GEOMORPHOLOGIE MARINE DES ZONES
EXTRACÔTIÈRES EST ET SUD DES
ÎLES-DE-LA-MADELEINE, QUÉBEC
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en Sciences Géographiques
pour l'obtention du grade de maître es sciences (M.Se.)
DEPARTEMENT DE GEOGRAPHIE
FACULTÉ DE FORESTERIE, DE GÉOGRAPHIE ET DE GÉOMATIQUE UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2010 © Maude Audet Morin, 2010
Résumé
Une analyse détaillée des données géophysiques recueillies dans les secteurs est et sud des Iles-de-la-Madeleine a permis d'apporter des informations sur l'évolution géomorphologique du fond marin depuis la dernière glaciation. Ces données révèlent un fond marin peu accidenté constitué principalement de sédiments sablo-graveleux. Dans le secteur sud-ouest, des indices de la dernière glaciation, interprétés comme étant des crêtes morainiques, indiquent un retrait glaciaire vers l'ouest. Une paléo-lagune et les traces d'un ancien réseau hydrographique aujourd'hui submergés ont été identifiés au sud de l'archipel. La dynamique sédimentaire récente est caractérisée par deux environnements : des systèmes en accretion et des zones de non-déposition. Des champs de dunes transversales caractérisent les systèmes d'accumulation observés dans la baie de Plaisance et au sud des Iles-de-la-Madeleine. Les indices morphologiques associés aux environnements de non-déposition sont la présence d'affleurements rocheux au nord-est de l'archipel et d'un lag graveleux au sud de la baie de Plaisance.
Avant-Propos
Je tiens en premier lieu à remercier mon directeur de maîtrise, M. Patrick Lajeunesse qui a dirigé mon projet avec beaucoup d'intérêt et qui m'a offert plusieurs opportunités pendant mon cheminement à la maîtrise. Son expérience, ses connaissances, sa passion, ses judicieux conseils et sa grande disponibilité ont fait de mon projet une aventure très
agréable.
Je tiens aussi à remercier les gens qui m'ont accompagné sur le terrain, c'est-à-dire notre précieux capitaine, Adrien Bénard et son matelot Robin Bénard, ainsi que mes collègues Marilou Girard-Thomas, Anthéa Saint-Laurent Vallée, Bryan Sinkunas et Samuel Boisvert. Un remerciement tout particulier va à Donald Cayer, Yves Brousseau, Serge Duchesneau et Sylvie St-Jacques pour leur aide très appréciée lors de la réalisation de mes cartes et figures.
Je tiens de plus à remercier les étudiants du team Lajeunesse pour les discussions enrichissantes; les étudiants du CEN pour leur support moral; les membres de mon comité, M. Bernard Long et M. Michel Allard pour leurs commentaires à propos de mon travail et tous les professeurs et membres du personnel du département de géographie qui ont suivit de près ou de loin mon projet.
Mes remerciements s'adressent aussi à M. Nelson Boisvert et M. Luc Miousse de Parcs Canada aux Îles-de-la-Madeleine, qui ont permis la réalisation de ce projet en m'offrant un soutien financier.
Je termine en remerciant Bryan, pour avoir joué le rôle d'assistant aux îles, pour m'avoir corrigé et surtout soutenu et aidé tout au long de ma maîtrise.
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Table des matières
Résumé i
Avant-Propos ii Table des matières iii Liste des figures v Introduction 1 Objectifs 3 1. Secteur d'étude 4 1.1 Géologie régionale 5 1.2 Variables hydro-climatiques 6 1.2.1 La marée 6 1.2.2 Le vent, les vagues et les tempêtes 7
1.2.3 Les courants 8 2. Travaux antérieurs 10
2.1 Dernier épisode glaciaire et déglaciation 10 2.2 Variations postglaciaires du niveau marin relatif (NMR) 11
2.3 Stratigraphie des dépôts quaternaires 11
3. Méthodologie 13 3.1 Acquisition des données 13
3.1.1 Échosondeur multifaisceaux 13 3.1.2 Échosondeur mono-faisceau 13 3.1.3 Sonar à balayage latéral 15 3.1.4 Échantillons de sédiments 15 3.2 Traitement des données géophysiques 16
3.2.1 Échosondeur multifaisceaux 16 3.2.2 Échosondeur mono-faisceau 16 3.2.3 Sonar à balayage latéral 17 3.2.4 Échantillons de sédiments 17 4. Résultats 18 4.1 Bathymétrie 18 4.1.1 Secteur est 18 4.1.2 Secteur sud 21 4.2 Formations superficielles 24 4.2.1 Secteur est : 25 4.2.2 Secteur sud 33 4.3 Géomorphologie marine 35 4.3.1 Dunes sous-marines 35 4.3.2 Paléo-lagune submergée 40 4.3.3 Réseau hydrographique relique 41
4.3.4 Crêtes morainiques 42
5. Discussion 44 5.1 Formes et dépôts glaciaires 44
5.2 Variations du niveau marin relatif (NMR) 45
5.3 Dynamique récente 46
Liste des figures
Figure 1. Localisation des différents secteurs étudiés 4 Figure 2. Principaux courants de surface autour de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine
adapté de Owens & McCann (1980) et de Saucier et al. (2003) 9 Figure 3. Localisation des lignes de sondages (échosondeur mono-faisceau et sonar à
balayage latéral) dans la baie de Plaisance 14 Figure 4. Localisation des sites d'échantillonnage de sédiments de surface dans la baie de
Plaisance 15 Figure 5. Carte bathymétrique de la baie de Plaisance 19
Figure 6. Image multifaisceaux du secteur de La Passe 20 Figure 7. Image multifaisceaux du secteur nord-est 21 Figure 8. Image multifaisceaux du secteur de Chaîne-de-la-Passe 22
Figure 9. Image multifaisceaux du secteur sud 23 Figure 10. Image multifaisceaux du secteur de Pointe-du-Ouest 24
Figure 11. Image du sonar à balayage latéral illustrant le substrat sableux et les structures
sédimentaires de la baie de Plaisance 25 Figure 12. Représentation de la granulométrie des échantillons de surface prélevés dans la
baie de Plaisance 26 Figure 13. Zones de blocs et de socle rocheux répertoriées à partir des images du sonar à
balayage latéral, baie de Plaisance 27 Figure 14. Image du sonar à balayage latéral illustrant les surfaces d'érosion dans les roches
plissées sur le fond marin de la baie de Plaisance 28 Figure 15. Séquence N-S d'images du sonar à balayage latéral illustrant le lag graveleux
présent dans la baie de Plaisance 29 Figure 16. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur
de La Passe 31 Figure 17. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur
nord-est des Îles-de-la-Madeleine 32 Figure 18. Vue oblique de stratifications présentes dans le socle rocheux du secteur
nord-est des Îles-de-la-Madeleine 32 Figure 19. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur
de Chaîne-de-la-Passe 33 Figure 20. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel des deux
secteurs à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe 34 Figure 21. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur
de Pointe-du-Ouest 35 Figure 22. Image du sonar à balayage latéral illustrant les dunes présentes sur le fond marin
de la baie de Plaisance 36 Figure 23. Diagrammes polaires du secteur de la baie de Plaisance illustrant l'orientation
des courants à l'origine de la formation des dunes sous-marines 37 Figure 24. Image multifaisceaux illustrant les dunes sous-marines du secteur de La Passe.
37
Figure 25. Profil bathymétrique des dunes sous-marines du secteur de La Passe 38 Figure 26. Image multifaisceaux des dunes sous-marines du secteur de Chaîne-de-la-Passe
Figure 28. Images multifaisceaux illustrant les dunes sous-marines du secteur à l'ouest de
Chaîne-de-la-Passe (site B et site A) 40 Figure 29. Profils bathymétriques des dunes sous-marines du secteur à l'ouest de
Chaîne-de-la-Passe (site B et site A) 40 Figure 30. Modèle numérique en 3D illustrant la paléo-lagune submergée présente au
sud-ouest de la baie de Plaisance 41 Figure 31. Image multifaisceaux illustrant le réseau hydrographique relique identifié dans
le secteur de Pointe-du-Ouest 42 Figure 32. Image multifaisceaux illustrant un exemple d'une crête morainique en forme de
lobe identifiée dans le secteur de Pointe-du-Ouest 43 Figure 33. Image multifaisceaux représentant les dunes transversales présentent dans les
sites A, B, C au sud des Îles-de-la-Madeleine. Les coordonnées en A correspondent à la gauche de l'image et les coordonnées en B à la droite de l'image des sites A, B, C. Les mesures de hauteurs et de longueurs d'onde ont été prises le long d'un profil
Introduction
Depuis les dernières décennies, les chercheurs effectuant des travaux dans la région des Îles-de-la-Madeleine se sont surtout attardés à la géologie structurale, la stratigraphie (Grant, 1989), la chronologie des événements quaternaires (Dredge et al, 1992; Dubois,
1992; Shaw et al, 2002; Stea, 2004; Shaw et a l , 2006), la géomorphologie côtière (Owens & McCann, 1980; Drapeau & Mercier, 1990) et, plus récemment, à l'érosion côtière (Consortium Ouranos, 2008). Cependant, la géomorphologie marine de l'archipel madelinot a été, jusqu'à aujourd'hui, peu étudiée. En effet, la plupart des études en géologie marine dans le secteur se sont plutôt intéressées à l'ensemble du golfe du Saint-Laurent (Loring & Nota, 1973; Josenhans & Lehman, 1999; Josenhans, 2007).
L'archipel des Îles-de-la-Madeleine est au centre d'une polémique opposant plusieurs modèles relatifs à l'extension et la provenance des glaces wisconsiniennes dans les Maritimes (Dredge et a l , 1992; Josenhans & Lehman, 1999, 2002; Stea, 2004; Shaw et al, 2006). L'origine de ce débat vient du manque de preuves d'une englaciation sur l'archipel (Dredge et al, 1992) et le plateau madelinot (Josenhans & Lehman, 1999; Shaw et al, 2006). Puisque les vestiges d'érosion glaciaire sont rares, Dredge et al. (1992) ont soumis l'hypothèse d'un régime de glaces à base froide. De plus, il manque des informations sur le style de la déglaciation qui aurait touché le secteur ainsi que sur les variations postglaciaires du niveau marin relatif (NMR) (Loring & Nota, 1973). Depuis le passage du bourrelet périphérique dans la région, l'archipel est en voie de submersion (Quinlan & Beaumont, 1981; Dredge et al, 1992; Tarasov & Peltier, 2004). Le taux actuel de hausse du NMR n'est pas connu dans le secteur faute de données marégraphiques à long terme (Consortium Ouranos, 2008). L'évolution actuelle des systèmes côtiers se résume par l'action érosive des vagues sur les noyaux rocheux et le transport des sédiments vers les formes d'accumulation littorales (Drapeau & Mercier, 1990; Consortium Ouranos, 2008). Depuis les dernières années, la problématique de l'érosion côtière est l'une des principales préoccupations de la population insulaire. En milieu terrestre, les secteurs du littoral en érosion ont été identifiés par le Consortium Ouranos (2008). Par contre, la dynamique
Madeleine.
Quelques recherches en géologie marine ont été réalisées au large des côtes des Îles-de-la-Madeleine. La plupart des données géophysiques recueillies sur le plateau madelinot s'inséraient dans des projets à grande échelle qui touchaient l'ensemble du golfe du Saint-Laurent (Loring & Nota, 1973; Josenhans et a l , 1990; Grant, 1994; Stea et al, 1998; Josenhans & Lehman, 1999; Stea, 2004). Le présent projet de recherche exploite donc, pour la première fois, les données bathymétriques générées par Pêches et Océans Canada lors de la caractérisation des milieux fauniques benthiques (Provencher et al, 1997; Giguère et al, 2004). Les données produites par ces études pourront fournir des indices sur la séquence des événements quaternaires ainsi que sur la dynamique marine récente. La présente étude exploite donc, entres autres, la vaste couverture d'images multifaisceaux disponible afin de reconstituer l'évolution géomorphologique et sédimentaire du fond marin des secteurs extracôtiers situés à l'est et au sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine. Cette recherche, basée sur la cartographie des formes et sédiments marins, vise tout d'abord à comprendre les processus responsables de la formation du relief sous-marin actuel. Elle vise aussi à déterminer le lien entre les indices morphologiques laissés sur le fond marin et le contexte de la glaciation, le style de la déglaciation ainsi que les variations postglaciaires du NMR. Dans un contexte de transgression marine (Jolicoeur & O'Carroll, 2007), il est aussi pertinent d'améliorer l'état de nos connaissances sur la dynamique sédimentaire récente dans les zones extracôtières de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine.
Objectifs
L'objectif général du présent mémoire est de reconstituer, à partir de données géophysiques, l'évolution géomorphologique et sédimentaire du fond marin des secteurs extracôtiers situés à l'est et au sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine depuis la déglaciation.
Cette recherche vise plus spécifiquement à: (1) définir le style de la glaciation et de la déglaciation des secteurs est et sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine et de (2) déterminer s'il y a des traces de variations du NMR sur le fond marin depuis la déglaciation et (3) mieux comprendre la dynamique sédimentaire récente en milieu marin.
La région à l'étude se situe au centre-sud du golfe du Saint-Laurent sur le plateau madelinot. La présente étude s'intéresse à plusieurs secteurs marins qui sont localisés principalement à l'est et au sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine (47° 24'N, 61° 47'W) (Figure 1). Le secteur est englobe le secteur nord-est, la baie de Plaisance ainsi que La Passe. Le secteur sud comprend le site de Chaîne-de-la-Passe, deux zones à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe et le site de Pointe-du-Ouest. La profondeur maximale de 46 mètres est atteinte dans le site de Chaîne-de-la-Passe, au sud de l'archipel.
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1.1 Géologie régionale
L'archipel des Îles-de-la-Madeleine est composé de deux principaux ensembles morphologiques. Il s'agit de noyaux rocheux reliés par des cordons dunaires et des tombolos doubles mis en place pendant la transgression marine postglaciaire (Dredge et al,
1992). Le socle rocheux appartient à la province géologique des Appalaches, plus précisément au groupe de Windsor. La formation des noyaux rocheux s'est déroulée pendant la deuxième moitié du Paléozoïque, lors de l'orogenèse acadienne (Durling & Marillier, 1993). Une compression tectonique au Dévonien supérieur (-400 à -360 Ma BP) a été suivie d'un épisode d'érosion intense au Permo-Carbonifère (-345 à -225 Ma BP) (Landry «fe Mercier, 1992). Le climat chaud et aride à la fin du Paléozoïque a donné naissance à un bassin d'évaporation où d'énormes couches de sel se sont accumulées. Puisque le sel est moins dense que les sédiments le recouvrant, il est remonté à la surface sous forme de diapirs causant plusieurs déformations structurales (Barr et al, 1985; Dubois, 1992). L'archipel connaît encore un relèvement très lent causé par cette tectonique saline (Dredge et al, 1992). Les différents travaux sur la géologie structurale pendant les dernières décennies ont permis d'identifier deux entités lithostratigraphiques dans le paysage madelinot (Alcock, 1941; Sanschagrin, 1964). Il s'agit du groupe de Windsor qui englobe le groupe de Havre-aux-Maisons et du Cap-du-Diable (Carbonifère inférieur -320 à -345 Ma BP) et de la formation du Cap-aux-Meules (Permien inférieur -280 à -300 Ma BP) qui repose en discordance sur le groupe de Windsor (Brisebois, 1981). Le groupe de Havre-aux-Maisons est présent à la base de chaque noyau rocheux. Il s'agit de roches sédimentaires d'origine terrigène, de carbonates, d'évaporites, de roches volcanoclastiques et de gypse. Les roches volcaniques de la formation de Cap-du-Diable sont interstratifiées avec du calcaire et sont à l'origine des monts coniques typiques du paysage de l'île du Havre-Aubert, du Havre-aux-Maisons, du Cap-aux-Meules et de l'île d'Entrée. Au bas des collines s'étalent sur plusieurs mètres des piémonts d'argiles, de calcaires ou de gypse où l'on retrouve plusieurs dépressions karstiques (dolines) (Dubois, 1992). Les deux membres (celui de l'Étang-du-Nord et de l'Étang-des-Caps) qui composent la formation du
Cap-aux-éolienne (dunes fossilisées) ayant une stratification oblique.
Les sédiments holocènes transportés le long des côtes des Îles-de-la-Madeleine proviennent de l'érosion actuelle des noyaux rocheux ou du remaniement d'anciens dépôts mis en place pendant le Quaternaire (Owens & McCann, 1980; Consortium Ouranos, 2008). Pendant l'Holocène, le sable produit par l'érosion côtière a permis l'édification de cordons et de flèches littorales (Owens & McCann, 1980). La physiographie actuelle du plateau madelinot représente une plate-forme rocheuse abrasée qui a les caractéristiques d'une ancienne pénéplaine (Josenhans & Lehman, 1999).
1.2 Variables hydro-climatiques
Les côtes de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine sont affectées par plusieurs agents hydro-climatiques. Les principales sont : les vents, les vagues, les marées, les conditions d'englacement, l'intensité des tempêtes et la variation du niveau moyen de la mer (Consortium Ouranos, 2008). La prochaine section consiste en une description des agents côtiers qui affectent les processus géomorphologiques des régions extracôtières de l'archipel. Il s'agit principalement de la marée, du vent, des vagues, des tempêtes et des courants.
1.2.1 La marée
La côte madelinienne est influencée par des marées de type microtidal (Drapeau «fe Mercier, 1990). Il s'agit de marée mixte à prédominance semi-diurne (Drapeau & Mercier, 1990). L'amplitude des marées moyennes varient entre 0,58 et 0,7 mètres alors que les marées de vives eaux varient entre 0,94 et 1.07 mètres (SHC, 2000; In Jolicoeur & O'Carroll, 2007).
La présence d'un point amphidromique à environ 50 km au nord-ouest de l'archipel explique le faible marnage (environ 0,58 m) dans la région (Dubois, 1992).
1.2.2 Le vent, les vagues et les tempêtes
Les vagues sont alimentées par les vents locaux soufflant surtout vers le sud-est, mais aussi vers l'est, le nord-ouest et le nord (Mercier, 1987). La vitesse moyenne du vent sur l'archipel est d'environ 27 km/h au printemps et en été avec une direction prédominante vers le sud/sud-ouest. Pendant l'hiver, les vents moyens sont de 35km/h et sont de direction nord/nord-ouest (Dubois, 1992). Puisque l'archipel se situe au centre du golfe du Saint-Laurent, le fetch de la façade ouest peut atteindre jusqu'à 300 km. Dans la portion sud, il est limité à 100 km (Drapeau & Mercier, 1990). La hauteur moyenne des vagues dans le golfe du Saint-Laurent varie de 0,5 à 2 m avec des périodes de 4 à 7 secondes (Drapeau & Mercier, 1990).
L'évolution actuelle des côtes est principalement conditionnée par les vagues de tempête. La façade ouest des Îles-de-la-Madeleine est affectée par des vagues d'une amplitude de 2,25 fois plus grande que sur la façade est en été et de 2,95 fois plus grand en hiver (Owens, 1977; In Jolicoeur & O'Carroll, 2007). La hauteur des vagues varient entre 0,49 (août) et 1,19 mètres (novembre sur la façade ouest alors qu'à l'est elle oscille entre -,35 et 0,98 mètres. Deux principaux types de tempête affectent le littoral des Îles-de-la-Madeleine : les tempêtes dites bleues et les tempêtes dites vertes (Consortium Ouranos, 2008). Les vents engendrés par les tempêtes bleues proviennent du nord-est et affectent la façade est alors que les tempêtes vertes qui soufflent du nord-ouest touchent plutôt la façade ouest. Des déviations du niveau de la mer par rapport à la marée prédite sont observables lors du passage d'ondes de tempête. Il s'agit de surcotes où le niveau d'eau est supérieur à la marée prédite et de décotes où le niveau d'eau est inférieur à la marée prédite. Les tempêtes bleues produisent des surcotes du côté est alors que le tempêtes vertes génèrent des décotes du côté ouest de l'archipel.
1.23 Les courants
Les courants de surface sont les principaux agents liés au transport sédimentaire autour de l'archipel. Ils se développent sous l'action des vagues et des marées et transportent les sédiments vers les extrémités nord et sud de l'archipel et ensuite vers l'est (Pointe-de-1'Est et Sandy Hook) (Figure 2). Les vents dominants aux Îles-de-la-Madeleine proviennent du nord-ouest. La dérive littorale se dirige alors vers le nord-est sur la côte ouest et vers le sud-ouest sur la côte est. Selon Dubois (1992), la dérive littorale sur la côte est se déplace vers le nord-est en été et vers le sud-ouest en hiver. L'intensité des courants de dérive varie entre 2 et 15cm/s"'. Les modèles de courants de surface de Saucier et al. (2003) illustrent aussi le même schéma de circulation. Par contre, la circulation générale des courants pendant l'hiver est moins connue en raison du couvert de glace. Les courants de surface ont une incidence jusqu'à 40 mètres de profondeur. Malgré l'importance des courants de surface, le courant de Gaspé joue un rôle prédominant dans le système de circulation du golfe du Saint-Laurent. Le courant de Gaspé prend sa source dans la partie inférieure de l'estuaire et atteint le plateau madelinot au mois d'août (Dubois, 1992).
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Figure 2. Principaux courants de surface autour de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine adapté de Owens «fe McCann (1980) et de Saucier et al. (2003).
2. Travaux antérieurs
Quelques études sommaires portant sur la géologie marine ont été réalisées sur le plateau madelinot dans le golfe du Saint-Laurent (Loring «fe Nota, 1970, 1973; Josenhans «fe Lehman, 1999). Il existe aussi plusieurs articles de synthèse sur le Quaternaire des Îles-de-la-Madeleine (Grant, 1989; Dredge et al, 1992; Dubois, 1992). Les études de Owens, (1997), de Owens & McCann (1980) et de Drapeau «fe Mercier (1990) se sont penchées sur la géomorphologie et à l'évolution côtière de l'archipel. Les articles plus récents se sont attardés sur les patrons de glaciation et de déglaciation ainsi que sur les variations postglaciaires du NMR (Shaw et a l , 2002, 2006; Stea, 2004).
2.1 Dernier épisode glaciaire et déglaciation
Plusieurs théories existent sur le style de la dernière glaciation dans les provinces maritimes (Dredge et al, 1992; Josenhans «fe Lehman, 1999; Shaw et al, 2002, 2006; Stea, 2004). La première théorie, minimaliste, opte pour une glaciation régionale avec plusieurs petits dômes glaciaires centrés sur le Nouveau-Brunswick, la Nouvelle-Ecosse, Terre-Neuve, la Gaspésie et le plateau madelinot (Chalmers, 1895; Prest et al, 1976; Grant, 1977; 1989; Stea et a l , 1998; Stea, 2004; Shaw et al, 2006). La seconde, maximaliste, favorise un englacement complet par l'Inlandsis laurentidien jusqu'à la marge du plateau continental lors du dernier maximum glaciaire (Goldthwait, 1915; Alcock, 1941; Dyke, 1996; Dyke et al, 2002). Stea (2004) a aussi soumis un modèle intermédiaire où la coalescence de dômes régionaux plus épais et plus étendus a permis au glacier de s'étendre jusqu'au seuil du plateau continental. À l'échelle du golfe du Saint-Laurent, les étapes de la déglaciation auraient été très complexes et partiellement contrôlées par la profondeur de l'eau (Josenhans «fe Lehman, 1999). En se référant au modèle de déglaciation de Shaw et al. (2006), l'archipel aurait été libre de glace vers 12 ka BP alors que selon le modèle de Josenhans (2007), les glaces se seraient retirées dès 14 ka BP.
11
2.2 Variations postglaciaires du niveau marin relatif (NMR)
Les variations du NMR survenues dans les Maritimes depuis la déglaciation ont été modélisées par Shaw et al. (2002). Après le retrait glaciaire vers 12 l4C ka BP, une
première transgression marine mineure est survenue sur l'archipel et a été rapidement suivie d'une régression marine vers 11 C ka BP. Une deuxième transgression marine aurait débuté entre 9000 et 6500 ans BP à un taux de 1 mm/an (Shaw et al, 2002; Dredge et al, 1992; Dubois, 1992). Plusieurs indices morphologiques tels que des unités de tourbe enfouie (-2 mètres), une falaise morte submergée et des cordons littoraux soutiennent l'hypothèse que l'archipel est en submersion depuis le passage du bourrelet périphérique dans la région (Dredge et al, 1992). Selon les prévisions des modèles, la hausse actuelle du NMR est de l'ordre de 2 à 3,5 mm par année pour l'ensemble des Maritimes et le sud du golfe du Saint-Laurent (Jolicoeur & O'Carroll, 2007).
2.3 Stratigraphie des dépôts quaternaires
Des forages et des sondages géophysiques dans le golfe du Saint-Laurent ont permis d'acquérir des informations sur les séquences stratigraphiques et sur les formes glaciaires résiduelles présentes sur le fond marin (Josenhans «fe Lehman, 1999). Sur la marge est du plateau madelinot, un dépôt de till discontinu pourrait avoir été déposé par des glaces flottantes en provenance de la Baie des Chaleurs, du chenal du Cap Breton ou directement du plateau madelinot (Josenhans «fe Lehman, 1999). Plusieurs formes produites pendant l'Holocène ont aussi été répertoriées. Par exemple, un système de crêtes de sable, d'une hauteur d'environ 11 mètres, a été cartographie entre les Îles-de-la-Madeleine et le Cap Breton. Les formes présentes à l'intérieur de ce complexe indiquent un important courant de transport vers l'est ou le sud-est (Josenhans et al, 1990). Au sud-est des Îles-de-la-Madeleine, des accumulations de sable de 20 mètres d'épaisseur ont aussi été répertoriées à environ 40 mètres de profondeur (Josenhans «fe Lehman, 1999). Des indices géomorphologiques de variations dans le NMR ont aussi été identifiés. Des terrasses
sous-marines situées à la marge nord-est du plateau madelinot, à des profondeurs d'environ 110 et 160 mètres respectivement, seraient associées à un ancien bas NMR (Loring <& Nota,
1973). La surface lisse et le faible relief du plateau madelinot cachent un réseau complexe de chenaux et de bassins incisés dans le matériel meuble à un maximum de 160 mètres de profondeur (Josenhans «fe Lehman, 1999). Entre le Cap Breton et les Îles-de-la-Madeleine, des dépôts meubles correspondent à un système de paléochenaux partiellement érodés et enfouis ou à un ancien dépôt lagunaire (Josenhans et al, 1990). Plusieurs petits chenaux comblés par des sédiments ont aussi été identifiés entre le plateau madelinot et la Baie des Chaleurs (Josenhans «fe Lehman, 1999). Des données sismiques indiquent que ces dépôts étaient interconnectés par un ancien réseau hydrographique qui s'écoulait à travers le plateau madelinot et vers le Chenal laurentien (J. Zevenhuizen, comm. pers., 1996; In Josenhans «fe Lehman, 1999).
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3. Méthodologie
3.1 Acquisition des données
3.1.1 Echosondeur multifaisceaux
Des données bathymétriques à haute résolution ont été acquises par le SHC à bord du SWATH Catamaran (Small Water plane Area Twin Hull) NGCC Frederic G. Creed, entre 1995 et 2002, au large des Îles-de-la-Madeleine à l'aide d'un échosondeur multifaisceaux Kongsberg Simrad EM-1000 à une fréquence de 95 kHz. Ces données couvrent partiellement quatre secteurs : le secteur nord-est des Îles-de-la-Madeleine, à l'est de Grande-Entrée, sondé entre 1995 à 2001; le secteur de la Chaîne-de-la-Passe, au sud-est, sondé en 2001; le secteur de Pointe-du-Ouest, au sud-ouest, sondé en 2002; et enfin le secteur au sud des îles, sondé en 1998.
3.1.2 Échosondeur mono-faisceau
La campagne de levés bathymétriques du secteur de la baie de Plaisance a été réalisée pendant les étés 2007 et 2008. Le principal instrument utilisé pour cartographier le relief sous-marin de la baie de Plaisance est un échosondeur mono-faisceau Knudsen 320B/P (Knudsen Engineering Ltd.) à une fréquence de 200 kHz. Les données ont été recueillies le long de lignes sismiques parallèles à la côte et aux isobathes préexistantes sur la carte bathymétrique #4950, publiée par le Service Hydrographique du Canada (Figure 3). Les 60 lignes de sondages sont séparées par un pas de 200 mètres. La navigation ainsi que l'acquisition des données a été effectuée à l'aide du logiciel Hypack 2008®. En 2007, un DGPS CSI Wireless a été utilisé pour géoréférencer les données acquises en temps réel alors qu'en 2008 il s'agissait d'un GPS portatif Garmin Etrex en mode WAAS.
Figure 3. Localisation des lignes de sondages (échosondeur mono-faisceau et sonar à balayage latéral) dans la baie de Plaisance.
15
3.1.3 Sonar à balayage latéral
À l'été 2007, un repérage du type de substrat présent dans la baie de Plaisance a été effectué à l'aide d'un sonar à balayage latéral bifréquences (100 «fe 500 kHz) Klein 3000 (Klein Associates Inc.). Les images du fond marin ont ensuite été recueillies à l'été 2008 à l'aide de deux modèles de sonar à balayage, soit le Edgetech 4100 à une fréquence de 400 kHz et le Klein 3000 (500 kHz). L'acquisition des données du sonar à balayage latéral a été effectuée en simultanée avec les données mono-faisceaux.
3.1.4 Échantillons de sédiments
Des sédiments de surface ont été recueillis à l'aide d'une benne de type « Wildco Petite Ponar Grab » dans 42 sites de la baie de Plaisance selon un plan d'échantillonnage aléatoire (Figure 4). • • ^ m 370$ _ _ H 0307 J *0 7 j r omn o *0 7 m0707 g 3ÊOÊ • I • 2207 0 0 ) 7 090? M M • • • < _ t ^ 1 SX* • M J0 0 7 1t07 1307 *ejk * 2X7 • MO» • \ Bate .W B IletTEntrée M m-*r Plêieiancê) w # , w " # HMWUM _ ^ _ ^ _ ^ _ ^ _ _> J». M »_■
Figure 4. Localisation des sites d'échantillonnage de sédiments de surface dans la baie de Plaisance.
3.2 Traitement des données géophysiques
3.2.1 Echosondeur multifaisceaux
Les données multifaisceaux brutes ont été traitées dans le logiciel CARIS HIPS and SIPS® par le personnel du Service Hydrographique du Canada (SHC). Le prétraitement et la visualisation des données multifaisceaux ont été effectués à l'aide de la suite du logiciel Fledermaus®. Ensuite, les images ont été intégrées dans le logiciel ArcGIS 9.2® (ESRI) pour générer un modèle numérique de terrain à haute résolution du fond marin. Les données multifaisceaux ont permis de générer deux types d'images : une représentation couleur de la bathymétrie avec illumination permettant de voir le relief et une illustration par rétrodiffusion acoustique (backscatter). Le backscatter définit la nature du matériel grâce à l'intensité du signal acoustique qui revient au sonar lors des levés. Les tons pâles représentent un signal fort caractéristique du socle rocheux et/ou des graviers alors que les tons foncés sont plutôt associés aux sédiments fins (argile ou sable). La résolution des pixels est de 5 mètres pour le secteur de Pointe-du-Ouest et de 20 mètres pour l'ensemble des autres secteurs.
3.2.2 Échosondeur mono-faisceau
Les données brutes provenant de l'échosondeur mono-faisceau ont été converties dans un programme encode pour les besoins de ce projet afin de les rendre compatible avec le logiciel ArcGIS 9.2® (ESRI). L'ensemble de la cartographie a été effectué dans ce logiciel. Un modèle d'interpolation selon la méthode TIN (Triangulated Irregular Network) a été généré à partir des données de profondeurs. Le modèle possède une résolution de 55 mètres.
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3.2.3 Sonar à balayage latéral
Les images provenant des sonars à balayage latéral ont été visualisées et traitées dans le logiciel Hypack 2008 . Chaque image du sonar a ensuite été transférée dans le logiciel ArcGIS 9.2® afin de cartographier les formes et les dépôts présents sur le fond marin de la baie de Plaisance.
3.2.4 Échantillons de sédiments
Les échantillons de sédiments de surface prélevés dans la baie de Plaisance ont été traités au laboratoire de géomorphologie de l'Université Laval afin d'en connaître la granulométrie. Les échantillons de sédiments de 34 des 42 sites ont été tamisés, ont été soumis à la perte au feu et ensuite au granulomètre laser Horiba.
4. Résultats
4.1 Bathymétrie
4.1.1 Secteur est
La carte bathymétrique de la baie de Plaisance générée à partir des données mono-faisceau montre un bassin sédimentaire de faible profondeur, soit entre 0 et 15 mètres (Figure 5). Selon la couverture bathymétrique actuelle, le bassin atteint une profondeur maximale de 15 mètres dans sa partie nord-est, à environ 3 km au sud-est du port de Cap-aux-Meules. Malgré un fond marin relativement plat, une dépression bathymétrique a été observée au sud-ouest de la baie. Cette dépression plus profonde est bordée par une crête. Du haut de la crête au creux du bassin, les profondeurs varient entre 7 et 11 mètres. Le bassin possède un exutoire principal au nord et un second plus étroit au nord-est. Le site de La Passe, localisé dans le chenal du Sandy Hook, montre des profondeurs qui varient entre 4 et 18 mètres (Figure 6). Deux crêtes parallèles sont présentes au centre de La Passe. Des profondeurs entre 6 et 40 mètres caractérisent le secteur localisé au nord-est de l'archipel (Figure 7). Le relief sous-marin est relativement plat, entrecoupé par des zones où la topographie est plus accidentée. La présence de plusieurs récifs et hauts-fonds dans le secteur explique ce relief disséqué.
19
21
Figure 7. Image multifaisceaux du secteur nord-est.
4.1.2 Secteur sud
Puisque la couverture multifaisceaux n'est pas complète dans le secteur sud, quatre zones ont été sélectionnées pour l'analyse. Il s'agit du site de Chaîne-de-la-Passe et de deux zones à l'ouest de celui-ci ainsi que du site de Pointe-du-Ouest.
Les profondeurs du site de Chaîne-de-la-Passe varient entre 22 et 38 mètres (Figure 8). Elles augmentent graduellement selon un axe NE-SW. Le secteur est caractérisé par un relief uniforme dans l'ensemble à l'exception du centre du site. Une série de crêtes parallèles suivant un axe N-S a été identifié dans la zone sud-est et centre-sud. Les deux sites à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe ont des profondeurs assez régulières, variant entre 29
et 41 mètres (Figure 9). Ces deux sites sont caractérisés par un fond plat entrecoupé de plusieurs crêtes alignées dans un axe N-S.
23
Figure 9. Image multifaisceaux du secteur sud.
Les profondeurs du site Pointe-du-Ouest varient entre 24 et 36 mètres (Figure 10). La surface du fond est rugueuse et très irrégulière. De façon générale, le dénivelé du site de Pointe-du-Ouest augmente en suivant un axe N-S. Au centre, un affleurement de faible dénivelé bordé par deux dépressions a été identifié. Deux autres cuvettes sont présentes dans ce secteur, soit une au nord-ouest et l'autre au centre de la limite est du site. Enfin, dans le coin sud-ouest, quatre portions de crêtes alignées dans un axe NE-SW sont identifiables sur les images multifaisceaux.
Figure 10. Image multifaisceaux du secteur de Pointe-du-Ouest.
4.2 Formations superficielles
L'amplitude du signal de rétrodiffusion a été utilisée comme outil pour décrire les différents types de sédiments de surface. L'interprétation des images de rétrodiffusion et de sonar à balayage latéral s'est donc effectuée en fonction de la teinte des sédiments. Les tons foncés (faible amplitude) correspondent à des sédiments meubles (sables ou argiles) alors que les tons pâles (forte amplitude) sont associés à sédiments grossiers tels que les graviers ou le socle rocheux.
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4.2.1 Secteur est
Les images du sonar à balayage latéral révèlent que le substrat qui recouvre la baie de Plaisance est généralement uniforme et associé à des sédiments sableux (Figure 11). La présence de dunes sous-marines sur le fond marin permet aussi de soutenir cette hypothèse. Les sédiments échantillonnés dans la baie de Plaisance varient de sables très fins à sables moyens très bien à moyennement triés (Figure 12). Les échantillons contiennent moins de 1% de graviers. Seulement les échantillons prélevés près des Demoiselles en contenaient une infime proportion. Il est à noter que l'échantillonnage de graviers a pu être limité par l'instrumentation utilisée. La vitesse de chute de l'instrument et son impact sur le fond marin n'était pas assez élevé pour prélever des sédiments grossiers. La moitié des échantillons, soit 17 sur 34 analysés, sont des sables fins moyennement bien triés. Les sédiments de surface recueillis dans la baie de Plaisance ne contenaient pas ou très peu de matière organique.
Figure 11. Image du sonar à balayage latéral illustrant le substrat sableux et les structures sédimentaires de la baie de Plaisance.
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Figure 12. Représentation de la granulométrie des échantillons de surface prélevés dans la baie de Plaisance.
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Socle rocheux observé * v'-i Blocs rocheux observés
Figure 13. Zones de blocs et de socle rocheux répertoriées à partir des images du sonar à balayage latéral, baie de Plaisance.
Dans la baie de Plaisance, le socle rocheux affleure dans deux principaux secteurs soit au pied des Demoiselles et au large de la pointe de Gros-Cap (Figure 13). Selon la carte d'échantillonnage des sédiments (Figure 12), la benne manuelle est revenue vide à cinq reprises et ce, dans les secteurs où l'on retrouve des affleurements rocheux. Les affleurements situés au nord-est de la baie, entre la pointe de Gros-Cap et le port de Cap-aux-Meules, s'apparentent à la formation du Cap-aux-Meules soit à du grès rouge ou gris-vert (Dubois, 1992). Les surfaces d'érosion dans les roches plissées s'apparentent à cette formation d'origine sédimentaire (Figure 14).
Figure 14. Image du sonar à balayage latéral illustrant les surfaces d'érosion dans les roches plissées sur le fond marin de la baie de Plaisance.
Au sud de la baie, entre Portage-du-Cap et le secteur ouest de la flèche du Sandy Hook, de nombreux blocs rocheux reposant sur des sédiments sableux et graveleux ont été identifiés (Figure 15). Au nord du secteur, la densité des blocs rocheux est faible. La concentration des blocs rocheux augmente graduellement jusqu'au substratum rocheux vers la côte sud. La fraction fine des particules semble avoir été délavée de la matrice grossière près du littoral des Demoiselles. Ce type de granoclassement est caractéristique d'un lag graveleux. Les images vidéos (Giguère et al, 2006), de rétrodiffusion et du sonar à balayage latéral acquises dans le secteur montrent un relief chaotique, caractérisé par un mélange de blocs, de graviers, et de galets de différentes tailles parfois entrecoupé de minces lentilles de sable. Ce type de matériel se retrouve à des profondeurs entre 3 et 9 mètres. La taille des blocs dans le secteur varie de moins d'un mètre jusqu'à 3,5 mètres (échantillon de 50 blocs).
29
Figure 15. Séquence N-S d'images du sonar à balayage latéral illustrant le lag graveleux présent dans la baie de Plaisance.
Dans la section nord et centrale, La Passe est composée de sable alors que le socle rocheux affleure dans la section sud (Figure 16). Le secteur nord-est est principalement composé de substratum rocheux recouvert de minces lentilles de sables ou graviers (Figure 17). Aucune anomalie bathymétrique n'est observée dans le secteur nord-est puisque l'ensemble du socle rocheux semble avoir subit un aplanissement. La présence récurrente de roc dans ce secteur est caractéristique d'un environnement de non-déposition. Les laminations obliques observées dans les plates-formes rocheuses abrasées s'apparentent au grès et au siltstone de la formation de Cap-aux-Meules qui inclut l'ensemble du secteur de la Grande-Entrée et le nord-est de l'île du Havre-aux-Maisons (Dubois, 1992). Loring et al. (1970), ont aussi identifié la même structure lithostratigraphique sur le fond marin du plateau madelinot. Des plis couchés caractérisent plusieurs des affleurements du secteur nord-est (Figure 18). Dans certaines zones, le signal de rétrodiffusion est grisé. Ce type de signal est associé à des sédiments hétérogènes (sables et graviers mélangés) ou à une mince couche de sable recouvrant le roc.
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Figure 16. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur de La Passe.
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KFigure 17. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur nord-est des Îles-de-la-Madeleine.
Figure 18. Vue oblique de stratifications présentes dans le socle rocheux du secteur nord-est des Îles-de-la-Madeleine.
33
4.2.2 Secteur sud
À l'est et au nord-ouest du site de Chaîne-de-la-Passe, le substrat est homogène principalement composé de sable (Figure 19). Entre ces deux extrémités, le substrat est plus irrégulier. Il s'agit d'une mince couche de sable sur le substrat rocheux. À ce même endroit, le substrat rocheux affleure sous forme de bandes en croissants d'orientation NW-SE. Les affleurements rocheux sont aussi présents dans la portion plus profonde, au sud-ouest du site. Les deux sites à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe, sélectionnés pour l'analyse, sont entièrement composés de sable (Figure 20).
Figure 19. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur de Chaîne-de-la-Passe.
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Figure 20. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel des deux secteurs à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe.
Les sédiments du site de Pointe-du-Ouest sont très hétérogènes (Figure 21). Selon le signal de rétrodiffusion, les pointes nord-est et sud-ouest du secteur sont composées de sédiments sableux. Entre ces deux zones sableuses, les teintes grisées sont associées à un mélange de sable et gravier ou à du sable qui recouvre le substrat rocheux.
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Figure 21. Image de rétrodiffusion acoustique représentant la nature du matériel du secteur de Pointe-du-Ouest.
4.3 Géomorphologie marine
4.3.1 Dunes sous-marines
Les images du sonar multifaisceaux et du sonar à balayage latéral ont permis d'identifier plusieurs champs de dunes transversales dans les différents secteurs sondés. De nombreuses structures sédimentaires de différentes largeurs et longueurs d'onde se retrouvent sur le fond marin de la baie de Plaisance (Figure 22). Les longueurs d'onde de ces dunes varient entre 0,5 et 32 mètres. Des dunes de 5 à 30 mètres de largeur avec des longueurs d'onde de 9 à 25 mètres ont été identifiées au nord-ouest de l'île d'Entrée. Elles semblent être associées au complexe sédimentaire de la flèche littorale du Sandy Hook. Les diagrammes
polaires, réalisés pour le secteur de la baie de Plaisance, illustrent l'orientation des courants à l'origine de la formation des dunes dans les divers secteurs (Figure 23). L'orientation dominante de ces courants pour l'ensemble de la baie est NW-SE ce qui concorde avec la direction des vents dominants qui soufflent du nord-ouest. Au centre-est de la baie, le patron d'orientation se trouve plutôt dans un axe W-E. Près du littoral, l'orientation des courants est plus variable, comme par exemple à l'ouest de la pointe du Gros-Cap, ou au nord de Portage-du-Cap.
Dans la portion centrale du site de La Passe, des crêtes de dunes alignées dans un axe NE-SW ont été observées à des profondeurs d'environ 5 à 6 mètres (Figure 24). Les dunes mesurent jusqu'à 3,5 mètres de hauteur avec des longueurs d'onde variant de 160 à 273 mètres (Figure 25).
Figure 22. Image du sonar à balayage latéral illustrant les dunes présentes sur le fond marin de la baie de Plaisance.
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Figure 23. Diagrammes polaires du secteur de la baie de Plaisance illustrant l'orientation des courants à l'origine de la formation des dunes sous-marines.
Figure 25. Profil bathymétrique des dunes sous-marines du secteur de La Passe.
Dans le secteur de Chaîne-de-la-Passe, la morphologie externe des dunes est associée à un écoulement transversal de l'ouest vers l'est et à une géométrie asymétrique (Figure 26). La direction du courant est donc perpendiculaire à l'arête de la crête de dune. L'inclinaison de la pente ouest est plus faible (moins de 1°) que la pente est (plus de 1°) ce qui permet de confirmer le profil asymétrique des dunes (Li & King, 2007). Elles se situent à des profondeurs de 25 à 30 mètres. Les longueurs d'onde varient entre 84 et 602 mètres avec une moyenne de 237 mètres. La hauteur des dunes varient entre 0,3 et 2,8 mètres avec une moyenne de 1,52 mètres (Figure 27, Annexe 1 ).
Figure 26. Image multifaisceaux des dunes sous-marines du secteur de Chaîne-de-la-Passe (site C).
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Figure 27. Profil bathymétrique des dunes sous-marines du secteur de Chaîne-de-la-Passe (site C).
Dans les deux secteurs à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe, les dunes sont aussi de type transversal asymétrique (Figure 28) (Li «fe King, 2007). Dans la première zone, au nord du secteur, les dunes se situent à des profondeurs de 30 à 35 mètres. Elles mesurent de 0,5 à 8 mètres de hauteur avec une moyenne de 2,95 mètres de hauteur. La longueur d'onde moyenne se situe à 237,92 mètres et les longueurs d'onde varient entre 126 et 386 mètres (Figure 29, Annexe 1 ). Dans le secteur plus au sud, les dunes se trouvent à des profondeurs de 35 à 40 mètres. La hauteur moyenne se situe à 3,67 mètres et les hauteurs varient entre 0,8 et 8 mètres. Les longueurs d'onde varient entre 166 à 990 mètres avec une moyenne de 451,24 mètres (Figure 29, Annexe 1). L'orientation du courant de formation de ces dunes suit aussi un axe unidirectionnel W-E.
Figure 28. Images multifaisceaux illustrant les dunes sous-marines du secteur à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe (site B et site A).
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Figure 29. Profils bathymétriques des dunes sous-marines du secteur à l'ouest de Chaîne-de-la-Passe (site B et site A).
4.3.2 Paléo-lagune submergée
Les données de l'échosondeur mono-faisceau recueillies dans la baie de Plaisance ont permis la mise à jour de la carte bathymétrique dans ce secteur. À partir de cette carte, un bassin submergé a été identifié au sud-ouest de la baie près de Portage-du-Cap. Il se trouve entre 7 et 10 mètres de profondeur (Figure 30). L'hypothèse la plus probable pour expliquer l'origine de ce bassin circulaire est associé à une paléo-lagune qui aurait été active lorsque le NMR était d'environ 7 mètres plus bas que l'actuel. La paléo-lagune est bordée par une crête d'environ 3 mètres de hauteur. Le long de la crête, deux anciens exutoires, dont un
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principal au nord, ont été observés. Il s'agirait d'anciens goulets de marée. Les sédiments qui recouvrent la paléo-lagune sont principalement composés de sable et de quelques blocs rocheux.
Figure 30. Modèle numérique en 3D illustrant la paléo-lagune submergée présente au sud-ouest de la baie de Plaisance.
4.3.3 Réseau hydrographique relique
D'anciens chenaux fluviatiles ont été identifiés à une profondeur d'environ 35 mètres dans le secteur sud de Pointe-du-Ouest (Figure 31). À son embouchure, la profondeur du réseau est d'environ 2,5-3 mètres et la largeur des chenaux est d'environ 100 mètres. Le lit du réseau méandrique possède un fond plat et est incisé dans le socle rocheux alors que les rives sont principalement composées d'un mélange hétérométrique de sables et graviers. Plusieurs bassins, partiellement comblés pourraient aussi être associés à ce même réseau hydrographique. Ils sont localisés dans les secteurs centre-ouest, nord-ouest et centre-est. Il pourrait s'agir d'anciens lacs ou étangs.
Figure 31. Image multifaisceaux illustrant le réseau hydrographique relique identifié dans le secteur de Pointe-du-Ouest.
4.3.4 Crêtes morainiques
Il y a de nombreuses crêtes curvilinéaires de moins d'un mètre de hauteur dans la portion aval du réseau hydrographique à des profondeurs d'environ 35 mètres. À l'est du secteur de Pointe-du-Ouest, à environ 25 mètres de profondeur, plusieurs portions de crêtes sont aussi incisées dans un relief chaotique composé de sédiments sablo-graveleux. Une forme arquée d'orientation E-W caractérise une de ces crêtes (Figure 32). Dans les deux cas, il pourrait s'agir de lambeaux de crêtes morainiques.
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Figure 32. Image multifaisceaux illustrant un exemple d'une crête morainique en forme de lobe identifiée dans le secteur de Pointe-du-Ouest.
5. Discussion
5.1 Formes et dépôts glaciaires
Les formes et les dépôts glaciaires dans les secteurs extracôtiers est et sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine sont très rares. Dans l'Arctique canadien, le même patron morphologique a été observé en milieu terrestre (Dyke, 1993; Davis et al, 2006). La quasi-absence de formes et de dépôts glaciaires permet d'appuyer l'hypothèse qui veut qu'un glacier à base froide ait recouvert la région pendant une longue partie du Wisconsinien supérieur (Dredge et al, 1992; Stea, 1998; 2004; Josenhans «fe Lehman, 1999; Shaw et al, 2006).
Au sud-ouest de l'archipel, des éléments curvilinéaires interprétés comme étant possiblement des lambeaux de crêtes morainiques ont été identifiés. Ces formes, associées à de la glace à base tempérée, se situent à des profondeurs qui varient entre 30 et 35 mètres. Selon les données de rétrodiffusion acoustique, les crêtes reposent sur des sédiments hétérométriques qui pourrait être associés à du till. Vers 14 ka BP, le golfe du Saint-Laurent s'est déglacé rapidement sous l'effet d'un épisode de vêlage intense (Shaw et al, 2002). Selon le modèle de déglaciation de Josenhans (2007), après l'événement de 14 ka BP, la glace résiduelle s'est retirée vers le nord-ouest, l'ouest et le sud. La position actuelle des crêtes morainiques concorde donc avec le retrait du glacier vers l'ouest. Sur le plateau madelinot, les informations sur le style de déglaciation sont fragmentaires. Lorsque la calotte glaciaire locale se trouvait au-dessus de l'archipel, le régime thermique aurait été à base froide, d'où la préservation du relief et des dépôts préexistants (Dredge et al, 1992; Stea, 1998, 2004; Josenhans «fe Lehman, 1999; Shaw et al, 2006). Lors du retrait de la glace vers l'ouest, il est probable qu'il y ait eu un changement au niveau du régime thermique à la base du glacier. La présence de vestiges morainiques sur le fond marin du secteur sud-ouest de l'archipel appuie cette hypothèse. Pendant la déglaciation du secteur, la glace en récession a probablement connue un régime thermique à base tempérée.
45
5.2 Variations du niveau marin relatif (NMR)
Après la déglaciation, le plateau madelinot a connu un bas NMR entre 11 et 9 ka BP (Shaw et al, 2002). Puisqu'il n'existe pas de courbe de variations du NMR dans la région, il est difficile de déterminer jusqu'à quelle profondeur le NMR est descendu à cette époque. Selon les isobases du modèle de Shaw et al. (2002), le NMR serait descendu jusqu'à environ 60 mètres vers 9 ka BP. Par contre, aucun point de référence utilisé pour le modèle de Shaw et al. (2002) n'a été répertorié sur les côtes des Îles-de-la-Madeleine. Ces auteurs mentionnent d'ailleurs que le modèle est très sensible aux moindres changements dans les valeurs des isobases (Shaw et al, 2002). En supposant que les crêtes morainiques observées dans le secteur sud-ouest de l'archipel étaient situées en deçà du bas NMR, elles n'auraient donc pas été érodées par l'action des vagues. Dans le cas contraire, les sédiments glaciaires pourraient avoir été partiellement remaniés par les vagues de surface et enfouis sous les dépôts postglaciaires lors de l'abaissement du NMR. Plusieurs hypothèses peuvent expliquer la présence actuelle de formes morainiques sur le fond marin du secteur sud-ouest. Pendant l'Holocène, il est probable que sous des conditions marines modernes les sédiments postglaciaires aient été érodés, exposant ainsi les formes morainiques dans le secteur sud-ouest. Par contre, lors du bas NMR, les courants de fond n'auraient pas assez érosifs pour dégrader complètement les formes glaciaires puisque quelques lambeaux sont encore observables sur le fond marin. Des structures soumises à des variations similaires ont été observées sur le German Bank en Nouvelle-Ecosse (King «fe MacLean, 1976; King <& Fader, 1986; Todd et al, 1999; In Todd et al, 2007). Les variations postglaciaires du NMR ont érodé et enfouis certaines structures glaciaires. Par contre, plusieurs vestiges de la glaciation sont toujours observables sur le fond marin de ce secteur.
Un ancien réseau hydrographique a été identifié à environ 35 mètres de profondeur au sud-ouest de l'archipel. Le réseau de drainage pourrait avoir été actif pendant le début de la période postglaciaire s'écoulant à travers le plateau madelinot pour ensuite être submergé lors de la transgression marine holocène. Il pourrait aussi s'agir de la continuité du réseau hydrographique identifié par Zevenhuizen (pers. comm., 1996; In Josenhans «fe Lehman (1999)) qui traversait le plateau madelinot vers le Chenal laurentien. Selon Shaw (2005) et
Shaw et a l (2009), la préservation de ce type de morphologie terrestre en milieu marin serait associée à des conditions uniques soit la rapidité de la transgression marine postglaciaire conjuguée avec des vagues de faible énergie pendant les phases marines subséquentes. Cependant, dans le secteur du plateau madelinot, il se peut que ces anciens systèmes aient été préservés par des glaces à bases froides. Le même type de chenaux fluviatiles est observable en milieu terrestre, la plupart sont asséchés et incisés dans la plate-forme sédimentaire gréseuse (Dubois, 1992). Par contre, l'origine et l'âge de cet ancien réseau n'est pas documentée. Il se peut donc que cet ancien réseau de drainage se soit formé lors d'un bas niveau marin relatif pré-datant le Quaternaire comme celui de l'Oligocène inférieur ou de l'Éocène supérieur (Haq et al, 1887).
Un indice de la transgression marine récente a été observé dans la baie de Plaisance, au sud-est de l'archipel. Au large de Portage-du-Cap, une lagune submergée a été identifiée à environ 7 mètres de profondeur. Cette lagune pourrait avoir été active à une étape du bas NMR ou lors d'une période de stabilisation du NMR pendant la transgression subséquente. Selon Dredge et al, (1992) ainsi que Dubois (1992), l'archipel serait en voie de submersion depuis la période de 9000-6500 ans a un taux moyen de 1 mm/an. Selon ce taux et la profondeur actuelle de la paléo-lagune de 7 mètres, elle aurait été submergée à partir d'environ 7000 ans BP.
5.3 Dynamique récente
Pendant l'Holocène, le transport sédimentaire a produit des changements majeurs dans la microtopographie et la texture des sédiments d'origine glaciaire. Les dépôts mis en place lors de la dernière glaciation ont été érodés, triés et redistribués dans des conditions marines modernes (Loring et al, 1970, Josenhans «fe Lehman, 1999). La topographie actuelle du fond marin des secteurs extracôtiers est et sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine se situe à l'intermédiaire entre deux environnements distincts : les zones de non-déposition et les systèmes en accretion. Au nord-est, les zones de non-déposition dominent alors qu'au sud les systèmes sédimentaires sont en accumulation. La présence de nombreuses zones de
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non-déposition sur le fond marin laisse croire que le sable présent sur le plateau madelinot ne proviendrait que de source locale. Les sédiments qui circulent sur les plages et le long des zones littorales sont des sédiments provenant d'anciens dépôts remaniés ou récemment érodés des plates-formes sédimentaires (Consortium Ouranos, 2008).
Sur le littoral des Îles-de-la-Madeleine, deux principales zones d'accumulation de sédiments ont été observées dans les études antérieures (Drapeau «fe Mercier, 1990). Il s'agit de la flèche du Sandy Hook au sud-est et de la Pointe-de-FEst au nord-est de l'archipel. Les sédiments qui transitent de l'ouest de l'archipel vont s'accumuler sur la Pointe-de-FEst (Owens «fe McCann, 1980; Dubois, 1992). Puisque les sédiments s'accumulent dans ce secteur, l'apport sédimentaire au sud de la pointe demeure insuffisant pour recouvrir le socle rocheux, ce qui pourrait expliquer la présence de nombreux affleurements dans le secteur nord-est. Les plates-formes rocheuses au nord-est pourraient aussi être associées à des vestiges d'anciennes îles submergées. Les sédiments qui circulent à l'est vont s'accumuler au niveau de la flèche du Sandy Hook, au sud-est de l'archipel (Drapeau <& Mercier, 1990). Il s'avère plausible qu'une portion des sédiments transportés par la dérive littorale soit directement déposée dans la baie de Plaisance, lui conférant sa topographie plane.
Un lag graveleux a été identifié sur le fond marin au sud de la baie de Plaisance. Près de la zone côtière, les blocs proviennent essentiellement de l'érosion des falaises adjacentes et se trouvent probablement en milieu marin par des processus gravitaires (chutes de blocs). Il est aussi possible qu'une portion des blocs soit d'origine glacielle. Il est plausible que la gélifraction qui affecte les falaises pendant l'hiver produise des blocs qui sont pris en charge par des radeaux de glace lors de la débâcle au printemps. Ainsi, les blocs glaciels pourront ensuite être délestés à quelques kilomètres de la côte. Il pourrait aussi s'agir du prolongement de la plage de galets actuellement située au bas des falaises qui aurait été submergée pendant l'Holocène.
La morphologie générale des dunes dans le secteur sud des Îles-de-la-Madeleine révèle une pente plus abrupte à l'est. Les images de rétrodiffusion montrent une alternance entre des tons pâles sur les crêtes de dunes et des tons foncés dans les creux. Ces données suggèrent
donc que les sédiments sur les crêtes sont plus grossiers que dans les creux. Cette asymétrie dans la texture des sédiments montre l'érosion du flanc ouest et l'aggradation du flanc est. Le transport net à long terme s'effectue donc vers l'est ou le sud-est (Dalrymple «fe Hoogendoorn, 1997; Li «fe King, 2007). Les modèles de courants de surface viennent corroborer cette hypothèse. Les données de Han (2004) et de Saucier et al. (2003) indiquent la présence d'un courant au sud de l'archipel (moins de 10 cm s"1), principalement pendant
l'hiver, avec une direction dans un axe ouest-est. Loring «fe Nota (1966) et Loring (1975) ont répertorié ce même type de système sédimentaire au sud et au sud-ouest de l'archipel. Josenhans (1990) a aussi observé le même type de système de crêtes de sable entre les Îles-de-la-Madeleine et le Cap Breton. Les formes présentes à l'intérieur de ces dunes indiquent un écoulement semblable aux complexes sédimentaires du secteur sud, c'est-à-dire vers l'est/sud-est (Josenhans «fe Lehman, 1999).
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Conclusion
Des données mono-faisceaux, multifaisceaux et de sonar à balayage latéral ont fourni de nouveaux indices concernant les processus actifs sur le fond marin des secteurs extracôtiers est et sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine depuis la dernière glaciation. La très faible abondance de formes glaciaires sur le fond marin du plateau madelinot a permis de d'appuyer l'hypothèse de Dredge et al (1992), selon laquelle l'archipel ait été soumis à un régime de glaces à base froide lors du Wisconsinien supérieur. Lors de la déglaciation du secteur qui s'est effectuée vers l'ouest, il y eu un changement au niveau du régime thermique du glacier, d'où la présence d'un relief caractéristique d'une moraine de désagrégation dans le secteur sud-ouest de l'archipel. La présence d'un réseau hydrographique relique au sud-ouest de l'archipel confirme qu'il y a eu un bas NMR après la déglaciation du secteur. Une paléo-lagune située à 7 mètres de profondeur témoigne que l'archipel a été soumis à un régime transgressif depuis au moins 7000 ans. D'ailleurs, selon le modèle géophysique de Tarasov «fe Peltier, 2004, l'archipel des Îles-de-la-Madeleine est en submersion depuis le passage du bourrelet périphérique dans la région. La dynamique sédimentaire actuelle en milieu marin se situe à l'intermédiaire entre deux environnements distincts. Certains secteurs sont en érosion alors qu'à d'autres endroits il y a aucune déposition. Dans le cas présent, il s'agit principalement du secteur nord-est. Au sud de l'archipel, les systèmes sont plutôt en accretion et ce, malgré le faible apport sédimentaire. Il y a donc un recyclage des sédiments érodés en milieu marin, permettant ainsi au système sédimentaire de se maintenir, même si certaines zones sont déficitaires.
Cette étude, basée sur l'étude des formes et des sédiments marins, a donc permis d'apporter de nouveaux éléments sur le style de la glaciation et de la déglaciation, les variations du NMR et la dynamique sédimentaire récente du fond marin des secteurs extracôtiers est et sud de l'archipel des Îles-de-la-Madeleine. Plusieurs éléments restent encore à clarifier notamment sur la stratigraphie des dépôts quaternaires, le retrait glaciaire, l'âge et la nature de l'ancien réseau hydrographique ainsi que le bilan sédimentaire récent en milieu marin et ses liens avec l'érosion actuelle de côtes.
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