Pour évaluer le potentiel de la magnétite en tant que minéral indicateur des dépôts de Sulfures Massifs Volcanogènes (SMV), la composition des éléments traces et les caractéristiques (morphologie, taille des grains et textures de surface) de la magnétite provenant de différents contextes ont été investiguées. Les caractéristiques physiques et les associations minérales de la magnétite du dépôt d’Izok Lake (Nunavut, Canada), de la roche encaissante et du till recouvrant la zone à proximité ont été étudiés en utilisant la microscopie optique, le Microscope Électronique à Balayage (MEB) et l’Analyseur de Libération Minérale (MLA). Les résultats permettent de distinguer la magnétite magmatique, métamorphique et supergène dans un environnement de SMV, et indiquent que 1) la taille des grains de magnétite et leur relation texturale avec les associations minérales caractérisent la roche encaissante, 2) l’angularité de la magnétite du till est indicatrice de la forme originel du minérale, et 3) les textures de surface de la magnétite détritique sont diagnostiques des processus affectant les grains durant l’érosion, le transport, et après la déposition dans les sédiments glaciaire. La composition de la magnétite provenant d’Izok Lake (Nunavut, Canada) et d’Halfmile Lake (Nouveau-Brunswick, Canada) et de leurs roches encaissantes a été étudiée en utilisant le MEB, la microsonde électronique, et l’ablation laser- spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (LA-ICP-MS). Les données censurées ont été transformées en utilisant la routine R robCompositions, puis converties en utilisant les log-ratios centrés pour éviter tout effet de fermeture. L’analyse en Composantes Principales (ACP) permet de discriminer différents types de roche encaissantes et des dépôts basés sur la teneur de la magnétite en Si, Ca, Zr, Al, Ga, Mn, Mg, Ti, Zn, Co, Ni et Cr. Les données de composition de la magnétite de seize dépôts SMV (mafique, bimodal mafique, bimodal felsique, felsique-silicoclastique), et de trois Formations de Fer Rubanées (FFR) associés à des SMV ont été investiguées par analyse discriminante par les moindres carrés partiels (PLS-DA) pour distinguer les différentes compositions de magnétite basées sur les teneurs en Si, Ca, Al, Mn, Mg, Ti, Zn, Co et Ni. Le résultat indique quatre types de magnétite en association avec les dépôts de SMV: magmatique, hydrothermale, métamorphique, et la magnétite zonée. L’analyse des données par PLS-DA sépare la magnétite des SMV et BIF des autres types de gites minéraux. Les analyses en PCA et PLS-DA des échantillons de la roche encaissante/dépôt SMV et FFR produisent un modèle de discrimination de la composition de la magnétite dans le till qui peut être utilisé pour identifier, en exploration minérale, la magnétite dérivée de l'érosion d'un SMV par un glacier. / To evaluate the potential of magnetite as an indicator mineral for Volcanogenic Massive Sulfide (VMS) deposits, trace element compositions and physical characteristics (morphology, grain size, and surface textures) of magnetite from various VMS settings were investigated. Physical characteristics and mineral associations of magnetite from the Izok Lake deposit (Nunavut, Canada), its host bedrocks, and till covering the nearby area were studied using optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Mineral Liberation Analysis (MLA). The results distinguish magmatic, metamorphic and supergene magnetite in the VMS setting, and indicate that 1) the grain-size distribution of magnetite and its textural relationships with mineral associations fingerprint the host bedrocks, 2) the angularity of magnetite in till is indicative of the original shape of the mineral, and 3) the surface textures of detrital magnetite are diagnostic of processes affecting grains during erosion, transport, and after deposition in glacial sediments. Variation in magnetite composition from the Izok Lake (Nunavut, Canada) and Halfmile Lake (New Brunswick, Canada) deposits and their host rocks were studied using SEM, Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA), and Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). The data were transformed for censored values using the R-package robCompositions. Transformed data were converted using centered log-ratio to overcome the closure effect, and then were investigated by Principal Component Analysis (PCA) to discriminate different rock/deposit samples based on Si, Ca, Zr, Al, Ga, Mn, Mg, Ti, Zn, Co, Ni and Cr contents of magnetite. The data from sixteen VMS deposits from four subtypes (mafic, bimodal-mafic, bimodal-felsic, and felsic-siliciclastic), and three VMS-associated Banded Iron Formations (BIF) were also investigated by Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA). PLS-DA to distinguish different compositions of magnetite based on Si, Ca, Al, Mn, Mg, Ti, Zn, Co and Ni contents. The results indicate four types of magnetite in association with VMS deposits: 1) magmatic, 2) hydrothermal, 3) metamorphic, and 4) zoned magnetite. PLS-DA separates VMS and VMS-associated BIF magnetite from that of other mineral deposit types including Ni-Cu, porphyry, IOCG and IOA deposits. PCA and PLS-DA of magnetite data from VMS bedrock/deposit and BIF samples yield discrimination models that can be used to classify magnetite compositions in till samples for mineral exploration.

La semelle amphibolitique de la Colline de Belmina est une séquence métamorphique retrouvée sous la péridotite du complexe ophiolitique de Thetford Mines. L’étude géochimique montre que les échantillons prélevés représentent tous des basaltes primitifs de la série des tholéïtes Low-K. Selon la concentration des éléments traces immobiles, tels que le niobium et le tantale, trois groupes principaux sont distingués. Le premier groupe montre une anomalie positive en Nb-Ta, semblable à des valeurs issues de panaches mantéliques. Le second groupe montre une anomalie négative en ces éléments, suggérant une affinité plutôt d’arc volcanique. Le dernier groupe contient les échantillons sans anomalie importante, avec des valeurs de MORB normal, normalement formé en ride océanique. D’un point de vue géodynamique, deux analogues modernes sont proposés. Le premier est celui de la ride océanique de la mer East-Scotia. Le second, l’analogue de la subduction de la chaine de monts sous-marins Louisville sous l’arc Tonga-Kermadec. / The Belmina Ridge metamorphic sole is located under the western mantle sequences of the Thetford Mines ophiolite complex. Major elements geochemistry allowed determining that samples from the metamorphic sole are primitive basalts of the Low-K tholeiitic series. Three main groups have been determined based on immobile elements concentration such as niobium and tantalum. First group shows positive Nb-Ta anomaly, characteristic of mantle plume contamination. Second group shows negative Nb-Ta anomaly, as seen in volcanic arc sequences. The third group is made of samples that look more like N-MORB patterns of oceanic ridge. Two modern analogs are proposed as possible environments for the development of a sequence showing this kind of mixing. The first is the East-Scotia sea ridge, showing sequences with N-MORB, volcanic arc and OIB characteristics, produced within few million years. The second is the subduction of the Louisville seamounts chain under the Tonga-Kermadec volcanic arc.

Pratique agricole répandue dans les champs sujets à l’accumulation d’eau en surface, le drainage souterrain améliore la productivité des cultures et réduit les risques de stagnation d’eau. La contribution significative du drainage sur les bilans d’eau à l’échelle de bassins versants, et sur les problèmes de contamination dus à l’épandage d’engrais et de fertilisant, a régulièrement été soulignée. Les écoulements d’eau souterraine associés au drainage étant souvent inconnus, leur représentation par modélisation numérique reste un défi majeur. Avant de considérer le transport d’espèces chimiques ou de sédiments, il est essentiel de simuler correctement les écoulements d’eau souterraine en milieu drainé. Dans cette perspective, le modèle HydroGeoSphere a été appliqué à deux bassins versants agricoles drainés du Danemark. Un modèle de référence a été développé à l’échelle d’une parcelle dans le bassin versant de Lillebæk pour tester une série de concepts de drainage dans une zone drainée de 3.5 ha. Le but était de définir une méthode de modélisation adaptée aux réseaux de drainage complexes à grande échelle. Les simulations ont indiqué qu’une simplification du réseau de drainage ou que l’utilisation d’un milieu équivalent sont donc des options appropriées pour éviter les maillages hautement discrétisés. Le calage des modèles reste cependant nécessaire. Afin de simuler les variations saisonnières des écoulements de drainage, un modèle a ensuite été créé à l’échelle du bassin versant de Fensholt, couvrant 6 km2 et comprenant deux réseaux de drainage complexes. Ces derniers ont été simplifiés en gardant les drains collecteurs principaux, comme suggéré par l’étude de Lillebæk. Un calage du modèle par rapport aux débits de drainage a été réalisé : les dynamiques d’écoulement ont été correctement simulées, avec une faible erreur de volumes cumulatifs drainés par rapport aux observations. Le cas de Fensholt a permis de valider les conclusions des tests de Lillebæk, ces résultats ouvrant des perspectives de modélisation du drainage lié à des questions de transport. / Tile drainage is a common agricultural management practice in plots prone to ponding issues. Drainage enhances crop productivity and reduces waterlogging risks. Studies over the last few decades have highlighted the significant contribution of subsurface drainage to catchments water balance and contamination issues related to manure or fertilizer application at the soil surface. Groundwater flow patterns associated with drainage are often unknown and their representation in numerical models, although powerful analysis tools, is still a major challenge. Before considering chemical species or sediment transport, an accurate water flow simulation is essential. The integrated fully-coupled hydrological HydroGeoSphere code was applied to two highly tile-drained agricultural catchments of Denmark (Lillebæk and Fensholt) in the present work. A first model was developed at the field scale from the Lillebæk catchment. A reference model was set and various drainage concepts and boundary conditions were tested in a 3.5 ha tile-drained area to find a suitable option in terms of model performance and computing time for larger scale modeling of complex drainage networks. Simulations suggested that a simplification of the geometry of the drainage network or using an equivalent-medium layer are suitable options for avoiding highly discretized meshes, but further model calibration is required. A catchment scale model was subsequently built in Fensholt, covering 6 km2 and including two complex drainage networks. The aim was to perform a year-round simulation accounting for variations in seasonal drainage flow. Both networks were simplified with the main collecting drains kept in the model, as suggested by the Lillebæk study. Calibration against hourly measured drainage discharge data was performed resulting in a good model performance. Drainage flow and flow dynamics were accurately simulated, with low cumulative error in drainage volume. The Fensholt case validated the Lillebæk test conclusions, allowing for further drainage modeling linked with transport issues.

En Outaouais, les eaux souterraines sont une ressource essentielle pour les besoins domestiques et agricoles (hors ville de Gatineau, qui utilise les eaux de surface). La région d’étude repose sur le Bouclier Canadien, fait de roches silicatées fracturées recouvertes par les sédiments résultants de la dernière glaciation-déglaciation. Dans ce contexte, améliorer les connaissances sur le fonctionnement des aquifères est vital pour une utilisation durable de la ressource. Pour atteindre cet objectif, un modèle conceptuel a été proposé résultant de l’interprétation des données géochimiques couplée à la modélisation numérique. L’altération des silicates, l’intrusion d’eau saline de l’ancienne Mer de Champlain suivie de l’échange cationique dans les argiles marines affectant les aquifères confinés ainsi que les mélanges d’eaux sont les principaux processus identifiés par une analyse statistique multivariée. A échelle locale, une signature des isotopes stables similaire à celle de la pluie actuelle et la présence de tritium indiquent des temps de résidence relativement courts dans les 100 premiers mètres de profondeur, ce qui est confirmé par la modélisation des écoulements et des âges. La présence d’hélium 4 est attribuée à la diffusion depuis des eaux plus profondes et plus âgées, résultant de la diminution de la conductivité hydraulique avec la profondeur. Des mélanges résultent de l’échantillonnage dans des puits ouverts. Dans les aquifères non confinés, les activités en 14C sont principalement le résultat de l’équilibre de l’eau de recharge avec le CO2 du sol dans un système ouvert suivi de l’altération des silicates par du CO2 fossile ou de la dissolution des carbonates en milieu fermé plutôt que de la décroissance radioactive. Finalement, la simulation des chlorures montre que les restes de la Mer de Champlain seraient présents dans les argiles marines et dans les zones moins perméables de l’aquifère confiné par rapport aux eaux caractérisés par l’échange cationique. L’étude a permis de caractériser la qualité des eaux souterraines dans la partie fracturée du bouclier canadien dans les dépôts du Quaternaire à l’échelle régionale. Les systèmes locaux d’écoulement, avec des temps de résidence courts dans la partie supérieure du roc sont essentiels et doivent être pris en compte pour évaluer la vulnérabilité des ressources en eaux souterraines. / Throughout most of the Outaouais Region, groundwater is an essential resource for both for domestic and agricultural use (except in the city of Gatineau which uses surface water). The study area lies in the Canadian Shield, and includes a fractured silicate bedrock aquifer which is covered by sediments from the last glacial-deglacial period. In this context, improving our understanding of aquifers is vital for a sustainable use of this resource. To fulfill this objective, a conceptual model was proposed based on the interpretation of geochemical data coupled to numerical modelling. Silicate weathering, seawater intrusion by the former Champlain Sea and subsequent cation exchange in marine clays affecting groundwater quality in confined aquifers, and mixing between waters of different ages are identified by a multivariate statistical analysis as the principal geochemical processes. At the local scale, a stable isotope signature similar to current precipitation and the presence of tritium indicate relatively short residence times in the first 100 m below ground surface, which was confirmed by numerical flow and age modelling. The occurrence of helium 4 is attributed to diffusion from deeper older groundwater within lower hydraulic conductivity zones. Some mixing due to sampling in open boreholes may also have occurred. In the unconfined aquifer, 14C activities appear to be the result of such as equilibration of recharge water with soil CO2 in open conditions coupled to silicate weathering by fossil CO2 or carbonate dissolution under closed conditions, rather than from radioactive decay. Finally, chloride transport simulations show that remnants of the Champlain Sea would still be found in marine clays and in the less permeable zones of the confined aquifer whereas groundwater characterised by cation exchange are found in more permeable zones. The study has helped characterize regional groundwater quality in the upper fractured zone of the Canadian Shield and in the Quaternary sediments of the Outaouais region. It has shown the importance of local scale groundwater flow systems and relatively rapid flow in the upper part of the bedrock which need to be considered when assessing the vulnerability of these regional groundwater resources.

La brèche carbonatée de Ville-Guay est un membre de la Formation de Lauzon (région de Québec, Cambrien supérieur). Elle atteint une épaisseur maximale de 10 m avec une extension latérale plurikilométrique. Jusqu’à présent, cette brèche a été interprétée comme ayant été déclenchée par une instabilité tectonique qui a entrainé des glissements de terrain sous-marin depuis le talus continental. Cependant, cette interprétation n’explique pas les relations de terrain et l’hétérogénéité de composition de la brèche carbonatée de Ville-Guay. L’objectif de ces travaux de recherche est de documenter et d’interpréter cet ensemble lithostratigraphique contemporain de l’expansion de l’océan Iapétus au cours du Cambrien. Quatre localités principales (stratotype de Ville-Guay, trois localités sur l’Île d’Orléans) ainsi que sept localités secondaires ont été identifiées, caractérisées et échantillonnées. Un total de 60 mètres de coupes stratigraphiques a été levé avec une résolution centimétrique et 100 échantillons ont été prélevés. 60 de ces échantillons ont été sélectionnés pour une analyse pétrographique (lames minces). La brèche carbonatée de Ville-Guay est une brèche polymicte, polymodale. Les clastes sont en contact ponctuel et atteignent un diamètre maximal de 2 mètres ; le diamètre moyen étant de 10 cm. La matrice est argilo-gréseuse, carbonatée, dolomitique. Quelques clastes sont exposés au sommet de la brèche et quelquefois couverts par une couche à turbidite. Il n’y a pas d’organisation interne significative des clastes dans les bancs. La brèche est constituée d’un empilement de chenaux de largeur hectométrique. Les composants ont des faciès hautement variables : wackestone à spicules d’éponge, mudstone, packstone biolithoclastique (fragments de trilobites), grainstone et rudstone à débris récifaux, boundstone récifal à calcimicrobes (Renalcis, Epiphyton, Girvanella, Hedstroemia), grainstone à ooïdes, grainstone lithoclastique. Ces faciès peuvent être intégrés dans une direction distale-proximale et couvrent l’ensemble des différents étages du modèle de plateforme carbonatée cambrienne. Ces différents éléments suggèrent que la formation de la brèche carbonatée de Ville-Guay est associée à la mise en place de blocs basculés lors de l’ouverture de l’océan Iapétus, avec des failles listriques obliques entaillant profondément la plateforme. L’inclinaison des blocs a créé l’espace permettant de concentrer le flot de débris et de favoriser le mélange des clastes. Le centre de dépôt de ces écoulements de masse migre au cours du temps indiquant un élargissement du bassin. / The Ville-Guay carbonate breccia is a member of the Lauzon Formation (Quebec City area, upper Cambrian). It reaches a maximum thickness of 10 meters and a lateral extension of several kilometers. Until recently, this breccia has been interpreted as having been triggered by tectonic instability which resulted in submarine landslides from the continental slope. However, this interpretation does not explain the field relationships and the heterogeneous composition of the Ville-Guay carbonate breccia. The objective of this research is to document and interpret this lithostratigraphic set contemporary with the spreading of the Iapetus Ocean during the Cambrian. Four main localities (stratotype Ville-Guay, three locations on the Orleans Island) and seven secondary localities were identified, characterized and sampled. A total of 60 meters of stratigraphic sections was measured with a centimeter resolution and 100 samples were collected. 60 of these samples were selected for petrographic analysis (thin sections). The Ville-Guay carbonate breccia is a polymict and polymodal breccia. The clasts are in point contact and reach a maximum diameter of 2 meters (the average diameter is 10 cm). The matrix is argillaceous-silty, calcareous and dolomitic. Some clasts are exposed at the top of the breccia and sometimes covered by a layer of turbidite. There is no significant internal organization of the clasts in the bench. The breccia is formed of a stack of hectometric width channels. The components have highly variable facies: sponge-spicule wackestone, mudstone, bio-lithoclastic packstone, packstone (trilobites), reef debris grainstone and rudstone, calcimicrobes-rich reef boundstone (Renalcis, Epiphyton, Girvanella, Hedstroemia), ooids grainstone, lithoclastic grainstone. These facies can be integrated in a distal-proximal direction and cover all the different stages of a Cambrian carbonate platform model. These elements suggest that the formation of Ville-Guay carbonate breccia is associated with the development of tilted blocks during the opening of the Iapetus Ocean, with oblique listric faults deeply cutting into the platform. The inclination of the blocks created the space to focus the debris flow and enhance clasts mixing. The deposit center of these mass flows migrates over time indicating a widening of the basin.

La sensibilité du lac Saint-Charles à l'eutrophisation a été démontrée. Des installations septiques sont soupçonnées de contribuer à son enrichissement en nutriments. La littérature révèle que certaines installations septiques âgées provoquent une contamination de la nappe, notamment en phosphore. Cette étude présente un modèle conceptuel de la contamination issue d’installations septiques basé sur la littérature et un portrait sommaire de l’hydrogéologie du bassin-versant du lac Saint-Charles. Des essais en colonnes ont été menés sur trois échantillons de sédiments récoltés dans la zone d’étude. Les résultats de ces essais suggèrent un épuisement éventuel des sites de rétention de phosphore et la libération de fortes concentrations de phosphore suite à l’introduction d’eau pure. La présence d’une zone oxydante augmente la quantité de phosphore retenue et diminue la réversibilité des mécanismes de rétention du phosphore. Les installations septiques contribuent probablement à l’eutrophisation du lac Saint-Charles, surtout lorsque leur conception ou utilisation ne favorisent pas l’oxydation de l’effluent. / The changes of Lac Saint-Charles toward eutrophication have been demonstrated. Septic systems are suspected to contribute to its enrichment in nutrients. Literature reveals that aged septic systems can lead to groundwater contamination, including release of phosphorus which is responsible for lacustrine eutrophication. This study presents a conceptual model of contamination from septic systems as described in the literature and a general description of the hydrogeology of lac Saint-Charles’ watershed. Column tests were carried out on three sediment samples from the study area. Results suggest an eventual exhaustion of retention sites and the release of important concentrations of phosphorus following the introduction of pure water. Presence of an oxidizing zone will increase the retention and diminish the reversibility of the phosphorus attenuation mechanism. Aged septic systems most probably contribute to lac Saint-Charles eutrophication, more importantly when their use or design do not favour effluent oxidation.

La propriété Lac Trieste comprend des formations de fer intercalées avec des paragneiss du Complexe de Laguiche, déformées et métamorphisées au faciès des amphibolites. La minéralisation aurifère se trouve dans des blocs erratiques de formations de fer métamorphisées. Les affleurements et les blocs de formations de fer comportent des bandes d’hédenbergite-grenat-hornblende et d’arsénopyrite-löllingite-pyrrhotite disséminées alternant avec des bandes de quartz. Les arséniures, plus abondants dans les blocs, sont caractérisés par des grains d’arsénopyrite (dénotée Apy2) avec un centre de löllingite comportant des inclusions d’arsénopyrite (Apy1). La löllingite se forme par remplacement de Apy1 (0,02 à 3,5 ppm Au) durant le métamorphisme prograde à plus de 700 °C, où l’or est enrichi dans la structure de la löllingite (0,1 à 12,4 ppm Au). L’or natif précipite au contact löllingite-arsénopyrite durant le remplacement de la löllingite par Apy2 appauvrie en or (0,0002 à 0,2 ppm Au) au cours du métamorphisme rétrograde entre 420 °C et 560 °C. La pétrologie et la géochimie indiquent que la source des blocs est locale. / The Lac Trieste mineral property is underlain by iron formations intercalated with paragneiss of the Laguiche Group, deformed and metamorphosed to amphibolite-facies and deformed. Gold mineralization is hosted in boulders of banded iron-formations. Outcrops and boulders of iron-formations comprise bands of hedenbergite-garnet-hornblende with disseminated loellingite-arsenopyrite-pyrrhotite alternating with bands of quartz. Arsenides, more abundant in the boulders, are characterized by grains of arsenopyrite (Apy2) with a core of loellingite comprising inclusions of arsenopyrite (Apy1). Loellingite formed by replacement of gold-bearing Apy1 (0.02 to 3.5 ppm Au) during prograde metamorphism above 700 °C, where gold is enriched within the structure of loellingite (0.1 to 12.4 ppm Au). Native gold formed at arsenopyrite-loellingite grain boundaries during replacement of loellingite by Apy2 depleted in gold (0.0002 to 0.2 ppm Au) during retrograde metamorphism between 420 °C and 560 °C. Petrology and geochemistry indicate that the origin of the boulders is local.

D’importants efforts ont été menés pour l’évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines grâce à des modèles physiques, adaptables à toutes sortes de contraintes liées aux ressources hydrogéologiques. Une approche nouvelle, fondée sur un modèle de processus pour l’évaluation de la vulnérabilité des ressources en eaux souterraines, est proposée et décrite pour le bassin versant de la rivière Saint-Charles, Québec. Un modèle couplé d’écoulements de surface (2D) et souterrains (3D) est implémenté pour une simulation en régime (quasi) permanent. Le temps de résidence de l’eau souterraine est calculé comme une caractéristique intrinsèque du milieu. Il est utilisé conjointement aux scénarios DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) futurs pour déterminer la sensibilité du système. Un changement climatique (diminution de la précipitation) ainsi qu’un changement d’occupation du sol (urbanisation) sont simulés. La distribution spatiale de la sensibilité du modèle est évaluée grâce à l’étude de différentes variables et forme une base pour la prédiction de la vulnérabilité, présentée en valeurs-seuils de dégâts du système hydrogéologique. Par la suite, les scenarios sont comparés à l’aide d’une analyse de décision multicritères (MCDA) qui fournit une base d’évaluation commune en tenant compte des critères quantitatifs (p.ex. pourcentage du système très vulnérable) et non-quantitatifs (p.ex. importance du scenario/probabilité). La MCDA donne la priorité au scenario de l’urbanisation par rapport à la vulnérabilité et à l’investigation des réponses potentielles. Ce travail fournit un outil puissant pour l’analyse de l’interaction de l’Homme avec son environnement. Une interprétation intégrée (surface/sous-sol) du système est essentielle parce que la vulnérabilité est une fonction de l’origine et de la nature de la pression, ainsi que la variable choisie pour analyser son impact. La plupart des impacts sur un système peuvent être mesurés, analysés et validés dans une modèle calibré en régime permanent. La fiabilité de prédictions de la vulnérabilité principalement souffre du manque d’unicité générale des modèles et l’incertitude des paramètres. Les travaux futurs devraient se concentrer sur l’amélioration de l’approche combinée en fournissant des recommandations claires d’évaluation de la vulnérabilité avec un catalogue de valeurs seuil différenciant les dégâts au système dans l’espace et le temps. / Approaches that rely on process-based models to assess groundwater vulnerability, as opposed to empirical relationships, have recently gained more attention as they have the potential to provide a general framework for all types of (re)source and stress relations. A comprehensive and sustainable management system is needed, based on integrated surface and groundwater models, for effective surface and groundwater protection on a scientific defensible basis. Using a process-based model, an approach to assess intrinsic groundwater vulnerability is proposed and demonstrated for the Saint-Charles River catchment, Québec. A fully integrated 2D surface and 3D groundwater flow model is implemented to simulate quasi steady-state flow in the catchment. Groundwater transit times, which represent an intrinsic system characteristic, are simulated with the flow model. They are then combined with future DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) vulnerability scenarios to assess the system sensitivity. Climate change (decreasing precipitation) and land use change (urbanization) scenarios are simulated. Sensitivity coefficients are calculated for multiple state variables and form the basis for the system vulnerability prediction, with system threshold values of well-being. The scenarios are then compared with a MCDA (Multi-Criteria Decision Analysis) framework, which provides a common evaluation basis, accounting for quantitative (e.g. highly vulnerable catchment percentage) and non-quantitative (scenario relevance and probability) criteria. The MCDA ranks vulnerability and response investigation for the urbanization scenario with highest priority. When combined, the physical and generic framework-based vulnerability approaches represent a powerful tool for analyzing human- environmental interactions and impacts. An integrated surface and groundwater consideration is essential because the vulnerability is a function of the nature and origin of pressure (i.e. scenario specific) and the state variable chosen. Most system changes and impacts can be measured, analyzed and validated within a calibrated model for (quasi) steady-state conditions. The reliability of predicted system vulnerabilities is mainly subject to conceptual and parameter uncertainties and can suffer from the non-unique model calibration issues. Future work should focus on improving the combined approach by providing a clear guidance for the vulnerability evaluation with a threshold rating system which classifies the system damage state in space and time. / Das Hauptaugenmerk rezenter Ansätze zur Grundwasser vulnerabilitäts Kartierung liegt auf Prozessbasierten Modellen auf der Grundlage eines allgemein umfassenden, universellen Rahmenwerkes. Zunehmender Focus liegt dabei auf der Entwicklung eines nachhaltigen Management Systems mit integrierter Betrachtung von Oberflächen- und Untergrundwasser. Ein prozessbasierter Modell Ansatz zur Bestimmung der intrinsischen Grundwasser Vulnerabilität ist hier vorgestellt und dessen Anwendung für das Grundwassereinzugsgebietes des Saint-Charles River, Québec, demonstriert. Ein integriertes, hydrogeologisches 2D Oberflächen und 3D Untergrund Modell wurde zu diesem Zweck erstellt, und auf dessen Basis das quasi stationäre Strömungsregimes des ausgewählten Einzugsgebietes simuliert. Grundwasser Verweilzeiten, als intrinsische System Charakteristik, sind mithilfe des Strömungsmodells berechnet. In Verbindung mit prognostischen DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) Vulnerabilität Szenarien dienen diese zur Berechnung der räumlichen Verteilung der System Sensitivitätskoeffizienten. Als Szenarien sind klimatischer Wandel (Niederschlagsabnahme) und landnutzungs Änderungen (Urbanisierung) betrachtet. Die Berechnung der Sensitivitätskoeffizienten beruht dabei auf verschiedenen System Zustandsvariablen und dient als Grundlage für die darauf aufbauenden, Grenzwert abhängigen Vulnerabilitätskoeffizienten. Ein Vergleich der unterschiedlichen Vulnerabilität Szenarien auf der Grundlage einer gemeinsamen Bewertungsbasis und unter Einbeziehung von quantitativen (z.B. prozentuale Verteilung der Einzugsgebiet Vulnerabilität) sowie nicht-quantitativen (z.B. Szenario Relevanz und Wahrscheinlichkeit) Kriterien ist mithilfe einer Multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA) erreicht. Das Urbanisierung Szenario ist dabei als Priorität bezüglich der Vulnerabilitätsbewertung sowie der Notwendigkeit weiterer (Gegenmaßnahmen) Untersuchungen eingestuft.Der kombinierte Ansatz eines physikalisch basierten Models auf der Grundlage eines allgemeinen Rahmenwerkes zeigt großes Potential für die Analyse und Interpretation von Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt. Eine integrierte Betrachtung von Oberflächen und Grundwasser erweist sich dabei als Essentiell, da die System Vulnerabilität sowohl von den betrachteten System Zustandsvariablen, als auch vom Szenario spezifischen Ursprung und der Art des betrachteten System Stresses abhängt. Die meisten Szenario abhängigen Systemänderungen innerhalb eines hydrogeologischen Systems können dabei auf der Grundlage eines kalibrierten, (quasi) stationären Models gemessen, analysiert und verifiziert werden. Die Verlässlichkeit der prognostizierten System Vulnerabilitäten ist dabei wesentlich bestimmt durch Faktoren wie dem Model Konzept und Parameter Ungewissheiten, sowie der Model Kalibrierung. Focus zukünftiger Arbeiten sollte auf der Verbesserung des vorgestellten kombinierten Ansatzes liegen, unter Einbeziehung eines Grenzwert Kataloges zur räumlichen und zeitlichen Definition des Systemzustandes.