Le gîte d’or orogénique La Pointe est encaissé dans des roches archéennes au contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, dans le territoire municipale d’Eeyou Istchee Baie-James, Québec. L’assemblage lithologique, intensément déformé et métamorphisé au faciès des amphibolites, comprend une tonalite du Complexe de Langelier (3326 ± 4 Ma), une arénite quartzitique de la Formation d’Apple, des amphibolites et une formation de fer appartenant au Groupe de Yasinski, et des paragneiss du Complexe de Laguiche. Cet assemblage est coupé par des dykes felsiques (2747 ± 2 Ma), des filons-couches ultramafiques et des dykes granitiques à tourmaline. La Zone 25 est encaissée dans des paragneiss et comprend de l’or disséminé associé avec de l’arsénopyrite, de la pyrrhotite et de la chalcopyrite. La zone minéralisée est orientée ONO-ESE (S1) et est déformée et plissé par une schistosité régionale principale (S2). La minéralisation est accompagnée de zones d’altérations recristallisées formées de quartz, de phlogopite, de dravite ± titanite, de microcline et de muscovite, ainsi que des veines calco-silicatée. L’or natif forme des inclusions dans l’assemblage recuit durant le métamorphisme ou forme des grains en bordure des sulfures. La faible teneur en or de l’arsénopyrite suggère qu’une rééquilibration à plus haute température a libéré l’or de l’arsénopyrite. La Zone 26, encaissée dans une formation de fer, est caractérisée par un remplacement par des sulfures comprenant de la pyrrhotite, de l’arsénopyrite, de la löllingite et de la chalcopyrite. Le remplacement est accompagné par des zones à amphibole calcique-biotite-grenat-tourmaline ± chlorite. L’or natif est en inclusions dans les minéraux métamorphiques, ou bien à l’interface entre des cœurs de löllingite dans l’arsénopyrite, suggérant qu’une partie de l’or a été libéré lors d’un métamorphisme rétrograde. Le gîte La Pointe est interprété comme étant une gîte d’or orogénique de type disséminé, d’origine pré-métamorphique, ayant été subséquemment affecté par un métamorphisme régional au faciès des amphibolites et un métamorphisme rétrograde postérieur. / The La Pointe gold deposit is hosted in Archean rocks metamorphosed to amphibolite facies straddling the boundary between the La Grande and Opinaca subprovinces, in Eeyou Istchee Baie-James, Québec. The lithological assemblage comprises a tonalite of the Langelier Complex (3326 ± 4 Ma), quartz arenite from the Apple Formation, amphibolite and iron formation from the Yasinski Group, and paragneiss from the Laguiche Complex. These rocks are cut by felsic dykes (2747 ± 2 Ma), ultramafic sills and pegmatitic granite dykes. The La Pointe deposit is defined in twozones, Zone 25 and Zone 26. Zone 25 is hosted in biotite-rich paragneiss and the mineralization consists of disseminated native gold along with arsenopyrite, pyrrhotite, chalcopyrite and minor pyrite. The depositis oriented WNW-ESE (S1) and has been deformed and folded by the main regional deformation (S2). The mineralization is associated with recrystallized alterations consisting of quartz, phlogopite, dravite ± titanite, microcline, muscovite and calco-silicates veins. Native gold occurs as inclusionsin the annealed metamorphic assemblages and at the margin of arsenopyrite. The low content of gold in arsenopyrite suggests re-equilibration at peak condition during arsenopyrite recrystallization which causedgold exsolution. Zone 26 is hosted in an iron formation characterized by replacement by sulfides, consisting of pyrrhotite-arsenopyrite-löllingite-chalcopyrite. The replacement is accompanied by calcic amphibole-biotite-garnet-tourmaline ± chlorite. Native gold occurs as inclusions in peak metamorphic minerals, or at the interface between löllingite core and arsenopyrite. The La Pointe depositis interpreted as a disseminated, pre-peak metamorphismorogenic gold deposit, subsequently overprinted by later higher, amphibolite-grade, and late retrograde metamorphism. This study provide new hintson understanding hypozonal lode gold deposits with regardtothe timing of mineralizationin relationtotheir complex tectonometamorphic history.

La minéralisation aurifère de la propriété Amaruq (Nunavut, CA) est recouverte par divers sédiments glaciaires ayant formé des traînées de débris minéralisés sur des surfaces importantes. Ce projet a pour objectif de caractériser la signature minéralogique et géochimique du gisement aurifère dans le till de surface afin de développer des méthodes de prospection pour les travaux d’exploration. 61 échantillons de till ont été récoltés le long de quatre transects pour déterminer les variations de composition dans la direction principale de l’écoulement glaciaire (NNO). Quatre profils verticaux d’ostioles, un par transect, ont été échantillonnés pour documenter la variation de la signature géochimique avec la profondeur. La signature chimique de la scheelite dans le gisement est comparée à celle retrouvée dans le till et permet de tester son utilisation comme outil de prospection glacio-sédimentaire. Trois des quatre profils d’ostioles présentent des concentrations stables des éléments traces avec la profondeur, indiquant une bonne homogénéisation du till par les processus cryogéniques. Les ostioles sont donc un milieu d’échantillonnage pertinent en région de pergélisol. Les analyses en composantes principales (ACP) de la géochimie des échantillons d’une campagne de till fournie par Mines Agnico Eagle ltée (AEM), et les données des transects, décrivent la variance de la roche encaissante mafique/ultramafique et de la minéralisation aurifére (CP1 et CP2 respectivement). Le krigeage des scores de la CP1 et CP2 indiquent des trains de dispersion vers le NNO, en aval glaciaire des zones minéralisées. Les comptages des minéraux indicateurs (MI : or et scheelite) augmentent de façon importante à environ 1.4 km en aval de la minéralisation dans le secteur est de la propriété, dans un till distal formant des formes drumlinoides. Dans le secteur ouest, recouvert d’un till proximal formant des crêtes morainiques, les comptages des MI et les scores de la CP1 augmentent directement en aval de la minéralisation. Les différences de distance de transport entre ces deux secteurs reflètent un changement de la dynamique glaciaire et démontrent l’importance du contexte local dans les travaux de prospection glaciaire. La comparaison de la signature géochimique de la scheelite entre le gisement et et des échantillons de till du transect de Whale Tail, grâce à des diagrammes discriminants et spectres des terres rares, montrent d’importantes similitudes, démontrant sa potentielle utilisation en prospection glacio-sédimentaire pour des gisements de type orogéniques. / On the Amaruq property (Nunavut, CA), the gold mineralization is covered by a patchwork of glacial sediments, including trains of mineralized debris dispersed over large surfaces. This project aims to define the deposit mineralogical and multi-elemental signatures in surface sediments to guide exploration in the area. A total of 61 samples were collected from frost boils along four NNW transects, parallel to the major ice flow direction, in order to assess the spatial variability of the deposit signature using till matrix geochemistry and indicator minerals. Four profiles in frost boils were sampled, one in each transect, in order to document trace elements depth variation. The scheelite geochemical signature from the deposit is compared to that in till from the Whale Tail transect to test its applicability in drift prospecting. Three out of four frost boil profiles exposed constant trace elements concentrations at depth, reflecting a good till homogenization by cryoturbation. Therefore, frost boils are a suitable medium of sampling for exploration purpose in permafrost terrain. Principal component analysis (PCA) of a previous till survey by Agnico Eagle Mines ldt (AEM) and transect samples define the ultramafic/mafic host rock of the mineralization and a pathfinder element suite characteristic of lode gold deposits (PC1 and PC2, respectively). Kriging of PC1 and PC2 defines a dispersal train oriented NNW, down ice of known mineralization. In the eastern part of the property, covered mostly by a distal till forming drumlinoid ridges, indicator mineral counts (IM: gold and scheelite) increase to a maximum approximately 1.4 km down ice from the outcropping zone. Western transects, largely covered by a proximal till forming morainal ridges, show a sharp increase of counts directly down-ice of mineralization. The difference in glacial transport between these two sectors represents a local change of ice dynamic and shows the importance of understanding the local context in exploration when interpreting glacial dispersal patterns. The comparison of the trace element signature between the deposit and the till scheelite using discriminant diagrams and REE abundance shows similarities, supporting its usefullness in drift prospecting for orogenic gold deposits.

Cette contribution présente une approche combinant les résultats de traitements et d’interprétations de données aéromagnétiques, d’une étude structurale de terrain, d’une analyse des axes-c du quartz et de la géochronologie U-Pb. Les résultats révèlent les caractéristiques principales de trois zones de cisaillement du sud-est de la Province de Churchill (SEPC) : i) une foliation subverticale et une linéation d’étirement subhorizontale, ii) une cinématique dextre le long des zones de cisaillement N-S, iii) une cinématique senestre le long des zones de cisaillement WNW-ESE et iv) des tectonites en L à LS. L’angle obtus de 116° entre les zones de cisaillement de la rivière George (ZCRG) et de Moonbase indique qu’elles forment une paire de cisaillements ductiles conjuguées. Les angles d’ouverture des fabriques d’axes-c indiquent des températures de déformation représentatives entre ~ 575 °C et 685 °C dans la ZCRG et entre ~ 670 °C et 805 °C dans la Zone de cisaillement du lac Tudor. Les microstructures appuient ces températures de déformation et indiquent un degré variable de recristallisation statique dans la ZCRG. La majorité de la déformation dans la ZCRG a eu lieu avant 1812 ± 5 Ma. Les températures de déformation élevées et généralisées ont favorisé la déformation pénétrative qui se manifeste par un réseau de zones de cisaillement. La géométrie et la cinématique de ce réseau suggèrent que la portion est du SEPC a subi une déformation approximativement coaxiale durant un raccourcissement ~ NE-SW, qui a été accommodé par l’écoulement ductile latéral de la croûte-moyenne vers une limite non confinée au SSE. Ce modèle tectonique fournit une explication pour l’absence d’une empreinte métamorphique dans les domaines de Mistinibi-Raude et d’Orma. La ZCRG, est reliées à l’écoulement latéral en croûte moyenne durant une collision approximativement orthogonale plutôt qu’à une collision oblique causée par le déplacement vers le nord du craton Supérieur. / This contribution presents results from treatments and interpretations of aeromagnetic data, structural field studies, quartz c-axis analysis, and zircon U-Pb geochronology. These results reveal the main characteristics of the shear zones: i) subvertical foliation and subhorizontal stretching lineation, ii) dextral kinematics along N-S shear zones, iii) sinistral kinematics along WNW-ESE shear zones, and iv) L to LS tectonites. The obtuse angle of 116° between the George River (GRSZ) and Moonbase shear zones indicates that they form a set of conjugate ductile shear zones. Quartz c-axis opening angle thermometry outlines representative deformation temperatures that range from ~ 575 °C to 685 °C in the GRSZ and from ~ 670 °C to 805 (±50) °C in the Lac Tudor shear zone. Microstructures support those deformation temperatures and indicate a variable degree of static recrystallization in the GRSZ. Most of the deformation in the GRSZ occurred prior to 1812 ± 5 Ma. Generalized high deformation temperatures in the Southeastern Churchill Province (SECP) has favored penetrative deformation resulting in the development of a shear zone network. The geometry and kinematics of the shear zone network indicates that the eastern portion of the SECP accommodated near coaxial bulk strain during ~NE-SW shortening, which was accommodated by ductile lateral flow of the mid-crust towards the unconfined SSE. This tectonic model provides an explanation for the lack of a trans-hudsonian metamorphic footprint in the Mistinibi-Raude Block and the Orma Domain. The GRSZ is therefore interpreted to be related to lateral flow in the mid-crust during close to orthogonal collision rather than to oblique collision caused by northward displacement of the Superior craton.

La vallée du Saint-Laurent est caractérisée par la présence d’argiles marines post-glaciaires susceptibles aux glissements de terrain. Un des facteurs responsables pour le développement des glissements de terrain est l’augmentation des pressions interstitielles dû à l’infiltration importante de l’eau dans le sol, ce qui réduit la contrainte effective du sol. Cette étude vise à comprendre la réponse des pressions interstitielles aux événements climatiques dans les dépôts argileux, ce qui permettra une meilleure compréhension des mécanismes qui entrainent les glissements de terrain et permettra d’aider à réduire leur impact. Le site d’étude est un terrain plat situé à Sainte-Anne-de-la-Pérade. La stratigraphie est caractérisée par la présence de deux couches argileuses, en alternance avec des couches de sable et de silt. Le site a été instrumenté à haute résolution spatiale et temporelle afin d’obtenir les données des conditions climatiques et les conditions hydrogéologiques et géotechniques du sol. Des essais ont aussi été réalisés en laboratoire et sur le terrain afin d’obtenir les propriétés géotechniques et hydrodynamiques des différentes couches de sol. Puis, une compensation barométrique par régression linéaire été appliquée pour les données de pressions interstitielles. Les résultats obtenus ont permis de réaliser des simulations afin de tenter de reproduire les données du site d’étude. L’interprétation des résultats a permis d’établir en premier lieu l’effet du climat sur l’infiltration de l’eau, qui dépend des précipitations, de la température et du gel du sol. Puis, les mécanismes responsables des variations de pressions interstitielles ont été identifiés, soit le climat, les propriétés des couches de sol ainsi que la rivière Sainte-Anne à proximité. L’interprétation des données et des simulations a permis de produire un modèle conceptuel représentant l’écoulement de l’eau souterraine. Finalement, le potentiel de glissement de terrain a été évalué pour le site et a été jugé faible dans les conditions actuelles. / La vallée du Saint-Laurent est caractérisée par la présence d’argiles marines post-glaciaires susceptibles aux glissements de terrain. Un des facteurs responsables pour le développement des glissements de terrain est l’augmentation des pressions interstitielles dû à l’infiltration importante de l’eau dans le sol, ce qui réduit la contrainte effective du sol. Cette étude vise à comprendre la réponse des pressions interstitielles aux événements climatiques dans les dépôts argileux, ce qui permettra une meilleure compréhension des mécanismes qui entrainent les glissements de terrain et permettra d’aider à réduire leur impact. Le site d’étude est un terrain plat situé à Sainte-Anne-de-la-Pérade. La stratigraphie est caractérisée par la présence de deux couches argileuses, en alternance avec des couches de sable et de silt. Le site a été instrumenté à haute résolution spatiale et temporelle afin d’obtenir les données des conditions climatiques et les conditions hydrogéologiques et géotechniques du sol. Des essais ont aussi été réalisés en laboratoire et sur le terrain afin d’obtenir les propriétés géotechniques et hydrodynamiques des différentes couches de sol. Puis, une compensation barométrique par régression linéaire été appliquée pour les données de pressions interstitielles. Les résultats obtenus ont permis de réaliser des simulations afin de tenter de reproduire les données du site d’étude. L’interprétation des résultats a permis d’établir en premier lieu l’effet du climat sur l’infiltration de l’eau, qui dépend des précipitations, de la température et du gel du sol. Puis, les mécanismes responsables des variations de pressions interstitielles ont été identifiés, soit le climat, les propriétés des couches de sol ainsi que la rivière Sainte-Anne à proximité. L’interprétation des données et des simulations a permis de produire un modèle conceptuel représentant l’écoulement de l’eau souterraine. Finalement, le potentiel de glissement de terrain a été évalué pour le site et a été jugé faible dans les conditions actuelles. / The St-Lawrence Valley is characterized by thick and extensive post-glacial marine clay deposits that are susceptible to landslides. One important factor responsible for landslide development is the important pore water pressure increase due to the significant infiltration of water into the soil, which reduces the effective strength in the soil. This study aims at understanding pore pressure response to climatic events in clay deposits which will lead to a better knowledge of the mechanisms that trigger landslides and could help to reduce their impact. The study site is a flat terrain located in Ste-Anne-de-la-Pérade. The stratigraphy is characterized by two clay layers, alternating with sand and silt layers. The study relies on high resolution spatial and temporal meteorological, geotechnical and hydrogeological observations. Laboratory tests on samples from the site and field investigations were done in order to measure the geotechnical and hydraulic properties of the soils. Barometric compensation by linear regression was also applied on pore pressure data. The results obtained allowed us to realise simulation in order to try to reproduce the study site data. The interpretation of the results firstly established the effect of the climate on the infiltration of water, which depends on precipitation, temperature and freezing of the soil. Then, the mechanisms responsible for variations in pore pressures were identified, which are the climate, the properties of the soil layers and the nearby Ste-Anne River. Interpreting data and simulations led to a conceptual model representing the flow of groundwater. Finally, landslide potential was assessed for the site and was considered low under current conditions. / The St-Lawrence Valley is characterized by thick and extensive post-glacial marine clay deposits that are susceptible to landslides. One important factor responsible for landslide development is the important pore water pressure increase due to the significant infiltration of water into the soil, which reduces the effective strength in the soil. This study aims at understanding pore pressure response to climatic events in clay deposits which will lead to a better knowledge of the mechanisms that trigger landslides and could help to reduce their impact. The study site is a flat terrain located in Ste-Anne-de-la-Pérade. The stratigraphy is characterized by two clay layers, alternating with sand and silt layers. The study relies on high resolution spatial and temporal meteorological, geotechnical and hydrogeological observations. Laboratory tests on samples from the site and field investigations were done in order to measure the geotechnical and hydraulic properties of the soils. Barometric compensation by linear regression was also applied on pore pressure data. The results obtained allowed us to realise simulation in order to try to reproduce the study site data. The interpretation of the results firstly established the effect of the climate on the infiltration of water, which depends on precipitation, temperature and freezing of the soil. Then, the mechanisms responsible for variations in pore pressures were identified, which are the climate, the properties of the soil layers and the nearby Ste-Anne River. Interpreting data and simulations led to a conceptual model representing the flow of groundwater. Finally, landslide potential was assessed for the site and was considered low under current conditions.

Dans l’optique de réhabiliter les eaux souterraines d’un site contaminé par des hydrocarbures incluant le benzène, le toluène et le xylène (BTX), une méthode efficace qui est souvent utilisée afin de stimuler la biodégradation des BTX est l’injection de persulfate de sodium (Na2S2O8). Cette oxydation chimique in situ (ISCO) permet d’éliminer l’essentiel de la masse contaminée, par réaction avec le persulfate (S2O8 2-). Le reste de la masse est ensuite éliminée par augmentation de la biorestauration (EBR), puisque le BTX restant réagit avec le sulfate produit de la réaction d’oxydation chimique. Cette méthode de traitement séquentiel a notamment été utilisée lors d’un essai-terrain à Borden, en Ontario, dans le cadre d’un projet RDC-CRSNG entre 2010-2015. Sur le terrain, la méthode de suivi habituelle de l’efficacité d’une technique de réhabilitation est la mesure des concentrations. Toutefois, la diminution des concentrations peut être attribuée à plusieurs effets tels que la complexité d’une zone source (phase libre), l’écoulement transitoire de l’eau souterraine, les hétérogénéités du milieu poreux ainsi que la dispersion hydrodynamique. La séparation des processus responsables de la diminution de masse n’est pas facile à évaluer sur le terrain. Pour analyser les changements de zones oxydo-réductrices, l’analyse isotopique δ13C et δ2H – méthode précise pour situer les réactions – peut être utilisée. Afin de mieux comprendre le comportement des signatures sous conditions variables, et d’identifier les limitations de l’approche, la méthodologie doit être testée en conditions de contrôle. À Borden, ce fractionnement isotopique n’avait pas encore été simulé. Les simulations numériques à l’aide du modèle BIONAPL/3D sont réalisées afin de reproduire l’essai-terrain de Borden, l’objectif étant de mieux comprendre le cheminement de dégradation des hydrocarbures en eau souterraine. Les compositions isotopiques permettent de conclure quant aux différents processus responsables de la dégradation des BTX. Toutefois, ces compositions ne permettent pas de quantifier la masse dégradée. / An emerging strategy for the remediation of contaminated sites is the integration of different treatment technologies. One example of a synergistic sequential treatment system is to use persulfate, a strong chemical oxidant (ChemOx), to target the bulk of the contaminant mass in the high concentration zones and then allow the produced sulfate to enhance biodegradation of the remaining mass. The design and subsequent performance of this combined remedy depends on the development of an enhanced bio-remediation (EBR) zone from the initial ChemOx zone. To provide insight into the development of these two dynamic mass removal zones, the isotopic fractionation signatures of representative petroleum hydrocarbons were simulated using the BIONAPL/3D model, which includes groundwater flow and multi–component reactive transport. This model was used to simulate a pilot-scale experiment conducted at the Canadian Forces Base Borden where persulfate was injected into a controlled-release plume of dissolved BTX components (benzene, toluene and xylene). Isotopic signatures of δ13C and δ2H were used to identify redox reactions, and to provide insight into hydrocarbon degradation pathways including aerobic biodegradation, chemical oxidation by persulfate, and anaerobic biodegradation by microbial sulfate reduction. Isotopic fractionation of C and H was included by associating the fractionation factors with the maximum substrate utilization rates. Simulated isotopic signatures agree reasonably well with the observed isotope ratios, showing increasing shifts of δ13C and δ2H over time in the remaining dissolved BTX. Spatially distinct redox zones, which are also affected by advection and dispersion, were identifiable from the simulated isotope ratios. The simulation results show that mass loss was dominated by chemical oxidation followed by sulfate EBR. The modelling tool and approach will be useful for application at other sites to support the design of persulfate/EBR sequential treatment systems, and to investigate the role of engineering controls on system behavior.

Les effets des changements climatiques sont particulièrement importants dans les régions arctiques et subarctiques. L’augmentation de la température de l’atmosphère entraine notamment le réchauffement du pergélisol qui perd en épaisseur et en couverture spatiale. Cette dégradation a des conséquences sur les écosystèmes, le paysage, la stabilité des sols, des bâtiments et des infrastructures ainsi que sur les populations locales et sur leur mode de vie. La dégradation du pergélisol conduira probablement à la perte de la couche confinante formée par le pergélisol favorisant ainsi la recharge des aquifères et modifiant les interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Cependant, l’impact de cette dégradation sur la qualité et la disponibilité des eaux souterraines demeure en grande partie inconnu. Cette thèse a été motivée par le manque d’informations sur les eaux souterraines en région de pergélisol discontinu, par les changements environnementaux rapides liés au réchauffement climatique et par le potentiel de l’eau souterraine comme ressource en eau potable pour, entre autres, les communautés du Nunavik (Québec, Canada). Ce projet se concentre sur la compréhension des écoulements et sur la qualité de l’eau souterraine dans la vallée de Tasiapik, un petit bassin versant en zone de pergélisol discontinu proche d’Umiujaq au Nunavik. Cette étude se base sur une analyse approfondie de l’hydrogéochimie des eaux souterraines, des eaux de surface, des précipitations et du pergélisol riche en glace. Cette thèse est divisée en deux parties. La première partie (chapitre 2) est une revue de la littérature scientifique existante sur l’hydrogéochimie des eaux souterraines. La seconde partie (chapitre 3) présente l’étude hydrogéochimique des eaux souterraines dans la vallée de Tasiapik. Cette thèse est complétée par une introduction générale (chapitre 1), une synthèse (chapitre 4) et une conclusion (chapitre 5). / La première partie, chapitre 2, résume l’état actuel des connaissances sur l’hydrogéochimie des eaux souterraines dans les régions affectées par le pergélisol et sur les impacts potentiels de la dégradation du pergélisol sur la qualité des eaux souterraines. Les caractéristiques hydrogéochimiques des eaux souterraines dans les zones de pergélisol dépendent des mêmes réactions que dans les régions où il n’y a pas de pergélisol. Cependant, le pergélisol agit comme une couche confinante qui peut influencer la chimie des eaux souterraines en empêchant la recharge directe des aquifères et en augmentant le. Un temps de résidence, favorisant ainsi plus long augmente également les interactions eau-roche. Un des impacts majeurs des changements climatiques sur les eaux souterraines sera associé à la perte de cette couche confinante. Les futures études en lien avec l’hydrogéologie en zone de pergélisol devraient donc inclure une meilleure caractérisation hydrogéochimique insitu afin de mieux évaluer l’impact du réchauffement climatique sur les eaux souterraines. La deuxième partie, chapitre 3, utilise l’hydrogéochimie comme outil pour mieux comprendre la dynamique de la recharge et développer un modèle conceptuel pour l’écoulement des eaux souterraines dans la vallée de Tasiapik. Cette étude se base sur l’analyse d’échantillons de précipitations, d’eau souterraine, de glace du pergélisol, de lacs de thermokarst et de cours d’eau. L’hydrogéochimie des eaux souterraines dans le bassin versant est typique d’eaux jeunes, avec une faible minéralisation. Cela implique des circulations et des temps de résidence relativement courts. Ce jeu de données hydrogéochimiques pourra servir de référence pour documenter les impacts des changements climatiques sur le système hydrogéologique et l’interprétation qui en est tirée permettra de mieux comprendre la dynamique des eaux souterraines d’aquifères en régions froides. / L’eau souterraine dans le bassin versant d’Umiujaq répond aux normes de qualité canadiennes et québécoises pour l’eau potable. Cependant, la distance entre la vallée et la communauté rendent le site peu propice pour l’alimentation en eau d’Umiujaq. Ces résultats sont encourageants pour l’utilisation d’eau souterraine comme ressource ailleurs au Nunavik et dans les régions circumpolaires. La vulnérabilité de cette ressource potentielle doit néanmoins être considérée et la délimitation de zones de protections en fonction de l’état du pergélisol doit être envisagée pour éviter toute contamination de cette ressource fragile. En résumé, cette étude a apporté des données détaillées sur l’hydrogéochimie des eaux souterraines en zone de pergélisol discontinu qui combinées à des modèles hydrogéologiques et thermiques, ont permis de mieux comprendre les interactions entre les eaux souterraines et le pergélisol dans un environnement vulnérable soumis à des pressions économiques et climatiques. / The first part, Chapter 2, provides a summary of the current state of knowledge of groundwater hydrogeochemistry in permafrost-affected areas and reviews the potential impacts of permafrost degradation on groundwater quality. The hydrogeochemical characteristics of groundwater in permafrost areas depend on the same reactions as in permafrost-free areas. As a confining layer, permafrost can influence groundwater chemistry by limiting recharge and exchanges between the soil, surface water and groundwater. Longer residence times also increase water-rock interactions. One of the most important impacts of climate change on groundwater will probably be associated with the loss of the confining layer. In permafrost areas, there is a general lack of detailed hydrogeological studies which use direct groundwater sampling. Future studies related to hydrogeology in permafrost areas should therefore include better in-situ hydrogeochemical characterization to assess the potential for using groundwater as the climate warms. The second part, Chapter 3, uses hydrogeochemistry as a tool to better understand recharge dynamics and to develop a conceptual model for groundwater flow in the Tasiapik Valley, Umiujaq. This study is based on the analysis of samples taken from precipitation, groundwater, ice from permafrost mounds and from thermokarst lakes and streams. Groundwater hydrogeochemistry in the watershed is typical for young waters, with low mineralization. This implies relatively short flow paths (on the order of 100-1000 m) and short residence times. This hydrogeochemical dataset will provide a reference for documenting the impacts of climate change on the hydrogeological system and will improve our understanding of groundwater dynamics in cold-region aquifers. / Groundwater in the Umiujaq watershed meets Canadian and Quebec drinking water quality standards. However the distance between the valley and the Umiujaq community makes the site unfavourable as a local water supply. These results are promising for the use of groundwater as a water supply elsewhere in Nunavik and in circumpolar regions. The vulnerability of this potential resource must nevertheless be taken into account and the delineation of protection zones considering the state of permafrost must be considered to avoid contamination of this fragile resource. Finally, this study provides detailed baseline data on groundwater hydrogeochemistry in a discontinuous permafrost zone. This data, combined with hydrogeological and thermal models, will provide a better understanding of the interactions between groundwater and permafrost in a sensitive environment undergoing significant climate change and economic development. / Arctic and subarctic regions are particularly vulnerable to climate change. Higher air temperatures, for example, lead to permafrost warming which decreases its thickness and spatial coverage. Permafrost degradation has consequences on ecosystems, landscapes, the stability of soils, buildings and infrastructure, as well as on local populations and their way of life. The effect of permafrost degradation on groundwater is likely to result in the loss of the confining layer formed by permafrost, thereby promoting aquifer recharge and modifying interactions between surface water and groundwater. However, the effect of permafrost degradation on groundwater quality and availability is still largely unknown. With increasing concerns of rapid global warming, this thesis was motivated by the lack of information on groundwater in discontinuous permafrost regions and the potential of groundwater as a drinking water resource for communities in Nunavik (Quebec, Canada). This project focuses on understanding groundwater flow and groundwater quality in the Tasiapik Valley, a small watershed located in a discontinuous permafrost zone near Umiujaq, Nunavik, Quebec. Insights into the hydrogeological system are provided by conducting a comprehensive hydrogeochemical analysis of groundwater, surface water, precipitation and water contained in ice-rich permafrost. The thesis is divided into two parts. The first part (Chapter 2) presents a review of the existing scientific literature on groundwater hydrogeochemistry. The second part (Chapter 3) presents a specific hydrogeochemical study of groundwater in the Tasiapik Valley. The thesis also includes a general Introduction (Chapter 1), Synthesis (Chapter 4) and Conclusions (Chapter 5).

L’origine de la croissance très rapide des émissions des gaz à effet de serre est attribuée, pour plus des ¾, au seul dioxyde de carbone (CO₂). Ce dernier engendre d’importants impacts sur l’équilibre thermique de la Terre, sur l’environnement et sur la biodiversité. Il est donc nécessaire de mettre en oeuvre des actions d’envergure pour réduire ces émissions. La carbonatation minérale est l’une des méthodes de la séquestration du CO₂, qui participe significativement à l’effort global de réduction des émissions d’origine anthropique dans l’atmosphère. Plusieurs auteurs ont montré que le processus de carbonatation minérale se produit naturellement en surface de la halde à résidus miniers de la mine LAB Chrysotile à Thetford Mines, Québec (Canada). L’objectif de ce projet est de trouver les évidences de la carbonatation minérale en soussurface de la halde à résidus miniers en caractérisant les phases minérales carbonatées des échantillons d’un forage de 90 m de profondeur et en identifiant les horizons présentant un fort potentiel de carbonatation minérale. Un total de 42 échantillons de forage a été prélevé à différentes profondeurs puis tamisés, broyés et analysés par les méthodes suivantes : analyseur élémentaire carbone-soufre, appareil infrarouge à transformée de Fourier-ATR, microfluorescence des rayons X et le microscope électronique à balayage. Les résultats ont montré la présence de l’artinite, la nésquehonite, la dypingite et l’hydromagnésite dans tous les échantillons analysés cela prouve que les minéraux carbonatés sont stable à l’intérieure de la pile de résidu. Cependant les minéraux ont peutêtre précipité à la surface puis avoir été subséquemment enfouis par d’autres résidus. La corrélation entre les absorbances, la teneur en carbone, les mesures de la résistivité et de la susceptibilité magnétique montre que la carbonatation minérale s'est produite d’une manière très hétérogène tout au long du forage, mais que les horizons aux profondeurs entre 15-20 m, 24-29 m, 37-42 m, 57 m, 65-69 m, 80-84 m et à 89 m ont une concentration significative en carbonates de magnésium hydratés.