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Étude sédimentologique de la série holocène de l'estuaire maritime du Saint-Laurent: apport de la tomodensitométrie.

Cagnat, Emmanuel (2003). Étude sédimentologique de la série holocène de l'estuaire maritime du Saint-Laurent: apport de la tomodensitométrie. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 260 p.

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Résumé

Au cours de la campagne IMAGES (International Marine Global Change Studies) 99, deux carottes ont été prélevées dans le chenal Laurentien (Estuaire maritime du Saint-Laurent, Québec). Les sédiments ont été analysés en trois phases. Les propriétés physiques (densité gamma, vitesse des ondes P et susceptibilité magnétique) ont d'abord été acquises au moyen d'un banc MST Geotek. Dans un second temps, les deux carottes ont été analysées au tomodensitomètre axial GE (densité tomographique et imagerie pseudo-3D). Finalement, les carottes ont été ouvertes, décrites et échantillonnées afin de mesurer les granulométries. Les objectifs principaux de cette étude étaient de déterminer l'évolution paléoenvironnementale du chenal Laurentien et d'analyser les cyclicités enregistrées dans les deux carottes afin de clarifier le contexte paléoenvironnemental de l'Holocène. Afin de remplir ces objectifs, un inventaire tomodensitométrique des faciès, des figures et des textures sédimentaires syn et postgénétiques a été dressé. Puis, les résultats obtenus par méthode tomodensitométrique ont été validés et les apports aux méthodes plus traditionnelles ont été évalués. La sédimentation holocène du chenal Laurentien est constituée en alternance de phases de sédimentation hémipélagique et d'événements gravitaires (turbidites et coulées de boue). Les sédiments hémipélagiques déposés régulièrement sont soulignées par la colonisation d'organismes benthiques. Les événements gravitaires, en revanche, érodent les sédiments sous-jacents et interrompent toute colonisation. Deux types de lamines denses d'origines sédimentaires ont également été identifiées. Les premières, généralement argileuses, sont soulignées par des processus de diagenèse dans les unités paraglaciaires. Les secondes, silto-sableuses, sont en association avec des minéraux magnétiques et / ou denses dans les unités postglaciaires. Quantitativement, les données tomodensitométriques axiales et longitudinales normalisées sont bien corrélées avec les mesures de densité gamma (respectivement R² = 0,92 et R² = 0,84). La tomodensitométrie a également été utilisée afin de corriger les vitesses des ondes P, perturbées par les espaces vides entre gaine et sédiments. Enfin, l'influence croissante de différents paramètres sur les valeurs IT est prouvée : les inclusions diagénétiques, la teneur en minéraux magnétiques (une multiplication par trois de leur teneur entre les unités paraglaciaires et postglaciaires correspond à une multiplication de 1,3 à 1,5 des densités tomodensitométriques), la granulométrie et le niveau de consolidation des sédiments. Les interprétations paléoenvironnementales différencient trois unités diachroniques: La plus ancienne (unité 21-111), échantillonnée uniquement en amont, est interprétée comme post-wisconsinienne et d'âge supérieur à 9100 cal BP. Cette unité est caractérisée par un taux de sédimentation annuel compris entre 4 mm.an⁻¹ et 18 mm.an⁻¹ et représente vraisemblablement la sédimentation paraglaciaire proximale du chenal Laurentien en contexte transgressif au cours de la phase d'invasion marine. Cette unité a été partiellement remobilisée par une coulée de débris liée à un important glissement de terrain, dont l'âge est estimé à 9100 cal BP. La seconde unité (unité Il), paraglaciaire distale, est le résultat d'un niveau marin relativement élevé, d'environ + 80 m, en contexte de régression relative lente, de très hauts débits fluviaux induits par la fusion de l'inlandsis Laurentidien et d'une couverture végétale éparse. Les sédiments sont exportés dans le chenal Laurentien par d'importants panaches turbides et par transport sur le fond et coulées de boues à partir des deltas en construction sur le plateau continental nord. Cette unité, restreinte entre 9500 cal BP et 8300 cal BP au large de Rimouski et entre 9100 cal BP et 8700 cal BP face aux Escoumins, est caractérisée par des taux de sédimentation compris entre 20 mm.an⁻¹ et 70 mm.an⁻¹ et des laminations soulignées par d'importants processus de diagenèse. L'origine des trois sous-unités la divisant, différenciées par la présence ou non de laminations, n'a pu être découverte. Enfin, le niveau repère, interprété sur les deux carottes et caractérisé par une granulométrie croissante puis décroissante, est contemporain du début de la phase de refroidissement de l'événement froid de 8200 cal BP, et peut être attribué à une augmentation des précipitations. L'unité la plus récente (unité 1) est postglaciaire. Elle est composée de sédiments riches en minéraux magnétiques, environ trois fois plus que dans l'unité paraglaciaire, provenant de l'érosion des deltas du plateau continental. La fusion de l'inlandsis n'ayant plus d'influence sur les cours d'eau de la Côte Nord et la végétation s'étant développée, les taux de sédimentation chutent à moins de 10 mm.an-l. Deux sous-unités se différencient. La sous-unité I-B est comprise entre 8700 cal BP et 4800 cal BP en amont et entre 8500 cal BP et 5750 cal BP en aval. Elle est caractérisée par des taux de sédimentation annuelle très bas, généralement inférieurs à 1 mm.an⁻¹, en raison de la régression relative rapide (d'environ + 80 m à + 15 m), des précipitations réduites et de l'afforestation de la région. Les sédiments de la sous-unité I-A, depuis 4800 cal BP et 5750 cal BP respectivement en amont et en aval, sont caractérisés par des taux de sédimentation croissants, qui dépassent 10 mm. an⁻¹, au sommet. Ces taux de sédimentation sont le résultat d'une régression relative très ralentie et d'un bas niveau marin relatif, provoquant l'érosion en rétrogradation des deltas abandonnés et probablement des précipitations plus importantes que dans la sous-unité I-B, reliées aux fluctuations climatiques reconnues à l'échelle de l'Amérique du Nord. Pour l'histoire la plus récente, l'augmentation du taux de sédimentation est attribuée au Petit âge glaciaire. En revanche, peu d'évidences permettent de supposer une influence anthropique sur les taux de sédimentation au large de la Côte Nord depuis le début de la colonisation européenne. Enfin, la diminution des valeurs de susceptibilité magnétique finale pourrait être interprétée comme l'atteinte d'un pseudo profil d'équilibre des deltas actifs du plateau continental nord, entre les rivières Saguenay et Betsiamites.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Long, Bernard
Co-directeurs de mémoire/thèse: Occhietti, Serge
Mots-clés libres: sédimentologie; série holocène; estuaire maritime; tomodensitométrie; géologie; quaternaire; paléoenvironnementale; chenal Laurentien; Saint-Laurent
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 18 juin 2013 18:07
Dernière modification: 11 nov. 2015 20:11
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1420

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