benaouali en français

CR Geoscience 338 (2006) 115–125
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Géodynamique
Cinématique post-crétacé des systèmes Atlas et Tell
dans le centre de l'Algérie: pliage précoce de l'avant-pays et
déformation liée à la subduction
Narimane Benaouali-Mebarek une , Dominique Frizon de Lamotte b , ∗ , Eduard Roca c ,
Rabah Bracene ré , Jean-Luc Faure une , William Sassi une , François Roure une
une Institut français du pétrole, BP 311, 92852 Rueil-Malmaison cedex, France
b Département des sciences de la Terre et de l'environnement, CNRS UMR 7072, université de Cergy-Pontoise,
95031 Cergy-Pontoise cedex, France
c Departament de Geodinàmica i Geofísica, Universitat de Barcelona, 08028 Barcelone, Espagne
ré SONATRACH explo, av. du 1er-Novembre, Boumerdès, Algérie
Reçu le 4 octobre 2005; accepté après révision le 8 novembre 2005
Disponible en ligne le 20 décembre 2005 Rédigé sur
invitation du comité de rédaction
Abstrait
Les données disponibles sur la surface et le sous-sol industriel fournissent la base d'une coupe transversale équilibrée générale de la plate-forme du Sahara à la mer Méditerranée dans le centre de l'Algérie. Cette
section donne un aperçu de l'ensemble de l'orogène maghrébin comprenant du sud au nord les domaines structuraux suivants: le système de l'Atlas intra-continental; le système Tell externe, dérivant de la paléo-marge
africaine; le domaine des Flyschs, représentant la couverture de l'ancien domaine océanique et, enfin, le domaine des Kabylides des af fi nités européennes. La restauration du segment sud de la section, comprenant les
systèmes Atlas et Tell externe, donne une valeur minimale de 40 km (20%) de raccourcissement horizontal. Pour cette partie de la section, un scénario cinématique en quatre étapes, construit à l'aide du logiciel
THRUSTPACK, illustre les principales étapes de l'historique des déformations: (1) Impulsion de déformation «Atlas» de l'Éocène tardif, (2) Dépôt au Miocène précoce d'une séquence fl exurale épaisse, (3) Mise en place
au Miocène moyen-tardif des nappes de Tell et (4) Miocène tardif pour présenter des poussées hors séquence. Sur cette base, un modèle géodynamique conceptuel est proposé pour l'ensemble de l'orogène maghrébin.
Après l'événement Atlas, qui vient de précéder le roll-back de la dalle Téthyane, le modèle met l'accent sur le rôle de la subduction responsable de: (1) la fl exuration de la plaque de subduction (effet de traction de la
dalle), (2) le développement à la fois du prisme d'accrétion et bassin d'arrière-arc, et (3) soulèvement tardif lié à la rupture de la dalle. un modèle géodynamique conceptuel est proposé pour l'ensemble de l'orogène
maghrébin. Après l'événement Atlas, qui vient de précéder le roll-back de la dalle Téthyane, le modèle met l'accent sur le rôle de la subduction responsable de: (1) la fl exuration de la plaque de subduction (effet de
traction de la dalle), (2) le développement à la fois du prisme d'accrétion et bassin d'arrière-arc, et (3) soulèvement tardif lié à la rupture de la dalle. un modèle géodynamique conceptuel est proposé pour l'ensemble de
l'orogène maghrébin. Après l'événement Atlas, qui vient de précéder le roll-back de la dalle Téthyane, le modèle met l'accent sur le rôle de la subduction responsable de: (1) la fl exuration de la plaque de subduction (effet
de traction de la dalle), (2) le développement à la fois du prisme d'accrétion et bassin d'arrière-arc, et (3) soulèvement tardif lié à la rupture de la dalle. Pour citer cet article: N. Benaouali-Mebarek et al., CR Geoscience 338 (2006).
© 2005 Académie des sciences. Edité par Elsevier SAS. Tous les droits sont réservés.
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Cinématique post-Crétacé de l'Atlas et du Tell en Algérie centrale: plissement précoce de l'avant-pays et déformation liée à la subduction. L'accès aux
données de surface et de subsurface a permis de réaliser une coupe équilibrée complète depuis la plate-forme saharienne jusqu'à la mer Méditerranée, en Algérie
centrale. Cette coupe donne un aperçu sur l'ensemble de l'orogène alpin d'Afrique du Nord, qui comporte les domaines structuraux suivants, du sud au nord: (1) le
système intracontinental atlasique, (2) le Tell externe, hérité de la paléo-marge africaine, (3) le domaine des Flyschs, représentant la couverture sédimentaire de
*Auteur correspondant.
Adresse électronique: [email protected] (D. Frizon de Lamotte).
1631-0713 / $ - voir les débuts © 2005 Académie des sciences. Edité par Elsevier SAS. Tous les droits sont réservés.
doi: 10.1016 / j.crte.2005.11.005

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l'ancien océan téthysien et (4) le domaine Kabyle, dont les af fi nités sont européennes. La restauration de la partie sud de la coupe, c'est-à-dire la partie comprenant
l'Atlas et le Tell externe, conduit à l'estimer un raccourcissement horizontal minimum de 40 km (20%). Pour cette partie de la coupe, un modèle cinématique en
quatre étapes a été construit en utilisant le logiciel THRUSPACK. Ces quatre étapes correspondant aux principaux événements de l'histoire tectonique: (1) phase
atlasique de la fi n de l'Éocène, (2) dépôt au cours du Miocène inférieur d'une épaisse séquence sédimentaire fl exurale, (3) mise en place des nappes telliennes au
Miocène moyen, (4) développement de chevauchements hors séquence du Miocène terminal à l'Actuel. Sur cette base, un modèle géodynamique conceptuel est
proposé pour l'ensemble de l'orogène maghrébin. Pour citer cet article: N. Benaouali-Mebarek et al., CR Geoscience 338 (2006).
© 2005 Académie des sciences. Edité par Elsevier SAS. Tous les droits sont réservés.
Mots clés: Coupe transversale équilibrée; Modélisation cinématique; Subduction; Cénozoïque; Le nord de l'Algérie
Mots-clés: Coupe équilibrée; Modèle cinématique; Subduction; Cénozoïque; Algérie du Nord
1. Introduction développé dans l'avant-pays du Tell – Rif sur le site d'un bassin
d'extension continental préexistant [34] .
Le présent article vise à clarifier et à améliorer les relations
cinématiques et chronologiques entre le Tell et l'Atlas dans le centre de
l'Algérie. La question des relations avec l'ouverture de la mer
Méditerranée sera également abordée. A cet effet, nous présentons une
coupe transversale régionale équilibrée nord-sud, modifiée à partir de
coupes préliminaires par Bracène [9] et Roca et al. [44] ( Fig. 2 ). Cette
section traverse tout le système orogénique du centre de l'Algérie, de la
plate-forme saharienne à la mer Méditerranée, et fournit les premières
estimations du raccourcissement horizontal nord-sud pour ce segment
du système orogénique. Il est basé sur une cartographie géologique
ancienne et une interprétation de données souterraines non publiées
(lignes industrielles et puits d'exploration). Sur cette base, un scénario
cinématique et géodynamique original est proposé, dans lequel le rôle
majeur de la subduction dans le développement et le soulèvement
ultérieur du Tell est souligné.
La géométrie crustale et lithosphérique de la Méditerranée
occidentale est principalement le résultat d'une convergence du Crétacé
supérieur-Néogène entre l'Europe, la péninsule ibérique et l'Afrique, qui
génère la subduction de l'océan maghrébin Téthys sous la marge
continentale sud de la plaque ibérique [4,8,43] et l'inversion tectonique
des systèmes de rift mésozoïque continental préexistants. Par
l'Oligocène, le recul inféré `` vers le sud '' mais aussi `` vers l'ouest '' et ``
vers l'est '' de la dalle océanique subductrice de Téthys a favorisé la
formation d'un ensemble de bassins d'extension (bassin de València,
bassins LiguroProvençal, Alboran, Tyrrhénien et Algérien) par l'arrière
arc se propageant dans la plaque ibérique supérieure. Cette zone de
subduction était également responsable du développement du système
complexe d'orogènes présents le long des marges continentales sud
ibérique et nord de l'Afrique (système de poussée bétique-baléare et
Maghrebides, respectivement).
Dans ce contexte, le domaine orogénique maghrébin cénozoïque
est classiquement séparé en deux systèmes différents: le Tell-Rif ou
Maghrebides et l'Atlas ( Fig. 1 une). Bordant la Méditerranée
occidentale, le système Tell-Rif (Tell en Algérie et en Tunisie, Rif au
Maroc) est supposé être une «chaîne alpine» ( [18] et références),
c'est-à-dire une chaîne résultant de la fermeture d'un domaine
océanique. Plus précisément, le système Tell comprend: (1) les
zones internes (ou kabylides), d'af fi nités européennes [8] , (2) le
domaine des Flyschs, qui correspond à l'ancienne couverture
sédimentaire des Téthys maghrébins, et (3) les zones externes (Tell
ss) correspondant à la paléomarge africaine inversée du Téthys
maghrébin. En revanche, le système Atlas est une chaîne ``
intra-continentale '' (c.-à-d.
2. Tectonostratigraphie et géologie structurale du nord de
l'Algérie
L'Atlas et le Tell externe ( Fig. 1 ) faisaient partie de
la marge sud de la Téthyane au cours du Mésozoïque. Leur évolution
géodynamique depuis le Trias comprend (voir revue dans [44,49] ): (1) un
épisode de rupture pendant le Trias supérieur et le Jurassique précoce; (2)
un épisode post-rift d'affaissement thermique et d'accrétion océanique
Téthyane du Jurassique moyen jusqu'au Crétacé supérieur et (3) des
épisodes de convergence et de compression au cours du Cénozoïque.
Comme indiqué ci-dessus et en fonction de leurs paramètres
géodynamiques spécifiques ainsi que des caractéristiques structurelles et
stratigraphiques au cours de leur évo-

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Fig. 1. Carte structurelle du nord de l'Algérie (modifiée à partir de la carte géologique de l'Algérie (échelle: 1: 500 000 et [27,50] ): ( une) une carte. Fig. 1. Carte structurale de l'Algérie
du Nord (modi fi é d'après la carte géologique de l'Algérie à 1: 500000 et [27,50] ): ( une) carte de localisation.
solution, plusieurs domaines ont été identi fi és dans le nord de l'Algérie.
Il s'agit, du sud au nord: de la plateforme du Sahara, des systèmes Atlas
et Tell externe, des Flyschs et enfin des domaines Kabylides ( Fig. 1 ).
La plate-forme du Sahara est constituée d'un socle précambrien
déformé au cours de l'orogenèse panafricaine, recouvert d'une couverture
sédimentaire paléozoïque et mésozoïque plate et faiblement déformée (voir
les critiques dans [5,53] ). Il est séparé de l'Atlas par le Front Sud-Atlas
(SAF). Au sud du SAF, inversion alpine, bien que visible à de nombreux
endroits [9,20,31] , reste faible et localisé. Nous allons donc nous concentrer
sur les domaines situés au nord de la SAF ( Fig. 1 ).
2.1. Le système Atlas
À grande échelle, le système Atlas est compris entre les fronts Tell et
Sud-Atlas ( Fig. 1 une). En Algérie, le système Atlas comprend la ceinture
plissée-poussée de l'Atlas (Sahara Atlas et Aurès) et le domaine du Haut
Plateau, caractérisé par une séquence mésozoïque mince et tabulaire. Le
long de notre coupe transversale ( Fig. 2 ), le domaine du Haut Plateau
n'existe pas et le contact entre les systèmes Tell et Atlas se fait à travers le
domaine du `` Pré-Atlas '', une région caractérisée par des anticlinaux
espacés développés au-dessus de l'évaporite du Trias supérieur ou des
décollements moins profonds ( Fig. 2 ).
Le contact entre le Pré-Atlas et l'Atlas du Sahara est souligné par
une faille de poussée nord-vergente: la faille dite du Nord-Atlas. En tant
que front sud-atlas, la faille nord-atlas est une caractéristique composite
impliquant une déformation peu profonde à peau mince dans la
couverture sédimentaire [10,11,21] . Cependant, le sous-sol apparaît
également impliqué à différentes étapes de l'historique des déformations [49] .
L'inversion et le soulèvement connexe du système Atlas de l'Algérie
résultent de deux événements tectoniques principaux. Le premier,
responsable des déformations majeures et du développement de
grands plis orientés NE – SO, s'est produit entre l'Eocène moyen et
l'Aquitanien.
[10,44] . Le deuxième événement génère des plis et des poussées orientés
est-ouest au cours du Pléistocène [1,24,27,33] . Entre ces deux impulsions
compressives, le Miocène a été une période de relative quiescence,
caractérisée par le dépôt d'une séquence fl exurale relativement épaisse
déposée en milieu continental ou marin. Des failles normales se sont
développées à certains endroits pendant cette période [dix] . La séquence
miocène est conservée le long de la coupe transversale ( Fig. 2 ) dans le
bassin de M'sila du Miocène (Burdigalien à Tortonien), qui repose en
discordance sur des roches crétacées précédemment plissées et faussées
appartenant au système Atlas ( Fig. 3 ).
2.2. Le système Tell externe
Le système Tell ( Figues. 1 et 2 ) est situé entre le
Domaine Flysch et Atlas. Il est formé par un complexe d'accrétion
dérivant de la paléomarge africaine des Téthys maghrébins. Cette
couverture sédimentaire (du Trias au Néogène) est composée
d'épaisses séquences sédimentaires à caractère principalement
marneux.
Le système Tell renverse l'Atlas et les séquences miocènes
sus-jacentes du bassin de M'sila. Ce bassin supporte un épais tas de
terranes allochtone, les soi-disant `` nappes telliennes '', qui sont des
nappes entraînées par gravité formant un éventail imbriqué assez
complexe [32] .

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Fig. 2. Coupe transversale équilibrée générale de la plate-forme du Sahara au bassin algérien: ( une) état actuel, ( b) section restaurée, pour l'Atlas et le Tell externe uniquement, à la fin du
Crétacé.
Fig. 2. Coupe équilibrée générale à travers l'Algérie du Nord depuis la plate-forme saharienne jusqu'à la Méditerranée: ( une) état actuel; ( b) coupe restaurée à la fi n du Crétacé (la
restauration ne concerne que les domaines atlasique et tellien).
D'un point de vue lithostratigraphique, ces nappes sont formées par les
séries du Crétacé supérieur au Miocène inférieur [50] .
Au nord, le décollement du sol des nappes Tell repose sur le grand
empilement imbriqué orienté vers l'est de poussées orientées vers le sud,
composé de strates jurassiques à albiennes se découpant dans la fenêtre
tectonique de Bibans ( Fig. 3 ). Dans notre interprétation, ces strates
imbriquées constituent l'ancien substrat des nappes telliennes qui s'en sont
détachées le long d'horizons sous-compactés et surpressés situés au
sommet des strates albiennes. En conséquence, la fenêtre Bibans est
interprétée comme un grand duplex avec une poussée de toit dans les
strates albiennes et une poussée de plancher le long des évaporites du
Trias.
Comme dans l'Atlas, les roches du socle ne rognent pas dans le système
Tell externe, du moins le long de notre coupe transversale ( Fig. 2 ), et les
unités de poussée de couverture impliquées montrent une géométrie
(c'est-à-dire des plis) indiquant que le sous-sol en dessous est presque plat.
Ceci indique que le sous-sol n'est pas impliqué sous le système de poussée
Tell (et donc que la déformation du sous-sol a eu lieu plus au nord) ou qu'il
est déformé formant un duplex avec une poussée de toit relativement plat
(hypothèse choisie dans Figues. 2 et 4 ).
Les roches du Jurassique à l'Albien qui rognent dans la fenêtre de
Bibans sont affectées par un clivage synfolding, qui s'exprime d'ailleurs
partout dans les «massifs externes» du système Tell-Rif [3,19,21,41] .
En raison de l'absence d'un tel clivage dans les roches du Crétacé
supérieur des nappes telliennes, il a été interprété par certains auteurs [41]
comme preuve d'événements tectoniques compressifs du Crétacé
supérieur. Au contraire, dans notre interprétation, la différence de style
tectonique entre les niveaux du Crétacé inférieur et supérieur est liée à
un fort découplage entre le mur suspendu de la poussée du toit du
duplex et les chevaux du duplex. En conséquence, les couches de
toiture se sont détachées pour former les nappes telliennes alors que la
déformation interne, exprimée par le clivage, était concentrée chez les
chevaux du duplex.
2.3. Le domaine des Flyschs
Au nord de la fenêtre tectonique de Bibans, le domaine des Flyschs ( Fig. 1 )
est interprétée comme la couverture sédimentaire du Téthys maghrébin [18,25,50]
. Ce domaine est actuellement exposé dans de grandes feuilles de poussée
(nappes), qui sont prises en sandwich entre la pile de poussée imbriquée de
Bibans et les Kabylides mais également superposées à eux.

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Fig. 3. Profil sismique et coupe temporelle interprétative montrant les relations entre: le Tell Foreland, le «bassin néogène de M'sila», les nappes telliennes et la fenêtre de Bibans.
Fig. 3. Pro fi ls sismiques et coupe «temps» interprétatif, illustrant les relations entre l'avant-pays tellien, le bassin néogène de M'sila, les nappes telliennes et la fenêtre des Bibans.
Cette dernière position avait suscité de vifs débats sur sa position
initiale (voir discussion dans [50] ). Cependant, suivant les arguments
stratigraphiques et sédimentologiques développés [50] , il est
actuellement admis que sa position initiale se situait entre le «Dorsale
calcaire», qui représente la couverture mésozoïque des Kabylides, et
le Tell externe. Ainsi, la position actuelle des nappes du Flysch, sous
ou au-dessus des Kabylides, devrait résulter d'un cloisonnement
devant le filet de sécurité formé par les massifs kabyliens.
Dans le domaine des Flyschs, un décollement majeur se situe entre les
niveaux siliciclastiques du Crétacé inférieur et leur substrat jurassique (série
Achaïches), qui n'est connu que dans une petite fenêtre tectonique sous le
massif de la Petite Kabylie [7] . Ce décollement a permis le développement
d'une importante contre-poussée orientée vers le nord n'impliquant que les
séquences de mouches les plus jeunes (c'est-à-dire les séquences du
Crétacé inférieur et les plus jeunes), alors que les séquences basinales plus
anciennes du Mésozoïque étaient sous-poussées sous les massifs des
Kabylies. Les niveaux Oligocène – Miocène inférieur sont également
détachés de leur substrat, formant la nappe de poussée numide. Cette nappe
supérieure est principalement composée d'une séquence turbiditique jusqu'à
2000 m d'épaisseur interprétée comme
une séquence fl exurale déposée devant les Kabylides en mouvement et
équivalente à celle connue dans les Apennins méridionaux et en Sicile [13] ainsi
que dans le Rif et la Bétique occidentale [18] . Une poussée tardive hors
séquence [39] est nécessaire pour expliquer la position actuelle de la feuille
de poussée numide et pour réaliser la construction de la chaîne.
2.4. Les Kabylides
Les Kabylides forment un coin crustal supérieur, initialement situé au
nord de la Téthys maghrébine [8] , qui renverse la marge africaine de la
Téthys maghrébine le long d'une faille de poussée majeure plongeant vers
le nord qui correspond à la suture miocène de cet océan. Il comprend
différents complexes de nappes équivalents à ceux connus dans la
Bétique interne et le Rif ainsi que dans le nord de la Sicile et de la Calabre
(voir [36] pour un examen).
La structure interne des Kabylies est complexe, avec superposition
alpine de failles extensives et compressives. Il comprend différents
complexes de nappes, coupés par des failles extensionnelles à faible
angle du Miocène, à pendage nord et à pendage nord actif [6] et pendage
sud (comme la faille responsable du séisme de Boumerdès 2003