This study utilizes a multidisciplinary research approach integrating the sciences of archaeology, geology, pedology and paleoclimatology. Deeply stratified and radiocarbon dated sedimentary sequences spanning the last 10,000 yr B.P. are reported for the Cremer site (24SW264), south-central Montana. Previous investigations at the site revealed an archaeological assemblage with Early Plains Archaic through Late Prehistoric period affiliations. Expanded testing of the site integrates the existing cultural record with new data pertaining to Holocene environmental changes at this northwestern Great Plains locality. Detailed pedological descriptions were made along three trenches excavated at the site. The combined soil-stratigraphic record indicates that distinct intervals of relative landscape stability and soil development occurred at the site at ca. 10,000 yr B.P., 7,500 yr B.P. and intermittently throughout the last ca. 6,000 yr B.P. Periods of significant landscape instability (upland erosion and valley deposition) occurred immediately following each of the early Holocene soil forming intervals identified above, and episodically throughout the middle to late Holocene. The impetus for early Holocene environmental instability is attributed to generally increased aridity on the northwestern Great Plains. Comparative analyses of site data with both regional environmental proxy records and numerical models of past climates (General Circulation and Archaeoclimatic models) are made to test the findings from the Cremer site. The collective paleoenvironmental evidence indicates that the period of maximum post-glacial warming and aridity occurred at the Cremer site during the early Holocene period (prior to ca. 6,000 yr B.P.). These data also indicate that the existing archaeological assemblage from the site is younger than ca. 6,000 yr B.P., although future excavations may reveal cultural sequences associated with the earliest dated soils at the site. This geoarchaeological study of the Cremer site should contribute to a much needed research base in this sparsely studied region. / Graduation date: 1999

Le mont Covey Hill constitue une vaste zone de recharge pour l'aquifère rocheux régional et se distingue par l'abondance et la diversité des milieux naturels qu'il abrite. Ces milieux se caractérisent, entre autres, par la présence de plusieurs ruisseaux et résurgences qui servent d'habitats à deux espèces de salamandres susceptibles d'être menacées au Québec. L'alimentation en eau de ces cours d'eau et indirectement de ces sources est en partie assurée par la présence d'une tourbière naturelle située près du sommet de la colline. La capacité de rétention d'une tourbière permet de réduire les pertes d'eau par ruissellement dans les cours d'eau et de limiter les impacts d'une sécheresse estivale sur le réseau hydrique. Sur le mont Covey Hill, une modification de l'équilibre hydrique et écologique de la tourbière pourrait réduire la quantité d'eau qui y est emmagasinée et ainsi déstabiliser l'ensemble de l'écosystème de la colline. Ce projet de recherche a pour objectifs de comprendre la dynamique hydrologique de la tourbière et de définir son rôle dans l'alimentation en eau de la colline et ce, dans un contexte de conservation du milieu. Pour répondre à ces objectifs, le projet de recherche se divise en deux volets: 1) réalisation d'un bilan hydrique spécifique à la tourbière et 2) développement d'un modèle d'écoulement avec MODFLOW-2000 pour approfondir la compréhension du système hydrique tourbière/aquifère. Les deux volets ont pu être réalisés grâce à l'instrumentation permanente en place au Laboratoire naturel de Covey Hill où se trouve la tourbière à l'étude. Les observations hydrologiques montrent que l'apport d'eau provient principalement des précipitations (91-92 %) dont une grande partie retourne vers l'atmosphère sous forme d'évapotranspiration (47-62 %). Les résultats ne montrent pas une contribution significative provenant de l'aquifère à proximité de la tourbière (8-9 %) et aucun apport direct de la tourbière vers l'aquifère n'a été observé. La contribution de la tourbière à l'hydrologie de la colline provient donc principalement de l'écoulement par les ruisseaux exutoires (38-53 %) lequel est alimenté en grande partie par la couche de surface de la tourbière (acrotelme). L'écoulement souterrain actuel a d'abord été simulé sur l'ensemble de la colline afin de quantifier les échanges entre la tourbière, les cours d'eau et l'aquifère et de les comparer avec les résultats du bilan hydrique. Par la suite, deux scénarios de perturbation des dépôts tourbeux ont été simulés en retirant, d'une part, la couche représentant l'acrotelme et d'autre part l'ensemble des couches représentant la tourbière. Des simulations de réduction de la recharge basées sur les prédictions de changement climatique du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GOEC) ont ensuite été appliquées sur les trois scénarios. Ces simulations ont permit de comprendre l'impact des différentes conditions climatiques sur la dynamique de la colline et le rôle de la tourbière dans cette dynamique. Les résultats de la modélisation montrent que 99% des écoulements au sein de la tourbière se produisent dans la couche acrotelme alimentée par les eaux de pluie ainsi que par l'aquifère superficiel environnant. La modélisation permet d'identifier plus précisément la portion de l'aquifère qui contribue à l'alimentation de la tourbière. Dans un contexte de conservation du milieu naturel, cette zone indique le périmètre minimal de protection de la tourbière où toute modification de la recharge et de la qualité de l'eau doit être évitée. Les simulations de perturbation des dépôts tourbeux montrent que l'absence de la couche acrotelme produit un impact majeur sur les échanges aquifère/tourbière et sur la contribution de la tourbière à ses exutoires. Les résultats des simulations de réduction de la recharge montrent cependant l'importance de la capacité de rétention de la couche catotelme de la tourbière sur le maintien de la nappe. Pour une réduction de la recharge de 50% (prévue d'ici 2050) le modèle avec tourbière et sans acrotelme montre un abaissement de la nappe de 38 à 40 m au sommet de la colline et de seulement 6 m en bordure de la tourbière. La réduction de la recharge sur le scénario sans tourbière montre un abaissement de la nappe plus important avec 43 m au sommet de la colline et 10 m en bordure de la tourbière. Ceci montre l'effet de la capacité de rétention de la couche catotelme de la tourbière. La préservation de l'intégralité de la tourbière apparaît donc être essentielle afin d'atténuer l'impact d'éventuelles modifications du climat sur le système hydrologique de la colline et donc sur l'habitat des espèces de salamandres de ruisseaux. Les conclusions de ce projet de recherche permettent de poser les bases scientifiques à partir desquelles pourront s'appuyer les mesures de protection et de gestion du site qui doivent être mises en oeuvre par Conservation de la nature Canada (CNC) afin de maintenir l'intégrité hydrologique et écologique du milieu. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbière, Hydrologie, Hydrogéologie, Modélisation, Conservation.

Thesis (MS)--University of Montana, 2009. / Contents viewed on February 11, 2010. Title from author supplied metadata. Includes bibliographical references.

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Thesis (Ph. D.)--Texas State University-San Marcos, 2007. / Vita. Appendices: leaves 178-213. Includes bibliographical references (leaves 214-234).

Thesis (M.A.)--University of Montana, 2008. / Title from title screen. Description based on contents viewed Aug. 27, 2008. Includes bibliographical references (p. 80-88).

Thesis (M.S.)--University of Montana, 2008. / Description based on contents viewed May 13, 2008; title from title screen. Includes bibliographical references.