Les indices de sensibilité des littoraux et les structures de protection côtière sont généralement conçus en fonction de la hausse du niveau marin relatif, de la fréquence des tempêtes et des processus hydrodynamiques. Cependant, plusieurs paramètres climatiques peuvent aussi influencer la sensibilité d'une côte en activant des processus de météorisation. Il a été démontré, qu'en l'absence d'une quantification des processus d'érosion, certains processus sont sous-estimés, voire ignorés. Il s'agit de lacunes importantes pour la mise en place de plans de gestion efficaces des territoires côtiers dans un climat en pleine transformation. Actuellement, les méthodes de suivis traditionnelles du milieu côtier n'offrent pas une résolution temporelle suffisamment élevée pour corréler l'influence des paramètres climatiques sur l'activation de l'érosion si bien, qu'au Québec, très peu d'études ont permis de quantifier l'influence des paramètres climatiques sur l'érosion côtière. Ce projet vise à quantifier l'influence des paramètres climatiques sur les modes et les vitesses de recul des falaises deltaïques en milieu tempéré froid et ce, en fonction de variables environnementales. Le site d'étude est localisé à Ragueneau, dans l'ensemble physiographique de l'important complexe deltaïque de Manicouagan-aux Outardes (Côte-Nord, Québec, Canada) et est particulièrement dynamique avec un taux de recul annuel moyen des falaises de 150 cm (période 1998-2003). Une nouvelle méthode offrant un suivi d'une résolution temporelle de 30 minutes a été développée. Il s'agit de tiges implantées dans les falaises et composées chacune de 12 capteurs de température. Les données acquises permettent d'obtenir des signatures thermiques permettant d'identifier les moments de reculs survenus pour les périodes de septembre à avril des années 2005-2006 et de 2006-2007. Les évènements de recul ont été associés à quatre grandes situations climatiques: les cycles de gel-dégel (31 %), les redoux hivernaux (27 %), le dégel printanier (24 %) et les tempêtes (17 %). Nos résultats confirment que les silts sont particulièrement sensibles aux processus cryogéniques. La part relative du nombre de iButtons dégagés sous l'effet des processus cryogéniques est de 82 %. Plus spécifiquement, les processus cryogéniques hivernaux comptent pour 48 %, les processus cryogéniques printaniers pour 24 % et les processus cryogéniques automnaux pour 10 %. Par ailleurs, on apprend que le pouvoir érosif des vagues de tempêtes est fonction des processus de météorisation ayant affecté les falaises avant le passage de la tempête. La part relative du nombre de iButtons dégagés sous l'effet des processus de météorisation combinés au passage de tempêtes est de 17 %. Dans le contexte des changements climatiques, les prévisions à la hausse des températures de l'air en période hivernale, du nombre de jours de redoux et du nombre de cycles de gel-dégel sont des conditions propices à l'augmentation des taux d'érosion hivernaux sur les côtes deltaïques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Érosion côtière, Falaises, Météorisation, Climat, Dépôts meubles, Régime thermique, Méthode de suivi, Quantification des processus d'érosion.

L'analyse pollinique des sédiments de surface de la Baie de la Paz dans le Golfe de Californie et du Golfe de Tehuantepec montre que les assemblages sont dominés par les taxons herbacés (Chenopodiaceae et Asteraceae) dans la Baie de la Paz et par les Pinaceae dans le Golfe de Tehuantepec. Les enregistrements sporo-polliniques reflètent des apports d'une végétation boréale, luxuriante dans le Golfe de Tehuantepec et d'une végétation plus sèche au sud de la baie de Californie. Les proportions de tests carbonatés de foraminifères et de réseaux organiques de foraminifères benthiques montrent que les sédiments de la Baie de la Paz ainsi que ceux de la partie Nord du Golfe de Tehuantepec sont fortement affectés par la dissolution du carbonate de calcium contrairement à ceux de la partie sud du Golfe de Tehuantepec où le CaC03 biogénique dans le sédiment est relativement bien préservé. L'étude des kystes de dinoflagellés a été réalisée afin de déterminer des relations entre les assemblages de dinokystes et les paramètres hydrographiques des eaux de surface. Les résultats illustrent des concentrations de 12700 kystes/cm3 dans la Baie de la Paz à moins de 2000 kystes/cm) dans le Golfe de Tehuantepec et une diversité des espèces élevée (36 taxons). Les assemblages incluent des espèces autotrophes et hétérotrophes. L'espèce autotrophe Polysphaeridium zoharyi accompagnée de taxons hétérotrophes tels Brigantedinium spp., Echinidinium aculeatum, Echinidinium granulatum domine la partie Nord du Golfe de Tehuantepec, qui est caractérisé par un upwelling hivernal. Inversement, les échantillons de la partie sud du Golfe de Tehuantepec sont dominés par des taxons autotrophes tels Spiniferites delicatus et Bitectatodinium spongium. Les sites de la Baie de la Paz caractérisés par une forte productivité primaire (360 gC/m2/an) sont dominés par des taxons hétérotrophes représentés principalement par Brigantedinium spp., Echinidinium aculeatum, Echinidinium granulatum et Polykrikos kofoidi. Les résultats de l'analyse multivariée montrent que la distribution des dinokystes dans le Golfe de Californie et dans le Golfe de Tehuantepec est contrôlée essentiellement par la température de février et la productivité primaire annuelle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Golfe de Californie, Golfe de Tehuantepec, pollen, dinokystes, température de février, Productivité primaire.

La bordure côtière de la Côte-Nord de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent est caractérisée par la présence de plusieurs complexes deltaïques au sommet desquels se révèle un faciès sédimentaire complexe et original, la tourbe. Des études récentes sur les falaises de dépôts meubles dans le nord de l'Atlantique montrent que la stratigraphie est un facteur déterminant de la sensibilité des côtes à l'érosion. À notre connaissance, les falaises à sommet tourbeux n'ont fait l'objet d'aucune recherche approfondie à ce jour. Les études indiquent qu'il est impératif d'établir un bilan saisonnier de l'érosion côtière, sans lequel de nombreux processus passent inaperçus et sans lequel les moments de recul sont difficilement identifiables et quantifiables. Dans le contexte des changements climatiques, la compréhension de la dynamique des falaises à sommet tourbeux est essentielle puisque les tourbières jouent un rôle important dans le cycle biogéochimique du carbone et que leur érosion est une perte nette de cet élément vers l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Ce projet vise d'une part à comprendre le comportement des falaises à sommet tourbeux de la Côte-Nord du Saint-Laurent en fonction de leur litho-stratigraphie et des conditions environnementales et climatiques qui les affectent et d'autre part à quantifier le rythme de recul de ces falaises à l'échelle historique récente (depuis les années 1930), à l'échelle annuelle et à l'échelle saisonnière. Cinq tourbières localisées sur les complexes deltaïques des rivières Betsiamites, Manicouagan-Outardes, Saint-Jean et Natashquan ont été étudiées dans le cadre de ce projet. Entre 1930 et 2006, les taux de déplacement moyens annuels obtenus par photo-interprétation indiquent une valeur de -0,78 m/an pour l'ensemble des falaises à sommet tourbeux étudiées sur la Côte-Nord, mais certaines tourbières ont des taux moyens annuels aussi élevés que -2,00 m/an. Ces taux n'ont pas été constants dans le temps et certaines périodes ont été plus érosives que d'autres. C'est notamment le cas des années 1996-2005, caractérisées par des températures plus élevées que la normale et l'occurrence de plusieurs épisodes de pluies diluviennes. La fin de la décennie 1960 et la décennie 1970 a connu une fréquence importante de tempête, ce qui s'est aussi manifesté par des vitesses de recul plus élevées. À l'exception de la tourbière de Pointe-Lebel, dont la vitesse de recul historique et récente est restée la même, tous les sites ont des taux de recul annuels plus élevés entre 2009 et 2011 qu'à l'échelle historique. En effet, des relevés saisonniers de bornes implantées derrière le trait de côte des falaises ont révélé un taux de déplacement moyen annuel de -1,14 m/an entre 2009 et 2011 pour l'ensemble des falaises étudiées. Ils s'étendent cependant entre -0,28 et -2,69 m/an selon les sites. Les relevés indiquent aussi que l'érosion a eu lieu à toutes les saisons, mais que l'automne (particulièrement en 2010) et l'hiver (particulièrement en 2011) ont été propices au recul des falaises. À l'automne 2010, une forte tempête dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent jumelée à des pluies abondantes ont provoqué le recul de la côte principalement par le biais du sapement par les vagues et de la suffosion dans le cas des sédiments non cohésifs, et des coulées boueuses, des décrochements superficiels et des glissements rotationnels dans le cas des sédiments cohésifs. En ce qui a trait aux reculs hivernaux, les nombreux cycles de gel-dégel et les redoux favorisés par les températures relativement chaudes des dernières années ont initié de la gélifraction et des coulées boueuses, particulièrement efficaces dans les sédiments silto-argileux formant la base de la majorité des falaises étudiées. La combinaison de ces conditions climatiques automnales et hivernales ont permis des vitesses de recul plus rapides que celles généralement observées à l'échelle historique. L'étude des modes de recul a permis de démontrer que les écoulements hydrogéologiques sont prépondérants, principalement par le biais de la suffosion. L'ampleur des reculs causés par ce processus est étroitement liée à l'épaisseur de l'unité sableuse qui repose sur des silt-argileux. Les processus gravitaires tels que les effondrements, les décrochements superficiels et les glissements rotationnels sont liés à la hauteur des talus, mais leur occurrence est elle aussi reliée aux écoulements souterrains. Quant aux processus hivernaux, ils dominent sur les falaises possédant une épaisse unité silto-argileuse. Ils sont particulièrement efficaces lors d'un enneigement faible de la côte, condition qui est favorisée par une arrière-côte à végétation arborescente, par des parois verticales et par l'absence de pied de glace. Cette recherche a également permis de démontrer l'importance d'évaluer l'érosion côtière en termes de volume puisque deux falaises dont le rythme de recul est très différent peuvent pourtant contribuer de manière similaire au bilan sédimentaire. À l'échelle historique, entre 290 et 865 m3/m de sédiments ont été érodés des falaises et une superficie totale de 612 700 m2 de tourbière est disparue pour les cinq sites à l'étude seulement. La hauteur des falaises et le mode de recul ont été identifiés comme des facteurs déterminants pour expliquer cette variabilité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Érosion côtière, falaises, dépôts meubles, quantification des processus d'érosion, tourbières côtières.

La productivité primaire océanique joue un rôle important dans les processus d'échange du carbone entre l'océan et l'atmosphère. Elle constitue une contribution majeure à la séquestration du CO₂ atmosphérique, l'un des principaux gaz à effet de serre. La reconstitution de la paléoproductivité à partir de séquences sédimentaires marines peut donc fournir des réponses à de nombreuses questions concernant les mécanismes impliqués dans les changements climatiques. Elle peut être extrêmement utile dans le domaine de la modélisation biogéochimique puisqu'elle permet de comprendre les mécanismes contrôlant la production, l'exportation et l'enfouissement du carbone à long terme. Cependant, l'estimation quantitative de la paléoproductivité à partir de séquences sédimentaires marines constitue un défi qui ne pourra être relevé que par le développement de traceurs qui ne sont pas affectés par les différents processus de dégradation et de dissolution dans la colonne d'eau et dans le sédiment. L'objectif principal de cette thèse est de développer un traceur micropaléontologique pour des reconstitutions quantitatives de la paléoproductivité. Il s'agit des kystes de dinoflagellés (ou dinokystes) qui, grâce à leur extrême résistance à la dissolution et leur abondance dans le sédiment, constituent un outil extrêmement important dans le domaine de la paléocéanographie à l'échelle du quaternaire. Nous avons exploré, dans le cadre de ce travail, le potentiel des kystes de dinoflagellés préservés dans les sédiments comme traceurs quantitatifs des paramètres hydrographiques et de la paléoproductivité marine. Nous avons choisi d'étudier leur distribution dans les sédiments de surface de l'hémisphère nord en relation avec les conditions hydrographiques et trophiques du milieu. Le but est d'évaluer la contribution des conditions trophiques au contrôle de la distribution des assemblages des dinokystes dans le sédiment. Notre étude a été réalisée selon trois volets. Le premier volet a consisté en l'analyse d'échantillons de sédiments de surface prélevés dans le Golfe d'Alaska et le long des marges nord-est américaines, qui se caractérisent par un gradient de productivité associé aux upwellings. Ce volet visait à comprendre la distribution des dinokystes le long d'un gradient de productivité et d'upwelling dans un contexte océanique et néritique. Le deuxième volet consistait en l'analyse d'échantillons de sédiments de surface répartis dans les milieux estuariens et côtiers de la Colombie-Britannique. Il visait à illustrer la distribution des assemblages dans un milieu très productif, influencés à la fois par des apports en éléments nutritifs d'origine naturelles (upwelling) et anthropique. Enfin, le troisième volet est une compilation de données palynologique, hydrographiques et de productivité primaire de 1171 sites dans l'hémisphère nord pour développer une base de données de référence hémisphérique à des fins de reconstitutions de la productivité par la méthode des meilleurs analogues modernes. Dans le Pacifique du Nord-est, l'étude palynologique de 76 échantillons de sédiments de surface provenant des milieux néritiques et océanique a permis de montrer que les taxons liés à une productivité hétérotrophe dominent les assemblages des zones côtières influencées par l'upwelling alors que les sites associés au zones oligotrophes océaniques sont dominés par les taxons autotrophes. Les analyses multivariées démontrent que, dans ce secteur, la distribution des assemblages de dinokystes est liée essentiellement à la productivité primaire et à l'intensité de l'upwelling. Elles démontrent également l'existence de liens avec la température hivernale qui, à une échelle régionale n'est pas affectée par l'upwelling contrairement à la température estivale qui est uniformisée sous l'effet de l'upwelling saisonnier. Dans les milieux estuariens de la Colombie-Britannique, incluant le détroit de Géorgie (GS) et les inlets d'Effingham (EFF), de Seymour et de Belize (SB), l'analyse de 60 échantillons de sédiment de surface montre que les taxons autotrophes dominent les assemblages dans les zones de productivité primaire relativement élevée (EFF et SB) alors que les protopéridiniales et les gymnodiniales, associés à une productivité hétérotrophe dominent les assemblages du détroit de Géorgie où la productivité est moindre. Les analyses multivariées montrent que la distribution des assemblages est significativement liée à la productivité primaire, la température de l'eau de surface et la concentration de silice pendant le printemps. Dans le détroit de Géorgie, les analyses de redondance montrent que la distance par rapport à la côte, la distance par rapport au port de Vancouver, la salinité de l'eau de surface, la concentration en phosphate et la productivité durant le printemps constituent les paramètres les plus déterminants. Par ailleurs, dans le panache du fleuve Fraser, les zones près du port de Vancouver, caractérisées par des apports continentaux élevés, une productivité printanière élevée et une stratification accrue sont marquées par l'abondance de Pentapharsodinium dalei alors que tous les protopéridiniales et les gymnodiniales dominent les assemblages des zones distales associées à une masse d'eau constituée par un mélange des eaux douces provenant du fleuve Fraser et des eaux salées issues de l'upwelling. Dans ce contexte, il est probable que la stratification des masses d'eau joue un rôle important, qu'il est toutefois difficile de quantifier. Des tests de validation utilisant la méthode des analogues modernes démontrent que les assemblages de dinokystes peuvent être utilisés pour reconstituer d'une manière quantitative la productivité primaire, la température et la salinité de surface à une échelle régionale. À l'échelle de l'hémisphère nord, une base de données de référence de sédiments modernes a été utilisée pour explorer le potentiel des assemblages de dinokystes comme traceurs de productivité primaire. La base de données inclut 1171 sites provenant de l'Atlantique Nord (n = 483), de l'Océan Arctique (n = 401) et du Pacifique Nord (n = 287). Pour établir des liens entre les assemblages de dinokystes et la productivité, nous avons utilisé deux jeux de données de productivité moderne issues de deux programmes d'observation de la couleur de la chlorophylle par satellite. L'une représentant une moyenne des mesures effectuées entre 1978 et 1989 (CZCS) et l'autre, une moyenne de données correspondant à la période de 2002 à 2005 (MODIS). Des analyses canoniques de correspondance ont été effectuées avec 62 taxons et huit paramètres environnementaux (température saisonnière et salinité saisonnière de l'eau de surface, couvert de glace de mer et productivité primaire saisonnière et annuelle). Les résultats montrent une relation étroite entre les assemblages et la productivité primaire notamment dans l'Atlantique Nord, dans le Pacifique Nord et à l'échelle hémisphérique. Toutefois, cette relation n'est pas la même dans tous les bassins de l'hémisphère nord. Des tests de validation (régressions linéaires entre les valeurs observées et estimées), en utilisant la méthode des meilleurs analogues, montrent des coefficients de corrélation généralement > 0,9 et des précisions de reconstitution de ± 1 l-25 %, selon la base de données de productivité utilisée. De telles précisions montrent que la productivité peut être reconstituée avec une erreur inférieure à la différence entre les données de productivité instrumentales de MODIS et de CZCS. L'ensemble des résultats de notre étude met en évidence l'intérêt des kystes de dinoflagellés pour reconstituer quantitativement la productivité primaire à l'échelle du quaternaire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Kystes de dinoflagellés, Paléoproductivité, Reconstitution quantitative, Pacifique du Nord-est, Hémisphère Nord.

Cette étude s'inscrit dans le cadre des travaux de caractérisation des eaux souterraines visant une meilleure connaissance de leur dynamique à l'échelle des principaux bassins versants du Québec. Ce mémoire présente un nouveau cadre géologique Quaternaire pour les bassins versants de la zone Bécancour. Les objectifs principaux de cette étude consistaient à compiler et refaire les levés des cartes géologiques des dépôts quaternaires en y intégrant les critères de la nouvelle légende de la Commission géologique du Canada, et à initier une étude exhaustive de la distribution en sous-surface des dépôts meubles à l'échelle du bassin versant. Au final, un modèle tridimensionnel hydrostratigraphique a été produit à titre de contribution à la modélisation hydrogéologique de cette région. Un large corpus de données sur la géologie et la géomorphologie des sédiments de surface a été colligé puis validé lors des levés de terrain grâce à plus de 3100 sites d'observation, suivi d'une phase extensive de photo-interprétation à l'échelle 1:40 000 afin de couvrir l'entièreté du bassin versant. Une étude détaillée de la stratigraphie a permis d'établir l'architecture verticale et l'extension régionale des dépôts quaternaires, tout en caractérisant ces derniers selon leurs propriétés hydrauliques (conductivité hydraulique, porosité et compacité). Les descriptions détaillées de plus de 60 coupes situées le long des principales rivières, conjuguées à l'interprétation de plus de 1000 forages provenant de diverses sources, à l'analyse de profils de résistivité apparente et à l'utilisation d'outils géochronologiques, ont servi à replacer certaines unités problématiques dans le cadre stratigraphique régional tout en permettant de préciser ce dernier. Les analyses géochronologiques réalisées grâce à la luminescence stimulée par infrarouge (IRSL) ont également permis de faire une distinction selon les âges obtenus entre deux unités sableuses potentiellement aquifères dont l'extension spatiale était jusqu'ici mal contrainte. En effet, des âges IRSL de 79 ± 4 ka pour des sédiments associés au Sables de Lotbinière et de 44 ± 3, 49 ± 4 et de 50 ± 4 ka pour les Sables des Vieilles-Forges ont permis de préciser le cadre chronostratigraphique de la partie centrale des Basses-Terres du Saint-Laurent. Les données recueillies ont grandement permis de déterminer l'extension des dépôts quaternaires et leur connexion avec la surface et la zone de recharge, deux autres éléments importants pour les études hydrogéologiques dans la région. La cartographie, la succession lithostratigraphique et la géochronologie ont permis d'élaborer un solide modèle hydrostratigraphique 3D qui forme le squelette utilisé dans la construction du modèle d'écoulement des eaux souterraines. Les résultats obtenus suite aux travaux menés sur les bassins versants de la zone Bécancour sont donc considérés comme des éléments clés de cette étude hydrostratigraphique à l'échelle régionale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Géologie, Quaternaire, Bécancour, Hydrostratigraphie, Luminescence

L'intérêt pour l'écologie des feux de forêt ainsi que sa compréhension a augmenté depuis les trente dernières années, cependant il subsiste toujours des lacunes dans les connaissances qui traitent de l'hétérogénéité spatiale des feux de forêt. Ainsi, il est généralement admis que le régime de feu varie en réponse à des processus écologiques déterminés par les conditions climatiques et physiques, qui en retour affectent la succession et la mosaïque forestière. Alors que le régime de feu est caractérisé par plusieurs attributs tels que la taille, la fréquence, la sévérité, la saisonnalité ou encore l'intensité des feux, cette thèse s'intéresse principalement à la variation spatiale des superficies, de la fréquence et de la forme des feux. L'objectif général est d'améliorer les connaissances sur le régime en forêt boréale en déterminant les facteurs responsables de la variation régionale de ces attributs et d'en analyser les effets sur les processus écologiques qui affectent l'établissement du couvert après feu. Le territoire étudié couvre un vaste territoire de plus de 400 000 km2 dans la forêt boréale de l'est du Canada. Plus particulièrement, on s'intéresse ici à l'hétérogénéité spatiale du régime de feux en lien avec la composition et la morphologie des dépôts de surface et leur drainage (SDD) dans la province du Québec. En effet, alors que les SDD jouent un rôle majeur dans l'établissement de la végétation et la structure des paysages des forêts boréales, peu d'études ont réussi à mettre en évidence le lien entre les différents types de SDD et la variabilité régionale du régime de feu. Pourtant, en raison de leur épaisseur, de leur morphologie, et leur texture ainsi que de leur drainage, les dépôts de surface sont attendu pour affecter le potentiel d'assèchement du combustible et donc d'influencer le régime de feu. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous avons tenté principalement de répondre à trois questions peu documentées dans la littérature des feux de forêt. Tout d'abord, afin de vérifier si les dépôts de surface peuvent affecter la fréquence des feux, nous avons réalisé une classification des SDD afin d'illustrer leur potentiel d'assèchement du combustible et nous avons ensuite estimé le cycle de feu par type de SDD (Chapitre I). Par la suite, nous avons évalué si les différentes valeurs de cycle de feu observées entre les SDD varient d'une région à l'autre. Nos résultats montrent une variation considérable du cycle de feu entre les types de SDD (de 144 à 425 ans) et entre les régions (de 90 à 715 ans). Une analyse discriminante suggère qu'une combinaison de facteurs climatiques (précipitation, indice d'aridité et température) et physiques (till xérique indifférencié et till mésique indifférencié) pourrait expliquer ces variations à l'échelle régionale. En outre, nos résultats montrent que les valeurs de cycle de feu des SDD ne peuvent pas se distinguer significativement dans des environnements climatiques très favorables à la sécheresse estivale et donc propices à la propagation du feu (cycle de feu < 150 ans). A l'inverse, lorsque le climat est moins propice au feu (cycle de feu > 300 ans), les SDD se distinguent significativement. Deuxièmement, afin de vérifier si la physionomie du paysage impose un contrôle sur le régime des feux, nous avons testé si l'orientation des SDD, des cours d'eau et du relief peuvent influencer l'orientation, la taille et la forme des feux à l'échelle régionale (Chapitre II). La taille, la forme, l'orientation et l'excentricité ont été calculés pour chaque feu puis compilés par écodistricts sélectionnés de la province de Québec entre 1970 et 2010. Les écodistricts ont été regroupés sur la base de ces mêmes attributs avec une analyse de groupement hiérarchique. Ensuite, des variables environnementales incluant la température, les précipitations, l'indice de sévérité de feux, la topographie, les dépôts de surface et l'hydrographie ont été testées pour décrire chaque zone en utilisant une analyse canonique de redondance. Nos résultats montrent des différences significatives entre la taille, la forme et l'orientation des feux qui permettent de distinguer des zones spatialement homogènes et contigües. Ces résultats permettent de suggérer que l'orientation dominante des feux à l'intérieur des zones répond à une orientation similaire des cours d'eau et des SDD. Dans certaines zones, une direction des vents dominants parallèles à l'ensemble du paysage au moment du feu peuvent créer des conditions de propagation propices aux très grands feux (taille moyenne > 17 000 ha). Troisièmement, pour tester l'effet des SDD sur le rétablissement des forêts après feu, nous avons estimé la vitesse et la qualité d'établissement du couvert forestier en fonction du temps depuis le dernier feu pour passer du stade de brûlis au stade régénéré puis au stade de jeune forêt (Chapitre III). Nous avons testé si les forêts situées dans les régions sèches (caractérisées par une proportion élevée de SDD secs, de faibles précipitations et un cycle de feu court) tendent à se rétablir plus lentement après feu, menant à une forêt moins dense, par rapport à une région plus humide caractérisée par un cycle de feu plus long. Des comparaisons de régressions logistiques multinomiales avec le critère d'information d'Akaike suggèrent que les variables les plus significatives expliquant la régénération après feu sont le temps depuis feu, le type de SDD, l'indice canadien de sécheresse et les précipitations de la saison de croissance. Un rétablissement rapide et dense des forêts, indicateur d'une meilleure croissance, est observé sur les dépôts de till subhydriques seulement dans les régions caractérisées par un cycle de feu long (> 500 ans). À l'inverse, un rétablissement lent et peu dense, indicateur d'un manque d'individus génère une forêt clairsemée dans les régions caractérisées par un cycle de feu court (< 200 ans) et une proportion élevée de dépôts grossiers secs tels que les juxta-glaciaires, mais aussi les dépôts mésiques dans certains cas. En conclusion générale, on peut dire que l'ensemble des résultats a permis une meilleure compréhension du régime de feu dans les forêts boréales en mettant en relief l'effet des SDD sur la variabilité spatiale du régime de feu à l'échelle régionale. La thèse, dans son ensemble, nous rappelle l'importance des facteurs à grande échelle sur la dynamique forestière post-feu. Alors que le climat reste le facteur déterminant dans la variabilité du régime de feu, nos résultats montrent que les SDD, dans certaines conditions, peuvent modérer ou accentuer la fréquence et la taille des feux voir même contraindre leur orientation. En dépit des limites potentielles, attribuables à la grandeur de l'échelle des analyses, ces nouvelles connaissances ont des implications pour un aménagement durable des forêts et une meilleure gestion des incendies en forêt boréale. Ces connaissances seront certainement aussi utiles pour envisager des stratégies d'adaptions aux changements climatiques. Alors que cette thèse se concentre sur la province du Québec, il est envisageable que l'approche et les conclusions développées ici soient applicables pour l'ensemble de la forêt boréale où le feu demeure la perturbation naturelle dominante. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement écosystémique, indice canadien de sécheresse, changements climatiques, cycle de feu, dépôts de surface, drainage, géomatique, géomorphologie, pessière à mousses, orientation, régionalisation, régénération.

La présente étude s'inscrit dans le cadre d'un projet multidisciplinaire visant à comprendre la dynamique du carbone organique et inorganique suite à la mise en eau d'un réservoir hydroélectrique. Dans un premier temps, ces travaux avaient pour objectif de décrire et de cartographier à l'échelle du 1: 50 000 les dépôts superficiels (nature, étendue, sédimentologie et stratigraphie) afin de reconstituer les principaux évènements quaternaires de la région dans le but de définir, entre-autre, le contexte de mise en place des tourbières étudiées dans le volet paléoécologique du projet. Dans un deuxième temps, ces travaux visaient à estimer la teneur en carbone inorganique (CO₃) dans les sédiments meubles, à partir de la mesure des carbonates (CaCO₃) afin d'évaluer son impact potentiel dans l'équation du bilan global du carbone du réservoir créé. Ces travaux de caractérisation des dépôts meubles ont été réalisés dans le secteur affecté par le réservoir Eastmain-I, durant les étés de 2005 et 2006. La photo-interprétation, la campagne de validation sur le terrain et la compilation cartographique ont permis d'évaluer la répartition spatiale et l'épaisseur maximale des principaux types de dépôts quaternaires dans la zone maintenant ennoyée par le réservoir: till (superficie couverte 30 %; épaisseur maximale 6 m), fluvioglaciaire de contact (< 1 %; 10 m), proglaciaire (12 %; 4 m), marin (30 %; 11 m) et organique (18 %; 5 m). Les relevés des microformes et mésoformes d'érosion glaciaire suggèrent également qu'il y a eu quatre phases d'écoulement soit de la plus ancienne à la plus récente: NNE-SSO (006°-186°) à NNO-SSE (350°-170°), NO (310°) à ONO (290°), OSO (240°; mouvement dominant responsable de l'orientation des formes fuselées) et finalement SO (220°). De plus, lors de la déglaciation, il a été établi que la Mer de Tyrrell a envahi le territoire jusqu'à une altitude d'environ 274 m (900 pi). Cette limite marine est indiquée par des deltas, des limites de délavage dans le till et quelques accumulations littorales. C'est à l'intérieur de la zone couverte initialement par la Mer de Tyrrell que les plus vastes tourbières se sont développées. Les datations au radiocarbone de la base de six de ces tourbières indiquent qu'à 6640 ± 40 ¹⁴C BP (7 510 cal BP), le niveau de la mer était situé sous l'altitude de 246 m. Enfin, les teneurs en CaCO₃ mesurées dans les sédiments superficiels sont relativement faibles, soit inférieures à 2,45 %. Ces résultats sont en accord avec la géologie du substratum rocheux, principalement formé de roches cristallines. Les valeurs moyennes les plus élevées se trouvent dans les sédiments marins (1,77 %). Les faibles valeurs en carbonates mesurées dans les tills (1,32 %) semblent démontrer que ce secteur n'a pas été affecté de façon importante par le transport glaciaire qui aurait pu provenir d'autres sources connues de roches carbonatées (régions du lac Mistassini et de la Baie James). À l'intérieur de la portion cartographiée du réservoir EM-1, la quantité approximative de moles de CaCO₃ est de 6,16 x 10¹², soit 9,25 x 10⁰⁸ tonnes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Eastmain-l, Cartographie, Paléogéographie quaternaire, Écoulements glaciaires, Mer de Tyrrell, Teneur en carbone inorganique.

La cartographie des dépôts quaternaires sur le Bouclier canadien peut parfois s'avérer complexe à cause de la forte densité du couvert forestier qui cache plusieurs formes géomorphologiques. L'utilisation de données provenant d'un survol LiDAR permet de générer un modèle numérique de terrain (MNT) en éliminant numériquement la végétation, permettant ainsi de modéliser le sol et ce, avec une résolution de moins d'un mètre par pixel et avec une marge d'erreur inférieure à 25 cm. Dans le cadre d'un projet d'étude de foresterie opéré par la papetière Smurfit-Stone en Haute-Mauricie, une couverture LiDAR continue de plus de 1300 km2 a été réalisée dans le secteur nord-est du réservoir Gouin. L'absence de travaux portant sur le Quaternaire de cette région et l'accès privilégié à une couverture LiDAR ont orienté le choix de ce territoire d'étude. Le MNT LiDAR a été utilisé afin de réaliser une cartographie des dépôts meubles du secteur, à une échelle de 1:50 000. Le mouvement glaciaire dominant associé à la période pléniglaciaire, suit un patron d'écoulement orienté vers le SSO dans la partie ouest du terrain et vers le sud dans la partie est. Cet écoulement est appuyé par la compilation de l'orientation des drumlins rocheux, des formes profilées, des trainées morainiques derrière abri, ainsi que par des données relevées sur le terrain tels que les stries, sillons, cannelures et roches moutonnées. On observe aussi à quelques endroits des recoupements dans les stries montrant la présence d'un mouvement glaciaire ancien orienté vers le SSE. Le secteur d'étude est marqué par la présence de dépôts glaciaires, de dépôts fluvioglaciaires, de sédiments glaciolacustres, d'alluvions, de sédiments éoliens et de dépôts organiques. Le till en couverture mince et discontinue occupe 15% de la région et sa morphologie est conditionnée par la topographie du roc sous-jacent. Le till en couverture continue occupe plus de 57% du territoire. Par endroit, il peut être fuselé ou côtelé. Les sédiments fluvioglaciaires de contact occupent 3,5% du secteur. Ces dépôts sont présents sous forme d'eskers, de deltas juxtaglaciaires ou de moraines mineures. La mise en place de ces formes juxtaglaciaires a débuté lorsque la marge glaciaire a atteint le sud du terrain d'étude, vers 10,2 ka cal (Dyke, 2003). À partir du calcul de l'espacement moyen entre les crêtes morainiques, il est possible de proposer un taux de recul annuel de 75 m dans la portion est du territoire. On peut aussi associer aux sédiments fluvioglaciaires, les chenaux de fonte juxtaglaciaires, proglaciaires et sous-glaciaires. En considérant l'orientation des eskers, des crêtes morainiques et des chenaux de fonte juxtaglaciaires et proglaciaires, on a défini l'allure est-ouest de la marge glaciaire, avec une légère tendance vers le ONO-ESE alors que le front atteint le centre de la région. On estime que la glace se serait complètement retirée de la région d'étude vers 9,5 ka cal (Dyke, 2003). Suite au retrait de la glace, les eaux de fonte ont mis en place des sédiments d'épandage proglaciaire qui couvrent 6,5% du secteur, formant localement des plaines d'épandage. L'accumulation des eaux de fonte dans les dépressions a permis la formation de lacs proglaciaires. On trouve donc des sédiments glaciolacustres deltaïques sur 6% de la superficie cartographiée, sous forme de vastes plaines entourant plusieurs lacs actuels du secteur. Des sédiments littoraux et prélittoraux occupent moins de 3% de la région et sont identifiés localement par des crêtes de plages allongées et découpées en terrasses. On observe aussi des reliefs aplanis où gisent des sédiments glaciolacustres profonds, massifs ou parfois rythmés, recouvrant moins de 1% du secteur. Les sédiments alluviaux, souvent trouvés sous forme de chenaux anastomosées, couvrent eux aussi moins d'un pourcent de la région. On compte aussi de quelques dunes, mises en place par un vent provenant du NO. Elles sont observées sur les sédiments deltaïques et les littoraux. Finalement, les sédiments organiques couvrent environ 2,5% du territoire, en remplissant les dépressions naturelles du secteur sous formes de tourbières ombrotrophes ou minérotrophes. Il existe cinq secteurs où il est possible d'observer des dépôts et formes d'origine glaciolacustre; la plus vaste étendue glaciolacustre était localisée à l'ouest et est ici nommée lac glaciaire Obedjiwan. À partir du MNT LIDAR, les lignes de rivages présentes sous forme de limites de délavage du till ont été identifiées et mesurées, et ont permis de modéliser avec précision l'étendue du lac Obedjiwan lors de son extension maximale. Ces données permettent d'établir un gauchissement des lignes de rivages de 0,78 m/km, vers le NNO (352°). Ce gauchissement a été appliqué à l'ensemble de la région du réservoir Gouin par interpolation de la tendance calculée. Afin de comprendre le mécanisme de retenue des eaux et de déterminer les exutoires possibles lors de l'extension maximale du lac Obedjiwan, nous avons réalisé un modèle numérique de la bathymétrie du réservoir Gouin qui a été annexé au MNT régional gauchi. Le modèle numérique a permis de déterminer que les eaux du lac Obedjiwan étaient retenues par l'enfoncement isostatique différentiel. Trois exutoires ont été identifiés à partir de ce même MNT. Un premier exutoire était localisé au sud, vers l'actuelle rivière Saint-Maurice. Le second aurait possiblement permis une très faible vidange vers l'ouest, dans le bassin versant du lac Ojibway, via une série de dépressions sinueuses. Finalement, le dernier exutoire était localisé au nord et a permis aux eaux glaciolacustres de s'écouler aussi vers le bassin versant du lac Ojibway. Le drainage par ce corridor a permis un abaissement du plan d'eau d'environ 5 à 10 mètres. Des sédiments sublittoraux marquant la fin du drainage vers le nord ont été datés par luminescence optique à 8,1 ka cal. La remontée isostatique a ensuite permis de drainer progressivement les eaux vers le sud, via l'exutoire actuel qu'est la rivière Saint-Maurice. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : LiDAR, MNT, Haute-Mauricie, Gouin, Quaternaire, Lac glaciaire, Obedjiwan, Exutoire.

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.