Géodynamique / Geodynamics

Structure sismique de la plate-forme Atlantique aularge d’Agadir (Maroc sud-occidental)

Abdelaziz Mridekha*, El Arbi Totoa, Mohamed Hafida, Abdelmajid El Ouataouib

a « Géophysique de l’exploration et environnement », unité de formation et de recherche, département de géologie, universitéIbn-Tofail, faculté des sciences, BP 133, Kénitra Marocb Onarep, BP, 8030 Rabat, Maroc

Reçu le 3 janvier 2000 ; accepté le 24 juillet 2000

Présenté par Jean Dercourt

Abstract – Atlantic shelf seismic structure to the large of Agadir (SouthwestMorocco). Offshore seismic reflection and well data have been used to establish thestructural style of the offshore of Agadir and to extend the Atlas fabric into the deep-water domain. The obtained structural subsurface map exhibits a complex architectureresulting from the coexistence of normal, inverse, wrench faults and folds cored byTriassic salt. The seismic data indicate a structural style characterised by narrow,detached folding above Triassic salt layers. The strong similarities in the style of deforma-tion between the Agadir offshore and the Cap-Tafelney fold belt, suggest that both ofthem form one continuous belt, which corresponds to the western termination of theAtlas alpine system. © 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicalesElsevier SAS

seismic / tectonic / passive margin / compression / Atlas / Tertiary

Résumé – L’analyse des profils sismiques et des données de puits pétrolier a permis dedéfinir le style structural de l’offshore d’Agadir et d’étendre les unités structurales du HautAtlas vers le domaine marin. La carte obtenue fait apparaître une architecture complexe,due aux jeux successifs de failles normales, inverses et décrochantes. Les coupes sismi-ques présentées illustrent un style de déformation marqué par des anticlinaux étroits àcœur salifère et associés à une surface de détachement triasique. La grande similitudeentre ce style et celui de la chaîne de Cap-Tafelney permet de déduire que ces deuxentités forment une chaîne sous-marine continue, marquant à ce niveau la terminaisonoccidentale du système alpin. © 2000 Académie des sciences / Éditions scientifiques etmédicales Elsevier SAS

sismique / tectonique / marge passive / compression / Atlas / Tertiaire

Abridged version

1. Introduction

The Cap-Tafelney folded belt is the most westernbranch of the Moroccan High Atlas (figure 1). It is bor-dered to the north by the offshore extension of northJebilet fault [5, 6], and to the east by the ‘Massif ancien’[11]. The subsurface structures of the southern portionof this folded belt are poorly known. Only someNE–SW and NW–SE faults, and some transpressive fold

structures are defined [3, 9]. This work, which is basedon 1 100 km of seismic profiles (kindly released by theNational Oil Company of Morocco ONAREP), aims tofill this gap, to present a detailed subsurface structuralmap of this area and to justify the changes of tectonicstyles from the onshore portion to the offshore one.

2. Lithostratigraphy

The Agadir offshore basin constitutes the oceanwardextension of the Souss basin. In the drilled offshore

* Correspondance et tirés à part : mridekh@hotmail.com

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wells (figure 2), the Triassic salt and shales passupward into thick carbonates of Jurassic age (figure 3).The Cretaceous thickens offshore to reach 1 260 m inMAR-CAN-1 well and is made up of an alternation ofsandstones and shales. Rather active sedimentationthroughout the Tertiary suggests continued tectonicinstability locally in the studied area.

3. Example of structures

The main structures mapped from the interpretationof the available seismic grid are shown in figure 2. Thecross structural fold and fault geometries are illustratedin two seismic lines with different orientations:• (i) the NW–SE line (figure 4, profile A) images twomajor fault structures: the inverted El Kléa fault [12] andthe Taghazoute fault system; the top of the Jurassiccarbonate platform is erosionally truncated; the Cen-omanian–Turonian (K2a) unit truncates the K1 unit andthe D4 unconformity truncates the top of the Maastrich-tian; the Cap-Rhir anticline is a salt cored detachmentfold, developed due to the shortening above the pre-sumably autochthonous Triassic salt layer; also, a dia-piric salt wall occurs along the Tildi fault corridor andmay have been contemporaneous with the recent HighAtlas phases (thinning of Mo 1–2 to Mo 1–6 units);• (ii) the NE–SW seismic line (figure 5, profile B)crosses two main folds, i.e. the El Kasba anticline,which is cut by a northward verging fault, mapped asthe offshore extension of the Tizi-N-T’est fault zone,and the Massa anticline, which is a concentric box fold,ranging from symmetrical to slightly asymmetrical verg-ing southward and decoupled over the Triassic evapor-ites which constitute a decollement level mapped under

the entire western High Atlas [5]; this major fold defor-mation delineates a newly defined piggyback basin, theAgadir Neogene basin (figure 2).

The growth sediments infilled this basin between thefold crests and eventually buried the higher fold struc-tures. The absence of Neogene deposits and their tiltingrespectively at the top and on the flank of the El Kasbaanticline indicate together the syntectonic character ofthe Tertiary deposits and assign to the deformation anage between the Paleogene and the Plio-Quaternary.

4. Conclusion

The offshore Agadir basin is characterised by concen-tric, gentle, box folds and asymmetrical folds boundedon the flank by high angle reverse faults. The folding isverging southward and involves pre-Cenomanian–Turonian.

The fold structures are salt-cored detachment foldsdecoupled over the Triassic evaporite layer.

The western High Atlas deformation seems to startfrom Late Cretaceous and to have continued throughoutthe Plio-Quaternary.

Tertiary subsidence in the Neogene basins was con-trolled by the underlying fold structures and salt with-drawal.

The Occidental High Atlas uplift phases influencedthe structural and Tertiary depositional history of theAgadir offshore basin. Based on the similarities in thestyle of deformation, we propose here the continuationof the High Atlas beneath the Atlantic Ocean into theAgadir offshore basin as in the Cap-Tafelney. Recentwork of Hafid [5] also suggested the extension of theHigh Atlas into the offshore Cap-Tafelney fold belt.

1. Introduction

Le Haut Atlas occidental (figure 1) est limité, à l’est,par le massif ancien [11] et au nord par la faille nordJebilet [5]. La limite sud est marquée par l’accident sud-atlasique [15]. Le tronçon ouest de ce linéament régio-nal coïncide avec la zone de failles de Tizi-N-T’est [10,14] (figure 1), dont le prolongement au voisinage d’Aga-dir est interprété par un chevauchement aveugle (figure2) [13] ou par une fusion au sud-ouest avec la faille d’ElKléa [12]. L’extension ouest et sud du Haut Atlas occi-dental est controversée. Certains auteurs proposent laligne de côte et le bassin de Souss pour les limites res-pectivement occidentales et méridionales de la chaîne[1, 11] ; d’autres proposent une chaîne s’étendant entreCap-Hadid et Massa [4].

Le bassin offshore d’Agadir, jusqu’à présent peu étu-dié, est le prolongement en mer du bassin de Souss etest limité entre les latitudes 29°5' et 31° nord et leslongitudes 9°50' et 11° est (figure 2). Dans ce domaine,Flament-Liefrieg [3] distingue deux directions structura-

les NE–SW et NW–SE associées à des dépôts salifères.Heyman [8] y situe un prolongement de la zone defailles de Tizi-N-T’est, sans pour autant préciser le lienavec le réseau à terre. Le Roy [9] considère un anticlinalunique, auquel il attribue un mécanisme en transpres-sion. Dans le domaine onshore de Cap-Rhir, El Maamar[2] attribue la mise en place des structures est-ouest auchamp de contrainte subméridien et décrit, au voisinaged’Agadir, un couple de failles (Tildi ou Agadir etLahouar) à jeu décrochant.

Dans cette note, nous établissons, à l’aide des don-nées sismiques, la distribution des structures dans l’offs-hore d’Agadir et montrons que ces éléments structurauxconstituent la portion méridionale de la chaîne de Cap-Tafelney. Enfin, nous analysons quelques modalités dechangement du style tectonique et les différenciationsde faciès entre le bassin de Souss et l’offshore d’Agadir.La maille sismique utilisée, fournie par l’Onarep (Officenational de recherches et d’exploitation pétrolière) estde bonne qualité et d’une couverture de l’ordre de4 800 %.

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2. Lithostratigraphie

La colonne stratigraphique synthétique (figure 3), éta-blie à partir de l’analyse des puits de l’offshore d’Agadir(figure 2) et du bassin de Souss, montre une série méso-

cénozoïque composée d’un Trias argilo-gréseux et éva-poritique recouvert par une série jurassique composéed’une épaisse série carbonatée (1 600 m), qui passe,dans le bassin de Souss, à une série localement détriti-que [16].

Figure 1. Position de la zone d’étude dans leHaut Atlas de Cap-Tafelney (d’après [6]).

Figure 1. Location map showing the study areawithin the Cap-Tafelney folded belt (after [6]).

Figure 2. Carte structurale synthétique montrant lesprincipales structures méso-cénozoïques de l’off-shore d’Agadir.

Figure 2. Synthetic structural map showing the mainMeso-Cenozoic structural trends of the Agadir off-shore basin.

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Au large de Cap-Rhir (figure 3), une série d’âgeAlbien (1 260 m), faite d’alternances argilo-sableusesintercalées de rares passées calcaires, marque cedomaine. Dans le bassin de Souss, l’Albien, moins épais(400 à 500 m), est marneux ou argileux. Ces alternancesargilo-gréseuses persistent tout au long du Tertiaire, avecde très fortes variations d’épaisseur des séries entrel’offshore d’Agadir et le bassin de Souss.

Huit discordances d’importance régionale ont permisde délimiter les ensembles définis sur la figure 3. Cesunités ont été corrélées à travers la grille des profils sis-

miques et le rapport entre elles a permis de définir lesprincipales manifestations du bassin.

3. Principales structures de l’offshored’Agadir

Le schéma structural (figure 2) est établi par analysede 1 100 km de profils sismiques. Deux profils sismi-ques illustrent quelques manifestations.

1. Le profil A (figure 4) montre quelques linéamentsaffectant le bassin de Souss et son prolongement offs-hore (figures 2 et 4). Au sud-est, la faille d’El Kléa mon-tre un jeu inverse se superposant au jeu normal triasico-jurassique [12] et très peu visible sur cette section. Lafaille de Taghazoute est à l’origine d’une flexuration quel’on attribue au développement d’une plate-forme car-bonatée fini-Jurassique. Ce bord demeure actif au Cré-tacé, car la série d’âge Cénomano-Turonien (K2a)repose en troncature sur une série d’âge Crétacé infé-rieur (K1) et parce que le toit du Maastrichtien (toit deK2b) est une surface de discordance régionale, ravinéepar la discordance D4 au sommet de la troncature.L’effet du sel est perceptible au niveau de la faille deTildi où les accumulations salifères, mobilisées sousforme de mur de sel sont attribuées aux récents stadesde la structuration atlasique. Ceci peut justifier l’amin-cissement des séries d’âge Miocène moyen et supérieur(Mo 1–2 à Mo 1–6) (figure 3). Au nord-ouest de la sec-tion, le style de la déformation diffère : il est marqué parla mobilisation des dépôts salifères au cœur du pli deCap-Rhir, où des figures de discordance existent à labase. Cette mobilisation est couplée au développementd’une surface de décollement lors de la compressionatlasique fini-Crétacée. Au Tertiaire, le couplage estmoindre, le pli devient symétrique.

2. Un deuxième transect (figure 5) illustre les linéa-ments orthogonaux à ceux du premier transect (figures 2et 5). Il montre deux plis : El Kasba (Ks) et Massa (Ma).Le premier est dû à une faille inverse à regard nordaffectant une flexure monoclinale. De direction atlasi-que, cette flexure prolonge en offshore l’une des com-posantes principales de la zone de failles de Tizi-N-T’est. Le second, légèrement dissymétrique, présenteune charnière courbe et un sommet presque plat. Ilaffecte des séries triasiques, jurassiques et crétacées ; iln’est pas décelable au sud-ouest de la faille de Tildi(figures 2 et 5). À terre, au voisinage d’Agadir, descisaillements banc sur banc sont mis en évidence dansdes structures similaires aux structures du Haut Atlasoccidental [12, 13]. Ceci permet d’attribuer la mise enplace de la structure de Massa au fonctionnement, lorsd’une phase compressive subméridienne (direction atla-sique bien connue), d’un niveau de décollement triasi-que corrélable à celui cartographié à l’échelle du HautAtlas occidental [5]. Le dépôt en onlap de l’unité K2bsur le toit de l’unité K2a justifie son âge Turonien(cadran a, figure 5).

Figure 3. Colonne stratigraphique synthétique de l’offshore d’Aga-dir et du bassin de Souss.

Figure 3. Synthetic column showing the stratigraphy of the off-shore of Agadir and of the Souss basin.

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La structure de Massa, où les évaporites sont au cœur,constitue la bordure méridionale du bassin néogèned’Agadir édifié sur la plate-forme crétacée. Les unités

néogènes débutent par un important ravinement quiaffecte la série paléogène (Mo 1) et qui pourrait êtreconcomitant aux mouvements compressifs atlasiques et

Figure 4. Coupe sismique et interprétation montrant le changement de style tectonique entre les portions onshore et offshore du bassind’Agadir et la position du pli de Cap-Rhir au sein du bassin.

Figure 4. SW–NE seismic transect with its interpretation showing the change of the structural style between the structural style between theonshore and the offshore part of the Agadir basin and the location of the Cap-Rhir fold within the basin.

Figure 5. Interprétation d’une coupe sis-mique montrant les structures de Massaet d’El Kasba.

Figure 5. NNE–SSW seismic transectshowing the El Kasba and Massa struc-tures.

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à la chute eustatique datée de la fin de l’Oligocène(Chattien) [7]. L’importance des ravinements justifiel’importance de la pente et explique les différencesd’épaisseur entre les séries postérieures du bassin deSouss et de celui d’Agadir. La géométrie du pli de Massaet son association avec les dépôts tertiaires permettentde considérer le bassin d’Agadir comme un bassin detype piggy-back.

Les unités Mo 1–2 à Mo 1–6 sont divergentes sur laportion inclinée de la structure d’El Kasba et absentes àson toit. Cette portion inclinée subit une réduction delongueur, jusqu’à ce qu’elle devienne horizontale auniveau de la discordance D8 (cadran b, figure 5). Lesséries néogènes sont donc syntectoniques et la déforma-tion atlasique à ce niveau intervient entre la fin duPaléogène et le Plio-Quaternaire (Mo 1–1 à Mo 1–6)(figure 3). La réduction de la longueur et l’horizontalitéde la discordance 8 dénotent une atténuation progres-sive de la contrainte atlasique.

4. Conclusion

L’analyse détaillée de la grille des profils sismiquescomplète nous a permis d’établir un schéma structuralde l’offshore d’Agadir et des différentes directions struc-

turales ayant contrôlé son évolution méso-cénozoïque.La structuration de cette portion de la marge résulte dela combinaison des jeux de failles normales et inversesainsi que de la mobilisation des dépôts salifères le longdes plans de décollement triasiques et le long de cou-loirs de décrochement.

Les deux exemples présentés montrent qu’au cours duCrétacé supérieur (Cénomano-Turonien) le domained’étude a subi la compression atlasique, qui se poursuitjusqu’au Plio-Quaternaire. Les dépôts salifères se décol-lent à la base du Trias. La genèse des plis et le soulève-ment généralisé du bassin de Souss sont à l’origine del’énorme épaississement des séries néogènes dans l’offs-hore d’Agadir. L’établissement de ce bassin sur la plate-forme jurassico-crétacée diffère fondamentalement dece qui existe dans la portion nord de la chaîne de Cap-Tafelney, où les séries tertiaires sont déposées sur unbassin flexural profond.

L’offshore d’Agadir est donc un domaine complexedont l’histoire géologique s’inscrit dans le cadre del’ouverture de l’Atlantique et de l’orogenèse atlasique.Nous déduisons enfin que les structures de l’offshored’Agadir pourraient se prolonger vers la chaîne de Cap-Tafelney nouvellement définie [5, 6].

Remerciements. Les auteurs tiennent à remercier M. A. El Morabet, directeur d’exploration à l’Onarep, qui a mis à leur disposition lesdonnées utilisées dans le cadre de la présente étude. Ces recherches ont été menées dans le cadre du plan d’appui à la recherche scientifique(PARS).

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