Geological structures mapping using aeromagnetic prospecting and remote sensing data in the karstic massif of Beni Mellal Atlas, Morocco

Year 2019, Volume: 160 Issue: 160, 213 - 229, 27.12.2019

İkram Boutırame Ahmed Boukdır Ahmed Akhssas Ahmed Manar

https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.502094

Cited By: 1

Abstract

The current
study exposes the results of aeromagnetic data interpretation and a combined
analysis of 1-A sentinel radar image that cover the study area of Beni Mellal
Atlas in order to describe the structural geometry and to understand its
tectonic evolution.The map of the reduced to pole of residual magnetic field
highlights various magnetic anomalies with high amplitudes that correspond to
Jurassic-Cretaceous basaltic formations outcropping synclinal basins of Beni
Mellal Atlas. The interpretation of magnetic data using tilt derivative (TDR),
horizontal gradient technique coupled to upward continuation and Euler
Deconvolution allows us to distinguish the fractures network that is affecting
the study area. In order to complete this analysis, the Sentinel-A radar image
is processed and filtered using SNAP ESA Sentinel-1 toolbox software to extract
lineaments. The final structural map reveals four faults groups oriented
respectively NE-SW, ENE-WSW to E-W, N-S and NW-SE Their depths estimated by the
application of Euler deconvolution exceed 1500 m.Thoses faults have played a
major role in structural evolution of Beni Mellal Atlas.

Keywords

Beni Mellal Atlas, Aeromagnetic data, Sentinel-1, Lineaments

Thanks

We would like to thank the Applied Geology Division of the Ministry of Energy, Mines and Sustainable Development-Rabat, for providing the aeromagnetic data used in this study

References

• Abderbi, J., Khattach, D. 2012. Apport des données aéromagnétiques et gravimétriques à l’étude de la structure géologique des Hauts Plateaux méridionaux, Maroc.Journal of Hydrocarbons Mines and Environmental Research. 2(2), 111- 118. Amar, M. 2013.
• Adiri, Z., El Harti, A., Jellouli, A., Lhissou, R., Maacha, L., Azmi, M., Zouhair, M., Bachaoui, E.M. 2017. Comparison of Landsat-8, ASTER and Sentinel 1 satellite Remote Sensing data in Automatic Lineaments Extraction: a case study of Sidi Flah- Bouskour inlier, Moroccan Anti Atlas, Advances in Space Research, 60, 2355-2367.
• Alonso-Contes, C. A. 2011. Lineament mapping for groundwater exploration using remotely sensed imagery in a karst terrain : Rio Tanama and Rio de Arecibo basins in the northern karst of Puerto Rico. Master’s Thesis, Michigan Technological University, 70p.
• Amar, M. 2013. Apport de l’analyse structurale et de la géophysique à la reconnaissance du système aquifere du Haut Atlas oriental, Maroc. Thèse doctorat, Université Moulay Ismail Meknès.
• Amar, M., Manar, A., Boualoul, M. 2012. Apport de la cartogrpahie aéromagnétique à l’édentification structurale du systéme aquifere des sources de l’Oasis de Figuig (Maroc). Bulletin de l’Institut Scientifique,Rabat,section Sciences de la Terre,2012,34,29-40.
• B.R.P.M ., 1971. Historique du sondage pétrolier de Khemis Oulad Ayad N°3000/36 (KMS1). Permis de Béni Moussa
• Bardon, C., Bossert, A., Hamzeh, R., Westphal, M. 1978. Paléomagnétisme des formations paléo- volcaniques du Crétacé inférieur dans l’Atlas de Béni-Mellal (Maroc). Notes Service et mémoire Géologique Maroc, 39(272), 7-26.
• Beauchamp, J. 1988. Triassic sedimentation and rifting in the High Atlas (Morocco), in Triassic-Jurassic Rifting: Continental Breakup and the Origin of the Atlantic Ocean and Passive Margins, W. Mainspeizer, Elsevier Sci., New York,447 – 497.
• Benzaquen, M. 1963.Bordure septentrionale de l’Atlas de Béni Mellal. Contribution à l’étude géologique de la région d’El Ksiba. Notes et Mém. Serv. Géol. Maroc 22(170), 20-45.
• Bienfait, P. 1978. Note relative aux cavités dans la région de Béni Mellal (Maroc). Direction de la région Hydraulique de Béni Mellal (D.R.H), 27p.
• Bouchaou, L. 1988. Hydrogéologie du bassin des sources karstiques du complexe calcaire haut atlasien du Dir de Béni Mellal (Maroc). Thèse Doctorat 3ème cycle. Univ. Franche Comté, 182p, Besançon.
• Boutirame, I., Boukdir, A., Akhsass, A., Boutirame, F., Manar. A., Aghzzaf, B. 2018. Contribution of gravity data and Sentinel-1 image for structural mapping. Case of Beni Mellal and Beni Moussa plain (Morocco).E3S Web Conferences, 37, 05002.
• Chafiki, D. 1994. Dynamique sédimentaire à l’articulation plate-forme - bassin : exemple du Lias de la région de Béni- Mellal (Haut-Atlas central, Maroc). Thèse 3ème cycle, Université Cadi Ayyad, 185 p, Marrakech.
• Charrière, A., Haddoumi, H., Mojon, P.O. 2005. Découverte du Jurassique supérieur et d’un niveau marin du Barrémien dans les « Couches rouges » continentales du Haut Atlas central marocain : implications paléogéographiques et structurales. Comptes rendus Palevol, 4, 385–394.
• Chorowicz, J., Alem, M., Bahmad, A., Chariai, H., EL Kochri, A., Medina, F., Tamain, G. 1982. Les anticlinaux éjectifs du Haut Atlas : résultat de tectoniques atlasiques superposées. C. R. Acad. Sci. Paris, 294, 271-274.
• Choubert, G., Faure Muret, A. 1960-1962. Evolution paléogéographique et structurale des domaines méditerranéens et alpins d’Europe « Tome 1 ». Evolution du domaine atlasique marocain depuis les temps paléozoïques. Mém. hors série, Soc. Géol. France, 1, 447-527.
• Corgne, S., Magagi, R., Yergeau, M., Sylla, D. 2010. An integrated approach to hydro-geological lineament mapping of a semi-arid region of West Africa using Radarsat-1 and GIS. Remote Sensing of Environment ,114, 1863–1875.
• Dauteuil, O., Moreau, F., Qarqori, K. 2016. Structural pattern of the Saïss basin and Tabular Middle Atlas in northern Morocco: hydrological implications. J Afr Earth Sci, 119, 150–159.
• Debeglia, N. 2005. Estimation de la direction d’aimantation pour une réduction au pôle optimale du champ magnétique. BRGM/RP-54059-FR, 34 p.
• Du Dresnay, R. 1972. Les phénomènes de bordure des constructions carbonatées du Lias moyen du Haut Atlas central (Maroc). C.R. Acad. Des Sc. Paris, 275, 341-344, 535-537.
• Du Dresnay, R.1975. Influence de l’héritage structural tardi- hercynien et de la tectonique contemporaine sur la sédimentation jurassique, dans le sillon marin du Haut- Atlas, Maroc. 9ème Congrès international de Sédimentologie, Nice, 103-108.
• Ejep, J.S., Olasehinde,P., Appollonia, A., Okunlola, I. 2017. Investigation of Hydrogeological Structures of Paiko Region, North-Central Nigeria Using Integrated Geophysical and Remote Sensing Techniques. Geosciences, 7, 122-140.
• El Gout, R., Khattach, D., Houari, M. R. 2009. Etude gravimétrique du flanc nord des Béni Snassen (Maroc nord oriental): implications structurales et hydrogéologique.. Bull. Ins Sci., Rabat, section Sciences de la Terre, 31, 61-75.
• Ensslin, R. 1992. Cretaceous synsedimentary tectonics in the Atlas system of Central Morocco, Geol. Rundsch., 81, 91-104.
• Everaerts, M., Mansy, J.L. 2001. Le filtrage des anomalies gravimétriques, une clé pour la compréhension des structures tectoniques du Boulonnais et de l’Artois (France), Bulletin de la Société Géologique de France 172, 3, 267–274.
• Fadile, A., 1987.Structure et évolution alpine du haut Atlas central sur la transversale Aghbala-Imilchil (Maroc). Thèse de 3ème cycle Univ. Paul Sabatter, 300p, Toulouse (no published).
• Fred, Y., Pérez, C., López-Loera, H., Fregoso-Becerra, E., Yutsis, V., Martínez-Ruíz,V.J., Dávila- Harris, P. 2017. Caracterización de lineamientos estructurales y sus implicaciones hidrogeológicas en la cuenca de Villa Hidalgo (San Luis Potosí) integrando métodos geofísicos potenciales. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 69 (3), 555 ‒ 576.
• Guezal, J., El Baghdadi, M., Barakat, A. 2013. Les Basaltes de l’Atlas de Béni-Mellal (Haut Atlas Central, Maroc) : un Volcanisme Transitionnel Intraplaque Associé aux Stades de L’évolution Géodynamique du Domaine Atlasique. Anuár do Anuário do Instituto de Geociências, 36 (2), 70-85.
• Haddoumi, H. 1988. Les Couches rouges (Bathonien à Barrémien) du synclinal des Aït Attab (Haut Atlas central, Maroc) ; étude sédimentologique et stratigraphique. Thèse de 3éme cycle, Université de Nancy I, 133 p.
• Haddoumi, H., Charrière, A., Mojon, P.O. 2010. Stratigraphie et sédimentologie des « Couches rouges » continentales du Jurassique-Crétacé du Haut Atlas central (Maroc) : implications paléogéographiques et géodynamiques. Comptes rendus Geobios, 43, 431-451.
• Hafid, M. 2006. Styles structuraux du Haut Atlas de Cap Tafelney et de la partie septentrionale du Haut Atlas occidental: tectonique salifère et relation entre l’Atlas et l’Atlantique. Notes et Mém. Serv. géol. Maroc, 465, 172p.
• Hoepffner, C., Houari, M.R., Bouabdelli, M., 2006. Tectonics of the North African Variscides (Morocco,Western Algeria), an outline, in Frizon de Lamotte D., Saddiqi O., Michard A. (Eds.), Recent Developments on the Maghreb Geodynamics. C. R. Geosci. 338, 25-40.
• Hobbs, W.H. 1912. Earth features and their meaning: an introduction to geology for the student and the general reader. Macmillan, New-York, 506 p.
• Ibouh, H., Chafiki, D., Bouabdelli, M., Souhel, A., El Bchari, F., Elhariri, KH., Canerot, J. 2000. Rôle de la tectonique distensive du Toarcien inférieur dans l’évolution de la chaîne haut-atlasique centrale du Maroc. Strata,1, 10, 103-105.
• Jabour, H., Nakayama, K. 1988. Basin modeling of Tadla basin, Morocco, for hydrocarbon potential, AAPG bull., 72, 1059-1073.
• Jenny, J., Le Marrec A., Monbaron, M. 1981. Les Couches rouges du Jurassique moyen du Haut Atlas central (Maroc) : corrélations lithostratigraphiques, éléments de datations et cadre tectono- sédimentaire. Bull. Soc. Géol. France, 23, 6, 627–639.
• Khamis, M., Basheer, A., Rabeh, T., Khalil, A., Essam Eldin. A. A., Sato, M. 2014. Geophysical assessment of the hydraulic property of the fracture systems around Lake Nasser-Egypt: in sight of polarimetric borehole radar. NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics, 3, 7-17.
• Lachaine, G. 1999. Structures géologiques et linéaments, Beauce (Québec). Mémoire de maitrise, Département de géographie et de télédétection, Université de Sherbrooke, 83 pp.
• Laville, E., Harmand, C. 1982. Évolution magmatique et tectonique du bassin intracontinental mésozoïque du Haut Atlas (Maroc) : un modèle de mise en place synsédimentaire de massifs “anorogéniques” liés à des décrochements, Bull. Soc. géol. Fr., XXIV, 2, 213–227.
• Lee, J. S., Grunes, M. R., et de Grandi, G., 1999. Polarimetric SAR speckle filtering and its implication for classification. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 37, 2363–2373.
• Mansour, M., Ait Brahim, L. 2005.Apport de la Télédétection radar et du MNT à l’analyse de la fracturation et la dynamique des versants dans la Région de Bab- taza, Rif, Maroc. Télédétection, 5, 95-103.
• Mattauer, M., Tapponier, P., Proust, F. 1977. Sur les mécanismes de formation des chaines intracontinentales. L’exemple des chaines atlasiques du Maroc. Bull. Soc. Géol. France, 19, 521-526.
• Michard, A. 1976. Elément de géologie marocaine. Éditions du service géologique du Maroc, Note et Mém, 252.
• Michard, A., Saddiqi, O., Chalouan A., Rjimati, E., Mouttaqi, A. 2011. In Nouveaux Guides géologiques et miniers du Maroc / New Geological and Mining Guidebooks of Morocco. Notes et Mémoires du Service géologique du Maroc, 556-564.
• Miller, H.G., Singh, V. 1994. Potential field tilt – a new concept for location of potential field sources; J. Appl. Geophys. 32, 213–217.
• Monbaron, M. 1981. Sédimentation, tectonique synsédimentaire et magmatisme basique l’évolution paléogéographique et structurale de l’Atlas de Béni Mellal (Maroc) au cours du Temps Mésozoïque, ses incidences sur la tectonique atlasique. Ecologea Géol. Helv, 74(3), 625-638.
• Monbaron, M. 1982. Précisions sur la chronologie de la tectogénèse atlasique. C.R. Acad. Sc. Paris : t. 294, 2, 883-885.
• Monbaron, M. 1985.Carte géologique du Maroc au 1/100 000ème, feuille Béni Mellal. Notes et Mém. Serv. Géol. Maroc, no: 341.
• Moreau, F., Gibert, D. et Saracco, G. 1996. Filtering non- stationary geophysical data with orthogonal wavelets, Geophysical Research Letter, 23, 407-410.
• Morel, J.L., Zouine, E.M., Andrieux, J., Faure-Muret, A. 2000. Déformations néogènes et quaternaires de la bordure nord haut-atlasique (Maroc) : rôle du socle et conséquences structurales. Journal of African Earth Sciences, 30, 119-131.
• Oruc, B., Selim H. 2011 Interpretation of magnetic data in the Sinop area of Mid Black Sea, Turkey, using tilt derivative, Euler deconvolution, and discrete wavelet transform; J. Appl. Geophys. 74 194–204.
• Piqué, A., Aït Brahim, L., Aït Ouali, R., Amrhar, M., Charroud, M., Gourmelen, C., Laville, E., Rekhiss, F., Tricart, P. 1998. Évolution structurale des domaines atlasiques du Maghreb au Méso- Cénozoïque ; le rôle des structures héritées dans la déformation du domaine atlasique de l’Afrique du Nord. Bull. Soc. géol. France 169, 6, 797–810.
• Piqué, A., Soulaimani, A., Hoepffner, C., Bouabdelli, M., Laville, E., Amrhar, M., Chalouan, A. 2007. Géologie du Maroc. Editions GEODE, Marrakech.
• Ranganai, R.T., Ebinger, C.J. 2008. Aeromagnetic and Landsat TM Structural Interpretation for identifying regional groundwater exploration targets, south-central Zimbabwe Craton. J. Appl. Geophys., 65, 73–83.
• Reid, A. B., Allsop, J.M., Granser, H., Millet, A. J., Somerton, I.W. 1990, Magnetic interpretation in three dimensions using Euler deconvolution: Geophysics, 55, 80–91.
• Rolley, J.P. 1973. Etude géologique de l’Atlas d’Afourer - Haut-Atlas central - Maroc. Stratigraphie. Thèse Doctorat 3ème cycle, Univ. de Grenoble, 100 p, Grenoble.
• Rolley, J.P. 1978. Carte géologique du Maroc au 1/100.000: feuille d’Afourer. Notice explicative. Notes et Mémoires du Service Géologique du Maroc, 247, 247 bis: 1-103.
• Sadki, D. 1992. Le Haut Atlas central (Maroc) – stratigraphie et paléontologie du Lias supérieur et du Dogger inférieur : dynamique du bassin et des peuplements. Thèse Doct. d’Etat; Univ. Cadi Ayyad, Marrakech, 331 p.
• Salem, A., Williams, S., Fairhead, J.D., Smith, R., Ravat, D.J. 2008. Interpretation of magnetic data using tilt-angle derivatives; Geophysics, 73, L1–L10.
• Souhel, A. 1996. Le Mésozoïque dans le Haut Atlas de Béni- Mellal (Maroc). Stratigraphie, sédimentologie et évolution géodynamique. Mémoire de Thèse d’État, Université Caddi Ayad, 235 p, Marrakech.
• Souhel, A., Canerot, J. 1989. Polarités sédimentaires téthysienne puis atlantique : l’exemple des couches rouges jurassico-crétacées du Haut-Atlas central (Maroc). Sci. Géol., Mém., 84, 39-46.
• Srivastava, P.K., Bhattacharya, A.K. 2006. Groundwater assessment through an integrated approach using remote sensing, GIS and resistivity techniques: A case study from a hard rock terrain. Int. J. Rem. Sens., 27, 4599–4620.
• Thompson, D.T., 1982. EULDPH: A new technique for making depth estimates from magnetic data: Geophysics, 47(1), 31–37.
• Van Senden, D.C., Portielje, R., Borer,A. 1990. Vertical exchange due to horizontal density gradients in lakes; the case of Lake Lucerne. Aquatic Science, 52p.
• Verset, Y. 1985.Carte géologique du Maroc au 1/100 000ème, feuille Kasba Tadla. Notes et Mém. Serv. Géol . Maroc, n°340.
• Ziegler, P., Cloetingh, S., Wees, J. 1995. Dynamics of intraplate compressional deformation: The Alpine foreland and other examples, Tectonophysics, 252, 7 – 60.
• Zouine, El. 1993. Géodynamique récente du Haut Atlas. Evolution de sa bordure septentrionale et du Moyen Atlas sud-occidental au cours du Cénozoïque. Doct. Etat, Es-Sc. Nat. Univ. Mohamed 5 Fac. Sciences, 330 p, Rabat (unpublished).