Elsevier

Geobios

Volume 44, Issue 1, January–February 2011, Pages 101-115
Geobios

Article original
Évolution du trait de côte à l’Holocène supérieur dans la Sebkha El-Guettiate de Skhira (Golfe de Gabès, Tunisie) à travers sa faune d’ostracodes et de foraminifèresCoast line evolution during the late Holocene in the Sebkha El-Guettiate of Skhira (Gulf of Gabes, Tunisia) based on its ostracod and foraminifera fauna

https://doi.org/10.1016/j.geobios.2010.11.002Get rights and content

Résumé

Une carotte longue de 122 cm, prélevée au niveau de la Sebkha El-Guettiate, dans la région de Skhira (Sud-Est tunisien), a été soumise à une étude micropaléontologique et sédimentologique. L’étude quantitative et qualitative des ostracodes et des foraminifères benthiques couplée à des approches analytiques (analyse factorielle des correspondances et indices de diversité et d’équitabilité) nous a permis de reconstituer les paléo-environnements de la frange littorale au Sud de Skhira. Ainsi, on a pu identifier quatre associations d’ostracodes typiques d’environnements marin ouvert, marin côtier, lagunaire et saumâtre estuarien et deux associations de foraminifères benthiques d’environnements côtier et lagunaire. L’installation des environnements lagunaires fermés, puis laguno-saumâtres à partir de 5408 ans cal. BP est en rapport avec la formation d’un système de cordons sableux sous l’action des courants de dérive littorale. Les indices de diversité de Shannon et d’équitabilité ont été utilisés pour suivre les variations de structure des populations d’ostracodes et de foraminifères benthiques le long de la carotte. On note une diminution des deux indices de la base vers le sommet, témoignant de l’isolement progressif des milieux de vie. L’analyse factorielle des correspondances a mis en évidence un gradient environnemental lié essentiellement au degré d’exposition du milieu à l’influence marine. Elle montre un antagonisme entre les descripteurs paléontologiques d’environnement lagunaire estuarien ouvert et ceux de milieu lagunaire fermé. Les espèces de milieu lagunaire estuarien moins ouvert occupent une position intermédiaire. Ainsi, l’histoire de la frange littorale de la région de Skhira comporte quatre phases débutant par un milieu lagunaire ouvert estuarien (aux alentours de 7460 ans cal. BP) suivi par un milieu lagunaire fermé (aux alentours de 5408 ans cal. BP) et enfin un milieu laguno-saumâtre évoluant vers le milieu actuel de type sebkha. L’épisode lagunaire ouvert estuarien est caractérisé par des valeurs élevées de richesse spécifique et des indices de diversité.

Abstract

A 122 cm-long core was taken in the El-Guettiate Sebkha of Skhira (southeastern part of Tunisia) in order to investigate the recent palaeoenvironmental evolution of this region. The quantitative and qualitative analysis of ostracod and benthic foraminifera assemblages coupled with a correspondence analysis allows the reconstruction of palaeoenvironmental changes during the Holocene in this area. Four typical associations of ostracods (open marine, coastal marine, lagoonal and estuarine brackish) and two associations of benthic foraminifera (coastal and lagoonal) were distinguished. The onset of restricted lagoonal environments linked to the building-up of sand spit led to the onset of restricted lagoon and brackish environment at cal. 5408 years BP. The Shannon and equitability index of diversity were used to decipher the structural variations of the populations of ostracods and benthic foraminifera along the sampled core. We note a reduction in the Shannon index from the bottom to the top, which indicates a progressive isolation of the biotope. The open lagoonal episode is characterized by high values of diversity. During restricted lagoonal episodes the Shannon and equitability index are reduced. The correspondence analysis reveals an environmental gradient related to the marine influence. It shows an antagonism between the widely opened estuarian lagoonal species and those of restricted lagoon. The less opened estuarian lagoonal taxa occupy an intermediate position. Based on these evidences, microfauna carried out in the El-Guettiate Sebkha allows us to recognize four phases beginning with a widely opened estuarian lagoon (ca. cal. 7460 years PB), followed by a restricted lagoon (ca. cal. 5408 years BP) and finally a brackish lagoon evolving towards the present-day sebkha environment. The opened estuarine lagoon is characterized by high values of species richness and diversity indices.

Introduction

Les dépôts littoraux holocènes sont susceptibles de fournir d’importantes informations sur les variations des paléo-environnements successifs, des facteurs hydrodynamiques locaux, de l’activité tectonique et du comportement hydro-isostatique de la frange côtière en réponse aux variations du niveau marin. Ces variations influencent la faune et la répartition des unités sédimentaires dans le temps et dans l’espace. Ainsi plusieurs auteurs ont reconnu une variété d’environnements côtiers holocènes sur la base de la dynamique des populations d’ostracodes et de foraminifères et des caractéristiques sédimentologiques des corps sédimentaires.

Les ostracodes, vivant aussi bien dans les eaux douces que dans les eaux salées, constituent d’excellents traceurs hydrologiques dans les domaines de transition eau douce – eau salée. De même l’étude de leurs biocœnoses permet de caractériser les environnements où ils vivent et la définition des thanatocœnoses et des allothanatocœnoses (Laprida, 2001, Ruiz et al., 2004, Ruiz et al., 2006). C’est à partir de là qu’on peut retracer les schémas de circulation littorale et les échanges entre les différents milieux côtiers (Carbonel, 1980, Carbonel, 1982). Les ostracodes sont aussi utilisés pour la reconnaissance des variations du niveau marin (Frenzel et Boomer, 2005, Sarr et al., 2009a). Concernant les foraminifères benthiques, leur écologie et distribution actuelle le long de la frange littorale dépendent des influences marines et continentales. Ils permettent de reconstituer les différents types d’environnements dans lesquels ils se sont développés (Laprida et Bertels-Psotka, 2003, Samir et al., 2003) et les variations du niveau marin (Unsal et al., 2002, Laprida et al., 2007, Di Bella et al., 2008, Sarr et al., 2009a).

En Tunisie, les environnements côtiers holocènes étudiés sur la base de leurs peuplements de foraminifères et d’ostracodes se sont avérés en grande partie présenter des caractères laguno-marins et laguno-saumâtres. Il s’agit des environnements suivants : le lac de Tunis (Carbonel et Pujos, 1981, Jouirou, 1982), la sebkha d’Ariana (Carbonel, 1980), la lagune de Ghar El Melh (Mansouri, 1979), le lac Ichkeul (Stevenson et Battarbee, 1991) et la lagune El Melah de Soliman (Ruiz et al., 2006). Au niveau du Golfe de Gabès une campagne de carottage et de prélèvement des sédiments de surface a été réalisée par la compagnie française des pétroles et la société Elf-Aquitaine en 1975, dont les résultats sur la « Mer Pélagienne » ont été publiés en 1979 dans un volume spécial de la revue Géologie Méditerranéenne. Il s’agit d’études portant sur les pollens (Brun, 1979), les dinoflagellés (Morzadec-Kerfourn, 1979), les mollusques (Rosso, 1979), les foraminifères (Blanc-Vernet et al., 1979), les nannofossiles calcaires (Müller, 1979), les ostracodes (Bonaduce et al., 1979), les bryozoaires (David et Pouyet, 1979) et les phanérogames (David, 1979). Plus tard plusieurs synthèses de ces forages du Golfe de Gabès ont été proposées. Lachenal (1989) décrit différentes associations d’ostracodes contenant des phytaux, des opportunistes ubiquistes, des opportunistes phytaux et des nageurs. Ces associations lui permettent de caractériser un environnement de basse énergie aux alentours de 5480 ans BP. Brun (1992) remarque que :

  • vers 12,500 ans BP, la présence des Cypéracées et des Ptéridophytes témoigne de la fin de l’aridité qui régna au Pléniglaciaire ;

  • vers 8500 ans BP, le développement d’Olea et de Pistacia indique un optimum climatique à la fois hydrique et thermique ;

  • vers 5000 ans BP, la régression des hygrophytes témoigne du début d’une phase d’aridification.

Morzadec-Kerfourn (2002), en utilisant des associations de dinoflagellés, indique que la sédimentation marine débute, à l’isobathe −75 m, vers 12,580 ± 490 ans BP et que la mer envahit le Golfe de Gabès à partir de 9930 ± 210 ans BP. Le niveau marin se trouve à l’isobathe −26 m vers 5480 ± 400 ans BP et atteint un maximum vers 4630 ± 160 ans BP avant de se stabiliser.

Les études sédimentologiques, plus nombreuses que les études micropaléontologiques, ont porté essentiellement sur les dépôts littoraux et paraliques du Golfe de Gabès. Ces travaux décrivent les séries sédimentaires entrecoupées par les forages des sebkhas et discutent l’influence de la variation relative du niveau marin, de la dynamique littorale, du réajustement hydro-isostatique et des événements extrêmes dans la succession des environnements holocènes.

Ainsi plusieurs unités sédimentaires ont été décrites et datées au niveau de l’île de Jerba et des Sebkhas du Golfe. Busson et Perthuisot (1977) remarquent que les sédiments de subsurface de la Sebkha El Melah sont constitués du bas vers le haut : de calcaires détritiques marins, d’argiles noires, de carbonates magnésiens et enfin de gypses polyhalite halite témoignant de l’aridité du climat survenue à partir de 4000 ans BP. Jedoui et al. (1998) citent, sur le littoral de Jerba, des dépôts bioclastiques de plage, couvrant l’intervalle 5900–4000 ans BP, situés à des altitudes variables entre +40 et +100 cm ainsi que des dépôts d’origine marine, d’âge 2100 ans BP affleurant au même niveau que la mer. La régularité des niveaux bioclastiques, de même âge, par rapport au niveau marin confirme pour ces auteurs l’absence de tectonique. L’élévation, réalisée entre 5900 ans BP et 2000 ans BP, serait donc d’origine hydro-isostatique. Toutefois pour Morhange et Pirazzoli (2005) l’émersion de la frange côtière aurait atteint une altitude plus importante soit de 186 ± 11 cm et serait produite à partir de 6000 ans et s’est arrêtée vers 5000 ans BP. Lakhdar et al. (2006) ont décrit dans les sédiments de subsurface de la Sebkha Boujmel :

  • des vases riches en matière organique (d’âge 6800–4130 ans BP) témoignant d’une lagune fermée dont la genèse ferait suite à un exhaussement hydro-isostasique combiné à l’effet joué par des barrières à sable lithifié lors du stade isotopique 5e ;

  • des sables oolithiques (3000–2000 ans BP) ;

  • des sables carbonatés silteux surmontés par des silts détritiques gypsifères et tapis microbiens.

Cette succession traduit l’avortement des conditions anoxiques lagunaires et l’installation d’un environnement laguno-saumâtre qui évoluera vers la fermeture. En étudiant le remplissage laminaire de la Sebkha Mhabeul, Marquer et al. (2008) ont reconnu 4 cycles inondation/sécheresse (d’âge cal. AD 550–950, 950–1300, 1300–1570 et 1570–1870). Les deux cycles les plus pluvieux coïncident avec l’anomalie climatique médiévale et le petit âge glaciaire inférieur. Frébourg et al. (2010) sont les premiers à caractériser un événement extrême holocène au niveau de la côte du Golfe de Gabès. Ils ont distingué au sommet de l’éolinite Sidi Salem (d’âge controversé selon les localités et les auteurs : 6530, 6980, 7750 ou 8045 ans BP) affleurant sur le littoral de Jerba, un faciès traduisant un événement extrême. Cet événement, d’âge incertain (6500–8000 ans BP), peut être rapporté à une tempête ou à un tsunami.

La présente étude a pour but de reconstituer, sur la base de la modification des associations et de la structure des populations d’ostracodes et de foraminifères, les paléo-environnements qui se sont succédés à l’emplacement de la Sebkha El-Guettiate de la Skhira et de reconnaître les mécanismes de contrôle des changements paléo-environnementaux au cours de l’Holocène supérieur dans cette région. Il s’agit donc d’étudier le comportement de cette zone côtière dans un contexte de soulèvement général du niveau marin et sous des conditions climatiques différentes d’aujourd’hui, d’une part, et de caractériser un événement climatique extrême dans un contexte global, d’autre part. De même la variation du niveau marin relatif et les réajustements isostatiques proposés par les auteurs antérieurs comme causes principales de la variation des environnements, ainsi que l’influence de la dynamique sédimentaire pourront être testés.

Le matériel étudié correspond à la faune d’ostracodes et de foraminifères benthiques présente dans les sédiments de subsurface de la sebkha, dont la position paralique offre un terrain de choix pour une étude micropaléontologique et sédimentologique. À cet effet, une carotte (SG1) de 122 cm de longueur a été prélevée à proximité du chenal de marée de la Sebkha El-Guettiate. Au laboratoire, les échantillons de sédiments ont fait l’objet d’une étude micropaléontologique des ostracodes et des foraminifères, complétée par une étude sédimentologique (comptage des grains détritiques quartzeux et leur analyse morphoscopique). Les mollusques et la microfaune présents dans les carottes SG1 et BSC2 et dans les sédiments de surface de la Sebkha Dreîaa autorisent la datation de plusieurs unités lithologiques.

Section snippets

Cadre géomorphologique et géologique

La Sebkha El-Guettiate est située sur la bordure littorale aride du SE de la Tunisie (NW du Golfe de Gabès ; Fig. 1). D’une superficie de 15 km2, elle est localisée à environ 15 km au Sud de la ville de Skhira. Pour sa partie septentrionale, la sebkha est séparée de la Méditerranée par une étroite bande de terre de 2 km de longueur et de 100 à 200 m de largeur. Cette bande de terre, présentant une grande falaise (en cours d’écroulement, sous l’action de la houle), est relayée vers le Sud par un

Matériel et méthodes

Le carottage a été réalisé en introduisant, dans les sédiments de surface de la sebkha, progressivement par percussion un tube en plastique de 3 mm d’épaisseur et de 5 cm de diamètre. Atteignant une profondeur de 122 cm et suite à l’arrêt du tube, il a été retiré en utilisant un treuil. Le tube a été ouvert au laboratoire en utilisant une meule à disque et la carotte a été ensuite coupée en deux en utilisant un fil à couper le beurre. Après avoir photographié les sédiments, une description des

Les unités lithologiques

La carotte SG1 a recoupé globalement sept unités lithologiques différentes, soit de la base vers le sommet (Fig. 2) :

  • unité U1 : des sables fins argileux gris, riches en Cerithium et débris de lamellibranches, surmontés par un niveau centimétrique de débris végétaux, Cymodocées et Posidonies, disséminés dans une matrice sableuse, entre 122 et 107 cm de profondeur ;

  • unité U2 : des sables fins argileux beiges, entre 107 cm et 58 cm ;

  • unité U3 : des argiles jaunes à verdâtres, riches en mollusques

Évolution des paléo-environnements déterminée à partir des associations de foraminifères et d’ostracodes ainsi que des indices de diversité

Quatre stades successifs sont distingués et décrits ci-après (Fig. 7) :

  • stade de lagune estuarienne ouverte, évoluant vers la fermeture (unité U1 et base de l’unité U2) : l’histoire de la lagune à herbiers de Cymodocées et Posidonies débute par la dominance des espèces lagunaires X. aurantia et L. fabaeformis. La présence des ostracodes marins et des foraminifères lagunaires témoigne de son ouverture au milieu marin. Dans ce milieu, les espèces saumâtres L. elliptica et C. torosa s’enrichissent

Conclusion

Les assemblages de foraminifères et d’ostracodes présents dans les sédiments de la carotte SG1 nous ont permis de préciser des épisodes de fermeture et d’ouverture de la lagune. Ces épisodes sont mis en évidence par des approches descriptive et analytique : l’abondance relative des différentes associations, l’abondance absolue, la richesse spécifique, les indices de diversité et l’analyse factorielle des correspondances. Ces approches témoignent d’un environnement lagunaire ouvert estuarien

Remerciements

Le présent travail a été réalisé avec l’appui de la Direction Générale de la Recherche Scientifique (Tunisie). Les remarques et suggestions des deux rapporteurs (A.M. Bodergat et un anonyme) ont été très utiles pour l’amélioration du manuscrit.

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      Also, sedimentological analyses were used to identify the periods of aridity (Busson and Perthuisot, 1977), reconstitute the sea-level fluctuations (Paskoff and Sanlaville, 1983; Jedoui et al., 1998) and relate the emergence of shoreline to post-glacial hydro-isostatic effects (Morhange and Pirazzoli, 2005). Our Tunisian-Franco-German team identified the impact of sandy spits in the genesis of lagoons and sebkhas during Holocene times (Zaïbi et al., 2011, 2012) and compiled an inventory of the living non-marine Ostracoda from Tunisia with the description of the new species Psychrodromus tunisicus (Zaïbi et al., 2013). Recently, foraminifera and ostracods have been used to recognize extreme events such as storms and tsunamis (Hindson and Andrade, 1999; Hussain et al., 2006, 2010; Mamo et al., 2009).

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    Éditeur correspondant : Frédéric Quillévéré.

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