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

A set of different data including high resolution seismic sections, petroleum wire-logging well data, borehole piezometry, structural cross-sections and outcrop analysis allowed us to characterise the tectonic framework, and its relationships with the deep aquifers seated in Cretaceous-Miocene deep reservoirs. The structural framework, based on major structures, controls the occurrence of deep aquifers and sub-basin aquifer distributions. Five structural domains can be defined, having different morphostructural characteristics. The northernmost domain lying on the north-south axis and Zaghouan thrust system is a domain of recharge by underflow of the different subsurface reservoirs and aquifers from outcrops of highly fractured reservoirs. On the other hand, the morphostructural configuration controls the piezometry of underground flows in the Plio-Quaternary unconfined aquifer. In the subsurface the Late Cretaceous-Miocene reservoirs are widespread with high thicknesses in many places and high porosities and connectivities especially along major fault corridors and on the crestal parts of major anticlines. Among all reservoirs, the Oligo-Miocene, detritic series are widespread and present high cumulative thicknesses. Subsurface and fieldwork outline the occurrence of 10 fractured sandy reservoirs for these series with packages having high hydrodynamic and petrophysical characteristics. These series show low salinities (maximum 5 g/l) in the northern part of the study area and will constitute an important source of drinkable water for the next generations. A regional structural cross-section is presented, compiled from all the different data sets, allowing us to define the major characteristics of the hydrogeological-hydrogeothermal sub-basins. Eight hydrogeological provinces are defined from north-west to south-east. A major thermal anomaly is clearly identified in the south-eastern part of the study area in Sfax-Sidi Il Itayem. This anomaly is possibly related to major faults pertaining to the Sirt basin and controlled by a deep thermal anomaly. Many exploration targets are identified especially along the Cherichira-Kondar thrust where the Oligocene subcropping reservoirs are well developed. They are highly fractured and show good hydrodynamic characteristics.

RésuméUn groupe de différentes données comportant sections sismiques de haute résolution, données de diagraphie de puits de pétrole, piézométrie de sondage, coupes structurales, analyses d’affleurement, permet de caractériser le cadre tectonique et ses relations avec les aquifères profonds installés dans les réservoirs profonds Crétacé-Miocène. Le cadre structural basé sur les structures majeures contrôle l’existence des réservoirs profonds et la répartition des aquifères dans les sous-bassins. Cinq domaines structuraux peuvent être définis, ayant des caractéristiques morphostructurales différentes. Le domaine le plus au nord, qui repose sur l’axe nord-sud et le système charrié de Zaghouan est un domaine de recharge par inféroflux des différents réservoirs de sub-surface et des aquifères d’affleurement de réservoirs fortement fracturés. Par ailleurs, la configuration morphostructurale contrôle la piézométrie des écoulements souterrains dans l’aquifère quaternaire. Dans la sub-surface, les réservoirs Crétacé supérieur à Miocène sont largement répandus, avec de grandes épaisseurs dans de nombreux endroits, de fortes porosités et conductivités, particulièrement le long des couloirs majeurs de faille et dans les parties sommitales des principaux anticlinaux. Les réservoirs sont particulièrement répandus dans les séries détritiques oligo-miocènes où ils présentent de grandes épaisseurs cumulées. Les travaux de terrain et de sub-surface mettent en évidence dix réservoirs sableux fracturés dans ces séries, aux caractéristiques pétrophysiques et hydrodynamiques importantes. Ces séries révèlent une faible salinité (maximum de 5 g/L) dans la partie nord de la zone étudiée et constitueront une importante source d’eau potable pour les futures générations. Une coupe structurale régionale est présentée, compilée à partir des différents groupes de données, permettant de définir les principales caractéristiques des sous-bassins hydrogéologiques et hydrothermaux. Huit provinces hydrogéologiques sont définies du nord-ouest au sud-est. Une anomalie thermique majeure est clairement identifiée dans la partie sud-orientale de la zone d’étude, de Sfax-Sidi II Itayem. Cette anomalie est sans doute à mettre en relation avec les failles majeures appartenant au bassin de Sirt et contrôlée par une anomalie thermique profonde. De nombreux objectifs d’exploration sont identifiés le long du charriage Cherichira-Kondar, où les réservoirs oligocènes sous-affleurants sont bien développés. Ils sont fortement fracturés et présentent de bonnes caractéristiques hydrodynamiques.