Stratigraphie et lithologies

La stratigraphie de la Plate-forme du Saint-Laurent et des Appalaches est résumée sur la base des travaux de Globensky (1987) et de Slivitzsky et St-Julien (1987). La figure 3.1 présente une colonne stratigraphique schématique des principales unités rencontrées pour de la Plate-forme du Saint-Laurent, tandis que la figure 3.2 montre les contextes géologiques de la région d’étude, notamment les zones subdivisant les Appalaches. Pour la Plate-forme, nous nous intéressons surtout au sommet de la séquence qui est la seule partie de la stratigraphie présente en surface dans la région d’étude.

3.1.2.1 Plate-forme du Saint-Laurent

À la base de la séquence stratigraphique de la Plate-forme du Saint-Laurent (figure 3.1), on retrouve les grès du Groupe de Potsdam, mis en place au début du Cambrien avec les premières phases de transgression marine et reposant en discordance sur les roches de la Province du Grenville (socle précambrien). Ce groupe comprend deux formations, Covey Hill à la base et Cairnside au sommet. La séquence se poursuit avec les dolomies et grès du Groupe de Beekmantown, mis en place dans un environnement marin peu profond à l’Ordovicien inférieur. Ce groupe compte trois formations, soient les formations de Theresa, Beauharnois et Carillon. L’épaisseur de ce groupe est de l’ordre de 450 m.

Période Groupe / Formation Lithologie

Ordovicien

Queenston

Shale, mudrock et grès Lorraine

Utica supérieur Shale calcaireux

Utica inférieur Shale et calcaire

Trenton-Black River-Chazy

supérieur Calcaires

Chazy inférieur Calcaire, dolomie et grès

Beekmantown Beauharnois Dolomie

Theresa Grès dolomitique

Potsdam Cairnside Grès quartzeux

Cambrien Covey Hill Grès et conglomérat

Précambrien Socle grenvillien Granitique

Figure 3.1 : Colonne stratigraphique schématique pour la Plate-forme du Saint-Laurent (d’après

Globensky, 1987 et Lavoie, 1994)

Tel que mentionné, une discordance majeure marque le contact supérieur du Groupe de Beekmantown et le début de la sédimentation associée au bassin d’avant-pays (plutôt qu’à un environnement de marge continentale). Les grès et calcaires du Groupe de Chazy sont alors déposés sur les carbonates du Beekmantown. Ce groupe, incluant une seule formation, celle de Laval, est caractérisé par des facies variables, autant latéralement et verticalement. A la base, on retrouve un grès, suivi de calcarénite dans les parties moyennes et supérieures. La partie supérieure est toutefois transitionnelle avec les dolomies du

Groupe de Black River. L’épaisseur de la Formation de Laval est estimée à environ 100 m. Le groupe suivant, parfois associé au Groupe du Chazy, est le Groupe de Black River qui comporte trois formations relativement minces, soient les formations de Pamelia, Lowville et Leray. Son épaisseur totale est inférieure à 30 m et comporte des roches d’âge Ordovicien moyen qui sont principalement de la dolomie (Pamelia) et du calcaire (Lowville et Leray). Suite à la mise en place des roches du Groupe de Black River, le bassin d’avant-pays subit de la subsidence et amène la déposition des roches du Groupe de Trenton (Ordovicien moyen à supérieur). Ce groupe comprend les formations de Deschambault, Montréal et Tétreauville, mais seulement la formation de Montréal est présente dans la zone d’étude. Ce groupe comprend principalement des calcaires, qui deviennent de plus en plus argileux vers le sommet. L’épaisseur maximale de ce groupe est 250 m.

Les shales calcareux de l’Utica ont par la suite été mis en place à l’Ordovicien supérieur dans un environnement d’eau profonde, au maximum de la transgression marine. La transition entre les calcaires argileux du Groupe de Trenton est graduelle. L’épaisseur moyenne du Shale d’Utica est d’environ 120 m mais peut atteindre jusqu’à 610 m dans le secteur du Lac Champlain. La séquence se poursuit avec le Groupe de Sainte-Rosalie qui contient les formations d’Iberville, Sainte-Sabine/Les Fonds et Lotbinière. Les roches de ce groupe ont été mises en place à l’Ordovicien moyen et supérieur et représentent une séquence de flysch provenant de l’érosion des Appalaches en émergence. La formation d’Iberville, à la base, consiste en un mudstone calcareux, interstratifié de siltstone dolomitique tandis que la formation sus- jacente de Sainte-Sabine/Les fonds est composée d’ardoise interlitée de sédiments dolomitiques. Le Groupe de Lorraine, auquel les roches sous-jacentes du Groupe de Sainte-Rosalie sont parfois associées, est le plus épais de la Plate-forme du Saint-Laurent et comprend deux formations, celles de Nicolet et de Pontgravé. Ces roches d’âge Ordovicien supérieur se sont déposées dans un environnement marin dont la profondeur diminuait graduellement et consiste en interstratification de shale, grès, siltstone et calcaire. La formation de Nicolet, dont l’épaisseur peut atteindre 760 m près de la rivière Nicolet, est composée principalement d’un shale silteux interstratifié de minces lits de grès, silstone argileux et calcaire gréseux. Le contact entre cette formation et la formation sus-jacente de Pontgravé est graduel ; les mêmes lithologies composent d’ailleurs ces formations mais la formation de Pontgracvé est caractérisée par une grande proportion de lits de calcaire et de grès calcareux, interstratifiés de shale gréseux.

Finalement, le dernier groupe de la Plate-forme du Saint-Laurent dans la zone d’étude est le Groupe de Queenston dont les roches ont été mises en place à fin de l’Ordovicien supérieur. Il ne comprend qu’une formation, celle de Bécancour, consistant principalement en un shale rouge interlité de grès vert, dont la proportion augmente vers le sommet. Ces roches correspondent à des dépôts continentaux d’origine deltaïque dont l’épaisseur peut atteindre 610 m.

3.1.2.2 Appalaches

La portion des Appalaches située dans la zone d’étude peut être subdivisée en quatre (4) zones tectonostratigraphiques sur la base de contrastes stratigraphiques et structuraux. À partir de la Plate- forme, du nord-ouest au sud-est, on retrouve les zones suivantes (figure 3.2) : Zone de Humber externe, Zone de Humber interne, Zone de Dunnage et Ceinture de Gaspé. On retrouve aussi des intrusifs dans les Appalaches, notamment au sud de Disraeli. Trois failles majeures séparent les contextes géologiques de la région : la Ligne Logan, la faille de Richardson et la faille de la Guadeloupe. La Ligne Logan sépare la Plate-forme du St-Laurent des Appalaches. Les zones définies dans les Appalaches sont distinctes aux niveaux de leurs lithologies, de leur type de déformation et de leurs degrés de métamorphisme.

Tel que décrit plus loin, les roches constituant les Appalaches ont été transportées et déposées sur les roches de la Plate-forme du St-Laurent. Les roches de la Plate-forme sont donc « autochtones » tandis que celles des Appalaches sont « allochtones ». C’est la Ligne Logan, une faille de chevauchement, qui sépare les lithologies autochtones de la Plate-forme des lithologies allochtones des Appalaches.

Livrable PACES no. 13 : GÉOLOGIE SIMPLIFIÉE DU ROC

Entre la Ligne Logan et la faille de Richardson, on retrouve la Zone de Humber qui est subdivisée en deux : la Zone de Humber externe et la Zone de Humbere interne, séparées par la faille Bennett. On y retrouve un mélange de roches sédimentaires (grès, shale), volcaniques et métamorphiques (schistes et quartzites) déformées et caractérisées par des plis et des fractures, mais dont le degré de métamorphisme n’est pas important. Entre les failles de Richardson et de la Guadeloupe, on retrouve la Zone de Dunnage qui comprend les vestiges de la croûte océanique formée au Cambrien et mise en place à l'Ordovicien inferieur. Ces vestiges sont représentés par une zone de complexe ophiolitique qui a fait l’objet d’une exploitation minière pour l’amiante dans la région de Thetford Mines. On retrouve dans cette zone des roches sédimentaires (schistes) et volcaniques (phyllade) très déformées et qui montrent un degré de métamorphisme plus élevé. Au sud-est de la faille de la Guadeloupe, on retrouve la Ceinture de Gaspé qui est caractérisée par des roches sédimentaires (grès, siltstones, schistes) et des basaltes plus jeunes que les roches présentes dans les autres zones de la région d'étude. Les roches de la Ceinture de Gaspé sont à grain plus fin et auraient a priori un potentiel aquifère assez faible.