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Neogene sediment deformations and tectonic features of northeastern Tunisia: evidence for paleoseismicity

تغيرات رواسب العهد النيوجيني وميزات التكتونية في شمال شرق البلاد التونسية: علاقتها بالأحداث الزلزالية القديمة

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Arabian Journal of Geosciences Aims and scope Submit manuscript

An Erratum to this article was published on 06 July 2012

Abstract

The Neogene stratigraphic series is characterized by predominant clayey facies alternated by other sand layers. The outcrop and subsurface studies show varied and complex styles of deformations and lead to relate the structures to paleoseismic events. The seismicity of eastern onshore and offshore Tunisian margin follows the master fault corridors oriented globally N–S, E–W, and NW–SE that correspond to the bordering faults of grabens and syncline corridors and associated faulted drag fold structures oriented NE–SW. Epicenters of magnitudes between 3 and 5 are located along these border fault corridors. The Neogene strata record brittle structures, including numerous and deep faults and fractures with straight and high-angle dipping planes. The structuring of NE–SW en echelon folds and synclines inside and outside NW–SE and E–W right lateral and N–S and NE–SW left lateral tectonic corridors indicates the strike-slip type of bordering faults and their seismogenic nature. Wrench fault movements that induce mud and salt diapirs, mud volcanoes, and intrusive ascensions are related to seismic shocks. Seismic waves caused by activity along one, or most likely, several tectonic structures would have propagated throughout the Quaternary cover producing seismites. The similarity of deposits, structuring, and seismites between the Tunis-Bizerte to the North and Hammamet-Mahdia to the South accredits the hypothesis that the seismic episodes might have affected sedimentation patterns along the Sahalian large geographic area. The paleoseismic events in northeastern Tunisia might be related to tectonic fault reactivations through time. This hypothesis is consistent with the geomorphologic context of the study area, characterized by several morphostructural lineaments with strong control on the sediment distribution, as well as uplifted and subsiding terrains. The estimated magnitude of the seismic events and the great regional tectonically affected areas demonstrate that the northeastern Tunisia experienced stress through the last geological episodes of its evolution. This Neogene kinematic reconstruction highlights the neotectonic system inducing the actual seismicity on this margin. Therefore, there is a straight relationship between deepseated faults and seismicity.

الخلاصة

تتميز ستراتيغرافيا العهد النيوجيني (Neogene) بطبقات طينية سميكة تتخللها طبقات أخرى من الرمل. وتظهر الدراسات الميدانية و تحت سطح الأرض (جيوفيزيائية) أنماط متنوعة ومعقدة من التشوهات، تؤدي إلى ربطها بأحداث زلزالية قديمة. تبدو الزلازل في شرق البلاد قد اتبعت ممرات الصدوع الرئيسية والمتجهة عموما شمال-جنوب، شرق-غرب و شمال غرب-جنوب شرق توافقا مع الصدوع المتاخمة للهياكل المنخفضة و المقعرة (grabens) وما يرتبط بها من طيات ذات اتجاه شمال شرق-جنوب غرب. ويتراوح مركز الزلزال بين 3 و 5 درجات على مقياس ريشترRichter))، على امتداد ممرات الصدوع. تظهر طبقات النيوجين هياكل هشة تحتوي على صدوع عديدة وعميقة ذات زاويا مرتفعة. كما أن هيكلة الطيات و المنخفضات المتجهة شمال شرق-جنوب غرب داخل وخارج الممرات التكتونية ذات التحرك الجانبي الأيمن والمتجهة شمال غرب-جنوب شرق و شرق-غرب والأخرى ذات التحرك الجانبي اليساري والمتجهة شمال-جنوب و شمال شرق-جنوب غرب، تشير إلى نوعية الصدوع و طبيعة السيسموجينية (seismogenic) المرافقة لها. إن التحركات الجانبية للصدوع والتي رافقتها هياكل نتيجة تحركات و صعود الطين (mud diapirs) والملح (salt diapirs) والبراكين، قد ارتبطت بالصدمات الزلزالية. و يبدو أن الموجات الناجمة عن نشاط واحد أو العديد من الهياكل التكتونية قد انتشرت عبر طبقات العصر الرباعي منتجة بذالك العديد من السايسميت (seismites). إن تشابه الترسبات والهياكل و السايسميت بين جهتي تونس-بنزرت من الشمال والحمامات-المهدية من الجنوب، يدعم فرضية أن الحلقات الزلزالية قد أثرت على أنماط الترسيب على مساحة جغرافية واسعة من الساحل التونسي. تبدو الأحداث الزلزالية القديمة (paleoseismic events) في شمال شرق البلاد التونسية ذات صلة بعودة النشاط التكتونى للصدوع (tectonic fault reactivations) عبر الزمن. و تتلاءم هذه الفرضية مع الإطار الجيومورفولوجي (geomorphologic) لمنطقة الدراسة و الذي يتميز بعدة عناصر مورفو بنيوية (morphostructural) تتحكم في توزيع الرواسب والتضاريس المرتفعة و المنخفضة. إن حجم الأحداث الزلزالية وأهمية التكتونية الإقليمية تثبت أن شمال شرق البلاد التونسية قد تعرض لضغوط خلال الحلقات الجيولوجية الأخيرة من تطوره. وتبين نماذج التغير الديناميكي للعهد النيوجيني أهمية التكتونية الحديثة (neotectonic) في تحفيز الأحداث الزلزالية في الوقت الحالي. لذالك توجد علاقة مباشرة بين توزيع الصد وع العميقة و نوعيتها وتحركاتها عبر الزمن، و الأحداث الزلزالية المسجلة.

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Acknowledgements

We express our appreciation to the ETAP petroleum society of Tunisia for support and access to subsurface data (seismic sections and wells).We also thank editors of the Journal and two anonymous reviewers for their valuable recommendations, whose implementation greatly improved the initial manuscript. This is a contribution of petroleum, water, and seismicity research programs in the Sahel of Tunisia.

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Authors and Affiliations

  1. Laboratoire de Géoressources, CERTE, Pôle Technologique de Borj Cédria, Université 7 novembre à Carthage, 8020, Soliman, Tunisia

    Taher Zouaghi, Mourad Bédir & Hakim Gabtni

  2. Département des Sciences de la Terre, FST, Université Tunis El Manar, 1060, Tunis, Tunisia

    Fetheddine Melki, Aida Bessioud & Fouad Zargouni

  3. Rigo Oil Company, 1053 Berges du Lac, Tunis, Tunisia

    Ramzi Gharsalli

Authors
  1. Taher Zouaghi
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  2. Mourad Bédir
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  3. Fetheddine Melki
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  4. Hakim Gabtni
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  5. Ramzi Gharsalli
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  6. Aida Bessioud
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  7. Fouad Zargouni
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Zouaghi, T., Bédir, M., Melki, F. et al. Neogene sediment deformations and tectonic features of northeastern Tunisia: evidence for paleoseismicity. Arab J Geosci 4, 1301–1314 (2011). https://doi.org/10.1007/s12517-010-0225-z

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