Unités hydrostratigraphiques des Appalaches

Les douze unités hydrostratigraphiques reconnues par Simard et Des Rosiers (1979) dans les Appalaches sont présentées maintenant dans l’ordre suivant (f : perméabilité faible; m : perméabilité modérée; é : perméabilité élevée) : d’abord, les six unités provenant du cycle sédimentaire cambro-ordovicien (unités 5Z-m, 6Z-f et 7Z-m du sud

du Québec, et 7A-f, 7B-f et 11E-f du Bas-du-Fleuve et de la Gaspésie); ensuite, les trois du cycle siluro-dévonien (unités 8Z-m dans le sud du Québec, et 8E-m et 12E-é du Bas-du-Fleuve et de la Gaspésie), puis les deux du cycle permo-carbonifère (unités 10A-é en Gaspésie et 10Z-é aux îles de la Madeleine); enfin, la vallée géomorphologique de la rivière Chaudière (unité 9Z-f). Soulignons que les limites de plusieurs de ces unités hydrostratigraphiques ne correspondent pas aux unités lithostratigraphiques identifiées dans les Appalaches depuis le début des années 1980 (période à partir de laquelle notre connaissance de cette chaîne a nettement progressé) (Hocq, 1994; Brisebois et al., 1992) Nous indiquons dans la liste suivante les principales corrections à apporter à la description de ces unités.

CORRECTIONS PROPOSÉES À LA DESCRIPTION DE CERTAINES UNITÉS DES A^PPALACHES :

− l’unité 5Z devrait commencer à la faille de Logan et inclure la frange des premières nappes appalachiennes placées dans l’unité 4Z des basses-terres du Saint-Laurent. De plus, la limite nord-est, près de Québec, devrait exclure les roches pélitiques et calcaires de la pointe de Lévis pour les inclure dans l’unité 7A;

− il convient d’inclure dans l’unité 7A les roches pélitiques et calcaires de la pointe de Lévis, placées dans l’unité 5Z, et celles de la nappe de Sainte-Hénédine (au nord-est), placées dans l’unité 7Z. L’unité 7A devrait aussi inclure les grès, pélites et calcaires du Groupe de l'île d'Orléans (près de Québec), et exclure les pélites de la Formation de Bullstrode, au sud-ouest (qui appartiennent à 5Z ou 8Z?) et les équivalents du Groupe Caldwell à l'est de la rivière Chaudière;

− la limite sud de l’unité 7B devrait être la faille de Neigette;

− l’unité hétéroclite 7Z devrait être révisée pour inclure les équivalents du Groupe Caldwell, à l'est de la rivière Chaudière, placés dans l’unité 7A. Elle devrait aussi exclure les pélites de la Formation de Bullstrode, au sud-ouest (qui appartiennent à 5Z ou 8Z?) et celles de la nappe de Sainte-Hénédine (au nord-est) ainsi que les grès, pélites et calcaires du Groupe de l'île d'Orléans (près de Québec);

− l’’unité 8Z est une unité composite dont les éléments auraient avantage à être séparés selon leurs caractéristiques structurales et tectoniques. On devrait y inclure les pélites de la Formation de Bullstrode (au sud-ouest) placées dans l’unité 7Z (qui appartiennent à 5Z ou 8Z?);

− l’unité 10A devrait inclure le secteur du puits 02 (à Grande-Rivière, dans l’unité 12E), qui se trouve dans le Carbonifère;

− l’unité 12E devrait exclure le secteur du puits 02 (à Grande-Rivière) dans l’unité 12E, qui se trouve dans le Carbonifère.

Unité 5Z (unité hydrostratigraphique à perméabilité modérée, appartenant à la zone de Humber du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, près du front des Appalaches entre la rivière Chaudière et Granby – tableau 4.3 et figure 4.15)

Les nappes de Granby et de Chaudière forment des dépôts de marge passive précoce (grès arkosique et pélites multicolores; plus de pélites dans la nappe de Granby), à plis ouverts à serrés, avec des schistosités de flux et de fracture peu à bien développées.

La fracturation des nappes est associée aux plis et aux failles de chevauchement, qui les découpent en écailles (section 3.3), d’où une perméabilité modérée.

Les unités de mélange tectonosédimentaire (pélite et lithologies variées à texture chaotique), plissées et faillées de façons très variées, présentent divers types de schistosité d’intensité variable. Les fractures des mélanges déplacent du matériel incompétent, globalement peu perméable, mais pouvant être localement aquifère.

Unité 6Z (unité hydrostratigraphique à perméabilité faible appartenant à la zone de Humber du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, entre Danville et la frontière américaine – tableau 4.3 et figure 4.15)

Les schistes de Sutton et de Oak Hill forment le cœur de l'anticlinorium des monts Notre-Dame en relief positif. Ils proviennent de dépôts deltaïques, côtiers et marins profonds déposés sur ou en marge de la plate-forme, sur le site d'un point triple du rift qui a donné naissance à l’océan Iapétus : basalte, grès, pélites et carbonates. Leur stratigraphie reflète les fluctuations eustatiques de la mer. Les plis sont polyphasés, dont une phase de plis couchés incluant des plis en fourreau. Ces unités ont subi de multiples chevauchements : plissés au Taconique et non déformés à l’Acadien. Leur métamorphisme est faible (schiste vert inférieur et supérieur). La schistosité, forte avec transposition du litage, présente localement des orientations différentes. La fracturation est associée aux plis et aux failles (section 3.3), patron d’un modèle probablement complexe, mais dans un empilement dominé par l'abondance de schistes (incompétents), d'où une perméabilité faible.

Unité 7Z (unité hydrostratigraphique à perméabilité modérée contenant principalement des unités de la zone de Dunnage du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, mais formant un ensemble hétéroclite entre l’île d’Orléans et la frontière américaine – tableau 4.3 et figure 4.15)

a) Schistes de Bennett (au centre) : plis polyphasés avec une phase de plis couchés;

chevauchements taconiens replissés et chevauchements acadiens; schistosité bien développée, parfois multiple et à angles variables.

b) Groupe de Rosaire (centre-est) : plis serrés à plongée variant de modérée à forte.

c) Groupe Caldwell (bande sud) : mélanges et ophiolites à l'ouest de la rivière Chaudière (bande au sud du Caldwell); chevauchements taconiens replissés et chevauchements acadiens qui découpent le groupe en écailles rapprochées;

schistosité de flux, de ségrégation et de fracture.

Bennett, Rosaire et Caldwell : dépôts de cônes sous-marins avec proportions variables de pélites et de grès; composition arkosique, quartzitique, calcaire;

stratigraphie en fonction des fluctuations eustatiques de la mer. Métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur).

Ophiolites : roches volcaniques et intrusives variant de mafiques à ultramafiques, serpentinisées, à strates redressées; nombreuses failles de dimensions variables;

métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur) et schistosité variable.

Mélange : tous les mélanges sont possibles, mais dominance de pélite et de dépôts chaotiques; plis, schistosité et failles : tous possibles; métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur).

d) Les pélite de la Formation de Bullstrode (au sud-ouest) (qui appartiennent à 5Z ou 8Z?). Historique de Bullstrode : mudstone calcaire contemporain à la formation des Appalaches; plis de Bullstrode? : ouverts à modérés, à plongée faible à modérée;

métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur).

e) Les pélites de la nappe de Sainte-Hénédine (au nord-est) (qui appartiennent à 7A?).

Historique de Sainte-Hénédine : mudstones multicolores équivalents au sommet des cônes sous-marins de marge passive; plis de Sainte-Hénédine : modérément serrés, à plongée modérée; failles de Sainte-Hénédine : chevauchements souvent rapprochés; métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur) et schistosité de flux prononcée.

f) Les grès, pélites et calcaires du Groupe de l'île d'Orléans (près de Québec), qui appartiennent à 7A (mais qui seraient mieux placés dans la zone 5Z de perméabilité équivalente); plis de l’île d'Orléans : plis ouverts à modérés à plongée faible à modérée; failles de l’île d'Orléans : chevauchements souvent rapprochés;

métamorphisme faible (schiste vert inférieur à supérieur) et schistosité faible (fissilité de litage, schistosité de flux).

Types de fracturation variables, d'où perméabilité modérée (mais probablement variable).

Unité 7A (unité hydrostratigraphique à perméabilité très faible correspondant à la majeure partie de la zone de Humber du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, dans le Bas-du-Fleuve et la Gaspésie – tableau 4.3 et figure 4.15)

L’unité 7A comprend les nappes du Bas-du-Fleuve, le Supergroupe de Québec, les volcanites mafiques des Chic-Chocs et l’ophiolite du mont Albert. Les unités

sédimentaires sont des dépôts de cônes sous-marins, avec des proportions variables de pélites et de grès avec conglomérats. Leur composition est arkosique, quartzitique, lithique et calcaire. La stratigraphie varie en fonction des fluctuations eustatiques de la mer. Les plis sont ouverts à modérément serrés, à plongée faible à modérée. Les chevauchements taconiques sont restreints à l'intérieur de l’unité, qui est limitée au sud-est par des décrochements en Gaspésie. Le métamorphisme sud-est faible (schiste vert inférieur). La schistosité (de flux et de fracture) est modérée en général, mais intense dans les Chic-chocs. La fracturation est associée aux plis et aux failles des roches compétentes; l’abondance de roches incompétentes explique la très faible perméabilité.

Unité 7B (unité hydrostratigraphique à perméabilité faible correspondant à une partie de la zone de Humber du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, entre Saint-Flavien et Les Méchins – tableau 4.3 et figure 4.15)

Cette unité comprend des éléments des nappes du Bas-du-Fleuve et du Supergroupe de Québec. Elle contient des dépôts de cônes sous-marins, avec des proportions variables de pélites et de grès avec conglomérats (composition arkosique, quartzitique, lithique et calcaire). La stratigraphie varie en fonction des fluctuations eustatiques de la mer. Le métamorphisme est faible (schiste vert inférieur). Les plis sont ouverts à modérément serrés, à plongée faible à.modérée. La schistosité (de flux et de fracture) est modérée. Les chevauchements taconiques sont rapprochés. La fracturation est associée aux plis et aux failles des roches compétentes (section 3.3). Il y a abondance de roches incompétentes, mais la fréquence plus importante de failles de chevauchements explique la perméabilité faible mais plus élevée que dans 7A.

Unité 11E (unité hydrostratigraphique à perméabilité faible incorporant des éléments du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, dans le sud de la Gaspésie, dans la région de Chandler – tableau 4.3 et figure 4.15)

Cette unité correspond au cambro-ordoviciens de la boutonnière (relief positif) du Macquereau (pour sa plus grande partie, qui appartient à la zone de Humber) et du Mictaw (pour sa marge nord, qui appartient à la zone de Dunnage). Le Macquereau est formé de dépôts de cônes sous-marins, avec des proportions variables de pélites, de grès arkosique et de volcanite mafique. Le Mictaw se caractérise par des dépôts de cônes sous-marins (grès lithique) et à des mélanges. Le métamorphisme est faible (schiste vert inférieur). Les plis, à plongée faible à modérée, sont ouverts loin des failles et serrés près des failles. La schistosité de flux et de fracture est généralement faible, mais parfois forte, surtout à proximité des failles. Il y a des décrochements en périphérie des unités et des chevauchements à l'intérieur du Mictaw. La fracturation est associée aux plis et aux failles (section 3.3), mais la petite quantité de roches compétentes explique la faible perméabilité.

Unité 8Z (unité hydrostratigraphique à perméabilité modérée incorporant les roches du cycle sédimentaire siluro-dévonien et des éléments du cycle sédimentaire cambro-ordovicien, dans le sud du Québec – tableau 4.3 et figure 4.15)

Unité composite :

a) Siluro-dévonien de l'Estrie – Beauce : quelques dépôts de plate-forme étroite et de pente calcaire (silurien); grès lithique et mudstone abondants provenant de cônes sous-marins (siluriens) ou deltaïques (dévoniens).

b) Ordovicien du domaine océanique (turbidites du Groupe de Magog et volcanite bimodale de l'Ascot et de Frontenac – zone de Dunnage) : grès lithique et mudstone abondants provenant de cônes sous-marins (ordoviciens).

c) Plutons felsiques dévoniens; métamorphisme de faciès cornéenne en bordure des plutons.

d) Écaille de socle le long de la frontière, à Lac Mégantic; métamorphisme de faciès granulite rétrogradé au schiste vert.

Plis à plongée faible à modérée, ouverts (loin des failles) à serrés (près des failles);

schistosité variant de faible à forte (schistosité de flux et de fracture, surtout à proximité des failles); chevauchements en Estrie, décrochement légèrement transpressionnel au nord-est; fréquence des failles plus importante près du lac Mégantic. La fracturation est associée aux plis et aux failles des roches compétentes (section 3.3), ce qui sous-tend une perméabilité modérée dans l'ensemble.

Unité 8E (unité hydrostratigraphique à perméabilité modérée du cycle sédimentaire siluro-dévonien, dans le Bas-du-Fleuve et en Gaspésie – tableau 4.3 et figure 4.15).

Siluro-dévonien du Bas-du-Fleuve et de la Gaspésie (à l'exclusion de petits bassins isolés reposant sur le cambro-ordovicien). Dépôts de plate-forme étroite et de pente.

Grès quartzitique, calcaires de natures variées (depuis le mudstone jusqu’aux récifs), grès lithique calcaire. Volcanite variant de mafique à felsique. Stratigraphie en fonction des fluctuations eustatiques de la mer et du régime tectonique. Métamorphisme faible (schiste vert inférieur). Plis ouverts (loin des failles) à modérément serrés, à plongée faible à modérée (près des failles). Schistosité variant de faible à forte (schistosité de flux, de ségrégation et de fracture, surtout à proximité des failles). Failles de décrochement (acadien) en Gaspésie, régime transitionnel entre décrochement et chevauchement dans le Bas-du-Fleuve. Fracturation associée aux plis et aux failles (variant de ductiles à cassantes) des roches compétentes (section 3.3). Karst dans les calcaires (Saint-Elzéar). Perméabilité probablement variable en fonction des lithologies et modérée dans l'ensemble.

Unité 12E (unité hydrostratigraphique à perméabilité élevée formant deux bandes minces dans l’est de la Gaspésie et incorporant les roches du cycle sédimentaire siluro-dévonien et des éléments de la zone Dunnage du cycle sédimentaire cambro-ordovicien – tableau 4.3 et figure 4.15).

Cette unité réunit des roches ordoviciennes et siluriennes des groupes d'Honorat et de Matapédia déposées en succession dans des bassins longitudinaux associés à l’orogène taconique. Dépôts de cônes sous-marins à deltaïques transitionnels avec une plate-forme calcaire. Métamorphisme faible (schiste vert inférieur). Plis à plongée faible à modérée, ouverts (loin des failles) à serrés (près des failles). Schistosité variant de faible à forte (schistosité de flux et de fracture, surtout près des failles). Failles de décrochement en périphérie des unités. Fracturation associée aux plis et aux failles (section 3.3), perméabilité probablement variable, élevée seulement dans les carbonates les plus purs du mont White Head (puits 01).

Unité 10A (unité hydrostratigraphique à perméabilité élevée du cycle sédimentaire carbonifère, formant une bande discontinue au sud de la Gaspésie – tableau 4.3 et figure 4.15).

Dépôts de cône et de plaine alluviale à sable et gravier, qui reposent en discordance sur des formations plus anciennes. Aucun pli, sauf localement en bordure de certaines failles en décrochement (?). Fracturation variable et orthogonale (probablement déterminée par le litage et les changements de faciès) (section 3.3). Cimentation calcaire variable entraînant une perméabilité élevée.

Unité 10Z (unité hydrostratigraphique à perméabilité élevée du cycle sédimentaire carbonifère, aux îles de la Madeleine – tableau 4.3 et figure 4.15).

Dépôts de cône et de plaine alluviale à sable et gravier; volcanite. Forte déformation causée par les diapirs de sel. Fracturation variable, probablement déterminée par le litage, les changements de faciès, la présence de roches plus compétentes et les montées diapiriques de sel, d'où la perméabilité élevée.

Unité 9Z (vallée glaciaire de la rivière Chaudière)

La vallée de la rivière Chaudière n’est pas une unité hydrostratigraphique, car elle ne correspond pas à une ou plusieurs unités lithostratigraphiques. Elle constitue plutôt un accident topographique correspondant à une auge de surcreusement glaciaire où les sols sont minces. Les unités lithologiques qui en forment les versants et le fond (principalement des éléments des unités composites 7Z et 8Z) sont peu perméables; la perméabilité moyenne des puits qui s’y trouvent est faible.

Liste des figures

Figure 4.1 : Carte des provinces géologiques du Québec.

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Figure 4.2 : Moraine d'ablation.

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Figure 4.3 : Moraine frontale.

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Figure 4.4 : Moraine de retrait.

(Format PDF, 632 ko) Figure 4.5 : Esker.

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Figure 4.6 : Cône d'épandage sub-aquatique.

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Figure 4.7 : Dépôt d'épandage sub-aérien.

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Figure 4.8 : Traînée de vallée, vue en coupe.

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Figure 4.9 : Crêtes de plage.

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Figure 4.10 : Cône et talus de roches et/ou de débris.

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Figure 4.11 : Cône d'alluvions et cours d'eau tressé.

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Figure 4.12 : Plaine alluviale.

(Format PDF, 543 ko) Figure 4.13 : Delta.

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Figure 4.14 : Dunes paraboliques.

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Figure 4.15 : Unités hydrostratigraphiques (Simard et Des Rosiers, 1979) (Format PDF, 247 ko)