Le bassin d’avant-pays taconien du Québec peut être divisé en 3 unités lithostratigraphiques diachroniques: (1) une unité basale dominée par des calcaires argileux; (2) une unité médiane dominée par des mudstones; et (3) une unité sommitale dominée par des turbidites. Au sein de la séquence à turbidites se sont développées des unités chaotiques qui se distinguent sur la base des processus à l’origine de leur formation. (1) Olistostromes: corps sédimentaires mis en place par des coulées de débris ou des avalanches, composés de blocs de tailles variables, presque exclusivement dérivés du bassin d’avant-pays même. (2) Tectonosomes: unités du bassin d’avant-pays très fortement déformées et tectonisées localisées dans des zones de failles ou le long de flancs de plis qui sont le résultat de boudinage, d’imbrication et de chevauchement. La déformation à l’intérieur de la zone met en évidence 2 familles de plis: des plis orientés N20 et N70. Les relations chronologiques suggèrent 2 phases distinctes de déformation: une première phase reliée à l’imbrication de la séquence du bassin d’avant-pays et à l’emplacement des allochtones les plus externes suivie par une étape plus tardive avec le chevauchement hors-séquence de la Nappe de la Chaudière au-dessus de la zone parautochtone précédemment imbriquée et transportée par les allochtones externes.

Les ophiolites de Saga et de Sangsang affleurent à l’ouest de la portion centrale de la ceinture ophiolitique de la Zone de Suture du Yarlung Zangbo (ZSYZ) au Tibet. Ces massifs semblent appartenir à un segment de zone de suprasubduction océanique tel que postulé pour les autres ophiolites de la portion Est de la ZSYZ. La chimie des roches mantelliques de ces deux massifs est toutefois très contrastée l’une de l’autre (fertile vs. réfractaire) et aussi lorsque comparée aux autres ophiolites de la ZSYZ, suggérant des histoires pétrogénétiques distinctes. Les relations de terrain et la géochimie indiquent que les ophiolites de Saga et de Sangsang ont été formées dans une configuration complexe arc – bassin arrière-arc où au moins deux plans de subduction intra-océaniques ont été actifs. Ces résultats permettent de mieux comprendre la morphologie de la zone de convergence avant les épisodes de collision qui ont mené à la configuration actuelle de la zone de suture.

Les Basses-Terres du Saint-Laurent sont une plate-forme des roches sédimentaires très anciennes, situées entre les Appalaches et le Bouclier canadien (Province de Grenville) et s’étendent tout au long du fleuve Saint-Laurent, de l’Ontario jusqu’au-delà de la ville de Québec. Elles sont formées d’unités géologiques datant du Cambrien à l’Ordovicien. L’ensemble est recouvert de sédiments non consolidés d’âge quaternaire. Ces unités ont été affectées par des phénomènes géodynamiques (interne et externe) qui ont généré des structures intéressantes permettant de promouvoir l’exploration pétrolière et gazière dans la région. Le Québec est entré dans le cercle de production d’hydrocarbures en 1860, avec la réalisation du premier forage en Gaspésie par la Gaspé Bay Mining Company et les Basses-Terres du Saint-Laurent ont prouvé leur potentiel en hydrocarbure depuis 1954 avec la découverte du gisement de Pointe-du-Lac. Malgré les travaux intenses et perpétués de l’exploration d’hydrocarbures réalisés ces dernières années au Québec, il faut rappeler que le sous sol québécois demeure largement sous exploité par rapport aux autres bassins sédimentaires du Canada et de l’Est américain. Toutefois, les travaux effectués jusqu’à ce jour ont permis de bien cibler les unités géologiques qui contiennent les meilleurs potentiels d’hydrocarbures. Notamment les calcaires Ordoviciens du Groupe de Trenton et du Black-River qui constituent une cible pour le modèle de dolomitisation hydrothermale et la production gazière à partir du shale Ordovicien du Groupe d’Utica. La production de manière économique du gaz contenu dans des shales gazéifères a été rendue possible grâce à l’optimisation de deux nouvelles procédés développés aux États-Unis : (i) le forage horizontal; (ii) la fracturation hydraulique avec proppant. Les gisements faisant recourt à ces types d’opérations d’extraction du gaz sont appelés gisement « non-conventionnel ». Ce projet de recherche a pour objectif de comprendre succinctement l’architecture structurale de la région des Basses-Terres du Saint-Laurent et ce, dans un contexte géologique afin d’appréhender la disponibilité des hydrocarbures (gaz et ou pétrole). Une analyse et interprétation géologique des diagraphies réalisées sur les puits Saint-Louis-de-Richelieu No1 et Saint-François-du-Lac No1, montrent que selon l’expression des signatures de la courbe des rayons gamma, le Shale d’Utica et les Calcaires du Trenton et du Black-River contiendraient des hydrocarbures du fait de leur faible teneur en matière organique par rapport au Groupe de Lorraine sus-jacent. Cette matière organique est quantifiée en taux de carbone organique totale dans la roche et évolue rationnellement avec la maturité thermique. Ainsi donc une analyse faite du carbone organique total et de la maturité thermique, suggère que la quasi-totalité des hydrocarbures dans les Basses-Terres du Saint-Laurent existent sous forme gazeuse. Les données actuellement disponibles et les méthodes mises en œuvre pour l’exploration des sites ne nous permettent pas de localiser de manière précise les endroits prospects des shales gazéifères dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. Cependant une nouvelle réinterprétation des données sismiques combinée aux mesures de la réflectance standardisée à celle de la vitrinie du kérogène ont permis de déduire que dans les Basses-Terres du Saint-Laurent, le gaz abonde particulièrement dans la section entre Québec et Montréal. On note également une importance graduelle du gaz du Bouclier canadien vers les Appalaches (jusqu’au niveau de la faille de Logan) où le gaz évolue du type biogénique à thermogénique en fonction de l’augmentation de l’effet thermique relative à l’augmentation de la profondeur des unités géologiques. Une gamme colossale de publications d’ordre aussi bien technique que scientifique décortique les Basses-Terres du Saint-Laurent, mais beaucoup sont conçus de manière à aborder la région sous une compétence particulière et bien canalisée. Ce document est l’un des rares à être rédigé en français pour aborder les Basses-Terres du Saint-Laurent à la fois sous un angle géologique, géophysique, géochimique, pétrophysique, technique et environnemental de manière concordante permettant d’advenir à éventer son potentiel en hydrocarbure.

L’accrétion des monticules carbonatés phanérozoïques est contrôlée par trois principaux mécanismes de production de carbonates : la biominéralisation qui correspond à la squelettogénèse, l’organominéralisation qui correspond à la précipitation de carbonate de calcium en relation étroite avec des substrats organiques non vivants et la cimentation marine contrôlée par la circulation de fluides marins. Cette thèse présente une estimation de l’importance relative de ces trois processus d’accrétion dans la réalisation de la fabrique carbonatée in situ de différents cas de monticules carbonatés à faciès fins. Pour cela, une étude comparative détaillée de cinq exemples de « mudmounds » paléozoïque, mésozoïque et moderne a été menée. À la localité Chute Montmorency (Ordovicien moyen, Québec), les biohermes lenticulaires sont riches en bryozoaires in situ. La trame récifale bioconstruite par les bryozoaires trépostomes offre un large réseau de cavités où se développe la fabrique polymicritique. L’accrétion dépend principalement de la biominéralisation alors que l’organominéralisation qui prend place dans les espaces cryptiques intra-récifaux, demeure de faible importance. La cimentation marine est absente. Dans le cas de la localité Île d’Anticosti (Silurien inférieur, Québec), les monticules à bryozoaires et crinoïdes montrent deux faciès qui se distinguent par l’abondance des phases de ciment marin. Le mudstone-wackestone à bryozoaires fenestrés et crinoïdes se démarque par le volume important de la fabrique polymicritique et l’abondance des cavités d’abris et des cavités stromatactis. Pour ce faciès, le rôle joué par la biominéralisation est limité et c’est l’organominéralisation puis, dans un moindre degré, la cimentation marine associée aux stromatactis qui contrôlent l’accrétion. Pour le second faciès, le cementstone à bryozoaires fenestrés, la contribution de la biominéralisation demeure mineure et l’organominéralisation est absente. L’accrétion résulte d’une cimentation marine extensive. À la localité Foum Zidet (Jurassique inférieur, Maroc), les monticules sont riches en éponges siliceuses calcifiées très bien préservées et visibles à l’échelle macroscopique. Ces dernières, précocement indurées, ont localement servi de substrats pour les organismes encroûtants tels que les bryozoaires et les vers polychètes. L’accrétion des monticules de Foum Zidet résulte donc principalement de l’organominéralisation qui se combine, à plus petite échelle, à la biominéralisation. La cimentation marine est absente. Dans le cas de la localité Jebel Assameur (Jurassique moyen, Maroc), les monticules sont riches en coraux scléractiniens qui se combinent à d’importants volumes d’organismes épilithiques dont les bryozoaires, les vers polychètes et les éponges siliceuses calcifiées. L’accrétion est contrôlée par la biominéralisation qui a permis le développement de petits récifs de type « patch reefs ». L’organominéralisation est restreinte aux espaces cryptiques et la cimentation marine demeure de faible importance. Les monticules d’eaux profondes et froides de la localité Escarpement de Pen Duick (Océan Atlantique Est), avec leurs coraux d’eaux froides vivants en association étroite avec les faciès « coral rubble » offrent un contexte pertinent pour vérifier si l’organominéralisation est réalisée dans les monticules d’eaux profondes et froides modernes. Les fluides réactifs et potentiellement calcifiants qui combinent une signature de fluorescence protéique (pic SR) avec celle de composés humiques fraîchement produits (pic M2) ont été détectés à la surface, dans une moindre mesure à 20 cm de profondeur dans le sédiment, puis à 100 cm de profondeur. Cependant, aucune phase carbonatée authigène formée via organominéralisation n’a été observée. Dans le cas des monticules de l’Escarpement de Pen Duick, l’accrétion est principalement contrôlée par la biominéralisation. Le développement de l’organominéralisation puis de la cimentation marine ne peut être qu’envisagé lors de leur future évolution diagénétique si les conditions favorables sont réunies (e.g. courants de fond accrus, absence d’argiles). Notre approche comparative a été étendue à quinze cas d’études bien documentés dans la littérature et choisis pour illustrer la variabilité de ces objets géologiques à l’échelle spatiale et temporelle. Cette comparaison étendue illustre comment des objets géologiques comparables (géométrie, macro et micro fabrique) n’ont en réalité aucune unité génétique. L’importance relative des mécanismes d’accrétion n’apparaît pas constante au cours du temps et l’objet géologique « mudmound » est en réalité une convergence morphologique. / Three mechanisms of carbonate accretion can be observed in Phanerozoic mud-rich carbonate mounds: biomineralization which refers to skeletogenesis, organomineralization correspond to by mineral precipitation that involves a non-living organic substrate and finally marine cement precipitation formed by fluid flow-through. This thesis presents an assessment of the relative importance of these three main accretionary processes through time using a detailed study of Paleozoic, Mesozoic and modern mud-rich localities, all identified as carbonate mounds. At the Chute Montmorency locality (Middle Ordovician, Quebec), bioherms are lenticular bodies where in situ bryozoans dominate the bioclastic fraction. The reefal framework built by trepostomes bryozoans provides large growth cavities hosting polymud fabrics. Accretionary mechanisms rely mainly on biomineralization whereas organomineralization remains of minor importance and takes place within intra-reefal cryptic spaces. Cementation is absent. At the Anticosti Island locality (Lower Silurian, Quebec), mud-rich buildups display two distinct facies both characterized by the abundance of marine cement. The crinoid-fenestrate bryozoan mudstone-wackestone facies stands out by its volumetrically important polymud fabric as well as both shelter cavities and stromatactis. In this facies, biomineralization is limited whereas organomineralization and, to a lesser extent, marine cementation within stromatactis control the net accretion. Regarding the fenestrate bryozoan cementstone facies, the contribution of biomineralization remains minor and organomineralization is absent. In this case, net accretion is the result of extensive marine cementation. At the Foum Zidet locality (Lower Jurassic, Morocco), mounds display large amounts of macroscopically preserved, calcified siliceous sponges locally used as substrate by encrusting bryozoans and polychètes. Thus, mound accretion combines organomineralization and, to a lesser extent, biomineralization whereas marine cement precipitation is lacking. At the Jebel Assameur locality (Mid Jurassic, Morocco), mud-rich buildups display important amounts of scleractinian corals combined with a significant volume of epilithic bryozoan, annelids worms and calcified siliceous sponges. Thus, accretionary processes consist of biomineralization that develop classical patch reefs whereas organomineralization is restricted to cryptic spaces. Cement precipitation remains minor. The modern case study, the Pen Duick escarpment (offshore Morocco) locality, with its living and non-living deep-sea coral mounds, offers an excellent setting to explore whether organomineralization takes place in modern deep-water coral mounds. Reactive fluid that combines protein-like fluorescence (peak SR) with fresh, humic compounds (peak M2) is present at the surface, to a minor degree at ~ 20 cm depth, and in a distinct layer at 100 cm depth. However, no ISOM-related authigenic carbonate was observed. Hence, mound accretion at Pen Duick escarpment is mainly controlled by biomineralization whereas the development of organomineralization and marine cementation can only be assumed if relevant conditions occur along their diagenetic evolution (e.g. decrease in argillaceous material, enhanced bottom current). Our comparative approach was further extended to fifteen case studies from the mudmound literature chosen to document the mud-rich carbonate mound variability in space and time. This comparative study illustrates how mud-rich carbonate mounds sharing similar geometry, macro and micro fabrics can evolved from the varying input of the three main accretionary processes. Hence, mound accretionary mechanisms are not constant through time and mud-rich carbonate mounds (commonly named mudmound) are indeed a morphological convergence.

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Dans la foulée de la mondialisation, le développement agricole a été axé selon un seul critère, celui de l’intensification des facteurs de production. Ce qui est responsable du paradigme de l’agriculture intensive au détriment des considérations environnementales. Les effluents stockés dans des ouvrages de rétention en béton subissent des transformations sous l’action des bactéries et sont le siège de la production d’acide organique, agents potentiellement agressifs pour la matrice cimentaire. Ce travail avait pour vocation principale la détermination de la formulation adéquate du liant résistant en milieu agricole. L’ensemble des essais réalisés vise à décortiquer les paramètres contrôlant la durabilité de la matrice cimentaire face à l’agressivité des acides organiques des effluents d’élevage. À cette fin, des échantillons de pâtes et/ou mortiers de liants ordinaires et spéciaux ont été immergés dans une solution d’acide acétique simulant l’agressivité des effluents d’élevage. L’influence des ajouts cimentaires suivants : laitier, métakaolin, fumée de silice et cendre volant, a été mis en œuvre. Des essais de lixiviation et d’immersion ont été réalisés. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la résistance chimique des pâtes tout en décortiquant les mécanismes de dégradation des matrices cimentaires. Des analyses par porosimétrie au mercure, absorption atomique, diffraction des rayons-x (DRX) ont été réalisées. Les résultats montrent que l’attaque se traduit par une zonation chimique et minéralogique. La durabilité des liants ordinaires ainsi que du ciment alumineux est limitée sachant que l’effet de la durée de cure s’avère primordiale surtout pour les liants à hydratation latente. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la quantification des phases anhydres et des hydrates des liants présentant les meilleures performances chimiques. La quantification des anhydres a été réalisée par dissolution chimique, résonance magnétique nucléaire (R.M.N.) et traitement d’images. Par contre, la quantification des hydrates a été réalisée par thermogravimétrie (T.G.A.). Les résultats montrent que la stabilité des phases est dépendante des leurs compositions chimiques. L’évaluation de la résistance à la compression de cubes de mortiers sains et dégradés en solution acide a montré une amélioration nette principalement du mortier contenant du métakaolin par rapport au mortier ordinaire. Le suivi du temps d’initiation de la corrosion des armatures des mortiers au laitier et des mortiers au métakaolin a été réalisé par des mesures électrochimiques non-destructives (potentiel de corrosion, polarisation linéaire). Les mortiers au métakaolin présentent les temps d’initiation les plus longs contrairement à ceux au laitier où la forte porosité des échantillons favorisant des chemins de percolation de la solution agressive même à des cures avancées, rend l’initiation de la corrosion des armatures presque immédiate. / In the wake of the globalization, agricultural development has focused on a single criterion, the intensification of production factors. Therfore, the paradigm of intensive agriculture at the expense of environmental considerations was founded. Effluent stored in concrete retention structures are transformed under the action of bacteria to organic acids, potentially aggressive agents to the cement matrix. This work was mainly designed to determine the adequate formulation of the resistant binder in an agricultural environment. All the realized tests aim to define parameters that control the durability of the cement matrix submitted to the aggressiveness of organic acid of manure. Cement pastes and/or mortars samples of ordinary and special binders was immersed in an acetic acid solution simulating the aggressiveness of manure. The influence of mineral additions include: slag, metakaolin, silica fume and fly ash has been implemented. Leaching and immersion tests have been achieved. Initially, we were interested on the chemical resistance of pastes by analyzing the degradation mechanisms of cement matrix. The analyses were performed by mercury intrusion porosimetry, atomic absorption and x-ray diffraction (XRD). The results show that acidic attack results in a chemical and mineralogical zonation. The durability of ordinary binders and alumina cement is limited given that the effect of the curing period is essential especially for binders having a latent hydration. We were also interested to the quantification of the anhydrous and hydrate phases for binders having the best chemical performance. The quantification of the anhydrous phases was realized by chemical dissolution, nuclear magnetic resonance (NMR) and image processing. However, the quantification of the hydrates was realized by thermogravimetry (T.G.A.). The results show that stability of phases is dependent on their chemical compositions. The evaluation of the compressive strength of sound and altered mortar cubes showed a marked improvement mainly for mortar containing metakaolin compared to the ordinary mortar. The evolution of corrosion of reinforced mortars containing slag or metakaolin was followed by non-destructive electrochemical measurements (corrosion potential and linear polarization). Metakaolin mortars present the best resistance to initiation of corrosion. However, the high porosity of samples containing slag, favoring paths of percolation of acid solution even in advanced cured time, makes the initiation of reinforcement corrosion almost immediately.

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On retrouve localement des amphibolites fortement foliées dans le mélange ophiolitique sous les massifs ophiolitiques de la Zone de Suture du Yarlung Zangbo (ZSYZ). Ces blocs représentent la partie supérieure d’une semelle métamorphique démembrée. La géochimie des amphibolites (La/Yb = 0.65-0.97, Ta/Th = 0.33-0.65) est similaire à celle des roches mafiques provenant de l’ophiolite, suggérant une origine dans le même bassin d’arrière-arc. Le métamorphisme de haut grade (P=14 kbars, T= 800°C) subit par les amphibolites suggère un enfouissement pendant la naissance d’une subduction. Les âges voisins des amphibolites et de la croûte ophiolitique (121-130 vs 120±10 et 126 Ma, respectivement) suggèrent que la naissance de la subduction s’est déroulée dans le bassin arrière-arc Néo-Téthysien. Un tel événement n’avait pas encore été rapporté. La présence de dikes et le métasomatisme tardif responsable de la cristallisation de préhnite pourraient indiquer la subduction d’un centre magmatique. La composition en isotopes stables du fluide responsable confirmerait une telle hypothèse. / Blocks of highly foliated amphibolites are locally found within the serpentinite matrix mélange underlying the Yarlung Zangbo ophiolites near Bainang and Buma, Xigaze area, Yarlung Zangbo Suture Zone (YZSZ), Tibet. The mélange is thought to be the result of the tectonic dismemberment of the base of the ophiolitic napes during its obduction over the Indian passive margin, circa 50 Ma. Prior to dismemberment, amphibolites were probably parts of a coherent dynamothermal sole, as observed at the base of many ophiolites. Sampled amphibolites can be subdivided in three groups: garnet, banded and common amphibolites. Medium-grained garnet amphibolites contain the assemblage A) Hb+CPX+Gt+Pl±Rt and B) Gt+Hb+Pl (corona assemblage). Fine to medium-grained banded amphibolites contain the assemblage C) Hb+CPX+Pl+Ep±Sp+Qtz+Ap. Fine-grained common amphibolites contain facies D) Hb+Pl±Ep+Ap+Sp. In all assemblages, plagioclase is pseudomorphosed by an albite-prehnite simplectite. Retrograde cataclastic veins contain the assemblage E) Ab+Pr±Ch+Ep. The geochemistry of the garnet, banded and common amphibolites is very similar to the geochemistry of other mafic blocks in the mélange and of mafic igneous rocks within the ophiolitic massifs. When compared to MORBs, light depletion of LREE (La/Yb = 0.65-0.97) and mild HFSE depletion (Ta/Th = 0.33-0.65) would suggest a mixing between the IAT and MORB sources, as seen in back-arc basins and nascent intra-oceanic arcs. The amphibolites were buried at the inception of a subduction within the back-arc to peak metamorphism conditions of 11-14 kbars and ~800 °C. Ar/Ar analysis of amphiboles revealed a metamorphic age of 121-130 Ma, which is synchronous with ages obtained from the overlying ophiolites. Overlapping in ophiolite-sole age relationship reveals inception of the subduction near or at the spreading center from which originated the ophiolite. Subduction of a buoyant body could explain heterogeneous coronitization of pyrope-rich (up to 35 %) garnet by Al-Tschermakites (Al2O3 up to 21 wt %) at high-pressures. After exhumation, amphibolites were injected by very fine-grained diabasic dykes and were subject to percolation of a prehnite-precipitating fluid. Oxygen stable isotopes suggest that a magmatic fluid is responsible for prehnite precipitation. The magmatic and metamorphic history of the dynamothermal sole and field relationships with adjacent units seem to indicate that most of Neo-Tethys oceanic domain was subducted along this new Late Cretaceous subduction zone.