Le cours inférieur des rivières des basses terres de la baie James expose de nombreuses unités glaciaires et nonglaciaires qui ont enregistré les étapes importantes de l'évolution de l'inlandsis Laurentidien au cours du Quaternaire. Les séquences sédimentaires de ces différentes rivières présentent de nombreuses similarités, tant du point de vue de la composition que de la succession stratigraphique des unités. La distinction du nombre d'unités glaciaires et nonglaciaires, et par conséquent la chronologie relative des différents avancées et retraits glaciaires, reposent en grande partie sur l'obtention de datations fiables sur les unités nonglaciaires. Ces sédiments étant généralement trop vieux pour la méthode de datation au radiocarbone, des méthodes alternatives doivent être utilisées. Ce projet de maîtrise se penche sur la stratigraphie des sédiments quaternaires exposés le long de la rivière Nottaway et a comme objectif principal d'apporter de nouvelles contraintes géochronologiques dans le but de raffiner le cadre chrono-stratigraphique régional. Les travaux indiquent que les coupes stratigraphiques de ce secteur exposent au moins 3 unités de till qui reposent sur une unité nonglaciaire de plus de 5 mètres d'épaisseur renfermant de nombreux macrorestes ainsi que des bois anciens comprimés. Les bois de cette unité ont été datés par la méthode de radiocarbone et par la méthode Uranium-Thorium (Th/U) en utilisant la spectrométrie de masse (TIMS). Les sables fluviatiles-lacustres de l'unité nonglaciaire ont été soumis à un programme de datation par luminescence optiquement stimulée. De plus, le contenu paléoécologique (pollens et macrorestes) de la séquence organique a été analysé afin de préciser le contexte climatique de mise en place de cette unité. Enfin, le contenu pétrographique, minéralogique, et géochimique des tills a été aussi analysé afin d'obtenir des informations supplémentaires sur les roches sources des tills, et par conséquent renforcer les indices d'écoulements glaciaires déduits à partir de méthodes sédimentologiques. La datation au radiocarbone de deux échantillons de bois de la séquence a révélé des âges non fini. Les résultats Th/U indiquent qu'il y eu une seule phase principale de fixation de l'uranium et les âges obtenus varient principaiement entre 100 et 110 ka (âge moyen de: 103 ± 5 ka). La datation OSL des sables nonglaciaires révèle un âge de 96 ± 10 ka. Les résultats paléoécologiques indiquent une végétation de type boréal qui s'est développée sous un climat fort probablement aussi chaud qu'à l'actuel. Ces résultats tendent à confirmer que ces sédiments ont été mis en place au cours du dernier interglaciaire, tout juste à la fin du stade isotopique 5e. Les séquences glaciaires Wisconsiniennes qui reposent stratigraphiquement sur la séquence nonglaciaire sont représentées par un till sableux contenant exclusivement du matériel provenant de la Province du Lac Supérieur, et pour lesquels les directions d'écoulement sont globalement vers le sud-ouest. Le sommet de la séquence glaciaire consiste en deux tills silto-argileux qui contiennent jusqu'à 20% de matériel provenant de la plate-forme Paléozoïque de la baie d'Hudson et qui montrent des écoulements vers l'est et vers le sud-est. Ces tills ont fort probablement été mis en place au cours des récurrences du glacier d'Hudson.

Le Nunavut Central renferme la région où s'est développé l'un des principaux centres de dispersion glaciaire de l'inlandsis Laurentidien au cours de la dernière glaciation, soit le Dôme du Keewatin. La présence d'une forte couverture de sédiments glaciaires complique l'exploration minérale de ce territoire qui possède un fort potentiel économique, notamment en ce qui concerne les gisements aurifères. L'utilisation des dépôts de surface comme méthode de prospection représente donc une alternative prometteuse dans la recherche de gisements, mais cette approche est compliquée par une histoire glaciaire complexe caractérisée par des mouvements glaciaires variés découlant de migrations importantes de la ligne de partage des glaces du Keewatin (Keewatin Ice Divide-KID). Le but de ce projet était de vérifier la validité des méthodes de prospection glacio-sédimentaire comme outils pour l'exploration minérale. Les retombées de ce projet ont permis de fournir des contraintes sur les modes de transport glaciaire prévalant dans une région affectée par des multiples écoulements glaciaires. Les nombreuses réorganisations du KID ont eu des répercussions sur le patron de dispersion des dépôts de surface, ainsi que sur la dispersion aurifère. L'étude du contenu géochimique, pétrographique et minéralogique des tills de surface a été effectuée, et jumelée à une cartographie de détails des sédiments de surface et des mouvements glaciaires apparents. Nous avons documenté de nombreux écoulements glaciaires dont le principal est orienté vers le N-NNO. Plusieurs anomalies ainsi que des traînées de dispersion aurifères ont pu être détectées par la géochimie et le comptage des grains d'or visibles. Ces méthodes ont également permis d'établir des estimations sur les distances de transport pour les secteurs couverts par la campagne d'échantillonnage du till. Des traînées présentant des palimpsestes ont été répertoriées soulignant l'importance des remaniements causés par cet ancien centre de dispersion glaciaire. Des variations de la géomorphologie du territoire ont été documentées, par la présence d'un corridor composé de linéations glaciaires de taille variable, suggérant l'existence de variations au sein de la dynamique glaciaire locale et sur le transport glaciaire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dôme du Keewatin, prospection glacio-sédimentaire, dispersion aurifère, transport glaciaire, anomalie géochimique.

En 2004, un projet de caractérisation des dépôts meubles (cartographie, sédimentologie et lithostratigraphie) a été amorcé dans la région de Mont-Laurier. L'objectif principal de cette étude réalisée dans le cadre d'une maîtrise visait à définir l'histoire glaciaire et post-glaciaire de cette région. L'orientation des marques d'érosion glaciaire durant la dernière glaciation démontre un écoulement principalement vers le SSE. Cette phase d'écoulement a été confirmée par les formes fuselées et par la thématique de dispersion glaciaire réalisée à partir des affleurements de marbre localisés à l'est de la ville de Mont-Laurier. Les dépôts quaternaires de la région de Mont-Laurier-Grand-Remous reposent en discordance angulaire sur le socle du Bouclier canadien. Le till sableux typique des Laurentides est surmonté, en plusieurs endroits, de sables et graviers fluvioglaciaires. L'une des problématiques principales de ce projet de recherche consistait à analyser les vestiges possiblement associés à l'invasion de la Mer de Champlain ou à la présence de lacs proglaciaires dans les vallées de la rivière Gatineau et du Lièvre. La photo-interprétation du territoire, les levés des coupes, les analyses sédimentologiques et l'inventaire des indicateurs biologiques effectué par Dadswell (1974) indiquent que la vallée de la rivière Gatineau et la vallée de la rivière du Lièvre ont été occupées par deux plans d'eau différents. Dans la vallée de la rivière du Lièvre, on a observé des séquences de rythmites qui présentent des caractéristiques sédimentologiques de varves; elles témoignent de la présence d'un paléolac. En tenant compte de l'hypothèse où chacun des couplets de rythmites représente une année de sédimentation, on estime que cet environnement glaciolacustre a pu exister durant environ 350 ans. Ces varves ont une épaisseur moyenne de 1,5 cm. La diminution de l'épaisseur des varves vers le haut des séquences est interprétée comme un indice du recul de la marge glaciaire. Ces varves sont constituées d'une importante quantité d'argile (35%) et ce principalement dans les lits d'hiver. Elles s'apparentent ainsi à certaines varves des lacs Barlow et Ojibway, décrites par Veillette (1996), dans la région de l' Abitibi-Témiscamingue. Les littoraux associés à ce plan d'eau indiquent que l'altitude maximale atteinte a été d'environ 255 m. La vallée de la rivière Gatineau présente un modèle géomorphologique et sédimentologique différent. Les levés de coupes stratigraphiques n'ont pas permis d'identifier des séquences de varves. L'altitude maximale des dépôts littoraux est également inférieure à celle observée dans la vallée de la rivière du Lièvre, soit 235 m. Dans le cadre de la reconstitution de l'étendue des mers et des lacs post-glaciaires, Dadswell (1974) a utilisé la répartition spatiale de bioindicateurs afin de caractériser ces paléenvironnements. Le Mysis Relicta représente le bioindicateur le plus répandu et le plus fréquemment utilisé. Ses résultats démontrent la présence du Mysis Relicta dans la majorité des lacs du secteur de la rivière Gatineau; ce qui semble indiquer que ce bassin était relié avec celui de la Mer de Champlain. À l'opposé, dans la vallée de la rivière du Lièvre, aucun lac échantillonné ne contenait ce crustacé. Compte tenu des nombreux autres indices tel que l'altitude plus élevé de ce plan d'eau, la présence de sédiments rythmés qui s'apparentent à des varves et d'un mécanisme de retenu des eaux (seuil topographique) situé à l'aval glaciaire, il semble probable qu'un lac proglaciaire ait inondé la vallée de la rivière du Lièvre alors que les eaux marines envahissaient celle de la rivière Gatineau. Il serait donc question de deux bassins indépendants: l'un paramarin à l'ouest et glaciolacustre à l'est. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cartographie, Paléogéographie, Stratigraphie quaternaire, Sédimentologie, Mer de Champlain, Lac proglaciaire.

Les basses terres de la baie James forment un bassin sédimentaire majeur ayant enregistré les avancées et retraits de la marge glaciaire de l'inlandsis laurentidien. Malgré cette importance stratigraphique, il y a une grande lacune au niveau de la compréhension des événements quaternaires de cette région; la dernière étude réalisée remontant à plus de 30 ans. De plus, à l'est de la baie James, dans le territoire nordique du Québec, de récents modèles de chronologie relative dans l'écoulement des glaces ont démontré une succession complexe de mouvements glaciaires qui ne sont pas présents dans les reconstitutions paléogéographiques antérieures. Le canevas stratigraphique de cette région doit donc être revu sur la base d'études stratigraphiques et de datations absolues. Ce projet de recherche a consisté en l'échantillonnage de sédiments quaternaires affleurant le long de la rivière Harricana dans la portion des basses terres de la baie James. Les sédiments glaciaires ont été étudiés afin de déduire les grands axes d'écoulement glaciaire et les sédiments d'origine nonglaciaire ont été datés par luminescence optique et au radiocarbone. Les datations de ces unités non-glaciaires, qui sont en contact direct avec les unités glaciaires, ont permis d'apporter de nouvelles contraintes chronologiques sur ces avancées qui ont marqué la dernière glaciation. Plusieurs analyses (Sm-Nd, ³⁹Ar/⁴⁰ Ar, analyses des éléments majeurs et mineurs, etc.) ont été effectuées afin de vérifier les interprétations de terrain et de parfaire les patrons d'écoulements glaciaires régionaux. Les résultats ont permis de mieux définir le comportement de l'inlandsis Laurentidien au cours des cycles glaciaires récents et plus spécifiquement, l'apport des nombreux déplacements des dômes de dispersion dans les enregistrements glaciaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Basses terres de la Baie James, Rivière Harricana, Stratigraphie quaternaire, Inlandsis laurentidien, Dômes de dispersion, Séquence d'écoulements glaciaires, Géochronologie, Traceurs radiogéniques.

Les interactions entre les océans, l'atmosphère et les calottes glaciaires constituent la clé de voûte de la compréhension du système climatique global. Deux méthodes croisées sont possibles afin de dénouer les fils de cette trame complexe : la modélisation des processus et l'étude des fluctuations passées. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la seconde alternative et, plus précisément, aux interactions entre les marges glaciaires et les changements climatiques et océanographiques du dernier cycle glaciaire. La reconstitution et la compréhension de la dynamique des marges glaciaires exigent une connaissance précise de leur instabilité dans le temps afin d'appréhender les processus intrinsèques. Cependant, l'érosion des traces géologiques directes des fluctuations des marges glaciaires contraint à l'étude d'empreintes indirectes, les sédiments marins, comme unique source d'information. La localisation de la séquence sédimentaire étudiée ici (HU2008-029-016PC) est idéale puisque le régime sédimentaire du site a été influencé par la dynamique des calottes glaciaires régionales (i.e., laurentidienne, innuitienne et groenlandaise) durant les dernières glaciations. Cependant, l'analyse de cette archive sédimentaire présente des difficultés de datation. En effet, les méthodes traditionnelles chronostratigraphiques, telles que la stratigraphie isotopique (δ18O sur les tests de foraminifères) ou la datation par le radiocarbone (14C), ne permettent pas l'établissement de modèles d'âges concluants dans cette région. L'approche paléomagnétique utilisée dans cette thèse a dès lors été guidée par cette problématique chronostratigraphique, avant de permettre une lecture environnementale de la variabilité des lithofaciès sédimentaires et de leurs origines. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous proposons une chronostratigraphie originale sur base de mesures paléomagnétiques, plus précisément à partir de l'enregistrement de la paléointensité relative du champ magnétique terrestre par les sédiments. Toutefois, l'identification d'une modulation lithologique (e.g., taille des grains, concentration) des propriétés magnétiques nous a obligé à filtrer les données pour éliminer la composante "environnementale" du signal magnétique. Pour ce faire, nous avons conduit des analyses détaillées afin de caractériser les minéraux magnétiques présents. Les résultats nous ont permis de définir que l'aimantation rémanente naturelle était portée majoritairement par des grains de magnétite dans une gamme de taille adéquate pour un enregistrement optimal du champ magnétique terrestre existant au moment de leurs dépôts. Aussi, ces analyses ont permis l'identification de certaines couches non représentatives, ayant surtout enregistré une lithologie particulière; elles ont dès lors été écartées de l'enregistrement paléomagnétique proprement dit. Nous avons reconstruit le signal de paléointensité relative en normalisant l'aimantation rémanente naturelle par l'aimantation rémanente anhystérétique induite, afin de réduire significativement l'empreinte magnétique environnementale secondaire. Le signal obtenu se compare avec succès aux enregistrements et compilations existants ce qui a permis de dériver un modèle d'âge fiable couvrant le dernier cycle glaciaire (depuis 115 ka BP). La reconstruction des directions du champ magnétique terrestre a permis notamment l'identification de 2 excursions géomagnétiques (i.e., de Laschamp et de la mer de Norvège-Groenland) déjà bien connues et datées, renforçant ainsi la confiance dans le modèle d'âge proposé. Dans le second chapitre, nous avons mis à profit le nouveau cadre chronostratigraphique afin d'interpréter l'origine des dépôts carbonatés. Sur base d'analyses minéralogiques des carbonates associées à des données granulométriques, de microfluorescence X et aux propriétés magnétiques des grains, nous avons identifié 14 couches carbonatées grossières. La composition minéralogique a permis de lier l'origine de ces dépôts aux glaciers du nord de la baie de Baffin (i.e., Laurentidien et Innuitien), tandis que les couches de sédiments fins riches en titane ont été associées à d'autres sources (Groenland et/ou est de l'île de Baffin). Le chronométrage des couches carbonatées a permis d'associer ces dépôts à la dynamique des glaciers nordiques, sensibles aux oscillations climatiques (ou océanographiques) de haute fréquence de type Dansgaard-Oeschger (dépôt bref, <1.5 ka), ou avec des avancées majeures (suivis pas des retraits progressifs) des glaciers nordiques à différentes périodes glaciaires (dépôt long, 3-6 ka). Nous concluons que ces dépôts sont distincts des événements de Heinrich enregistrés dans l'Atlantique Nord. Dans le troisième chapitre, nous avons étudié les lithofaciès sédimentaires et les assemblages minéralogiques afin de retracer précisément les apports sédimentaires en provenance des marges groenlandaises et de l'île de Baffin. Pour ce faire, nous avons utilisé le programme SedUnMix afin d'estimer statistiquement les sources ayant contribué aux assemblages minéralogiques observés. Les sédiments en provenance de l'île de Baffin sont caractérisés par des dépôts rapides de sédiments grossiers transportés par la glace de mer et/ou des icebergs. Ils présentent également un synchronisme avec les dépôts carbonatés, ce qui suggère des réponses similaires des glaciers nordiques et de l'ouest de la baie de Baffin aux fluctuations et réorganisations océaniques de haute fréquence. Les sédiments en provenance du grand complexe glaciaire d'Uummannaq ont été mis en place durant de longs intervalles correspondant à des niveaux marins plus bas. Notamment, la signature sédimentaire singulière du dernier maximum glaciaire suggère une étendue de la marge glaciaire groenlandaise jusqu'à la marge du plateau continental. Des avancées plus réduites sur le plateau continental groenlandais ont également été identifiées durant les stades isotopiques 5b, 5d et 4. Globalement, les résultats de cette thèse permettent de confirmer l'installation rapide de larges glaciers couvrant la région innuitienne immédiatement après le dernier interglaciaire, comme le suggèrent de récents efforts de modélisation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Baie de Baffin, Dernier cycle glaciaire, Sédiments glaciomarins, Couches carbonatées, Paléocéanographie, Glaciers, Multi-proxy

Dans les Appalaches du sud du Québec, la déglaciation du Wisconsinien supérieur s'effectuait à contre-pente, créant ainsi un contexte favorable à la formation de lacs proglaciaires. Le niveau de ces lacs s'est abaissé par palier lors de la déglaciation de cols d'altitude de plus en plus basse. Dans le bassin versant de la rivière Chaudière, les premiers exutoires d'importance, associés au lac glaciaire Mégantic, entaillent le relief des Montagnes Frontalières à une altitude de 430 mètres au sud du lac Mégantic. Les hauts reliefs des Montagnes Frontalières sont séparés des Monts Notre-Dame, plus au nord, par un plateau de plus basse altitude limité par la ligne Baie Verte -Brompton et la faille de la Guadeloupe. On y retrouve des cols à 395 mètres d'altitude vers la rivière Saint-Jean à l'est et à 310 mètres vers le lac glaciaire Memphrémagog au sud-est. Ces exutoires potentiels sont situés respectivement à la rivière Famine et aux environs de ville de la Guadeloupe. Ils ne semblent toutefois pas avoir été reliés aux différentes phases glaciolacustres d'importance ayant affecté la Beauce. Dans la région de Saint-Damien, d'autres exutoires potentiels vers le nord-est se situent à des altitudes de 375 et 305 mètres. La persistance de glaces appalachiennes dans le centre de la Beauce a permis la déglaciation des Monts Notre-Dame et le drainage par le nord-est avant la déglaciation des exutoires de la Guadeloupe et de la rivière Famine. Les exutoires de Saint-Damien sont associés à des phases glaciolacustres nommées lac glaciaire Chaudière-Etchemin phase 1 et 2. Un delta à Saint-Raphaël témoigne du drainage vers le nord-est de ce plan d'eau vers la Mer de Goldthwait par la Rivière du Sud. Des analyses géochronologiques par luminescence ont été effectuées sur des sédiments de paléorivage dans la région de Mégantic et dans la région de Saint-Odilon. Les âges obtenus sont respectivement associés à la perte d'étanchéité des masses glaciaires résiduelles du centre de la Beauce et au passage entre la phase 1 et 2 du lac glaciaire Chaudière-Etchemin. Les résultats de ces analyses datent ces évènements à 14.0 ± 1.0 et 12.4 ± 0.9 ka. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Géologie, Quaternaire, Géomorphologie, lacs proglaciaires, drainage, Tardiglaciaire, rivière Chaudière, Beauce, luminescence, sédiments glaciolacustres, paléorivages