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chain. Analysis of the "tectonic knot" déformations of Djebel Ech Cherichira: Sliding, blocking and rotation Abstract — The central Tunisian N-S chain shows here and there NE-SW curves which gave birth to complex tectonic knots formation and mechanism évolution of which are not well known. The structural analysis of Ech Cherichira knot permits to propose a new interpretation of the structural "anomaly" in relation with the évolution of all N-S chain. The mechanism proposed is based on the évolution of a déformation ranging from sliding to a rotation following by blocking: under the NW-SE compression effect outlined in Eocene and pronounced during the Miocene and ancient Quaternary, the N-S limbs from this chain slide in a senestral (to/or) inverse senestral motion along N-S deep accident. This translation sticks to the deep shearing zone oriented NW 60-70. The N-S links undergo then, a horary rotation accompanied by a dextral dragging and by a moulding of their southern extremity along the NE-SW direction. Abridged English Version — I. INTRODUCTION. — The Tunisian N-S chain is a major orographic element which limits the structures of central Tunisian Atlas at the West, and the Sahel plain at the East. It is localized below an accidents zone which affects the pre-Mesozoic base. This chain is formed by submeridian links characterized by superposition of Eocene-Quaternary compressive structures over Cretaceous distensive structures. These links are marked here and there by axis bending which forms complex "tectonic knots" whose formation and déformation mechanisms are not still known. The structural analysis of J. Ech Cherichira segment permits to propose a new interpretation for these "tectonic knots" of the Tunisian N-S chain. This interpretation is based on sliding faults, blocking and rotation mechanisms. II. DÉFORMATION ANALYSIS OF J. ECH CHERICHIRA SECTOR. — The J. Ech Cherichira structure (Fig. 2) corresponds to an anticline segment oriented N 60 and lopsided to the NE. (a) The NW flank shows a stratigraphic series stretched from Coniacian to Miopliocene. At Et Tengouche and along Oued Et Telia, this flank is affected by a decametric to hectometric folds which are lopsided to the NW and
accidents zone which affects the pre-Mesozoic base. This chain is formed by submeridian links characterized by superposition of Eocene-Quaternary compressive structures over Cretaceous distensive structures. These links are marked here and there by axis bending which forms complex "tectonic knots" whose formation and déformation mechanisms are not still known. The structural analysis of J. Ech Cherichira segment permits to propose a new interpretation for these "tectonic knots" of the Tunisian N-S chain. This interpretation is based on sliding faults, blocking and rotation mechanisms. II. DÉFORMATION ANALYSIS OF J. ECH CHERICHIRA SECTOR. — The J. Ech Cherichira structure (Fig. 2) corresponds to an anticline segment oriented N 60 and lopsided to the NE. (a) The NW flank shows a stratigraphic series stretched from Coniacian to Miopliocene. At Et Tengouche and along Oued Et Telia, this flank is affected by a decametric to hectometric folds which are lopsided to the NW and are often affected by direction faults (Fig. 3). Note présentée par Michel DURAND-DELGA. 0249-6305/88/03071277 S 2.00 © Académie des Sciences 1278 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1277-1282, 1988 At the NE of J. Ech Chérichira, this flank continues at J. Bou Zellouma and Sidi Messaoud région, where its inclination is 20 to 50° W to NW. Towards the SW, between J. Ech Chérichira and El Guentass région, it undergoes a progressive rotation and its direction changes from the NE-SW to the N-S. (b) The SE flank, straightened up and locally lopsided at J. Ech Chérichira, is formed by a Miocene series which is unconformable on the Eocene beds (Fig. 2 and 3). Towards the NE, this flank expands from J. Ouled Kredija where its inclination is 50 to 60° SE. At the East of the J. Bou Zellouma, it is affected by a decametric to hectometric folds whose axes are oriented N 30-50, 10-30° SW. These folds are primed, lopsided to the SE and generally affected by N 160-NS senestral to senestral reverse faults. These secondary structures result from a blocking of all the megastructures. (c) The megastructure core is occupied, at J. Ech Chérichira,
région, where its inclination is 20 to 50° W to NW. Towards the SW, between J. Ech Chérichira and El Guentass région, it undergoes a progressive rotation and its direction changes from the NE-SW to the N-S. (b) The SE flank, straightened up and locally lopsided at J. Ech Chérichira, is formed by a Miocene series which is unconformable on the Eocene beds (Fig. 2 and 3). Towards the NE, this flank expands from J. Ouled Kredija where its inclination is 50 to 60° SE. At the East of the J. Bou Zellouma, it is affected by a decametric to hectometric folds whose axes are oriented N 30-50, 10-30° SW. These folds are primed, lopsided to the SE and generally affected by N 160-NS senestral to senestral reverse faults. These secondary structures result from a blocking of all the megastructures. (c) The megastructure core is occupied, at J. Ech Chérichira, by an extrusive Triassic series which overthrusts the eastern structure flank. The anticline form takes shape towards the NE direction from J. Ouled Kredija région. Its axis, oriented N-S to N 20, appears at once in the nummulitic calcareous of early Eocene age, and next, successively towards the NE, in the different late Eocene calcareous envelopes (Fig. 2). More to the North, in J. Es Sfia, the anticline axis is oriented N 60; then, between J. Es Sfia and J. Hoggaf, it undergoes a progressive rotation and it passes from the NE-SW to the N-S direction. This axis bending proves the geometrical continuity of the two N-S and N 60 directions, and attests the rotation of the structure. III. FRACTURATION ANALYSIS. — The megastructure of J. Ech Chérichira is affected all along, by an intense and well-ordered fracturation, which is organized according to: 1. A major network formed by two orthogonal systems of strike-slip faultings oriented N 160-NS and N 80-90, respectively sinistral and dextral. These two systems are disposed in échelon along the N 60-70 direction. 2. A faults system oriented N 120-140 with either dextral-normal or sinistral-normal movements. This fracturation affects all the Cretaceous to Miocene series, and
the different late Eocene calcareous envelopes (Fig. 2). More to the North, in J. Es Sfia, the anticline axis is oriented N 60; then, between J. Es Sfia and J. Hoggaf, it undergoes a progressive rotation and it passes from the NE-SW to the N-S direction. This axis bending proves the geometrical continuity of the two N-S and N 60 directions, and attests the rotation of the structure. III. FRACTURATION ANALYSIS. — The megastructure of J. Ech Chérichira is affected all along, by an intense and well-ordered fracturation, which is organized according to: 1. A major network formed by two orthogonal systems of strike-slip faultings oriented N 160-NS and N 80-90, respectively sinistral and dextral. These two systems are disposed in échelon along the N 60-70 direction. 2. A faults system oriented N 120-140 with either dextral-normal or sinistral-normal movements. This fracturation affects all the Cretaceous to Miocene series, and admits a N 130-140 shortening direction. IV. MECHANISM OF DEFORMATION. CONCLUSION. The geometrical and kinematical elements collected attest an evolutionary deformation controlled by principal shearing zones from N-S and NE-SW direction bound to plinth discontinuity. Under the NW-SE compression effect outlined in Eocene and pronounced in the course of the Miocene and early Quaternary, a sinistral to inverse sinistral motion occurs alongside the N-S limb represented by Hoggaf and Merabtha structures (Fig. 4). In the course of this advance, the structure sticks to N 60 direction and undergoes a horary rotation, the axial bending of which is a direct consequence. So, Ech Chérichira segment should be the result of progressive and continuous deformations which evolve from sliding to rotation following a blocking. This mechanism proposed can be applied to other "tectonic knots" of the N-S chain (Fig. 1). In fact, these are marked by their NE-SW orientation which evolves progressively to N-S direction in the nearby submeridian links. On the other hand, these are characterized by important tangential structures, towards East to SE, outlined in Eocene and associated to sinistral sliding. C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1277-1282, 1988 1279 The Tunisian N-S chain structure is
Miocene and early Quaternary, a sinistral to inverse sinistral motion occurs alongside the N-S limb represented by Hoggaf and Merabtha structures (Fig. 4). In the course of this advance, the structure sticks to N 60 direction and undergoes a horary rotation, the axial bending of which is a direct consequence. So, Ech Chérichira segment should be the result of progressive and continuous deformations which evolve from sliding to rotation following a blocking. This mechanism proposed can be applied to other "tectonic knots" of the N-S chain (Fig. 1). In fact, these are marked by their NE-SW orientation which evolves progressively to N-S direction in the nearby submeridian links. On the other hand, these are characterized by important tangential structures, towards East to SE, outlined in Eocene and associated to sinistral sliding. C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1277-1282, 1988 1279 The Tunisian N-S chain structure is thus a continuous reaction of smooth cover to a deep tectonic marked by a NS principal shearing zone, intersected by NE-SW accidents. À ses deux extrémités NE et SW, elle passe respectivement aux structures N-S du J. Hoggaf et d'El Guentass. Le flanc NW, en série normale et bien conservé, montre une série stratigraphique allant du Coniacien au Mio-Pliocène. Au J. Ech Cherichira, des variations brusques de pendage dessinent à Et Tengoucha et le long de l'Oued Et Telia des replis en genou d'ampleur hectométrique, déversés vers le NW et souvent déchirés par des failles inverses directionnelles. Vers le NE, ce flanc se poursuit, après entraînement sur des failles décrochantes E-W et N-S, au J. Bou Zellouma et dans la région de Sidi Messaoud, avec des pendages de 20° à 50° W à NW. Vers le SW, il est continu jusqu'au J. Aïn El Rhourab, avec toutefois un biseautage progressif des séries crétacées et éocènes, en contact anormal avec le Trias. Entre le J. Ech Cherichira et la région d'El Guentass, ce flanc subit une rotation progressive et passe de la direction NE-SW à la direction N-S. Le flanc SE, redressé et localement déversé, est formé par les niveaux éocènes
montre une série stratigraphique allant du Coniacien au Mio-Pliocène. Au J. Ech Cherichira, des variations brusques de pendage dessinent à Et Tengoucha et le long de l'Oued Et Telia des replis en genou d'ampleur hectométrique, déversés vers le NW et souvent déchirés par des failles inverses directionnelles. Vers le NE, ce flanc se poursuit, après entraînement sur des failles décrochantes E-W et N-S, au J. Bou Zellouma et dans la région de Sidi Messaoud, avec des pendages de 20° à 50° W à NW. Vers le SW, il est continu jusqu'au J. Aïn El Rhourab, avec toutefois un biseautage progressif des séries crétacées et éocènes, en contact anormal avec le Trias. Entre le J. Ech Cherichira et la région d'El Guentass, ce flanc subit une rotation progressive et passe de la direction NE-SW à la direction N-S. Le flanc SE, redressé et localement déversé, est formé par les niveaux éocènes recouverts en discordance par le Mio-Pliocène. Au J. Ech Cherichira, ces couches sont chevauchées par le Trias, et redressées vers le SE. Au SW, elles disparaissent sous la masse chevauchante, puis sous les alluvions de la plaine de Kairouan. Par contre, vers le NE, ce flanc se développe à partir de J. Ouled Kredija, où il prend des pendages normaux de 50 à 60° SE. À l'Est du J. Bou Zellouma, le blocage de la structure se marque sur ce même flanc par des replis secondaires décamétriques à hectométriques, d'axe N 30 à N 50 plongeant à 10 à 30° SW. Ces replis sont pinces, déversés vers le SE et souvent déchirés par des failles orientées en N 160 à N-S, à jeu senestre à senestre inverse. Plus au NE, et après entraînement dextre le long d'une faille orientée N 80, ce flanc continue à l'Est de Sidi Messaoud avec des pendages de 20 à 40° E. Le coeur de la megastructure : C'est au J. Ech Cherichira que des phénomènes d'expulsion et d'avancée vers le SE sont bien exprimés. En effet, le coeur de la structure est occupé par une masse de Trias en contact tectonique avec les terrains
de J. Ouled Kredija, où il prend des pendages normaux de 50 à 60° SE. À l'Est du J. Bou Zellouma, le blocage de la structure se marque sur ce même flanc par des replis secondaires décamétriques à hectométriques, d'axe N 30 à N 50 plongeant à 10 à 30° SW. Ces replis sont pinces, déversés vers le SE et souvent déchirés par des failles orientées en N 160 à N-S, à jeu senestre à senestre inverse. Plus au NE, et après entraînement dextre le long d'une faille orientée N 80, ce flanc continue à l'Est de Sidi Messaoud avec des pendages de 20 à 40° E. Le coeur de la megastructure : C'est au J. Ech Cherichira que des phénomènes d'expulsion et d'avancée vers le SE sont bien exprimés. En effet, le coeur de la structure est occupé par une masse de Trias en contact tectonique avec les terrains encaissants. Au SE, le Trias chevauche nettement le flanc de la structure déversée, suivant un contact incliné à 20 à 40° NW. La forme anticlinale s'exprime, en direction du NE, à partir du J. Ouled Kredija. La charnière, d'axe N-S à N 20, apparaît d'abord au niveau des calcaires à Nummulites de l'Eocène inférieur, puis successivement vers le NE, au J. Bou Zellouma et à l'Est de Sidi Messaoud, dans les différentes enveloppes calcaires de l'Eocène supérieur. Au Nord de Sidi Messaoud, l'anticlinal est affecté par une faille de direction N 90 à jeu normal à normal dextre; puis au-delà vers le J. Es Sfaia, il se réoriente en N 60. Plus au Nord, entre les J. Es Sfaia et Hoggaf, on assiste de nouveau à une tortion de la mégastructure avec un passage continu de la direction N 60 à la direction NS. Cet infléchissement axial de la mégastructure témoigne, comme au niveau de l'extrémité SW, de la liaison des deux directions NS et N 60 et de leur continuité géométrique, et donc de la rotation de la structure. III. ANALYSE DE LA FRACTURATION. — La mégastructure du J. Ech Cherichira est affectée tout le long par une fracturation
Nummulites de l'Eocène inférieur, puis successivement vers le NE, au J. Bou Zellouma et à l'Est de Sidi Messaoud, dans les différentes enveloppes calcaires de l'Eocène supérieur. Au Nord de Sidi Messaoud, l'anticlinal est affecté par une faille de direction N 90 à jeu normal à normal dextre; puis au-delà vers le J. Es Sfaia, il se réoriente en N 60. Plus au Nord, entre les J. Es Sfaia et Hoggaf, on assiste de nouveau à une tortion de la mégastructure avec un passage continu de la direction N 60 à la direction NS. Cet infléchissement axial de la mégastructure témoigne, comme au niveau de l'extrémité SW, de la liaison des deux directions NS et N 60 et de leur continuité géométrique, et donc de la rotation de la structure. III. ANALYSE DE LA FRACTURATION. — La mégastructure du J. Ech Cherichira est affectée tout le long par une fracturation intense et bien réglée, organisée selon : 1. un réseau majeur, formé de deux systèmes orthogonaux de failles de direction N 160 à N-S et N 80 à N 90, à jeux essentiellement décrochants, respectivement senestres et dextres, et disposés en échelon sur la direction N 60-70 : ce réseau de failles découpe la structure, particulièrement le flanc NW, en un système de coins de dimensions hectométriques à plurikilométriques; 2. un système de failles orientées N 120-140, à jeux soit dextres soit senestres, à composantes normales : cette fracturation affecte tous les termes, crétacés à mio-pliocènes, et admet une direction de raccourcissement N 130-140. IV. CONCLUSIONS. — La structure du J. Ech Chérichira correspond à un segment de pli orienté en N 60, marqué par les éléments de déformation suivants : — un infléchissement de l'axe de la structure qui, au niveau de ses deux extrémités, passe d'une façon continue de la direction N 60 à la direction N-S; — un déversement vers le SE, avec une composante chevauchante importante par endroits; — une fracturation intense organisée selon deux directions principales, N 160 à N-S et N 80 à N 90, à jeux essentiellement décrochants respectivement senestres et dextres. Ces
de failles découpe la structure, particulièrement le flanc NW, en un système de coins de dimensions hectométriques à plurikilométriques; 2. un système de failles orientées N 120-140, à jeux soit dextres soit senestres, à composantes normales : cette fracturation affecte tous les termes, crétacés à mio-pliocènes, et admet une direction de raccourcissement N 130-140. IV. CONCLUSIONS. — La structure du J. Ech Chérichira correspond à un segment de pli orienté en N 60, marqué par les éléments de déformation suivants : — un infléchissement de l'axe de la structure qui, au niveau de ses deux extrémités, passe d'une façon continue de la direction N 60 à la direction N-S; — un déversement vers le SE, avec une composante chevauchante importante par endroits; — une fracturation intense organisée selon deux directions principales, N 160 à N-S et N 80 à N 90, à jeux essentiellement décrochants respectivement senestres et dextres. Ces éléments géométriques et cinématiques constituent des marqueurs d'une déformation évolutive, guidée par des zones de cisaillement principales, de direction N-S et NESW, qui seraient liées à des dislocations du socle (fig. 4). Sous l'effet de la compression NW-SE ébauchée à l’Éocène ([5] à [9], [12]) et accusée au cours du Miocène supérieur Quaternaire ancien, un mouvement sinistre à sinistre inverse se produit le long de la branche N-S représentée par les J. Hoggaf et Merabthia. Au cours de cette avancée, la structure se trouvant bloquée contre la direction N60, subit une rotation horaire dont l'infléchissement axial est la conséquence directe. Simultanément, le segment du J. Ech Chérichira coulisse et se moule sur la direction N 60; cette déformation s'exprime essentiellement par des accidents décrochants de directions sub E-W et N-S, respectivement dextres et sinistres, qui au stade ultime de la déformation, participent à l'expulsion de la structure vers le SE. Ainsi, à l'inverse des hypothèses avancées par les auteurs antérieurs ([1], [4], [11]), la structure du J. Ech Chérichira ne constituerait pas un pli indépendant venant interférer avec les structures N-S. Elle résulte à notre avis de déformations qui évoluent du coulissement à la rotation, à la suite d'un blocage.
Miocène supérieur Quaternaire ancien, un mouvement sinistre à sinistre inverse se produit le long de la branche N-S représentée par les J. Hoggaf et Merabthia. Au cours de cette avancée, la structure se trouvant bloquée contre la direction N60, subit une rotation horaire dont l'infléchissement axial est la conséquence directe. Simultanément, le segment du J. Ech Chérichira coulisse et se moule sur la direction N 60; cette déformation s'exprime essentiellement par des accidents décrochants de directions sub E-W et N-S, respectivement dextres et sinistres, qui au stade ultime de la déformation, participent à l'expulsion de la structure vers le SE. Ainsi, à l'inverse des hypothèses avancées par les auteurs antérieurs ([1], [4], [11]), la structure du J. Ech Chérichira ne constituerait pas un pli indépendant venant interférer avec les structures N-S. Elle résulte à notre avis de déformations qui évoluent du coulissement à la rotation, à la suite d'un blocage. Ce mécanisme proposé pour la mégastructure du J. Ech Chérichira pourrait être appliqué aux autres « noeuds tectoniques » de la chaîne N-S (fig. 1). Ceux-ci sont en effet caractérisés par leur orientation structurale NE-SW qui passe, d'une façon plus ou moins souple, aux chaînons subméridiens avoisinants. Ces derniers sont par ailleurs caractérisés par des structures tangentielles — chevauchements, écailles subhorizontales, plis déversés ou renversés et plus ou moins tronqués — à vergence est à SE ([1], [5] à [8]), ébauchées dès l’Éocène et associées à des jeux de coulissements sinistres ([6], [8], [9]). Par ailleur, au niveau de ces noeuds, la direction NE-SW semble bien exprimée au cours de la sédimentation depuis au moins le Crétacé inférieur ([8], [12]). Sa persistance au cours du temps témoigne ainsi de son originalité. Il ressort donc, que la structure inattendue de la chaîne N-S de Tunisie, n'est pas une superposition de plis d'âges et de directions différents, mais la réponse enchaînée d'une couverture relativement souple à une tectonique profonde marquée par une zone de cisaillement principale de direction méridienne, entrecoupée par des accidents de direction NE-SW. Note reçue le 15 février 1988, acceptée le 21 juillet 1988. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] G. CASTANY,
par ailleurs caractérisés par des structures tangentielles — chevauchements, écailles subhorizontales, plis déversés ou renversés et plus ou moins tronqués — à vergence est à SE ([1], [5] à [8]), ébauchées dès l’Éocène et associées à des jeux de coulissements sinistres ([6], [8], [9]). Par ailleur, au niveau de ces noeuds, la direction NE-SW semble bien exprimée au cours de la sédimentation depuis au moins le Crétacé inférieur ([8], [12]). Sa persistance au cours du temps témoigne ainsi de son originalité. Il ressort donc, que la structure inattendue de la chaîne N-S de Tunisie, n'est pas une superposition de plis d'âges et de directions différents, mais la réponse enchaînée d'une couverture relativement souple à une tectonique profonde marquée par une zone de cisaillement principale de direction méridienne, entrecoupée par des accidents de direction NE-SW. Note reçue le 15 février 1988, acceptée le 21 juillet 1988. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] G. CASTANY, Ann. Mines et Géol, Tunis, 8, 1951, 632 p. [2] P. F. BUROLLET, Ann. Mines et Géol, Tunis, 18, 1956, 350 p. [3] P. F. BUROLLET, Actes 1 Cong. Nat. Sci. Terre, Tunis, 1981, p. 31-35. [4] J. P. RICHERT, Notes Serv. géol. Tunisie, 34, 1971, p. 115-125. [5] C. ABBES, Thèse de 3e cycle, Fac. Sci, Tunis, 1983, 152 p. [6] J. OUALI, Bull. Centres Tech. Explor. Prod. Elf-Aquitaine, 9/1, 1985, p. 115-182. [7] J. OUALI, P. TRICART et J. DELTEIL, Eclogae geol Helv., 80, 1987, p. 685-696. [8] C. GOURMELIN, Thèse de 3e cycle, Univ. Grenoble, 1984, 175 p. [9] N. BOUKADI, Thèse, Univ. Strasbourg, 1985, 155 p. [10] P. E. COIFFAIT, Thèse de 3e cycle, Univ. Paris-VI, 1974, 131 p. [11] J. DELTEIL, Notes Serv. géol. Tunisie, 46, 1981, p. 11-25. [12] C. SOYER, Thèse, Univ. Grenoble, 1987, 280 p. Centre des Sciences de la terre, I.N.R.S.T., B.P. n° 95, Hammam Lif 2050 Tunisie. RELATIONS BETWEEN THE LA ROBINE LOBE AND THE MAIN PART OF THE DIGNE NAPPE (Fig. 2). — The first characteristic feature of the La Robine Lobe is that it is strongly folded, contrary to the eastern part of the nappe where only one