Les eskers de l'Abitibi-Témiscamingue sont des complexes fluvioglaciaires généralement mis en place dans un environnement sous-aquatique lors de la déglaciation. La submersion glaciolacustre Barlow-Ojibway, qui a suivi le retrait du front glaciaire, a favorisé l'accumulation de sédiments à grains fins dans les zones profondes recouvrant les irrégularités du terrain. Cette couverture de sédiments a affecté le volume apparent des dépôts granulaires en enfouissant partiellement ou complètement les flancs d'eskers. En plus d'être d'un intérêt en matériaux granulaires, les eskers de l'Abitibi-Témiscamingue sont des sources d'approvisionnement en eau potable pour plusieurs municipalités. Ce sont les sédiments à grains fins, peu perméables, sur les flancs qui favorisent la formation de réservoirs aquifères. La présence d'eau de haute qualité entre souvent en conflit avec certaines activités humaines. Pour éviter l'émergence de conflit d'usage et favoriser la protection de la ressource, un mode de gestion adapté à cette réalité est nécessaire. Pour y parvenir, ce mémoire dresse un portrait quantitatif de la réserve en dépôts granulaires de l'Abitibi-Témiscamigue et le sud de la Baie-James en plus d'évaluer le potentiel aquifère de l'ensemble des segments d'eskers. À l'aide de la modélisation de la topographie des eskers, le volume de dépôts granulaires apparent a été estimé à 10 610 millions de m*3 pour l'ensemble de l'Abitibi-Témiscamingue. De ce volume, près du tiers (3 105 millions de m*3) se concentre sur le territoire de la MRC de la Vallée-de-l'Or : 2503 millions de m3 dans le sud de la Baie-James, 1 950 millions de m*3 dans la MRC d'Abitibi, 1 630 millions de m*3 dans la MRC de Témiscamingue, 1 279 millions de m3 dans la Ville de Rouyn-Noranda et 143 millions de m*3 dans la MRC d'AbitibiOuest. La disparité dans les volumes mesurés est liée à la taille des territoires couverts, aux milieux de mise en place des eskers et à l'épaisseur des dépôts glaciolacustres qui les recouvrent. La modélisation des altitudes maximales de la submersion glaciolacustre et la présence ou l'absence des dépôts glaciolacustres ont permis de connaître l'environnement de sédimentation des eskers. Quatre milieux de mise en place ont pu être identifiés pour les segments d'esker de la région, soit: celui au-dessus du niveau maximal de la submersion (type A représentant 10 % de tous les eskers), celui de la zone sublittoral supérieure à l'altitude de la plaine argileuse (type B représentant 31 % de tous les eskers), celui de la zone profonde où les eskers sont partiellement enfouis par les sédiments à grains fins (type C représentant 58 % de tous les eskers) et celui de la zone profonde où les eskers sont complètement recouverts par les sédiments à grains fins (type D représentant 1 % de tous les eskers). Ces milieux de mise en place jumelés à la présence ou à l'absence de résurgence d'eau ponctuelle ou diffuse el à la présence d'affleurement de till ou de roc à proximité des segments permettent d'évaluer le potentiel aquifère des eskers. Quatre niveaux de potentiel aquifère ont été attribués aux segments d'eskers de la région selon ces caractéristiques; 4 signifie le meilleur potentiel et 1, le moins bon. Selon ce classement, 39 % des eskers sont de niveau 4, 32 % des eskers sont de niveau 3, 26 % des segments sont de niveau 2 et 3 % des segments sont de niveau 1. La répartition spatiale des eskers selon ce classement montre un accroissement progressif du potentiel aquifère de ces derniers vers le nord-ouest de la région : les eskers de niveau 1 se retrouvent en plus forte dominance au Témiscamingue; ceux de niveau 2 sont majoritairement localisés au sud de Val-d'Or et dans les hautes terres à l'est de Lebel-sur-Quévillon; ceux de niveau 3 se répartissent sur l'ensemble du territoire, mais avec une présence plus marquée au nord de Val-d'Or et les eskers de niveau 4 sont principalement localisés au nord d'Amos. L'acquisition, à l'échelle régionale, du volume minimal de la réserve de dépôts granulaires et du potentiel aquifère des segments d'esker fourni une base de connaissance pour cibler des segments nécessitant des études plus détaillées. En ce sens, les segments d'eskers ayant le meilleur potentiel (le niveau 3 et 4) devront être mieux définis quant à la taille des aquifères, leur recharge et leur vulnérabilité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : eskers, dépôts granulaires, potentiel aquifère, cartographie, submersion glaciolacustre

La majorité des travaux présentés dans le présent mémoire ont été effectués entre les mois de septembre 2008 et de janvier 2010 en vue de déterminer l'efficacité d'une méthode de décontamination. Les travaux ont été effectués ex situ en l'absence d'un terrain adéquat au test de notre technologie et d'un partenaire désireux d'effectuer un projet pilote. Les travaux ex situ ont été effectués entièrement par l'auteur du présent mémoire. Les travaux en laboratoire ont consisté en trois phases. La première phase a été d'évaluer, de façon concomitante, la possibilité de réhabiliter les résidus miniers de Murdochville et d'évaluer le potentiel de revalorisation d'un résidu industriel. La seconde phase a été de mettre sur pied une méthodologie ex situ pour simuler les écoulements souterrains au travers d'une BRP. La dernière phase a été de collecter les résultats, d'effectuer des analyses chimiques et d'analyser les résultats. Les expériences de simulation des BRP ont été effectuées sur de multiples métaux, notamment l'arsenic, le cuivre, le plomb, le zinc, le chrome. Le but était de mesurer contaminée à environ 10 ppm de chacun des métaux et métalloïdes mentionnés précédemment comme temps t0 et de comparer avec de l'eau ayant passée par le système de BRP. Les BRP simulées ont décontaminées dans une proportion de 93,64 à 99,79% l'ensemble des contaminants qui lui ont été soumis. La moyenne de décontamination est de 99,46% pour l'As, 96,96% pour le Cr, 97,9% pour le Pb, 99,42% pour le Cu et 99,26% pour le Zn. La méthode est la plus efficace pour décontaminer l'arsenic, mais est efficace pour tous les autres métaux. En comparant avec des travaux ciblés sur le même type de contaminant, il appert que la méthode de décontamination mise sur pied dans le cadre du présent mémoire offre une technologie de décontamination originale. Toutefois, la méthodologie des BRP est une méthodologie déjà existante. La technologie a fait l'objet de modélisations numériques visant à améliorer la forme et la géométrie des BRP, ayant pour résultat de mettre en lumière le peu d'impact qu'une variation notable dans la géométrie d'une BRP peut avoir sur le débit qui y passe. À la lumière des résultats obtenus, il sera intéressant d'appliquer la méthode décrite dans le présent mémoire et de la tester in situ. Il sera nécessaire de conduire des essais pilotes pour mesurer la durée de vie d'une telle barrière. Il semble que la technologie soit efficace à décontaminer les di vers métaux présentés dans le présent mémoire, du moins à court terme et avec des volumes d' eau modérés. ______________________________________________________________________________

Le concept de vulnérabilité de l'eau souterraine est généralement défini comme « la capacité du milieu à transmettre un polluant depuis la surface jusqu'à la zone saturée ». Bien qu'indispensable pour la protection et la gestion de la ressource en eau souterraine, ce concept montre des limites importantes puisqu'il n'intègre presque jamais la dynamique des écoulements souterrains et rarement l'agencement lithostratigraphique des dépôts quaternaires. Ce mémoire vise à déterminer la vulnérabilité de l'aquifère au roc de la zone Bécancour. L'étude est réalisée par l'application de l'indice DRASTIC et par le développement d'un indice de vulnérabilité basé sur une caractérisation hydrogéochimique de la zone d'étude. La comparaison des deux indices ainsi que la pertinence des paramètres utilisés est discutée et mise en perspective avec l'occurrence des nitrates dans les puits de la zone d'étude. Enfin, les concepts utilisés pour l'estimation de la vulnérabilité sont mis en perspective en s'appuyant notamment sur les résultats d'un modèle numérique synthétique d'écoulement et de transport en zone saturée. La recharge moyenne pour l'ensemble de la zone étudiée est estimée à 103 mm/an. La recharge est principalement contrôlée par la présence de till sur le territoire où elle atteint des valeurs voisines de 100 mm/an. Des taux de recharge inférieurs à 40 mm/an sont estimés pour la partie aval du bassin, en raison de la présence de dépôts fins de la Mer de Champlain. Des maximums de 250 mm/an sont évalués dans le piémont appalachien aux endroits où les dépôts quaternaires sont minces. Les résultats de l'étude hydrogéochimique confirment la présence de zones de recharge privilégiées dans le piémont appalachien avec la présence d'eaux souterraines peu minéralisées de type Ca-HCO3. Des conditions de confinement croissantes vers le Fleuve Saint-Laurent sont également mises en évidence avec des eaux de plus en plus minéralisées et de plus en plus basiques évoluant successivement vers des eaux de type Na-HCO3 puis Na-Cl. Bien qu'aucun dépassement de la norme de potabilité pour les nitrates (10 mg N-NO3/L) n'ait été détecté, les résultats montrent la présence de nitrates dans 30% des forages échantillonnés (concentrations supérieures à 1 mg N-NO3/L, attribuables à des sources anthropiques). Parmi les forages affectés, 37% sont des puits tubulaires au roc, la plupart situés en zone amont du bassin, dans le piémont appalachien. L'indice de vulnérabilité DRASTIC (Aller et al., 1987) est calculé sur la zone d'étude, et montre une cohérence limitée avec le contexte géomorphologique et avec l'occurrence des nitrates sur le bassin. L'indice hydrogéochimique montre une vulnérabilité plus importante en amont qu'en aval du bassin, mais permet de discerner des zones de vulnérabilité localement élevées en aval du bassin, sans doute exposées à des fenêtres locales de recharge, notamment pour la zone sud-sud-ouest. L'utilisation d'un modèle numérique d'écoulement-transport synthétique en zone saturée a permis de confirmer que le taux de recharge est un paramètre majeur de la vulnérabilité et que son effet est couplé avec le potentiel de dilution à l'échelle régionale. Les zones simultanément associées à de forts taux de recharge et à de faibles taux de dilution représenteraient des zones plus vulnérables à la contamination depuis la surface. Ce constat est plausible avec les résultats du bassin de la zone Bécancour où l'on observe l'occurrence de nitrates dans le piémont appalachien plutôt qu'en aval du bassin, bien que la densité des activités anthropiques et agricoles soit plus denses proche du Fleuve Saint-Laurent. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : vulnérabilité eau souterraine, recharge, hydrogéochimie, nitrates, modélisation numérique, DRASTIC, zone Bécancour

À l'échelle de la planète, les milieux humides représentent entre 4 et 6 % de la superficie des terres émergées. Au Canada, cette proportion atteint près de 15 %. Ces écosystèmes, dont l'hydrologie est étroitement liée à l'hydrogéologie de surface, sont fragiles et essentiels au maintien de la biodiversité. Le présent projet de maîtrise est réalisé dans le cadre d'un projet de caractérisation des eaux souterraines financé par le MDDEP et a pour objectif principal de comprendre le rôle des tourbières dans la dynamique de l'aquifère de la partie basse de la zone Bécancour. Une cartographie de l'ensemble des tourbières du territoire a été réalisée et leur degré de perturbation a été déterminé par photo-interprétation. La même démarche a été entreprise pour les photos aériennes de 1966, afin de connaître l'évolution des superficies dans le temps. Les résultats montrent qu'il y a 10 485 ha de tourbières intactes et 7 015 ha de tourbières légèrement perturbées. Les perturbations les plus fréquentes sont les canaux de drainage et les chemins forestiers. De plus, 5 433 ha de tourbière ont subi des perturbations irréversibles entre 1966 et 2010 sur la partie basse de la zone Bécancour, principalement en lien avec l'exploitation de la canneberge. Le contexte géomorphologique de neuf tourbières a été étudié au moyen de sondages manuels, de levés géophysiques par géoradar et d'analyses granulornétriques. Les résultats montrent que les tourbières de la zone d'étude reposent toutes sur un substrat au moins partiellement perméable. Les substrats des tourbières à l'étude sont composés à 44 % sur un substrat de sable éoliens et de till remanié, à 33 % sur un dépôt de till remanié, à 11 % sur un dépôt deltaïque et de till remanié et à 11 % sur un dépôt marin et de till remanié. Les neuf tourbières étudiées ont une profondeur maximale variant entre 1,63 et 6,40 m et une profondeur moyenne entre 1,10 et 2,94 m. Les flux entrants et sortants des neuf sites ont été quantifiés à l'aide de l'approche segmentée de l'équation de Darcy. Les flux échangés entre les tourbières et l'aquifère se situent entre -1097 et 409 m3/j, cinq sites alimentant l'aquifère, trois sites recevant l'eau de l'aquifère et un n'ayant pas d'échange entre les milieux. Représentant en moyenne entre 4 et 11 % des apports totaux de la tourbière, il a été possible d'extrapoler à l'ensemble des tourbières, et d'estimer les flux transitant entre les deux milieux à l'échelle de la zone d'étude. Le flux transitant de l'aquifère vers la tourbière est estimé entre 0,0033 et 0,0099 rn3/s et le flux de la tourbière vers l'aquifère est estimé entre 0,0056 et 0,0168 m3/s. Ces proportions suggèrent que la tourbière joue un rôle tampon relativement limité. Localement, ces flux permettent de garder les niveaux piézométriques relativement stables en redistribuant l'eau au système du surface ou souterrain. ______________________________________________________________________________

On estime qu'environ 50% des milieux humides mondiaux ont été détruits et convertis en terre agricole et en milieu urbain. Ces milieux humides sont d'importants écosystèmes qui jouent non seulement un rôle fondamental dans la préservation de la biodiversité, mais aussi dans le maintien de la qualité et de la quantité d'eau potable contenue dans les rivières et aquifères environnants. Ce projet de recherche avait pour objectif de quantifier les échanges entre le complexe tourbeux de Lanoraie, les rivières présentes sur le territoire et l'aquifère des sables du delta de Sorel. Une compilation des données existantes et des mesures de terrain (GPS différentiel, relevés de coupes stratigraphiques, niveaux de nappe, débits) ont permis de caractériser la tourbière et l'aquifère régional. À l'aide de ces données, un modèle hydrostratigraphique 3D a été construit. Quatre types d'écoulement ont été identifiés : 1) un écoulement suivant la topographie de l'aquifère vers la zone minérotrophe de la tourbière, 2) un écoulement suivant la topographie de la zone ombrotrophe à la zone minérotrophe, 3) un écoulement alimentant les rivières présentes sur le territoire (Saint-Joseph, Point-du-Jour, Saint-Jean, Saint-Antoine et Bras du sud-ouest) et 4) un écoulement de la tourbière à l'aquifère sableux de l'ancien delta de Sorel. L'ensemble de ces travaux a été utilisé pour construire un modèle numérique en régime permanent à l'aide du logiciel MIKE SHE. Focalisant sur les échanges aquifère-tourbière-rivière et l'impact potentiel des changements climatiques extrêmes sur les niveaux de nappes et les débits de base des différentes rivières, le modèle a permis de montrer qu'il existe des liens hydriques importants entre l'aquifère du delta de Sorel, le complexe des tourbières de Lanoraie et les rivières environnantes. Par exemple, les résultats du modèle numérique montrent que 1) 52% de l'eau qui circule annuellement dans la tourbière vient directement de l'aquifère sableux de l'ancien delta de Sorel, 2) les débits de base des différentes rivières environnantes sont constitués majoritairement (48% à 100%) d'eau ayant préalablement circulée dans le complexe tourbeux de Lanoraie et 3) des diminutions de 20% et 50% de la recharge annuelle causeraient des diminutions de 16% et 41% respectivement, en moyenne, des débits de base de la région, ce qui pourrait avoir des conséquences importantes sur les réserves en eau et l'écologie des rivières. Ce projet de recherche montre que la préservation des réserves hydriques de la région de Lanoraie passe non seulement par la protection de la ressource en eau potable et des rivières, mais aussi celle du complexe tourbeux. Ceci est encore plus vrai dans un contexte de changement climatique et de pressions anthropiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbières, aquifère, rivière, Mike SHE, changement climatique, Lanoraie

La région de l'Abitibi renferme d'abondants dépôts fluvioglaciaires de sables et de graviers, notamment des eskers, reconnus comme des aquifères exceptionnels étant donné leurs caractéristiques hydrogéologiques intrinsèques et la faible perméabilité du roc sous-jacent. Une meilleure compréhension des régimes hydrauliques relatifs à ces systèmes est nécessaire afin d'établir une gestion adaptée de la ressource hydrique. Ainsi, une étude ayant recours aux isotopes des gaz rares fut initiée dans les eskers de la région d'Amos. Douze échantillons d'eaux furent prélevés dans l'esker Saint-Mathieu-Berry (SMB), la moraine d'Harricana, l'esker de Barraute et dans la plaine argileuse située entre ces formations. Spécifiquement, des analyses sur les concentrations en gaz rares ont été effectuées. Les résultats des rapports 20Ne/4He contre 3He/4He indiquent un mélange entre une composante radiogénique enrichie en 4He, tritiogénique enrichie en 3He et atmosphérique. Le rapport mesuré 3He/4He normalisé à celui de l'atmosphère (R/Ra), où Ra=1,386*10-6, varie entre 0.224±0.012 pour l'eau d'un puits privé prélevée dans le roc (P1) et 1.849±0.036 pour le puits d'Amos. Les âges 3H-3He, obtenus grâce aux contenus en tritium et en 3He mesurés, dévoilent la présence d'eaux modernes (≤32 ans) situées principalement dans les formations fluvioglaciaires. La moraine d'Harricana, marquée par une signature atmosphérique, présente les eaux les plus jeunes variant entre 6.44±1.30 et 9.80±1.29 ans. Les âges 3H-3He montrent une relation linéaire avec la profondeur des puits pour l'esker Saint-Mathieu-Berry (SMB) et la moraine d'Harricana. Cette relation, appuyant l'utilisation du modèle d'écoulement piston pour la plupart des puits, permet de calculer des gradients verticaux d'infiltration variant entre 0.9 et 7 m/an. Elle permet d'identifier un phénomène de dispersion/diffusion dans les puits du secteur sud de l'esker de SMB appuyé par la comparaison entre les concentrations en tritium et la courbe des précipitations à Ottawa. De ce fait, la datation 3H-3He ne semble pas valide pour les puits du secteur sud. La calibration du taux de production en 4He permet l'estimation des temps de séjour (U-Th)/4He des eaux dans les aquifères. Ces derniers montrent l'occurrence de masses d'eaux intermédiaires (50 à 6000 ans) et fossiles (≥6000 ans). Quatre échantillons de l'esker de SMB montrent des eaux possiblement d'âge intermédiaire (50 à 738 ans) selon les analyses (U-Th)/4He, mais modernes selon les analyses 3H/3He. Ces puits, en grande partie situés dans une zone de faille de type indéterminé, montre une signature d'un mélange entre une eau ancienne circulant dans les zones fragilisées du socle granitiques sous-jacent l'esker et de l'eau jeune. Les eaux de l'esker ne présentent pas de signature typique des eaux profondes circulant dans la plaine argileuse. D'autre part, l'âge apparent (U-Th)/4He le plus élevé de la zone d'étude est d'environ 8000 ans. Cet âge correspond à celui d'un puits situé dans le socle fracturé de la plaine argileuse. La salinité et le rapport 3He/4He mis en fonction de la profondeur des puits suggèrent un mélange entre de l'eau minéralisée riche en 4He radiogénique et de l'eau douce moderne plus superficielle dans l'aquifère du socle rocheux de la plaine. Cela peut également indiquer une augmentation graduelle de la salinité engendrée lors du transport de l'eau puisque le temps de séjour augmente aussi avec la distance longitudinale par rapport à la moraine d'Harricana. Ainsi, la moraine semble représenter une zone de recharge importante à la fois pour l'esker de Barraute et pour le socle de la plaine argileuse. Notons que les eaux les plus minéralisées et riches en 4He radiogénique sont celles provenant du socle fracturé Archéen de la plaine argileuse. Les températures de recharge obtenues varient entre -0.10±0.61°C et 11.64±0.73°C. Pour la plupart des puits, elles diminuent avec l'augmentation de l'élévation estimée pour la recharge. Les échantillons situés dans la plaine montrent les températures de recharge les plus basses (entre -0.10 et 2.91°C), alors que celles de l'esker SMB se situent entre 6.19 et 11.6°C. La paléotempérature pour la moraine d'Harricana est plus faible en surface (3.87°C) qu'en profondeur (9.52°C). ______________________________________________________________________________

Cette recherche réalisée dans le cadre d'un projet visant à développer les méthodes de caractérisation des eaux souterraines à l'aide des traceurs isotopiques a été entreprise grâce à un financement du FRQNT (programme partenariats-actions concertées sur les eaux souterraines). Ce projet de maîtrise s'est intéressé à la région de l'Abitibi-Témiscamingue. L'objectif était de quantifier l'apport d'eau souterraine aux tourbières à l'aide du 222Rn. Le 222Rn, radionucléide (demi-vie de 3.82 jours), produit par le 226Ra issu de la chaîne de désintégration de 238U, est un excellent traceur pour étudier les interactions entre les eaux souterraines et les eaux de surface. Les tourbières étudiées sont situées sur les flancs des eskers de Saint-Mathieu-de-Berry et de Barraute, de même que sur la moraine d'Harricana. Les sites expérimentaux ont été instrumentés et caractérisés dans le cadre d'un autre projet de recherche également financé par le FRQNT. L'eau recueillie montre des activités en 222Rn de 2,8 à 34,9 Bq/L dans les eaux des eskers et du socle fracturé archéen au-dessous des plaines séparant les eskers. L'activité en 222Rn varie de 0,02 à 16,59 Bq/L dans les eaux de tourbières. Aussi, les tourbières montrent une bonne corrélation entre l'activité du 222Rn et les ions totaux dissous, et plus particulièrement les ions HCO3-, SO42-, Mg2+ et Ca2+. La relation établie entre le 222Rn et la profondeur permet de conclure que la salinité de l'eau provient en grande partie des eaux des eskers. Un bilan de masse entre les eaux de l'aquifère, riches en 222Rn et les eaux de tourbières appauvries en sels et en 222Rn, permet d'estimer qu'entre 0,03 et 39% de toute l'eau qui alimente les tourbières provient de l'eau souterraine des eskers. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : 222Rn, tourbière, esker, eau souterraine, eau de surface, traçage, Abitibi-Témiscamingue.

Thèse (D.R.Min.)--Université du Québec à Montréal, 1990. / Cette thèse à été réalisée à l'Université du Québec à Montréal dans le cadre du programme de doctorat en ressources minérales extensionné de l'Université du Quebec à Chicoutimi. CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Sc.T)--Université du Québec à Chicoutimi, 1996. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Sc.T.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1996. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU