Skip to main content
SpringerLink
Log in

2D seismic reflection contribution to structural and geometric study of Cenozoic aquifer systems in the Sisseb El-Alem basin, central-eastern Tunisia

  • AGIC 2017
  • Published:
Arabian Journal of Geosciences Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The Sisseb-ElAlem basin in central-eastern Tunisia contains several aquifers intensely used in agriculture. Highly exploited shallow aquifers are vulnerable to pollution and drought and reveal high salinity. Consequently, the new hydrogeological surveys were oriented to deep aquifers. The present work corresponds to study of 2D seismic sections, calibrated by water and petroleum wells, and geological outcrops. It highlights geometry and faulting of buried and preserved structures in depth and leads to identify the spatial distribution of Cenozoic potential reservoir layers in the different paleogeographic domains. The Sisseb-ElAlem basin is affected mainly by near E- and N-trending faults. Iso-depth and iso-thickness mapping were used to follow lateral and vertical variations of sedimentary series related to tectonics. The study area consists of Sisseb, Sbikha and El Ktifa uplifts, and El Alem, and Bled Saadia subsiding synclines. The Oligocene-Miocene reservoir series are exploited locally at the high borders. They reveal thickening and deepening southward in the El Alem-Bled Saadia domain, where they can be exploited at about 400 to 2000 m depths.

This study should contribute to the orientation of water research to deeper aquifers, and therefore, ensure sufficient drinking and irrigation water supply mainly in areas called for sustainable development.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12
Fig. 13
Fig. 14
Fig. 15

Similar content being viewed by others

References

  • Abbès C, Boukadi N (1988) Sur la chaîne N-S de la Tunisie centrale et ses infléchissements d’axes. Analyse des déformations du nœud tectonique du jebel Ech Chérichira. Coulissement, blocage et rotation. C R Acad Sci Paris, France 307:1277–1282

    Google Scholar 

  • Abbès C, Turki MM, Truillet R (1981) Un élément structural nouveau dans l'Atlas tunisien: le contact tangentiel décakilométrique à vergence Ouest des Jebels Ousselat et Bou Dabbous (axe Nord-Sud Tunisie). C R Acad Sci Paris, France 292:173–176

    Google Scholar 

  • Bajanik S, Biely A, Salaj J, EL Batti D (1978) Enfidha Ville, Notice explicative. Carte géologique de la Tunisie, échelle 1/50000 feuille n°43, 46 pp

  • Batik P, Hooybergh HJF, Ben Abdelkader O, Bismuth H, Salej J (1991) L’age Langhien de la Formation Ain Grab et de la Formation Mahmoud dans le Synclinal de Saouaf (Tunisie orientale). Notes Serv. Géol Tunisie, Tunis, pp 15–23

    Google Scholar 

  • Bédir M (1995) Mécanismes géodynamiques des bassins associés aux couloirs de coulissements de la marge atlasique de la Tunisie, seismo-stratigraphie, seismotectonique et implications pétrolières. Unpublished thesis, Doctorat d’Etat, Université de Tunis II (Tunisia), 412 pp

  • Bédir M, Tlig S, Bobier C, Aissaoui N (1996) Sequence stratigraphy, basin dynamics and petroleum geology of the Miocene from eastern Tunisia. AAPG Bull 80(1):63–81

  • Bédir M, Zargouni F, Tlig S, Bobier C (1992) Subsurface geodynamics and petroleum geology of transform margin basins in the Sahel of Mahdia and El Jem (eastern Tunisia). Am Assoc Pet Geol 76:1417–1442

    Google Scholar 

  • Belkhiria W, Boussiga H, Inoubli MH (2017) Thick-skinned tectonics within the intracontinental easternmost atlas foreland-and-thrust belt (Tunisia): Meso-Cenozoic kinematics and implications for regional geodynamics. Tectonics 36:981–1004. https://doi.org/10.1002/2016TC004340

    Article  Google Scholar 

  • Ben Ayed N (1993) Évolution tectonique de l’avant-pays de la chaîne alpine de Tunisie du début du Mésozoïque à l’Actuel. Ann Min Géol Tunisie n°32, 296 pp

  • Ben Moktar N, Mannaï-Tayech B (2012) Reconstitution de la végétation et du climat durant le Miocène dans le bassin de Saouaf (Tunisie centro-nord-orientale). Geodiversitas 34(2):445–456

    Article  Google Scholar 

  • Biot MA (1956) Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid: I-Low frequency range; II - Higher frequency range. J Acous Soci America 28(2):168–178–179–191

    Google Scholar 

  • Bouaziz S, Barrier E, Soussi M, Turki MM, Zouari H (2002) Tectonic evolution of the northern African margin in Tunisia from paleostress data and sedimentary record. Tectonophysics 357:227–253

    Article  Google Scholar 

  • Boussiga H (2008) Géophysique appliquée aux séries paléogènes du Sahel de Tunisie. Tectonique de socle, halocinése et implication pétrolières. Unpublished PhD thesis, Université de Tunis-El Manar, 159 pp

  • Burollet PF (1956) Contribution à l’étude stratigraphique de la Tunisie centrale. Annales Min Géol Tunis 18:350

    Google Scholar 

  • Burollet PF (1973) Importance des facteurs salifères dans la tectonique tunisienne. Livre Jubilaire M. Solignac. Annales Min Géol Tunis 26:110–120

    Google Scholar 

  • Castany G (1948) Les fossés d’effondrement de Tunisie. Annales Min Géol Tunis 3:126p

    Google Scholar 

  • Chihi L (1995) Les fossés néogènes à quaternaires de la Tunisie de la mer pélagienne: leur signification dans le cadre géodynamique de la méditerranée centrale. Unpublished thesis, Doctorat d’Etat, Université de Tunis II, 324pp

  • Chihi L, Ben Ayed N (1991) Le rôle de la fracturation précoce sur la distribution des structures récentes le long du décrochement de Kasserine. Ann Tect 5(1):64–73

    Google Scholar 

  • Creusot G, Mercier E, Ouali J, Turki MM (1992) Héritage distensif synsédimentaire et structuration chevauchante: apports de la modélisation du chevauchement alpin de Zaghouan (Atlas tunisien). C R Acad Sci Paris, France Ser II 314:961–965

    Google Scholar 

  • Creusot G, Mercier E, Ouali J, Tricart P (1993) La tectogenèse atlasique en Tunisie centrale: Apport de la modélisation géométrique. Eclogae Geol Helv 86(2):609–627

    Google Scholar 

  • Dhahri F, Boukadi N (2007) Differential thrusting and strike slip faults in the Atlasic chain of Tunisia: example of the Ousselet, Bou Dabbous, and Bou Hajar jebels. Compt Rendus Geosci 399:347–357

    Article  Google Scholar 

  • Direction Generale des Ressources en Eau (DGRE) (2003) Annuaire d’exploitation des nappes profondes de la Tunisie, 262 pp

  • Direction Generale des Ressources en Eau (DGRE) (2011) Annuaire hydrologique de la Tunisie 2010- 2011, 240 pp

  • Direction Generale des Ressources en Eau (DGRE) (2013) Recharge artificielle des nappes en Tunisie 2013, 380 pp

  • Dlala M, Ben Ayed N (1988) Les défrormations du Quaternaire récent du Graben de Foussana. Géol Mediterr (3):171–176

  • Frizon de Lamotte D, Saint Bezar B, Bracène R, Mercier E (2000) The two main steps of the atlas building and geodynamics of the western Mediterranean. Tectonics 19(4):740–761

    Article  Google Scholar 

  • Frizon de Lamotte D, Leturmy P, Missenard Y, Khomsi S, Ruiz G, Saddiqi O, Guillocheau F, Michard A (2009) Mesozoic and Cenozoic vertical movements in the atlas system(Algeria, Morocco, Tunisia): an overview. Tectonophysics 475:9–28

    Article  Google Scholar 

  • Geerstma J (1961) Velocity log interpretation. The effect of rock bulk compressibility. Soc Pet Eng J 1:234–248

    Google Scholar 

  • Guidara A, Jallouli C, Ben Mammou A, Turki MM (2010) Apport de la gravimétrie à l'étude de la structure du bassin de Nadhour-Saouaf-Sisseb-El Alem (Centre de la Tunisie). Geo-Eco-Trop 34:93–96

    Google Scholar 

  • Haller P (1983) Structure profonde du Sahel tunisien. Interprétation géodynamique. Unpublished thesis, Doctorat 3ème cycle, Université de Franche Comté, Besançon, 163 pp

  • Hamza M (1992) Géologie du bassin sédimentaire de Sisseb-El Alem, Tunis ; Ministère de l’agriculture, 62 pp

  • Hezzi I (2014) Caractérisation géophysique de la plateforme de Sahel, Tunisie nord-orientale et ses conséquences géodynamiques. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Rennes 1, Français. 〈NNT : 2014REN1S040〉,〈tel-00995595v2〉, 316 pp

  • Hezzi I, Aïfa T, Khemiri F, Ghanmi M (2015) Seismic and well log post-cretaceous reservoir correlations in the Sahel, East Tunisia. Arab J Geosci 8:10031–10063

    Article  Google Scholar 

  • Houatmia F (2015) Identification et caractérisation hydrogéochimique et hydro-géophysique des Réservoirs aquifères Crétacé-Tertiaires de subsurface de Sisseb Alem (Tunisie nord orientale). Unpublished PhD thesis, Université de Tunis-El Manar, 202 pp

  • Houatmia F, Khomsi S, Bédir M (2015) Oligo-miocene reservoir sequence characterization and structuring in the Sisseb El AlemeKalaa Kebira regions (northeastern Tunisia). J Afr Earth Sci 111:434–450

    Article  Google Scholar 

  • Houatmia F, Azouzi R, Charef A, Bédir M (2016) Assessment of groundwater quality for irrigation and drinking purposes and identification of hydrogeochemical mechanisms evolution in northeastern, Tunisia. Environ Earth Sci 75:746 17 pp

    Article  Google Scholar 

  • Kacem A, Daoud A, Zouari K (2008) Le bassin de Sisseb El Alem (Kairouanais, Tunisie centrale) : importance, caractéristiques des aquifères et éléments pour une meilleure gestion. Sécheresse 19(1):55–60

    Google Scholar 

  • Khomsi S (2005) Géodynamique des bassins du Paléogène et des réservoirs associés du Sahel et de Kairouan (Tunisie orientale): structuration, sismo-tectonique et organisation séquentielle. Implications pétrolières. Thèse. Unpublished PhD thesis, Université de Tunis El Manar, 365 pp

  • Khomsi S, Bédir M, Ben Jemia G, Zouari H (2004a) Mise en évidence d'un nouveau front de chevauchement dans l'Atlas tunisien oriental de Tunisie par sismique réflexion. Contexte structural régional et rôle du Trias salifère. Compt Rendus Geosci 336(15):1401–1408

    Article  Google Scholar 

  • Khomsi S, Bédir M, Ben Jemia MG, Zouari H (2004b) Mise en évidence et analyse d’une structure atlasique ennoyée au front de la chaîne alpine tunisienne. Compt Rendus Geosci 336:1293–1300

    Article  Google Scholar 

  • Khomsi S, Ghazi Ben Jemia M, Frizon de Lamotte D, Maherssi C, Echihi O, Mezni R (2009) An overview of the late cretaceous–Eocene positive inversions and oligo-Miocene subsidence events in the foreland of the Tunisian atlas: structural style and implications for the tectonic agenda of the Maghrebian atlas system. Tectonophysics 475:38–58

    Article  Google Scholar 

  • Khomsi S, Echihi O, Slimani N (2012) Structural control on the deep hydrogeological and geothermal aquifers related to the fractured Campanian-Miocene reservoirs of North-Eastern Tunisia foreland constrained by subsurface data. Compt Rendus Geosci 344:247–265

    Article  Google Scholar 

  • Khomsi S, Frizon de Lamotte D, Bédir M, Echihi O (2016) The late Eocene and Late Miocene fronts of the Atlas Belt in eastern Maghreb: integration in the geodynamic evolution of the Mediterranean domain. Arab J Geosci 9:650

    Article  Google Scholar 

  • Kouame LN, Sombo BC, Digbehi ZB, Sombo AP, Kouassi G, Essoh AS (2011) Seismic velocity and petro-physicals properties of sedimentary deposits in the continental margin of Ivory Coast. Geo-Eco-Trop 35:9–22

    Google Scholar 

  • Lacombe O, Jolivet L (2005) Structural and kinematic relationships between Corsica and the Pyrenees-Provence domain at the time of Pyrenean orogeny. Tectonics 24:1–20

    Article  Google Scholar 

  • Lajnef B, LE Callonnec L, Yaich C, Renard M, Benzarti R (2005) L’intervalle Paléocène supérieure Eocène inférieur sur un profil de la Tunisie centro-septentrionale: approches sédimentologique et chimiostratigraphique. Bull Inst Scient Rabat, Section Sci Terre 27:17–27

    Google Scholar 

  • Masrouhi A, Ghanmi M, Slama MMB, Youssef MB, Vila JM, Zargouni F (2008) New tectono-sedimentary evidence constraining the timing of the positive tectonic inversion and the Eocene Atlasic phase in northern Tunisia: Implication for the North African paleo-margin evolution. Compt Rendus Geosci 340(11):771–778

    Article  Google Scholar 

  • Melki F, Zouaghi T, Harrab S, Casas Sainz A, Bédir M, Zargouni F (2011) Structuring and evolution of Neogene transcurrent basins in the Tellian foreland domain, North-Eastern Tunisia. J Geodyn 52:57–69

    Article  Google Scholar 

  • Mencik E, Stranik Z, Solaj J (1978) Notice explicative de la feuille du J.Fkirine au 1/50000. Edition Serv Geol Tunisie, 62 pp

  • Patriat M, Ellouz N, Dey Z, Gaulier JM, Ben Kilani H (2003) The Hammamet, Gabès and Chotts basins (Tunisia): a review of the subsidence history. Sediment Geol 156:241–262

    Article  Google Scholar 

  • Rabhi M (1999) Contribution à l’étude stratigraphique et analyse de l’évolution géodynamique de l'Axe nord-sud et des structures avoisinantes (Tunisie centrale). Unpublished PhD thesis, Université de Tunis-El Manar, Tunisie, 206 pp

  • Rabhi M, Maamri R, Taamalah N (2002) Notice explicative de la carte géologique de la Tunisie à 1/50000 Sidi Bou Ali et Halek El Menzel, feuilles n°49 et 50, 70 pp

  • Saadi J (1990) Exemple de sédimentation syntectonique au Crétacé inférieur le long d’une zone de décrochement NS. Les structures d’Enfidha (Tunisie nord-orientale). Géodynamique 5(1):17–33

    Google Scholar 

  • Saadi M (1997) Géodynamique des bassins sur relais de décrochement au Crétacée-Cénozoïque et Géométrie des Séquences Génétiques du Bassin Oligo-Aquitanien de Saouaf. Tunisie centro-orientale. Unpublished PhD thesis, Université de Tunis II, Tunisie, 348 pp

  • Salaj J, Stranik Z (1970a) Rhétien dans l’Atlas tunisien oriental. Notes Serv Géol Tunisie, Tunis 32:37–44

    Google Scholar 

  • Salaj J, Stranik Z (1970b) Contribution à l’étude stratigraphique du Miocène du synclinal de Saouaf (région du J. Fkirine, Tunisie orientale). Notes Serv. Géol Tunisie Tunis 3:79–82

    Google Scholar 

  • SCET (2002) Projet d’étude des ressources en eau des délégations S.E. du gouvernorat de Zaghouan. Projet définitif. La structure synclinale de Nadhour–Saouaf. Minist Agric CRDA, Zaghouan, Tunisia, 148 pp

  • SETEGUE (2004) Etude des possibilités d’amélioration des condition de recharge de complexe aquifère de Sisseb El Alem Rapport de synthèse. DGRE,Tunis , 28 pp

  • Sherif RE, Geldart LP (1984) Traité de prospection sismique, tome 2 : Traitement, Interprétation, traduit par Leenhardt O. ERG, ISBN,n°9, Cambridge University Press 2 : 371 pp

  • SOGETH (1964) Région de Sbikha-El Alem, étude hydrogéologique. Etude préliminaire. DGRE, Tunis, 86 pp

  • Souei A (2012) Caractérisation géophysique et hydrogéologique des systèmes aquifères du bassin de Sisseb-El Alem ; Tunisie Centro-orientale. Mémoire de master en Géologie. Université de Tunis El Manar II, Tunisie, 132 pp

  • Souei A, Atawa M, Zouaghi T (2018) Hydrogeological framework and geometry modeling via joint gravity and borehole parameters, the Nadhour-Sisseb-El Alem basin (Central-Eastern Tunisia). J Afr Earth Sci 139:133–164

    Article  Google Scholar 

  • Soussi M (2000) Le Jurassique de la Tunisie Atlasique: Stratigraphie, Dynamique sédimentaire, Paléogéographie et Intérêt pétrolier. Unpublished thesis, Doctorat d’Etat, Université de Tunis El Manar II, Tunisie, 661 pp

  • Touati MA (1985) Etude géologique et géophysique de la concession de Sidi El Itayem en Tunisie orientale et Sahel de Sfax. Histoire géologique du bassin et évolution de la fracturation des structures du Crétacé au Plio- Quaternaire. Unpublished thesis, Doctorat 3ème cycle, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, 163 pp

  • Turki MM (1988) Polycinématique et contrôle sédimentaire associé sur la cicatrice Zaghouan-Nebhana. Revue des Sciences de la Terre, Institut National de Recherche Scientifique et Technique (Tunisie), 252 pp

  • Turki MM, Saadi M, Turki-Zaghabib D, Rami A (2002) Notice explicative des les feuille de Djebibina et Ain Jelloula au 1/50000, édition service, Géologique Tunisie, 54 pp

  • Yaich C (1992) Dynamic des faciès détritiques oligo- miocènes de Tunisie. J Afr Earth Sci 15(1):35–47

    Article  Google Scholar 

  • Yaich C (1997) Dynamique sédimentaire, Eustatisme et Tectonique durant l'Oligo-Miocène en Tunisie. Formations Fortuna, Messiouta et Grijima ; Numidien et Gréso-Micacé. Unpublished thesis, Doctorat d’Etat, Université de Tunis II, Tunisie, 479 pp

  • Yaich C, Ben Ismail-Lattrache K, Turki-Zaghbib D, Turki MM (1994) Interprétation séquentielle de l’Oligo-Miocène (Tunisie central et nord orientale). Bull Soc Géol Nord 47:27–49

    Google Scholar 

  • Yaich C, Hooyberghs HJF, Durlet C, Renard M (2000) Corrélation stratigraphique entre les unités oligo-miocènes de Tunisie centrale et le Numidien. C R Acad Sci Paris, France 331:499–506

    Google Scholar 

  • Zouaghi T, Bédir M, Inoubli MH (2005a) Structuration profonde des dépôts de l’Albien–Maastrichtien en Tunisie centrale : nouvelle limite de l’archipel de Kasserine et implications géodynamiques. Compt Rendus Geosci 337:685–693

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Bédir M, Inoubli MH (2005b) 2D seismic interpretation of strike-slip faulting, salt tectonics, and cretaceous unconformities, Atlas Mountains, Central Tunisia. J Afr Earth Sci 43:464–486

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Inoubli MH, Bédir M (2007) Contribution of seismic velocity studies to structural and lithostratigraphic reconstructions: salt-intruded corridor ceiling and lower Turonian Beida anhydrite deposits’ outline in the central–southern atlas of Tunisia. Compt Rendus Geosci 339:13–23

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Bédir M, Abdallah H, Inoubli MH (2009) Seismic sequence stratigraphy, basin structuring, and hydrocarbon implications of cretaceous deposits (Albian–Maastrichtian) in Central Tunisia. Cretac Res 30:1–21

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Bédir M, Melki F, Gabtni H, Gharsalli R, Bessioud A, Zargouni F (2011a) Neogene sediment deformations and tectonic features of northeastern Tunisia: evidence for paleoseismicity. Arab J Geosci 4:1301–1314

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Ferhi I, Bédir M, Ben Youssef M, Gasmi M, Inoubli MH (2011b) Analysis of cretaceous (Aptian) strata in Central Tunisia, using 2D seismic data and well logs. J Afr Earth Sci 61:38–61

    Article  Google Scholar 

  • Zouaghi T, Bédir M, Ayed-Khaled A, Lazzez M, Soua M, Amri A, Inoubli MH (2013) Autochthonous versus allochthonous upper Triassic evaporites in the Sbiba graben, Central Tunisia. J Struct Geol 52:163–182

    Article  Google Scholar 

  • Zouari H, Turki MM, Delteil J, Stephan JF (1999) Tectonique trantensive de la paléomarge tunisienne au cours de l’Aptien- Campanien. Bull Soc Geol Fr 3:295–301

    Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

This work is part of the Project “Characterization and evaluation of hydrogeological reservoirs in the Sahel-Kairouan basin, central-eastern Tunisia” which is performed in the Center of Research and Water Technologies (CERTE), Borj Cédria Technopole and supported by the Secretarial of Scientific Research and Technology (SERST) of Tunisia. The authors are grateful to the anonymous reviewers for reviewing the manuscript and the insightful comments which improved this work. We are also grateful to the editors of the journal for critical reading that helped to improve the final version of the revised manuscript. We express our appreciation to the ETAP petroleum society of Tunisia for support and access to subsurface data (seismic sections and wells). The authors acknowledge the General Directorate of Water Resources (DGRE) and the Regional Office of Agricultural Development (CRDA) of the Kairouan and Zaghouan Governorates, for providing data and field logistic support.

Author information

Authors and Affiliations

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

    Ali Souei

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

    Ali Souei

  3. Geoexploration Department, Faculty of Earth Sciences, King Abdulaziz University, P.O. Box 80206, Jeddah, 21589, Saudi Arabia

    Taher Zouaghi

Authors
  1. Ali Souei
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Taher Zouaghi
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding authors

Correspondence to Ali Souei or Taher Zouaghi.

Additional information

This article is part of the Topical Collection on Geology of North Africa and Mediterranean Regions

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Souei, A., Zouaghi, T. 2D seismic reflection contribution to structural and geometric study of Cenozoic aquifer systems in the Sisseb El-Alem basin, central-eastern Tunisia. Arab J Geosci 11, 689 (2018). https://doi.org/10.1007/s12517-018-4036-y

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s12517-018-4036-y

Keywords

Search

Navigation