Une étude portant sur la géologie du Quaternaire dans la portion canadienne du bassin-versant de la rivière Châteauguay a été entreprise dans le cadre d'un programme d'étude sur les eaux souterraines mené conjointement par la Commission géologique du Canada, l'INRS-ETE (Institut national de recherche scientifique-Eau, Terre et Environnement) et le Ministère de l'environnement. Les objectifs principaux ont porté sur les relations entre la cartographie des dépôts meubles et la recharge à l'aquifère fracturé, ainsi que sur l'exploitation des données de sous-surface pour la conception d'une carte en 3 dimensions de la géologie quaternaire (hydrostratigraphie). Une méthode novatrice par grille (grid-based), la méthode de calcul relatif, a été développée pour la cartographie en 3 dimensions. Des travaux de terrain ont été réalisés, dont des forages dans les argiles à la mini-foreuse, de la cartographie de surface et des études sédimentologiques (particulièrement dans les eskers). Parallèlement, des études géologiques portant sur l'histoire de la glaciation et de la déglaciation ont été entreprises. La géomorphologie glaciaire et les marques d'érosion glaciaire ont été étudiées pour compléter les connaissances sur l'histoire des écoulements glaciaires dans la région. Les stries indiquent un écoulement glaciaire vers le S qui bifurque ensuite vers le SW, mouvement glaciaire principal dans la région; puis, tardivement, le mouvement glaciaire SW bifurque vers W et vers le SE localement. Un site paléontologique important (Lac-Des-Pins, à St-Antoine-Abbé) a été découvert, dans lequel sont retrouvés des fossiles de plantes arctiques-alpines, des débris organiques marins et un bois de caribou bien préservé. Des datations au carbone 14 ont été effectuées sur des matériels marins et terrestres, et montrent un effet réservoir important (environ 800 ans pour Hiatella arctica et 1200 ans pour Macoma baltica) pour les coquilles marines. Des datations par IRSL (Infrared-Stimulated Luminescence) ont permis de connaître l'âge de différents sédiments (éoliens, littoraux) post-datant la déglaciation. Enfin, les observations cartographiques sur la géomorphologie post-Mer de Champlain ont suggéré de nouveaux détails sur la transition entre le Lac-Lampsilis et le St-Laurent moderne. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Géologie, Quaternaire, Châteauguay, Basses-terres du St-Laurent, Covey Hill, Caribou, Effet réservoir, Mer de Champlain.

Des contraintes temporelles sont nécessaires à la compréhension de l'évolution cinématique des ceintures de plis et de chevauchements, de même qu'à celle des systèmes de rift. Cette thèse de doctorat porte sur la géologie du domaine allochtone des Appalaches et du système de rift du Saint-Laurent. L'absence de contraintes géochronologiques portant sur les failles supracrustales de cette zone d'étude limite l'interprétation de l'évolution cinématique de la marge laurentienne. De nouvelles contraintes temporelles géologiquement significatives sont rapportées ici. Ces contraintes ont été obtenues en utilisant une approche méthodologique multidisciplinaire combinant l'analyse structurale, la cartographie régionale et détaillée. L'approche analytique inclut la minéralogie, la morphologie et l'analyse isotopique (K-Ar) de fractions riches en argiles (<0.2 µm et 1-2 µm) de roches de failles et de leurs lithologies hôtes. Le premier chapitre documente l'évolution structurale du domaine allochtone des Appalaches (zone externe de Humber) où sont rapportées des structures de chevauchement taconiennes. Ces structures sont datées pour la première fois à environ 490, 465 et 450 Ma, par la méthode K-Ar. On rapporte une première évidence claire de structures d'extension synchrones (410 Ma) au développement de rétro-chevauchements, qui sont associés à un rétro-métamorphisme au sein des nappes de la zone externe. Ce sont là les premières évidences de déformations post-taconniennes documentées au sein de la zone externe de Humber. Ces déformations sont contemporaines aux failles syn-sédimentaires de la ceinture de Gaspé et à l'âge de la faille Saint-Joseph le long de la ligne Baie Verte-Brompton. Cela témoigne d'une phase d'extension intra-cratonique jamais documentée auparavant dans cette portion des Appalaches. La présence de déformations acadiennes est mise en évidence pour la première fois au sein de la zone externe de Humber, permettant: 1) de redéfinir l'étendue de cette déformation appalachienne et 2) de mettre en évidence la progression de l'orogénèse acadienne au Dévonien tardif vers l'avant-pays. L'évolution tardive (360 Ma) de ces déformations (relaxation des contraintes acadiennes) est associée à une période d'extension et d'hydrothermalisme contemporain de cette déformation. Le deuxième chapitre démontre la réactivation répétée du système de rift du Saint-Laurent à 436 ± 45 Ma et 406 ± 22 Ma. Ces réactivations sont contemporaines des périodes de subsidence régionales liées, dans le premier cas, au développement de bassins détritiques dans l'avant-pays taconnien et dans le second cas, à une période d'extension intra-cratonique dans les Appalaches adjacentes. La localisation des failles associées au rift du Saint-Laurent présente un contrôle structural induit par la réactivation de structures de plis et de systèmes de joints préexistants dans le socle. Le troisième chapitre documente un nouvel événement tectono-thermal tardidévonien, décrit pour la première fois dans la zone externe de Humber ainsi que dans la province de Grenville. Ce chapitre documente un magmatisme alcalin synchrone de l'hydrothermalisme dévonien au sein de la zone externe de Humber. Les données K-Ar dans les failles normales associées à de l'hydrothermalisme de la zone externe de Humber, le magmatisme alcalin et des roches de faille dans la faille Saint-Laurent définissent ensemble une isochrone à 360 ± 4 Ma. Cet événement semble donc contemporain à la réactivation de la faille Saint-Laurent dans le socle protérozoïque ainsi qu'aux déformations et à l'hydrothermalisme tardi-dévonien de la zone externe de Humber. Ces données nous permettent donc de suivre l'extension du système de rift Saint-Laurent au sein de la zone externe de Humber des Appalaches. Une relecture des cartographies géologiques disponibles permet de proposer une distribution possible des failles liées à cet événement tectono-thermal au sein de la zone externe de Humber. Finalement, les données Pb-Pb disponibles permettent d'envisager que cet événement tectono-thermal (socle-couverture) partage un réservoir isotopique commun avec les intrusions dévoniennes dans les Appalaches. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Orogénèse acadienne, Orogénèse laconienne, Zone externe de Humber, Système de rift Saint-Laurent, Grenville, Dévonien tardif, Métallotecte, Magmatisme dévonien, Géochronologie K-Ar, ilIite, Failles supracrustale.

Les fonctions écologiques des milieux humides permettent de fournir des biens et services écologiques utiles à la société, dont plusieurs sont critiques à notre survie. Par contre, ces milieux humides subissent souvent de nombreuses perturbations anthropiques modifiant leur capacité à fournir ces biens et services écologiques. Incidemment, leurs fonctions écologiques sont dégradées. Elles représentent l’élément clef dans la démarche proposée pour évaluer l’état des milieux humides. Le projet a débuté par l’analyse des sites d’étude au Québec, soient les bassins versants des rivières Yamaska et Bécancour. Par la suite, les fonctions écologiques ont été sélectionnées (support d’habitats fauniques, régulation des débits de crues et rétention des sédiments) et caractérisées pour leur associer des indicateurs spatiaux mesurant leurs caractéristiques selon le développement durable. Une approche multiéchelle a été intégrée pour diviser le territoire lors de la cartographie des indicateurs spatiaux afin de poser un diagnostic (sous-bassin : niveau stratégique) et cibler l’intervention (microbassin : niveau tactique). L’approche multitemporelle a permis, ensuite, de cartographier ces indicateurs pour différents horizons temporels : la situation historique de 1984, l’état actuel de 2011 et deux scénarios de simulation en 2050, soient une vision pessimiste et optimiste quant à la gestion des milieux humides. Ces analyses spatiales ont été combinées pour proposer un outil d’aide à la décision permettant de cibler des secteurs problématiques. En considérant les trois fonctions écologiques, une tendance générale est constatée pour chaque bassin versant. C’est à l’ouest de la rivière Yamaska, près de Saint-Hyacinthe, et dans la portion est de la rivière Bécancour, autour de Thetford Mines, que les fonctions écologiques procurées par les milieux humides sont en déficit. De plus, les fonctions du support d’habitats fauniques et de régulation des débits de crues comportent le plus grand nombre de secteurs problématiques pour les bassins versants des rivières Yamaska et Bécancour, respectivement. Le développement d’indicateurs spatiaux selon des approches multiéchelle et multitemporelle a permis de proposer une solution innovante pour la gestion des bassins versants en tenant compte des fonctions écologiques procurées par les milieux humides. De plus, l’intégration de l’aspect de durabilité est un avantage considérable dans l’élaboration d’un outil d’aide à la décision pour les intervenants.

Les fonctions ??cologiques des milieux humides permettent de fournir des biens et services ??cologiques utiles ?? la soci??t??, dont plusieurs sont critiques ?? notre survie. Par contre, ces milieux humides subissent souvent de nombreuses perturbations anthropiques modifiant leur capacit?? ?? fournir ces biens et services ??cologiques. Incidemment, leurs fonctions ??cologiques sont d??grad??es. Elles repr??sentent l?????l??ment clef dans la d??marche propos??e pour ??valuer l?????tat des milieux humides. Le projet a d??but?? par l???analyse des sites d?????tude au Qu??bec, soient les bassins versants des rivi??res Yamaska et B??cancour. Par la suite, les fonctions ??cologiques ont ??t?? s??lectionn??es (support d???habitats fauniques, r??gulation des d??bits de crues et r??tention des s??diments) et caract??ris??es pour leur associer des indicateurs spatiaux mesurant leurs caract??ristiques selon le d??veloppement durable. Une approche multi??chelle a ??t?? int??gr??e pour diviser le territoire lors de la cartographie des indicateurs spatiaux afin de poser un diagnostic (sous-bassin : niveau strat??gique) et cibler l???intervention (microbassin : niveau tactique). L???approche multitemporelle a permis, ensuite, de cartographier ces indicateurs pour diff??rents horizons temporels : la situation historique de 1984, l?????tat actuel de 2011 et deux sc??narios de simulation en 2050, soient une vision pessimiste et optimiste quant ?? la gestion des milieux humides. Ces analyses spatiales ont ??t?? combin??es pour proposer un outil d???aide ?? la d??cision permettant de cibler des secteurs probl??matiques. En consid??rant les trois fonctions ??cologiques, une tendance g??n??rale est constat??e pour chaque bassin versant. C???est ?? l???ouest de la rivi??re Yamaska, pr??s de Saint-Hyacinthe, et dans la portion est de la rivi??re B??cancour, autour de Thetford Mines, que les fonctions ??cologiques procur??es par les milieux humides sont en d??ficit. De plus, les fonctions du support d???habitats fauniques et de r??gulation des d??bits de crues comportent le plus grand nombre de secteurs probl??matiques pour les bassins versants des rivi??res Yamaska et B??cancour, respectivement. Le d??veloppement d???indicateurs spatiaux selon des approches multi??chelle et multitemporelle a permis de proposer une solution innovante pour la gestion des bassins versants en tenant compte des fonctions ??cologiques procur??es par les milieux humides. De plus, l???int??gration de l???aspect de durabilit?? est un avantage consid??rable dans l?????laboration d???un outil d???aide ?? la d??cision pour les intervenants.

Le projet de recherche doctorale porte sur la cartographie, modélisation tridimensionnelle, stratigraphie et lithostratigraphie des sédiments de surface des bassins versants des rivières Saint-François et Chaudière. Ce projet s'inscrivait dans une série de projets initiés par le Ministère du Développement Durable, des Parcs et de l'Environnement du Québec dont l'objectif ultime était de mieux connaître et protéger les eaux souterraines des bassins versants des rivières Chaudière et Saint-François, de la frontière internationale à sa confluence avec le fleuve Saint-Laurent, dans la région de la capitale nationale. Ainsi, la présente recherche constitue un projet d'étude sur la dynamique quaternaire du Sud-Est du Québec qui permet de comprendre la nature et la distribution des sédiments et des séquences quaternaires. Dans ce contexte, un des intrants majeurs dans la détermination des propriétés géologiques régionales est la compréhension de la distribution et de l'architecture tridimensionnelle des sédiments de surface. La compilation et la cartographie des formations superficielles de ces deux bassins versants ont été des objectifs incontournables et requis pour l'analyse tridimensionnelle. Dans les bassins considérés, des dizaines de coupes naturelles ont été analysées et compilées ainsi qu'un grand nombre d'exploitations anthropiques dont les informations s'ajoutent à des milliers de forages de sources diverses. Leur intégration à la stratigraphie existante a permis l'élaboration des cartes d'épaisseurs de dépôts meubles et de la construction d'un modèle tridimensionnel des unités quaternaires pour l'ensemble des deux bassins versants. Le développement du cadre chronologique vient compléter la thèse. Un outil de corrélation stratigraphique basé sur l'âge des dépôts est proposé dans cette étude. Ce programme a pour but de corréler et de distinguer les différentes unités glaciolacustres des Appalaches. Cette nouvelle approche est fondée sur la valeur des rapports Ln/Tn, qui sont l'expression de la luminescence naturelle sur la luminescence induite après irradiation en laboratoire. Malgré une remise à zéro partielle des sédiments, les âges sur les varves de la fin du Sangamonien (85 ± 2 ka), du Wisconsinien moyen (56 ± 6 ka) et du Wisconsinien supérieur (< 24 ± 2 ka) ont permis de situer les séquences glaciolacustres à l'intérieur des cycles connus (stades, interstades et interglaciaires) qui sont eux-mêmes basés sur des axiomes (stratigraphie isotopique océanique et stratigraphie continentale). Un autre objectif principal de cette étude visait à définir les principaux événements de la paléogéographie de cette région. La complexité de la séquence stratigraphique reflète des conditions uniques d'englaciation et de déglaciation dans un secteur caractérisé par des retraits glaciaires à contre-pente, permettant le développement de lacs proglaciaires et la préservation d'un volume de sédiments quaternaires antérieurs à la dernière glaciation. Ces sédiments sont essentiellement associés à l'épisode glaciolacustre de la Formation de Gayhurst. Un travail de synthèse sur l'extension et la caractérisation des sédiments associés à ce lac proglaciaire (Wisconsinien moyen) est proposé afin d'évaluer son extension dans les deux bassins versants. L'âge de 45 ± 5 ka obtenus sur un faciès deltaïque, dans le cadre du programme de datation, indique que cette séquence s'est déposée lors du Wisconsinien Moyen. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cartographie, stratigraphique quaternaire des Appalaches, Basses-Terres du Saint-Laurent, Modélisation géologique 3D, Inlandsis laurentidien, séquences et faciès glaciolacustres, géochronologie.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / Le processus de boisement des tourbières est un phénomène en accélération depuis au moins les années 1950 dans les basses-terres du Saint-Laurent au Québec, et l'érable rouge (Acer rubrum) est l'un des arbres qui contribue le plus à ce phénomène. Cette étude vise à décrire et expliquer la progression de la couverture forestière d'une vaste tourbière ombrotrophe isolée au sein d'une matrice agricole dont les bordures sont caractérisées par la présence de peuplements mixtes composés de mélèze laricin (Larix laricina) et d'érable rouge. Les objectifs sont de (1) déterminer les patrons spatio-temporels de la colonisation forestière et (2) d'identifier les facteurs responsables de l'établissement et de la croissance des arbres en ayant recours à la fois à des analyses dendrochronologiques, de photographies aériennes et paléoécologiques. Bien que le mélèze soit présent localement depuis au moins quelques siècles, l'érable rouge s'est installé seulement au début du XXe siècle. Son expansion s'est accélérée dans les décennies 1930-1940, puis à nouveau dans les années 1980. Le rythme de progression du couvert forestier a varié d'un endroit à l'autre de la tourbière (0-23 m/an), mais il fut plus rapide dans les années 1960. Contrairement à ce qui était attendu, il ne semble n'y avoir aucun lien significatif entre les multiples variables analysées (épaisseur de la matière organique, altitude de la surface, indice d'humidité topographique, utilisation du sol en périphérie, drainage et climat) et la progression du couvert forestier. Les résultats exposent la complexité des relations qui existent entre la croissance des arbres sur tourbe et leur environnement. En combinant des méthodes permettant de couvrir plusieurs échelles temporelles et spatiales, il est possible d'obtenir un portrait plus précis de la dynamique végétale. Il est suggéré que le cadre méthodologique établi dans la présente étude soit adopté lors des recherches futures sur le boisement des tourbières. / A rapid tree encroachment phenomenon has been taking place on St-Lawrence Lowlands (SLL), southern Quebec peatlands since the 1950s, and red maple (Acer rubrum) is one of the most prolific tree species. Therefore, the purpose of this study is to describe and explain the progression of forest cover in a large, isolated ombrotrophic peatland within an agricultural matrix whose edges are characterized by the presence of mixed stands of tamarack (Larix laricina) and red maple. Our objectives were (1) to describe the spatio-temporal colonization patterns of the forest cover and (2) to identify factors that might explain tree establishment and growth using a combination of paleoecological, dendrochronological and aerial photograph analyses. Although tamarack has been present locally for at least a few centuries, red maple began to establish in the early XXᵗʰ century. Its expansion accelerated in the 1930s-1940s and again in the 1980s. The colonization rate of the forest cover varied across the peatland (0-23 m/yr) but was most rapid in the 1960s. Contrary to expectations, there appeared to be no significant relationship between the multiple analyzed variables (organic matter thickness, surface elevation, topographic moisture index, land use, drainage, and climate) and forest cover progression. Our results highlight the complexity of the relationships between tree growth on peat and their environment. By combining methods that cover several temporal (contemporary and a few centuries) and spatial (local and peatland) scales, it is then possible to obtain a precise picture of the vegetation dynamics that animate the peatland. We therefore suggest that the methodological framework established in the present study should be adopted by future studies of tree encroachment.