Description des investigations et localisation des sites d’échantillonnage

Les sites échantillonnés ont été sélectionnés pour réaliser un suivi du comportement saisonnier des flux dissous et particulaires du Mn en milieu naturel à travers 4 campagnes de prélèvement à savoir : août, octobre (2018), mars et, mai (2019). La répartition géochimique du Mn dans les sédiments de fond de rivière a également été étudiée. Enfin, la dernière partie est consacrée à une discussion sur les résultats du suivi de la mobilité du Mn dans la rivière.

5.1 Description des investigations et localisation des sites

d’échantillonnage

Le Tableau 5.1 présente une description des 7 sites échantillonnés d’août 2018 à mai 2019. La Figure 5.1 présente la localisation des sites d'échantillonnage, le contexte géologique de la zone d’étude, les mines, les projets miniers avoisinants ainsi que les sites restaurés ou en cours de réhabilitation. La liste et la localisation de ces derniers sont présentées en Annexe C. Les informations concernant la localisation et le statut des sites miniers présentés en Figure 5.1 sont issues de la plateforme GESTIM (système de gestion des titres miniers) du MERN (Inventaire du 31 mars 2016). À noter qu’un site minier peut être un parc, une usine de traitement, une mine, etc.

Tableau 5.1 : Localisation des 7 sites échantillonnés sur la rivière Harricana

Site Coordonnées Localisation

HA-S12 48°13'41.56" N _{77°58'54.59"W} En aval du lac De Montigny et en amont du lac _{Malartic (44 km au sud d’Amos)} HA-S13 48°22'45.2" N _{78°04'31.7"W} En aval du lac Malartic et en amont du lac La _{Motte (25 km au sud d’Amos)} HA-S14 48°28'21.7" N _{78°07'48.7"W} En aval du lac La Motte et amont lac Figuery _{(12 km au sud d’Amos)} HA-S15 48°33'31.9" N _{78°06'49.4"W} En aval du lac Figuery et au sud d’Amos (proche _{de la marina).} HA-S16 48°38'38.5" N _{78°00'14.6"W} Au nord d’Amos et en amont du lac Obalski (13 _{km au nord-est d’Amos)} HA-S17 48°42'48.2" N _{77°59'44.2"W} En amont du lac Obalski (20 km au nord-est _d’Amos) HA-S18 48°47'31.4" N _{78°00'47.8"W} En aval du lac Obalski (34 km au nord d’Amos)

Figure 5.1 : Zone d’étude, localisation des sites de prélèvement, contexte géologique, mines, projets miniers avoisinants et sites restaurés ou en cours de réhabilitation

La région de l’Abitibi-Témiscamingue est située au cœur du Bouclier canadien, une région dont le socle rocheux précambrien est essentiellement composé de roches archéennes. La province du Supérieur, qui englobe la sous-province de l’Abitibi, et dont fait partie la zone d’étude présentée en Figure 5.1, est composée d’alternance de roches ignées, métamorphiques, volcaniques et sédimentaires. La diversité des formations géologiques qui composent les aquifères rocheux de la région ont une influence directe sur la composition chimique de l’eau y circulant, en raison d’une vaste gamme de processus qui contrôlent l’évolution géochimique de l’eau (hydrolyse, oxydoréduction, dissolution, précipitation des minéraux, échange ionique, etc.) (Cloutier et al., 2013). Le socle rocheux fracturé précambrien est majoritairement recouvert de couches plus ou moins épaisses de dépôts meubles constitués de sables et de graviers ainsi que de sédiments glaciolacustres d’eau profonde. De façon générale, quatre principaux types d’aquifères sont identifiés en région, soit : (1) les aquifères de roc fracturé à nappe libre, (2) les aquifères granulaires à nappe libre, (3) les aquifères de roc fracturé à nappe captive et (4) les aquifères granulaires à nappe captive. Les sédiments glaciolacustres d’eau profonde, constitués de silt et d’argile, sont responsables des conditions de nappe captive observées sur une vaste portion du territoire. Les aquifères granulaires sont principalement associés aux dépôts fluvioglaciaires. Dans le roc fracturé, l’eau circule au sein de discontinuités structurales, principalement à des profondeurs allant de 0 à 75 m sous la surface (Rouleau et al., 1999; Rey, 2020).

Le bloc-diagramme 3D de la Figure 5.2, réalisé dans le cadre des projets du PACES (Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines) en Abitibi-Témiscamingue (Cloutier et al., 2013; 2015), présente de manière conceptuelle la dynamique d’écoulement de l’eau souterraine au sein des contextes hydrogéologiques (CH) régionaux. De façon générale, l’eau circule depuis les aquifères à nappe libre associés aux zones de recharge vers les aquifères à nappe captive de la plaine argileuse. Le modèle hydrogéologique conceptuel régional proposé illustre de manière simplifiée les caractéristiques, l’architecture des dépôts et les conditions d’écoulement de l’eau au sein des six CH observés au niveau du territoire avec : CH1 : Affleurements rocheux; CH2 : Eskers et Moraine; CH3 : Tourbières sur granulaires; CH4 : Flancs d’eskers; CH5 : Tourbières sur argile; CH6 : Plaine argileuse. Les coupes transversales à l’esker présentent les CH pour a) l’esker en position sublittorale (type B), b) l’esker semi-enfoui (type C) et c) l’esker enfoui (type D).

L’hétérogénéité des roches (alternance de roches volcaniques, intrusives, métamorphiques et sédimentaires) et la diversité des minéraux qui constituent les aquifères de la région ont une influence significative sur la chimie de l’eau souterraine. Des études réalisées sur les eaux souterraines des aquifères rocheux fracturés du Bouclier canadien ont démontré que la présence de certains contaminants inorganiques est d'origine géogénique et résulterait de l'altération des minéraux dans des conditions géochimiques spécifiques. Les données actuellement disponibles en région suggèrent que le manganèse présente des concentrations plus élevées dans les aquifères à nappe captive, lesquels sont caractérisés par des conditions plus réductrices (Cloutier et al., 2013; Bondu et al., 2020; Rey, 2020). Cependant, d’autres facteurs peuvent influencer la composition géochimique de l’eau souterraine. Notamment, la composition minéralogique des matériaux granulaires et du roc, les conditions physico‐chimiques au sein des aquifères, les processus de mélange, la vitesse d’écoulement de l’eau souterraine et la pollution anthropique peuvent constituer des facteurs clés (Cloutier et al., 2013).

De nombreux sites miniers en activités, réhabilités ou en cours de réhabilitation sont recensés sur la portion du bassin versant de la rivière Harricana concerné par la zone d’étude (Figure 5.1). L’occurrence du Mn dans les eaux de surface pourrait en partie être d’origine naturelle (voir Tableau 2.2). Les conditions d’oxydoréduction propices des aquifères à nappes captives pourraient

Figure 5.2 : Bloc-diagramme 3D conceptuel de la dynamique d’écoulement de l’eau souterraine et des contextes hydrogéologiques du PACES‐AT1

permettre la dissolution des minéraux porteurs de Mn, qui seraient transportés par écoulement souterrain vers les lacs et les rivières (Figure 5.2).

Le suivi temporel des flux de Mn dissous et particulaires des 7 sites d’échantillonnage a été réalisé sur la base de 2 types de prélèvement. Ceux-ci ont été réalisés à des périodes représentatives des variations saisonnières régionales. Pour chaque campagne d’échantillonnage, les investigations suivantes ont été menées : i) mesure des paramètres physicochimiques in situ; ii) prélèvement d’eau de surface pour analyses chimiques; iii) prélèvement des SES par filtration pour analyse des métaux et mesure de la concentration des SES. L’acquisition des données géochimiques par µXRF (ITRAX) repose sur un suivi spatial et non temporel, les prélèvements ayant été faits uniquement au mois de mars 2019. Les prélèvements de sédiments de fond de rivière échantillonnés au carottier russe ont été réalisés sur 6 sites (HA-S12 à HA-S17) uniquement durant la période du 27 au 28 mars 2019. La Figure 5.3 résume schématiquement les investigations menées.

En raison du substrat plus grossier de la rivière Harricana au droit du site HA-S18, aucun échantillon de carotte de sédiments n’a pu y être prélevé. Les 10 essais de carottage effectués à ce site se sont révélés infructueux, les sédiments étant à chaque fois trop lâches pour permettre d’obtenir une carotte complète exploitable.