221 - Géomorphologie et Quaternaire de l'Est du Québec

Nous avons lancé en 1978 un vaste programme de recherche sur les talus d'éboulis du nord de la Gaspésie qui comportait trois volets complémentaires : 1) préciser l'influence des changements environnementaux sur l'évolution postglaciaire des talus d'éboulis aux échelles plurimillénaires et pluriséculaires; 2) dresser l'inventaire des processus géomorphologiques qui agissent sur ces talus, identifier les facteurs qui les contrôlent, les spatialiser et évaluer leur impact respectif sur le bilan sédimentaire à l'échelle du versant; 3) accroître la prévention des risques naturels reliés à la dynamique des versants par une meilleure connaissance des aléas. L'apport et les retombées de ces recherches réalisées, au plan épistémologique, à la charnière entre la géomorphologie climatique franco-allemande et la géomorphologie dynamique anglo-saxonne, est considérable. Plusieurs générations d'étudiants gradués y ont joué un rôle essentiel. Utilisant de nombreuses méthodes, cette recherche a permis de préciser l'impact des dynamiques paraglaciaires, l'influence du pergélisol tardiglaciaire et de l'afforestation sur l'évolution postglaciaire des talus, de révéler de nombreux processus originaux, parfois inédits, d'élaborer des modèles de sédimentation colluviale qui font aujourd'hui référence et, enfin, d'établir les grandes lignes du bilan sédimentaire de ces versants dont l'originalité n'est plus à démontrer. Ce bilan permettra d'identifier les pistes de recherche les plus prometteuses.

Au cours du 20e siècle, deux écoles de pensée opposées ont coexisté concernant la nature de la glaciation wisconsinienne dans l'Est du Canada. La théorie maximaliste suggère que les Maritimes ont été englacées par l'inlandsis laurentidien jusqu'au bord de la plate-forme continentale tandis que la théorie minimaliste suggère une englaciation par un complexe de calottes glaciaires régionales en coalescence. Les Îles-de-la-Madeleine, situées au centre du golfe du Saint-Laurent, sont au cœur de ce débat. Les unités exposées sur l'archipel ont été décrites de manière détaillée et ont été échantillonnées pour la granulométrie et la micromorphologie. Plus de quarante fabriques ont été mesurées sur le terrain et des échantillons de matière organique ont été prélevés pour la datation (14C). L'ensemble des résultats révèlent que le nord des îles a été englacé par l'inlandsis laurentidien via l'île d'Anticosti ainsi que par une calotte glaciaire provenant de l'est, probablement de Terre-Neuve, comme en témoigne un till d'origine appalachienne. Le sud de l'archipel a été recouvert par la calotte glaciaire Escuminac progressant vers le sud-est durant le Wisconsinien supérieur. Une transgression marine d'au moins 20 m d'altitude a succédé à la dernière glaciation. Finalement, des fentes de gel fossiles témoignent de conditions périglaciaires sur l'archipel après la déglaciation.

Le modèle de glaciation dans le Golfe du Saint-Laurent au Wisconsinien supérieur implique la coexistence de l'Inlandsis laurentidien et de calottes glaciaires régionales. La Gaspésie occupe une région clé à la confluence de trois masses glaciaires : 1) la calotte gaspésienne, centrée sur les monts McGerrigle, s'étendait vers l'est jusqu'à la baie de Gaspé; 2) l'Inlandsis laurentidien, dévié dans le chenal Laurentien, passait au nord de la Gaspésie; et 3) la calotte d'Escuminac, sise au nord de l'Île-du-Prince-Édouard. Cette configuration des masses glaciaires a eu des incidences régionales sur le relèvement glacio-isostatique et les variations du niveau marin relatif qu'il convient de préciser. L'inventaire des indices d'écoulement glaciaire ainsi que l'analyse de données stratigraphiques, pétrographiques et géochimiques récoltées dans la région de Gaspé apportent de nouvelles précisions quant aux limites des trois masses glaciaires. Combinées à de nouvelles datations AMS, les analyses témoignent de la coalescence de ces trois calottes dans l'est gaspésien avant 15,5 à 14,8 ka cal. BP, qui marque le début de la déglaciation dans la région. Les étapes de retrait glaciaire sont spécifiées jusque vers 13,7 ka cal. BP. Le patron de variations du niveau marin relatif implique une transgression marine ayant atteint 32 m, puis une rapide émersion des terres. Les données sismiques indiquent un bas niveau marin d'environ 30 m sous l'actuel, suivi d'une longue période de submersion.

La majorité des vallées du nord de la péninsule gaspésienne ont abrité des langues glaciaires connectées à la calotte appalachienne lors de la phase initiale de déglaciation et d'ouverture d'une baie de vêlage dans l'estuaire du Saint-Laurent. L'ouvrage de Hétu et Gray (2000) a permis de cartographier et documenter des deltas de contacts glaciaires dans les vallées de la portion nord-est de la péninsule. Ces vallées furent subséquemment ennoyées lors d'une transgression associée à la mer de Goldthwait, suivant le retrait des langues glaciaires. Même si le patron général de transgression est connu, les étapes associées à la régression forcée qui suivit au cours de l'Holocène ont été peu détaillées. Afin de comprendre l'architecture d'une vallée incisée de milieu glaciaire, des terrasses fluviales dans la vallée de la rivière Matane ont été étudiées, menant à l'élaboration d'un modèle conceptuel de construction de la plaine alluviale qui comporte plusieurs points de similitude avec les modèles de vallées de fjord. Des analyses stratigraphiques, géochimiques, des images LIDAR à haute résolution et des datations au radiocarbone ont permis de reconstituer quatre environnements sédimentaires : une unité sous-glaciaire, une unité de rythmites prodeltaïques, un delta de type Gilbert, et unité sommitale d'origine fluviatile. Les variations du niveau marin relatif au cours de l'Holocène apparaissent comme le principal mécanisme de contrôle sur la sédimentation dans cette vallée incisée.

Le Quaternaire du Témiscouata a fait l'objet de très peu d'étude. Cependant, tous les auteurs ayant travaillé dans la région s'entendent sur la présence d'un lac proglaciaire, le lac Madawaska. L'étendue maximale du lac ainsi que les fluctuations de ses niveaux sont encore mal connues. De plus, un réseau de lacs proglaciaires a surement occupé les vallées libres de glace bien avant la transgression maximale du lac Madawaska à 195 mètres d'altitude. Il n'existe aucune information dans la littérature sur ces phases lacustres antérieures au lac Madawaska. Un inventaire des dépôts de surface et une coupe stratigraphique dans le secteur de Lac-des-Aigles ont été réalisés. Une carte morpho-sédimentologique résume l'information. La base de la coupe correspond à une unité deltaïque surmontée d'une unité littorale qui culmine à plus de 243 m. L'unité deltaïque est composée de sédiments fluvioglaciaires faillés et plissés alors que l'unité littorale est composée d'une alternance de lits horizontaux de sable fin et de sable silteux présentant des stratifications obliques entrecroisées bidirectionnelles. Cette unité suggère l'existence d'un niveau lacustre à une altitude de 243 m surmontant une phase deltaïque de contact glaciaire. Il s'agirait de la phase du lac proglaciaire des Aigles tel que mentionné par Dumais et al. (1998). Des bourrelets allongés composés de dépôts littoraux perchés à 240 m permettent de circonscrire l'étendue de cette phase lacustre proto-Madawaska.

La présentation proposera une classification des glaces observées dans les cavernes du sud du Québec. La période d'observation s'étend de l'hiver 2005 à l'hiver 2013. Les cavernes visitées se situent essentiellement dans les collines de la Gatineau, et sont développées dans les marbres de Grenville. Les glaces qu'elles contiennent se forment fin décembre et disparaissent en avril. Leur diversité est similaire à celle des cavernes des Basses Terres du St Laurent et des Appalaches.La classification proposée repose sur la circulation de l'eau et de la vapeur dans les réseaux souterrains. Suivant cette classification, on distingue 4 types de glace : le givre issu de la condensation sur les parois, les glaces subaériennes formées par les infiltrations d'eau, les glaces de planchers associées aux ruisseaux et les aiguilles de glace (pipkrakes) produites par les forces capillaires. Chacun de ces types de glace fournit des sédiments cryogéniques spécifiques, de plus, leur distribution à l'intérieur des cavernes a une influence sur les mousses, les lichens, les algues et les insectes.  Les analyses cristallographiques et isotopiques- oxygène-18 et deutérium- permettent d'aller dans le détail de l'édification de chacun de ces types de glace. Les images au microscope à balayage électronique de la calcite cryogénique ainsi que celles de la vie végétale et animale permettent de saisir la richesse et la diversité des glaces et de la vie en hiver à l'entrée des cavernes du sud du Québec.

Les glaces de paroi résultent du gel progressif des eaux de ruissellement sur une falaise. Dans le nord de la Gaspésie, soixante de ces glaces, parfois volumineuses (> 3000 m³), ont été localisées près des routes. Entre 2000 et 2012, le Ministère des Transports du Québec (M.T.Q.) a effectué 440 interventions pour déblayer les blocs de glace tombés sur la chaussée. Une meilleure compréhension des mécanismes de croissance, de fonte et d'écroulement de ces glaces est nécessaire pour améliorer la gestion du risque. L'évolution volumétrique de quatre glaces de paroi a été simulée à l'aide de modèles thermodynamiques et validée à partir de mesures du volume de glace effectuées au LiDAR. Les modèles ont permis de démontrer que la convection de l'air froid (< 0^oC) est le principal responsable de leur croissance. La fonte des cascades de glace, issues du gel des eaux d'une chute, est initiée par l'augmentation du débit. Celle des carapaces de glace, issues du gel d'une résurgence, est plutôt le résultat de la convection de l'air chaud (> 0^oC) et du rayonnement solaire. Enfin, une méthode de prévision des chutes de blocs de glace a été développée en comparant, à l'aide de modèles logistiques, les dates des interventions du M.T.Q. avec les données météorologiques d'Environnement Canada. Le calcul des degrés-jours de fonte et le suivi du meilleur modèle statistique permettent de prédire l'écroulement de certaines glaces de paroi à quelques jours près.

Quatre paramètres caractérisent la dynamique hydrologique des crues : l'amplitude, la durée, la fréquence et la propagation. Tout en considérant les trois premiers paramètres, cette étude porte sur la propagation d'une onde de crue (POC). Pour collecter les données nécessaires, des senseurs à pression ont mesuré les fluctuations du niveau d'eau à six endroits sur le chenal principal de la rivière à Pierre et deux pluviomètres sont installés aux extrémités du territoire. L'échantillonnage s'étend sur 15 mois et 27 POC ont été extraites. La pente de régression unissant le passage du maximum de crue au niveau de chaque senseur permet d'obtenir le sens, la vitesse et la cohérence des évènements. Puisqu'une POC représente le résultat des interactions entre les variables environnementales hydrométéorologiques et physiques, l'analyse de ces dernières face aux caractéristiques de POC, permet d'y quantifier leur influence. Le choix des variables est fait en fonction de liens avec le phénomène précédemment reconnus par la littérature : précipitations, conditions antécédentes, présence de neige, pentes, pédologie, rapport de bifurcation, densité de drainage, circularité et végétation. En effet, certaines variables environnementales ont des liens de causalité (r) ou des distributions significativement différentes (KW) en fonction des POC. Le constat principal est que les évènements printaniers sont plus rapides et moins prévisibles que ceux de l'été donc, potentiellement plus dévastateurs.