fossé quaternaire délimité par des failles normales de direction NW-SE (Ben Ayed et al., 1985), qui ont conduit à une structuration en horst et en graben (Ben Ayed et al., 1985 ; Ammar & Ben Ayed, 1988). Les horsts correspondent aux reliefs de Nahli à l’ouest et Gammarth-Carthage à l’est. Le graben est occupé par la plaine de Soukra-Chotrana dont une grande partie correspond à la sebkha de l’Ariana (Ben Ayed, 1986 ; Ben Ayed, 2003). Ces failles sont masquées par des remplissages de dépôts récents à actuels (Pimienta, 1959 ; Jauzein, 1967).

Fig. 1 : Situation géographique de la sebkha de l’Ariana (Pimienta, 1959).

Fig. 2: Carte géologique des environs de Tunis (Pini, 1971 ; Ben Ayed & Viguier, 1978 ; Ben Ayed et al., 1985).

3- Matériel et méthodes de travail

12Six carottes S1, S2, S3, S4, S5 et S6 de 20 à 50 m de longueur, ont été prélevées respectivement au nord ouest, au nord, au centre et au sud du bassin, pour couvrir la majeure partie du bassin. Ces carottes ont été soumises à une description lithologique immédiatement après leur prélèvement. La description lithologique et le découpage des niveaux sédimentaires ont été réalisés en fonction de la profondeur et du changement de couleur ou de faciès des portions d’épaisseurs variables. Les échantillons prélevés à différentes profondeurs ont été séchés à 45 °C et soumis à des analyses granulométriques. Ces dernières

13consistent à séparer la fraction grossière de la fraction fine par voie humide à l’aide d’un tamis à 63 µm. La fraction supérieure à 63 µm, une fois décalcifiée avec l’acide chlorhydrique (0,1N), est tamisée sur une colonne de 9 tamis de la gamme « AFNOR » pendant 15 mn. La séparation entre les silts et les argiles dans la fraction fine inférieure à 63 µm a été réalisée par Laser sur

14« MASTERSIZER S ».

15Le suivi de l’évolution des associations faunistiques a été réalisé à partir de l’analyse des foraminifères benthiques présents dans les prélèvements pris à diffé- rentes profondeurs des carottes S2 et S4 (fig. 1). Ces foraminifères ont été triés sous la loupe binoculaire à partir des résidus de lavage de la fraction supérieure à 63 µm.

16Pour la détermination de l’âge exact du dépôt corallien marin prélevé au sud du bassin sédimentaire de la sebkha de l’Ariana (fig. 1), nous avons appliqué la méthode de datation Th/U. Les échantillons des carottes S4 (à 13 m de profondeur) et S5 (à 16 m, 17 m et 19 m de profondeur) ont été analysés par spectrométrie alpha après totale dissolution et addition de traceur 232U/228Th suivant une méthode dérivée de celle de Ku (1976) (tab. 1). L’échan- tillon « S4-13.2» a été lavé en milieu acide, avant la mise en solution, pour séparer d’éventuelles pollutions par des matériaux externes au corail. La présence de 232Th qui se traduit par des rapports 230Th/232Th forts, montre que cette

17Tab. 1 : Datation isotopique par Th/U de dépôts coralliens marins prélevés au sud du bassin sédimentaire de la sebkha de l’Ariana.

18Tab. 1: Th/U isotopic date of marine corals deposits sampled to the south of the sedimentary basin of the Sebkha Ariana.

19pollution peut être importante et conduit à des âges Th/U trop vieux (Ku & Liang, 1984) ; c’est pourquoi nous avons appliqué la méthode des isochrones aux quatre échantillons qui avaient subi une attaque totale (Bishoff & Fitzpatrick, 1991). Compte tenu des barres d’erreurs, l’âge obtenu par cette méthode; 191 (2 = +18, -16) ka concorde avec celui obtenu par l’échantillon « S4-13.2 » après lavage; 230 (2 + 42,-36) ka, ce qui correspond au stade isotopique 7, soit l’avant dernier haut niveau marin qui se trouve juste au-dessous du dernier interglaciaire (Reyss et al., 1993).

4- Analyse sédimentologique et paléontologique des carottes

4.1- Caractères sédimentologiques des carottes

20Les résultats granulométriques de la fraction grossière (f > 63 µm) et de la fraction fine (f < 63 µm), des sédiments des six carottes (fig. 3) montrent la prédominance des dépôts sableux et des silts argileux organiques. En effet, au nord de la sebkha, suivant une radiale nord- ouest - sud-est (S1, S2 et S6), le faciès est formé de silts argileux à la base, intercalés par quelques niveaux sableux, lenticulaires d’épaisseurs variables (0,5 à 4 m). Ces silts argileux sont surmontés par un niveau sableux dont l’épaisseur augmente en allant vers le sud-est, avec un changement du faciès (fig. 3-A) caractérisé par l’ap- parition de niveaux calcaires à coraux (S6). Au sud-est de la sebkha, le faciès est essentiellement sableux (fig. 3-B), intercalés par des barres calcaires silto-argileux et par des grès argileux.

21Les silts argileux sont assez riches en foraminifères benthiques, témoignant d’un milieu de dépôt lagunaire. Ainsi la sebkha de l’Ariana et ses environs auraient accu- mulé d’épaisses séries de sable et des silts argileux d’âge quaternaire. Ces sédiments alluviaux sont en majeure partie, déposés par un ancien cours de la Medjerda,

22lorsque celui-ci débouchait dans cet espace (Pimienta, 1959 ; Jauzein, 1967 ; Jauzein, 1971 ; Ennabli, 1980).

23Au sud-est du bassin (S4), le dépôt sédimentaire est pratiquement formé par des sables fins, intercalés par des niveaux consolidés de calcaires silto-argileux et de grès marneux. Ces niveaux sont riches en foraminifères benthiques (entre autres Miliolidae, Elphidium et Ammonia), et en coraux témoignant d’un milieu de dépôt franchement marin peu profond.

    1. - ANALYSE PALÉONTOLOGIQUE DES CAROTTES S2 ET S4

24Les associations faunistiques dégagées (Planches I, II, III et IV) des deux carottes étudiées, montrent une évolu- tion générale d’un milieu ouvert vers un milieu fermé. Ces associations ont une extension très variable selon la position géographique des stations de prélèvement (fig. 1).

4.2.1 - Description faunistique de la carotte S2 (bordure nord de la sebkha), (fig. 4)

25– Unité I (de 50 à 34,6 m) : silts argileux, de couleur noirâtre, assez riches en matière organique. Dans ces dépôts, les foraminifères planctoniques (Globotruncana, Edbergella, Globorotalia…) correspondent à des formes remaniées et émoussées, transportées et déposées dans le milieu par l’oued Medjerda témoignant ainsi d’une influence continentale. Vers 45 m de profondeur, dans le niveau de silts argileux, on note un enrichissement en foraminifères benthiques, parmi lesquels on reconnaît des Miliolidae (Planche IV) (Quinqueloculina sp., Trilo- culina tricarinata, Triloculina gibba, Triloculina linneiana, Adelosina mediterranensis,…), des Elphi- diidae (Elphidium macellum, Elphidium crispum, Elphi- dium aculeatum, Elphidium cf. advenum) (Planche II), des Ammonia, des radioles d’échinodermes et des coraux isolés. Ces silts argileux compacts montrent des structures de dessication.

26Fig. 3 : Modalité de comblement sédimentaire de la sebkha de l’Ariana.

27Fig. 3: Sedimentary filling-up modalities of the Sebkha of Ariana.

28Cependant, l’observation microscopique de ce niveau sédimentaire (à 45 m), a permis de déceler la présence de pyrite et de fins cristaux gypseux ayant la forme de fines aiguilles. Ceci témoigne qu’à partir de ce niveau, le milieu de dépôt était de type lagune largement ouverte sur la mer.

  • Unité II (de 34,6 à 24 m) : faciès sableux presque azoïque, intercalé par des bancs de grès ferrugineux de couleur rougeâtre. Le grès ferrugineux devient beaucoup

29plus épais vers le sommet de cette unité et beaucoup plus riche en bioclastes calcaires associés à quelques forami- nifères benthiques et à des spicules d’échinodermes (Planche V, fig. A et B). Il montre des structures de dessiccations, comparables à celles observées à 45 m de profondeur.

  • Unité III (de 24 a 8,4 m) : silts argileux, avec interca- lations de niveaux sableux, riches en matière organique. A la base de cette unité, au niveau des silts argileux, on

30Fig. 4 : log lithologique du sondage carotté S2 implanté au nord de la sebkha.

31Fig. 4: Lithological log of the S2 cored borehole located to the North of the Sebkha.

32note une abondance de foraminifères benthiques à tests hyalins, présentant la même association (des Ammonia, des Miliolidae, des Elphidiidae et des ostracodes) que celle décrite précédemment à 45 m de profondeur et témoignant d’un milieu lagunaire fermé, siège d’une sédimentation vaseuse.

33Les sables argileux, sont caractérisés par la présence de grains de glauconie associés à des spicules d’oursins. Les rares foraminifères sont représentés par des formes planctoniques remaniées (Globotruncana), émoussées et mal conservées, transportées et déposées par l’oued Medjerda, témoignant d’un milieu lagunaire vaseux sous influence continentale.

34Unité IV (de 8,4 à 4 m) : argiles silteuses de couleur grisâtre. Les rares foraminifères, remaniés et émoussés, correspondent à des foraminifères planctoniques du

35Crétacé. Ils confirment un apport sédimentaire d’origine fluviatile. A 6 m de profondeur, on note la présence de quelques grains de glauconie, hérités des argiles et des marnes à passées glauconitiques, datées de l’Eocène inférieur (terme inférieur de la formation Bou Dabbous) qui affleurent au Jebel Amar et Nahli (Fournié, 1978).

36– Unité V (de 4 à 0 m) : sables fins de couleur jaune à ocre, riches en oxydes de fer. Ce faciès, essentiellement sableux, est formé de quartz et de calcite. Les foramini- fères planctoniques (Globotruncana, Hedbergella et Heterohelix), sont remaniés, mal conservés et émoussés. Ils proviennent des affleurements du Crétacé supérieur traversés et transportés par les oueds.

37Ce niveau sableux, épais de 4 m est très pauvre en fora- minifères benthiques. Cependant en allant vers le sud-est de la sebkha, au niveau de l’isthme de l’Ariana (S6), on

38Planche I : 1, 2, 4, 5, 8 et 9 Ammonia beccarii (1 et 4 face spirale, x 75); (2, 5 et 9 face ombilicale; 8 vue de profil) x 100. 3 et 6 Ammonia punc-

39tatogranosa (3 face spirale, x 75 ; 6 vue de profil, x 100). 7 Ammonia inflata, vue spirale, x 100. 10-12 Ammonia convexa (10 face ombilicale, x 150 ; 11 face spirale, x 150 ; 12 vue de profil, x 100).

40Plate I: 1, 2, 4, 5, 8 and 9 Ammonia beccarii (1 & 4 spiral side, x 75);

41(2, 5 & 9 umbilical side; 8 profile view) x 100. 3 & 6 Ammonia puncta-

42togranosa (3 spiral side, x 75; 6 profile view, x 100). 7 Ammonia inflata, spiral side, x 100. 10-12 Ammonia convexa (10 umbilical side, x 150; 11 spiral side, x 150; 12 profile view, x 100).

43Planche II : 1-3 Ammonia gr. beccarii (1 face ombilicale ; 2 face spirale ; 3 vue de profil) x 150. 4-5 Ammonia cf. inflata (4 face spirale ; 5 face ombilicale) x 150. 6-7 Elphidium aculeatum (face spirale, x 100). 8-9 Elphidium cf. advenum (8 vue de profil, x 200 ; 9 vue latérale, x 150). 10-11 Elphidium macellum (10 vue de profil ; 11 vue latérale) x 100.

    1. Elphidium crispum (12 et 14 vue latérale; 13 vue de profil) x 100. Plate II: 1-3 Ammonia gr. beccarii (1 umbilical side; 2 spiral side; 3 profile view) x 150. 4-5 Ammonia cf. inflata (4 spiral side; 5 umbi- lical side) x 150. 6-7 Elphidium aculeatum (spiral side, x 100). 8-9 Elphidium cf. advenum (8 profile view, x 200; 9 lateral view, x150). 10-11 Elphidium macellum (10 profile view; 11 lateral view) x100. 12-14 Elphidium crispum (12 & 14 lateral view; 13 profile view) x100.

44passe à un niveau assez épais, formé de sables fins et de sables argileux vaseux avec des concrétions de grès calcaire de 11 m d’épaisseur (fig. 5). Ces sables sont intercalés (à environ 4,5 m) par une dalle de calcaire argileux, épaisse de 50 cm, riche en foraminifères benthiques, et à caractère franchement marin. Cette dalle est marquée par des structures stromatolitiques (Planche VI, fig A), témoignant d’un environnement très peu profond (infra-tidal, zone de balancement).

453.4.2 - Dans la carotte S4 (fig. 6)

      • Unité I (de 20 à 17 m) : grès calcaires, de couleur brunâtre, avec une association faunistique riche bien conservée et diversifiée, représentée par Elphidium aculeatum, des Ammonia (Ammonia beccarii,…), des Miliolidae (Quinqueloculina Triloculina) associés à des fragments de coquilles de bivalves, de gastéropodes comme Turritella bratula, Bittium reticulatum, des spicules d’oursins et des coraux (Planche VI, fig. B, C et D). Cette association essentiellement benthique, est caractéristique d’un milieu marin chaud et peu profond.

      • Unité II (de 17 à 14 m) : faciès sableux. Les sables sont moyens à la base et fins au sommet. Ils renferment

46la même association de foraminifères que le niveau précédent. Les formes benthiques, en bon état de conser- vation, sont abondantes dans les sables fins. On y recon- naît des Ammonia, des Elphidium, des Miliolidae, des ostracodes, des gastéropodes et des radioles d’échino- dermes, témoignant d’un milieu franchement marin.

      • Unité III (de 14 à 11,8 m): le dépôt se caractérise par un calcaire silto-argileux, riche en coraux et en foramini- fères, essentiellement de formes benthiques parmi lesquels on reconnaît les Miliolidae (Triloculina, Quin- queloculina). Les Elphidium sont peu abondants, associés à des Miliolidae et des ostracodes remplis de matière orga- nique. L’observation microscopique de ce calcaire silto- argileux, montre un niveau bioclastique riche en gastéropodes et en bivalves (Planche VI, fig. B, C et D). On note aussi la présence de structures de dessiccation dont les fentes sont remplies de calcite (Planche V, fig. D).

47Ce niveau daté à l’aide de la méthode Th/U a fourni un âge de 191 (2 = +18, -16) ka, qui correspond au stade isotopique 7a (~ 200 000 ans), soit l’avant dernier haut niveau marin avant le dernier interglaciaire (Jedoui et al., 2003). Il s’agit donc d’un dépôt marin du Pléistocène moyen qui se retrouve à une altitude inférieure à celle du niveau marin actuel (-5,8 à -8 m).

48Planche III : 1 Elphidium translucens Natland (vue latérale, x 200).

492-3 Rosalina orientalus (2 face spirale ; 3 face ombilicale) x 75.

504-6 Rosalina bradyi Cushman (4 face spirale ; 5 vue de profil ; 6 face

51ombilicale) x 150. 7-9 Haynesina depressula (7 et 9 vue latérale ; 8 vue

52de profil) x 150. 10-12 Eponides repandus (10 face spirale ; 11 vue de profil et 12 face ombilicale) x 100.

53Plate III: 1 Elphidium translucens Natland (lateral view, x 200). 2-3 Rosalina orientalus (2 spiral face; 3 umbilical face) x 75. 4-6 Rosa- lina bradyi Cushman (4 spiral face; 5 profile view; 6 umbilical face) x 150. 7-9 Haynesina depressula (7 & 9 lateral face; 8 profile view) x 150. 10-12 Eponides repandus (10 spiral face; 11 profile view and 12 umbilical face) x 100.

54Le calcaire silto-argileux a révélé l’existence de structures de dessiccation (Planche V, f ig. D). Ces niveaux sédimentaires à aspects rougeâtres sont riches en oxydes de fer et en foraminifères benthiques (essentiellement des Ammonia), dont les tests sont souvent usés et épigénisés par des oxydes de fer et de la glauconie, ce qui pourrait traduire une phase d’émersion.

  • Unité IV (de 11,8 à 10,5 m) : sables très fins de couleur jaunâtre, avec quelques foraminifères principale- ment benthiques (Ammonia) et des ostracodes, bien conservés.

  • Unité V (de 10,5 à 9,6 m): ce niveau caractérisé par des siltites marneuses, très riche en microfaune, présente la même association faunique que le niveau précédent (14

55- 11,8 m). Les formes benthiques bien conservées témoi- gnent de l’influence marine. La présence timide d’une faune planctonique remaniée (Globotruncana) indique un apport continental (remaniements des dépôts crétacés).

56– Unité VI (de 9,6 - 0 m) : sables fins de couleur jaunâtre. L’association faunique est comparable à celle des niveaux sous-jacents, mais elle est très peu abon- dante. Les foraminifères trouvés à la base de ce faciès

57Planche IV : 1-2 Triloculina tricarinata (1 vue profil, x 75 ; 2 vue

58orale, x 100). 3-4 Triloculina gibba, x 100. 5-6 Quinqueloculina sp.,

59x 100. 7 Adelosina mediterranensis, x 75. 8 Triloculina linneiana, x 75.

609 Adelosina sp., x 50. 10 Lachlanella sp., x 100. 11 Spiriloculina sp.,

61x 75. 12 Pyrgo sp., x 75. 13-14 Lagena cf. globosa, x 100.

62Plate IV: 1-2 Triloculina tricarinata (1 profile view, x 75; 2 oral view, x 100). 3-4 Triloculina gibba, x 100. 5-6 Quinqueloculina sp., x 100.

637 Adelosina mediterranensis, x 75. 8 Triloculina linneiana, x 75.

649 Adelosina sp., x 50. 10 Lachlanella sp., x 100. 11 Spiriloculina sp.,

65x 75. 12 Pyrgo sp., x 75. 13-14 Lagena cf. globosa, x 100.

66sableux sont bien conservés et frais, ils témoignent de l’influence marine dans un milieu lagunaire ouvert. Au- dessus de 4 m et jusqu’à la surface, le sédiment est presque azoïque ce qui pourrait indiquer la fermeture de la lagune et son comblement en grande partie par les apports fluviaux. Ces apports détritiques terrigènes déposés au sud de la sebkha (plaine de Soukra-Chotrana) correspondent à des sables fins enrichis en concrétions calcaires blanchâtres qui pourraient être issus des calcaires du Crétacé supérieur (Burollet, 1956 ; Ben Ayed et al., 1985), dont les dépôts affleurent au nord des massifs de Jebel Nahli.

4 - EVOLUTION DU MILIEU DE DÉPÔT

67D’après les travaux antérieurs (Pimienta, 1953, 1959 ; Jauzien, 1967, 1971), la sebkha de l’Ariana a été un petit golfe ouvert (50 000 ans BP) sur la Méditerranée, comblé ensuite par les apports fluviaux de l’ancien cours de la Medjerda qui débouchait dans cette zone.

68L’analyse qualitative des Foraminifères benthiques et planctoniques, particulièrement sensibles aux variations

69Planche V: A et B (S2 : niveau compris entre 24 et 28 m) : grès ferrugineux riche en foraminifères benthiques (a) et bibalves (b) ; C (S2 : 24-28 m) : structures de dessiccation (C) dans le grès ferrugineux ; D (S4 : 11,8-14 m) : structures de dessiccation (d) dans le calcaires silto-argileux.

70Plate V: A &B (S2: level comprised between 24 and 28 m): iron sandstones rich in benthic foraminifera (a) and bivalvia (b); C (S2: 24-28 m): dessica- tion structures (C) within the iron sandstones; D (S4: 11.8-14 m): dessication structures (d) within the silty shaly limestones.

71de l’environnement marin, fournit des renseignements sur les conditions de sédimentation et sur la présence d’éventuels remaniements ((Zaoauli, 1971 ; Mansouri, 1979 ; Irzi, 1987, 2001). L’étude sédimentologique et microfaunique des sédiments du bassin sédimentaire de la sebkha de l’Ariana permet de reconstituer l’évolution paléogéographique du graben situé au nord de Tunis, entre le horst de Gammarth-Carthage à l’est et de Nahli à l’ouest (fig. 7). La datation des coraux précise la position chronologique d’une partie du remplissage sédimentaire.

    1. - LA PHASE FRANCHEMENT MARINE

72Lors de la phase transgressive, la mer couvrait toute la zone occupée par la sebkha de l’Ariana et le lac de

73Tunis (fig. 7A). Au nord-ouest de la dépression de l’Ariana (S2) se déposent des sables et des silts plus ou moins argileux (unité I et II) renfermant une microfaune marine essentiellement benthique : Ammonia beccarii, Quinqueloculina sp, Rosalina globularis, Elphidium crispum, comparable à celle qui vit actuellement dans le golfe de Tunis (Soussi, 1981 ; Ben Abdelkader & Soussi, 1996), dans le lac de Tunis (Zaoauli, 1971 ; Carbonel et al., 1981), dans le golfe de Gabès (Blanc-Vernet et al., 1979), dans la baie de Bou-Ismail au nord de l’Algérie (Mouelfi-El-Houari et al, 199) et dans l’océan Atlan- tique, à l’est de la péninsule de Dakar au Sénégal (Debenay & Redois, 1997). La présence de nombreuses formes planctoniques émoussées, mal conservées : Globotruncana, Rotalipora, Edbergella, remaniées du

74Fig. 5 : Log lithologique du sondage S6 implanté au sud de la sebkha.

75Fig. 5: Lithological log of the S6 cored borehole located to the South of the Sebkha.

76Crétacé, témoigne de l’importance de l’apport conti- nental par l’intermédiaire de l’oued Medjerda dans ce secteur de la dépression. La présence de pyrite et de gypse à l’échelle microscopique permet d’envisager la possibilité d’assèchements temporaires. L’existence de structure de dessiccation, d’un faciès sableux, azoïque ferrugineux au sommet de l’unité II indique le retrait de la mer et l’émersion.

77Dans la partie sud-est de la lagune (S4, S5), des niveaux riches en coraux sont associés à une microfaune benthique, Ammonia, Elphidium, Miliolidae. Ils ne renferment pas d’éléments crétacés remaniés, indiquant l’absence d’apports continentaux. Cette absence a permis le développement des coraux. Les datations effectuées sur les coraux indiquent un âge de 230 (+ 42

78–36) ka, correspondant au stade isotopique marin 7. La présence de fentes de dessiccation dans le calcaire silto- argileux riche en coraux et celle de niveaux riches en oxydes de fer attestent de la tendance à l’émersion. La

79

Fig. 6 : Log lithologique du sondage S4 implanté au sud de la sebkha (plaine de Soukra).

80Fig. 6: Lithological log of the S4 cored borehole located to the South of the Sebkha (Soukra Plain).

81mer se retire de la lagune au moment de la régression marine associée au stade isotopique marin 6.

82Un niveau corallien a également été trouvé dans la partie sud de la lagune de Tunis à un niveau plus profond, entre 30 m et 100 m (Abidi, 2005 ; communica- tion orale). Il est possible de supposer que la lagune de Tunis et la sebkha de l’Ariana ont eu la même évolution au cours de l’interglaciaire (stade isotopique 7). Leur évolution paléogéographique était intimement liée au comportement des oueds de la Medjerda et Méliane (Pimienta, 1959 ; Jauzien, 1967, 1971). La différence d’altitude des dépôts coralliens peut s’expliquer par une tectonique liée à la faille qui limite le bord nord du lac de Tunis (Aattafi, 2006 ; communication orale) qui aurait entraîné un affaissement plus important de la lagune de Tunis par rapport à la sebkha de l’Ariana. Un phénomène de subsidence dans le graben occupé par les lagunes, due à l’effet conjugué de la tectonique et des importants apports par les oueds Medjerda et Méliane

83Planche VI : A Structures stromatolitiques (a) observée dans le calcaire argileux au sud-est du bassin à une profondeur comprise entre 4,5 et 5 m; B (S4 : 11,8-14 m) : calcaire silto-argileux riche en coraux (b) ; C (S4 : 11,8-14 m) : avec 1 : corail ; 2 : Fissurella italica ; 3 : Clanculus corallinus Gemlia ; 4 : Calliostoma tauromiliaire (Sacco) ; 5 : terriers d’annélides ; 6 : Nassa sp. ; D (S1:17,8-20 m) : avec Bittium reticulatum

84Plate VI: A Stromatolites structures (a) observed in the shaly limestones to the south-east of the basin at 4.5 and 5 m depth; B (S4: 11.8-4 m): silty shaly limestones rich in corals (b) C (S4: 11.8-14 m): with 1: Coral; 2: fissurella italica; 3: Clanculus corallinus Gemlia; 4: Calliostoma tauromiliaire (Sacco); 5: annelidaes burrows; 6: Nassa sp.; D (S1:17.8-20 m): avec 1: bivalvia shells; 2: echinoderm spicules; 3: Bittium reticulatum.

85peut aussi justifier la différence d’altitude des deux dépôts coralliens.

    1. - LA LAGUNE OUVERTE SUR LA MER.

86La sédimentation postérieure au stade 7 correspond, dans la dépression de l’Ariana, à une sédimentation holo- cène (stade isotopique 1). La lagune demeure sous l’in- fluence conjuguée des apports fluviatiles, continentaux et des apports marins. Au début de l’Holocène, vers 8000 - 6000 ans BP, alors que la dernière transgression postgla- ciaire atteint le littoral actuel (Berger, 1978 ; Duplessy & Ruddiman, 1984 ; Fairbanks, 1989 ; Duplessy et al., 1992,

871993 ; Jedoui et al., 1998 ; Jedoui, 2000), l’oued Medjerda s’est détourné de son cours primitif et s’est dirigé vers le NE, suite à un glissement de terrain à oued Ellil permet- tant ainsi l’alluvionnement de toute la surface qui s’offrait à lui, située au nord des Jebels Amar et Nahli (Jauzien et al., 1975). Les apports alluviaux de la Medjerda, une fois

88déposés dans le golfe, sont repris par la houle et les courants littoraux et distribués sous forme de flèches litto- rales qui ont contribué à l’isolement de la lagune. Sa migration a repris vers 2200 ans BP, avant de combler la sebkha de l’Ariana. Cependant la lagune reste assez long- temps ouverte sur la mer puisque les Arabes, vers 1300 ans BP, l’appelaient encore la Mer d’Azur (Jauzien, 1967).

89La sédimentation dans la lagune est influencée par les variations du tracé du cours de l’oued Medjerda. Au nord-ouest de la lagune de l’Ariana (fig. 7B), en S2, les argiles silteuses (unité IV) ne renferment que des forami- nifères dérivés du Crétacé, indiquant une origine fluvia- tile. Mais en S1, à une profondeur comprise entre 17,8 et 20 m, la présence de l’espèce Bittium reticulatum asso- ciée à d’autres formes de gastéropodes, des bivalves et des radioles d’échinodermes (Pl. VI, fig.D), témoigne d’un milieu de lagune ouverte sur la mer.

90Au sud-est de la lagune (S4), l’influence marine est très sensible dans les unité IV et V. L’association faunis-

91Fig. 7 : Evolution paléogéographique de la sebkha de l’Ariana.

92Fig. 7: Palaeogeographic evolution of the sebkha of Ariana.

93tique est formée par les foraminifères benthiques des genres Ammonia (A. beccarii, A. gr. beccarii,

94A. inflata), Elphidium (E. crispum…), des Miliolidae (Quinqueloculina, Triloculina…). Au niveau du sondage S6, l’influence marine est essentiellement traduite par le calcaire argileux à stromatolithes (épais de 50 cm), témoignant d’un environnement marin très peu profond (zone de balancement de la mer), et par la fraîcheur et l’état de conservation des formes benthiques comme A. beccarii, A. gr. beccarii et du gastéropode Bittium reticulatum. Dans l’ensemble de la lagune, l’influence continentale est caractérisée par la présence d’une faune planctonique remaniée, dans laquelle on reconnaît les formes Rotalipora, Globotrun- cana et Edbergella d’âge crétacé supérieur (Robas- zynsky, 1984) qui indiquent un apport continental à partir des affleurements marno-calcaires des massifs Nahli.

    1. - LA PHASE DE FORMATION DE LA SEBKHA.

95Vers la surface du remplissage sédimentaire du bassin, le changement microfaunistique (Mansouri, 1979 ; Mansouri et al., 1979), marqué par la dominance des Ammonia convexa et A. inflata associées aux formes d’ostracodes : Cyprideis torosa, Loxoconcha elliptica, Pontocythere, Pontocypris et par des Tyrrhenocythere (Krstic, 1977 ; Yassini & Ghareman, 1976), annonce l’ap- parition des sulfates dans ce milieu et la fermeture progressive de la lagune.

96Actuellement, la fermeture de la lagune et l’installa- tion de la sebkha se traduit par la disparition de toutes les espèces faunistiques. En effet dans le centre de la sebkha, les concentrations en sulfates augmentent avec précipita- tion de gypse. Cette précipitation forme essentiellement en surface des sels gemmes caractéristiques d’un milieu de dépôt exclusivement évaporitique, de type sebkha.

97Ces mêmes conditions ont été observées dans le sud de la Tunisie au niveau des sebkha Boujmel et El Melah (Perthuisot, 1975 ; Lakhdar et al., 2006).

- CONCLUSION

98Cette étude a permis la reconstitution des paléoenvi- ronnements dans la dépression de l’Ariana depuis 200 000 ans à partir des données sédimentologiques et paléontologiques, essentiellement de l’étude des forami- nifères benthiques, provenant de deux sondages carottés, S2 et S4, atteignant respectivement 50 et 20 m de profon- deur.

99La sebkha de l’Ariana correspondait à une dépression ouverte sur la mer et comblé par les apports fluviatiles de l’oued Medjerda. Du nord-ouest au sud-est en passant par la dépression de la sebkha, le stock sédimentaire évolue. Au nord-ouest du bassin, prédomine un faciès silto-argileux. Au centre de la sebkha, ces silts argileux deviennent plus vaseux et sont surmontés par un niveau assez épais de sables fins. La sédimentation silto-argi- leuse témoigne d’un milieu de dépôt calme et profond qui se réalise par simple décantation. En évoluant vers le sud-est, la sédimentation devient de plus en plus sableuse, fine, parfois graveleuse avec apparition de barres consolidées de grès ferrugineux, de calcaires silto-argileux et de calcaires argileux à structures stroma- tolitiques. Il faut signaler la présence de lentilles de sable dans les dépôts silto-argileux et de lentilles de silts argi- leux et d’argiles vaseuses dans les niveaux sableux. Ceci laisse supposer un environnement de type deltaïque à l’embouchure de l’oued Medjerda.

100L’association de foraminifères benthiques dans le

101sédiment profond comprend des formes franchement marines: Ammonia beccarii, Quinqueloculina sp., Rosa- lina globularis, Elphidium crispum… Leur importance diminue dans les niveaux supérieurs. La présence de foraminifères planctoniques remaniés du Crétacé traduit l’apport de sédiments continentaux. Les associations de foraminifères benthiques concordent avec les associa- tions d’ostracodes reconnues par Mansouri (1979) dans les carottes prélevées, jusqu’à 2 m de profondeur, dans le centre de la sebkha.

102L’étude a révélé la présence de deux phases de remplissage de la lagune, séparées par des indices d’émersion: fentes de dessiccation, oxydes de fer… La datation Th/U: 190 (+18, -16) ka, obtenue sur les dépôts coralliens provenant de la partie inférieure du remplis- sage indique un âge correspondant au stade isotopique marin 7a (environ 200 000 ans). A cette époque, la sebkha de l’Ariana fonctionnait comme un golfe ouvert sur la mer Méditerranée à une altitude de - 8 à - 13 m, inférieure au niveau marin actuel. Ceci pourrait être expliqué par un phénomène d’effondrement du bassin sédimentaire en liaison avec la tectonique et les apports sédimentaires importants provenant des deux oueds Medjerda et Méliane. La partie supérieure du remplis- sage date de l’Holocène et se serait déposée à partir de

1038000 ans, lorsque la mer, au moment de la déglaciation, se rapproche du littoral actuel.

104Un hiatus sédimentaire important semble devoir être envisagé entre 190000 ans et 8000 ans BP. Aucun dépôt pouvant être attribué au Tyrrhénien (stade isotopique 5) n’a été reconnu dans la lagune. Le niveau atteint par la mer lors du stade isotopique 5 était cependant nettement supérieur à celui atteint lors du stade isotopique 7 et des dépôts marins d’âge tyrrhénien existent au-dessus du niveau actuel sur le littoral de la péninsule du Cap Bon (Bonvallot & Paskoff, 1983 ; Chakroun et al., 2009). Des analyses géochronologiques isotopiques détaillées, plus fines devront être faites, de même que des analyses micropaléontologiques, basées sur l’aspect qualitatif et quantitatif des coraux et des foraminifères benthiques afin de mieux suivre l’évolution paléogéographique de la dépression de l’Ariana.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Chadia Zaara Ben Mosbah, Kmar Ben Ismaïl‑Lattrache, Moncef Gueddari et Jean‑Louis Reyss, « Évolution biosédimentaire du dépôt quaternaire de la lagune de l'Ariana, Tunisie (une zone humide du Maghreb Nord) », Quaternaire [En ligne], vol. 21/2 | 2010, mis en ligne le 22 novembre 2018, consulté le 26 octobre 2020. URL : http://journals.openedition.org/quaternaire/5548 ; DOI : https://doi.org/10.4000/quaternaire.5548

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Auteurs

Chadia Zaara Ben Mosbah

Laboratoire de Géochimie et de Géologie de l’Environnement, Département de Géologie, Université de Tunis El Manar, Tunis 2092, Tunisie. Courriel : Zaara_chadia@yahoo.fr

Kmar Ben Ismaïl‑Lattrache

Unité de recherche Environnement Sédimentaire et Structuraux et Système Pétroliers Département de Géologie, Université de Tunis El Manar, Tunis 2092, Tunisie.

Moncef Gueddari

Laboratoire de Géochimie et de Géologie de l’Environnement, Département de Géologie, Université de Tunis El Manar, Tunis 2092, Tunisie.

Jean‑Louis Reyss

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Domaine du CNRS, Av de la Terrasse, 91198 Gif-sur-Yvette cedex (France).

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