CHAPITRE 5 GÉOLOGIE DES BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT ET
5.5 Traitement des données de forages géologiques
Les données utilisées dans ce projet proviennent de la base de données montée lors du projet PACES Montérégie-Est, financé par le MDDELCC. Il s'agit de données de forages, de tests de pénétration au cône (CPT), de cartes géologiques de surface, de modèles numériques de terrain, et de lignes sismiques interprétées. Toutes ces données ont été validées et intégrées dans le logiciel gocad. L'étape de validation préalable a permis d'éliminer les forages dupliqués (doublons), erronés (valeur inadéquate due à une mauvaise saisie de la donnée) ou mal positionnés (erreur sur la localisation).
Après l'étape de validation préliminaire, les faciès géologiques (sables, silts, silt-argileux, diamictons etc.) situés le long des forages ont été regroupés en unités lithostratigraphiques cohérentes (Fig. 5.6).
Le rapport public final du PACES (Carrier et al., 2013) fournit de plus amples informations sur le traitement effectué sur les forages.
Comme le projet gocad couvrait toute la région de Montérégie-Est, il nous a fallu extraire uniquement les informations pertinentes relatives à notre zone d'étude. La zone d'étude a été délimitée de telle sorte qu'elle couvre les extensions latérales des levés VTEM-plus.
Au total, 2387 forages ont été extraits de la base de données du PACES. Le tableau 5.1 donne le nombre et le type de forages. Le type de chaque forage est défini en fonction de la base de
données-source de laquelle il a été extrait avant d'être intégré dans celle du PACES. Ce tableau montre que plus de 98 % des forages proviennent de la base de données du système d'information hydrogéologique (SIH) du MDDEFP (2009).
Figure 5.6: Unités lithostratigraphiques dans les forages géologiques de la zone d'étude (d'après Carrier et al., 2013).
La forte densité des forages SIH s'explique par le fait que la plupart des forages réalisés en Montérégie-Est, ont été pour exploiter l'aquifère régional situé dans le roc pour l'alimentation en eau potable. Comme le montre la figure 5.7, la grande partie de ces forages est située au nord-est de la Plate-forme du Saint-Laurent et sur le Piedmont Appalachien, où l'eau salée de la mer de Champlain a laissé place à l'eau douce. Dans cette partie de la Plate-forme du Saint-Laurent et du Piedmont Appalachien, les épaisseurs des sédiments marins sont relativement faibles, ce qui a favorisé l'infiltration de l'eau douce provenant de la pluie et de la fonte de la neige au fil des années et, donc un renouvèlement de l'aquifère régional au roc (Carrier et al., 2013). En revanche, dans l'ouest de la zone d'étude, l'épaisseur des sédiments marins est grande, l'eau des aquifères est
saumâtre, ce qui explique le faible nombre de puits. Cette forte hétérogénéité spatiale des forages pourrait entrainer que le modèle géologique 3D à utiliser comme image d'entrainement soit beaucoup plus précis sur le Piedmont Appalachien que dans la partie centrale de la Plate-forme du Saint-Laurent.
Tableau 5.1: Résumé des forages acquis via la base de données du PACES.
Type de forage Quantité Quantité (%)
Consultants 6 0.25
INRS 32 1.34
MTQ 4 0.17
SIH 2345 98.24
Sur les 2387 forages extraits, une première étape de traitement a permis d'en éliminer 753 parce qu'ils présentaient soit des faciès de remblais, de matières organiques, soit des intervalles non récupérés. Notons que ces faciès ne sont pas pertinents pour l'étude qui nous concerne car étant présents en faible couverture sur la zone d'étude. La figure 5.7 montre les 1634 forages conservés et le contour de la zone d'étude (contour noir).
Figure 5.7: Localisation des 1634 forages (points rouges) conservés sur la zone d'étude. Le fond représente les trois contextes géologiques de la Montérégie-Est à savoir les Basses-Terres du Saint-Laurent (bleu), le Piedmont Appalachien (vert clair) et les Appalaches (vert foncé). Le contour de la zone d'étude est délimité en noir.
La deuxième étape du traitement a consisté à simplifier l'organisation stratigraphique des unités quaternaires très complexes en 3 principales unités i.e. sables de surface, argile marine et till basal suivant l'organisation proposée par Howlett (2012):
1. Les sédiments glaciaires ; fluvioglaciaires et glaciolacustres ont été regroupés sous le vocable de Till basal (Tb).
2. Les sédiments argileux et silt-argileux de la mer de Champlain constituent l'unité d'Argile marine (Am).
3. Les sédiments fluviaux, lacustres et éoliens forment l'unité de Sable de surface (Ss) ; La simplification stratigraphique répond à l'objectif de ce projet qui est de proposer un modèle géoélectrique à l'échelle régionale. En théorie, nous estimons que dans une certaine mesure, les différentes unités regroupées ensembles ont des valeurs de résistivité électrique similaires. Et qu'a priori, les systèmes électromagnétiques utilisés lors de ce projet, de par leur résolution ne sauraient différencier un sable éolien d'un sable d'origine lacustre encore moins des sédiments fluvioglaciaires de ceux d'origine glaciolacustre.
Finalement, après avoir simplifié l'organisation des différentes unités stratigraphiques, nous avons fait dans un premier temps l'inventaire sur les 1634 forages retenus, c'est-à-dire ceux pour lesquels on observe les différentes unités stratigraphiques et le roc. Ensuite, des analyses statistiques sommaires ont été réalisées sur la distribution des épaisseurs des différentes unités et de la profondeur au roc (tableau 5.2).
Tableau 5.2: Analyses statistiques des épaisseurs des unités stratigraphiques dans les forages. Unités Nombre de forages Forages (%) Minimum (m) Maximum (m) Moyenne (m) Médiane (m) Écart- type (m) Ss 697 42.65 0.3 59.1 5.5 3.6 5.94 Am 1118 68.42 0.3 76.10 15.72 14.6 11.31 Tb 553 33.84 0.3 29.9 4.6 3 4.9 Roc 1438 88 0.3 78.3 14.4 11.5 11.22
Ces analyses statistiques ont donné une profondeur au roc variant entre 0.3 m et 78.3 m. Les valeurs les plus importantes sont observées dans la partie nord-nord-ouest de la Plate-forme du Saint-Laurent. Lorsqu'on compare les statistiques de la profondeur au roc aux épaisseurs de l'unité d'argile marine (Am), on constate qu'elles sont similaires.
Pour le roc et l'unité Am, on a respectivement : 1. Moyennes : 14.4 m et 15.72 m ;
2. Médianes : 11.50 m et 14.60 m ; 3. Écart-type : 11.22 m et 11.31 m.
Le diagramme boite à moustache (Fig. 5.8-d), illustre parfaitement cette similarité dans les statistiques de la topographie du roc et celles des épaisseurs de l'unité Am.
Figure 5.8: Droites de régression linéaire de la profondeur au roc en fonction de l'épaisseur des unités Ss (a), Am (b) et Tb (c); d) Boîtes à moustache (box plot) des statistiques des épaisseurs des unités Ss, Am et Tb et la profondeur au roc. On remarque une bonne corrélation entre la profondeur au roc et l'épaisseur de l'unité Am, soit R2 égale à 0.89. En revanche, la corrélation est faible avec les épaisseurs des unités Ss et Tb, soit R2 égale respectivement à 0.2 et 0.03.
La comparaison des épaisseurs des unités Ss et Tb, montre aussi dans le tableau 5.2 et à la figure 5.8-d que ces unités ont une distribution d'épaisseurs très similaire.
La courbe de régression linéaire de la profondeur au roc en fonction de l'épaisseur de l'unité Am montre clairement une forte corrélation entre ces deux variables avec un coefficient de détermination de 89 % (Fig. 5.8-b). À l'opposé, il n'y a pas de corrélation forte entre la profondeur au roc et les épaisseurs des unités Ss et Tb. Les coefficients de détermination sont respectivement de 20 % (Fig. 5.8-a) et 3 % (Fig. 5.8-c) pour ces unités.
Suivant ces observations, nous pouvons conclure que la profondeur au roc est essentiellement tributaire de l'épaisseur de l'unité Am.