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Stratigraphie et architecture des formations quaternaires au nord-ouest de Montréal: applications en hydrogéologie régionale.

Ross, Martin (2004). Stratigraphie et architecture des formations quaternaires au nord-ouest de Montréal: applications en hydrogéologie régionale. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 305 p.

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Résumé

La géologie quaternaire des basses Laurentides a été peu étudiée au cours des 20 dernières années et la connaissance de la sous-surface est demeurée schématique. En outre, la pression sur le milieu physique a augmenté au cours de cette période en raison de l'accroissement des activités humaines dans cette région, où les formations quaternaires contrôlent la recharge et les conditions de confinement de l'aquifère régional. Cette recherche a donc été entreprise afin 1) de définir la nature, l'origine et l'architecture stratigraphique des unités quaternaires sur un territoire de 1400 km² au nord-ouest de Montréal et d'ainsi permettre 2) une représentation tridimensionnelle des formations quaternaires et, enfin, 3) d’utiliser ce modèle à des fins de caractérisation hydrogéologique régionale, plus spécifiquement pour l’analyse hydrostratigraphique et pour la cartographie de la vulnérabilité à la contamination des aquifères rocheux fracturés. Pour répondre à ces objectifs, diverses méthodes ont été employées, notamment les forages stratigraphiques, la sédimentologie, la géophysique, la géochimie et la modélisation géologique par ordinateur. Un modèle régional des formations quaternaires, incluant la topographie du roc sous- jacent, a été construit à l'aide du logiciel gOcad. La procédure inclut un contrôle de la qualité des données archivées (> 5000 forages), l'intégration de nouvelles données, la construction de 40 coupes géologiques régionales et 9 surfaces interconnectées à partir desquelles diverses représentations 3D des unités peuvent être générées (e.g., boundary representation, grilles 3D). Intégrée à cet effort, l'étude des vallées enfouies a révélé une topographie du roc constituée de dépressions surcreusées séparées par des crêtes parfois étroites. Bien qu'une unité sableuse vraisemblablement d'âge Sangamonien supérieur ait été identifiée localement, la séquence quaternaire des vallées enfouies comprend surtout des unités attribuées au Wisconsinien supérieur. Celles-ci sont constituées, à la base, de sédiments glaciolacustres proximaux auxquels sont superposés deux tills à fort contraste lithologique (les tills d'Argenteuil et d'Oka). La séquence de tills témoigne d'une avancée glaciaire vers le sud (Till d’Argenteuil) puis, suite à un changement apparemment rapide, d'une phase majeure d'écoulement vers le sud-ouest (Till d’Oka). Ce changement brusque de direction semble correspondre au développement d'un courant glaciaire dans l'axe de la vallée du Saint-Laurent et le bassin du Lac Ontario. Ainsi, l'aire d'alimentation du lobe Ontario se serait étendue jusque dans la région de Montréal, au moins une fois au Wisconsinien supérieur et probablement à plusieurs reprises antérieurement. Un réexamen de l'ensemble des données disponibles dans la vallée supérieure du Saint- Laurent a permis de mettre en évidence plusieurs éléments corroborant cette interprétation. Au cours de la déglaciation, l'activité fluvioglaciaire a été concentrée dans les vallées érodant en maints endroits toute la séquence quaternaire pré-existante et laissant des sédiments perméables en contact avec l'aquifère rocheux sous-jacent sur au moins 10% du modèle. Des épandages sous-aquatiques ont aussi été mis en place dans le Lac Candona et la sédimentation proglaciaire distale s'est par la suite effectuée à un rythme rapide dans les premières phases de la Mer de Champlain. La couverture argileuse qui en a résulté recouvre l'aquifère rocheux sur 60% du modèle. Cet aquifère est semi- confiné par le till sur environ 35% du modèle et le reste, soit environ 5%, est en condition de nappe libre. La procédure développée afin d'utiliser les résultats de cette analyse pour évaluer la vulnérabilité de l'aquifère rocheux à la contamination est la suivante: des propriétés (e.g., infiltration, porosité) sont intégrées à une grille 3D créée à partir du modèle géologique, puis cette grille sert à estimer le temps de parcours advectif vertical d'un contaminant entre la surface et l'aquifère rocheux. Les résultats sont ensuite interprétés comme une mesure de la vulnérabilité intrinsèque à la contamination de surface. Différentes cartes de vulnérabilité ont été produites en faisant varier les paramètres hydrogéologiques. La carte basée sur les paramètres moyens est très cohérente avec les contextes hydrogéologiques et les données hydrogéochimiques disponibles.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Parent, Michel
Co-directeurs de mémoire/thèse: Martel, Richard; Lefebvre, René
Mots-clés libres: hydrogéologie; hydrostratigraphie; sédimentologie; géochimie; géophysique; cartographie; aquifère; stratigraphie; quaternaire; géologie; modèle régional tridimensionnel; Montréal
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 févr. 2014 14:28
Dernière modification: 17 mars 2016 18:06
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1740

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