Transport et écoulements glaciaires dans le secteur de la Baie James :
implications pour l'exploration minérale dans les régions à forte couverture sédimentaire de l'Abitibi-Jamésie

Projet DIVEX SC27


Responsable du projet

Martin Roy, UQAM, courriel

Collaborateurs

Ross Stevenson, UQAM, GEOTOP-UQAM-McGill
Guillaume Allard, UQAM
Hugo Dubé-Loubert, UQAM
Localisation

Localisation de la région à l'étude dans le contexte de la géologie quaternaire régionale. La figure montre la limite marine maximale de la Mer de Tyrrell, la limite des réavancées tardi-glaciaire de Cochrane I-II et Rupert, les écoulements glaciaires régionaux (traits gris pâles), et la moraine d'Harricana (en noir). (modifié de Veillette, 1997)

Introduction

L’ensemble du territoire québécois a été affecté par de nombreux avancés et retraits glaciaires qui témoignent des étapes importantes du développement de l’inlandsis Laurentidien au cours du dernier cycle glaciaire. L’exploration minérale dans ces régions ayant été affectées par les glaciations est compliquée par la présence de plusieurs mètres de sédiments quaternaires qui recouvrent une grande partie du socle rocheux sous-jacent. Cette situation touche particulièrement les régions de la Jamésie et du nord de l’Abitibi qui présentent un potentiel élevé pour les ressources diamantifères et en métaux de base. Pour contrer ce problème, de nombreuses campagnes d’exploration ont mis l’accent sur l’échantillonnage de sédiments glaciaires en surface et en profondeur (par forages) afin d’identifier des cibles susceptibles de mener à la découverte de gisements économiques. Cette approche est cependant limitée par le manque de d’information sur le nombre exact d’unité glaciaire (tills) formant cette couverture sédimentaire, ainsi que sur les directions d’écoulements qui se rattachent à ces avancées glaciaires. De plus, la cartographie des marques d’érosions sur les affleurements rocheux du Bouclier Canadien indique que l’histoire glaciaire de cette région est ponctuée de nombreux écoulements glaciaires aux directions variées (Veillette et Pomares, 1991; Parent et al., 1995; Veillette, et al., 1999), rendant ainsi complexe l’interprétation de résultats d’anomalies géochimiques ou de traînées de bloc minéralisés.

Problématique

Bien que les grands ensembles quaternaires de la géologie de surface soient bien compris (Dyke et Prest, 1987), la compréhension de l’histoire glaciaire ancienne demeure moins bien connue. Ceci est attribuable en grande partie à l’absence de coupes stratigraphiques naturelles sur le Bouclier Canadien, ce qui prive ces régions d’informations stratigraphiques détaillées. La compréhension des événements glaciaires anciens peut être toutefois augmenté de façon considérable par l’étude même des sédiments formant cette épaisse couverture de sédiments.

Bien que les séquences sédimentaires des différents secteurs des basses-terres présentent de nombreuses similarités, il existe cependant de nombreux désaccords en ce qui a trait au nombre d’unités glaciaires et nonglaciaires présentes, ainsi que sur la chronologie relative des différentes avancées glaciaires (Thorleifson et al., 1992, 1993). La principale source de ces conflits d’interprétation est l’absence de datations fiables sur les unités nonglaciaires, la plupart des sédiments étant trop vieux pour la méthode de datation au radiocarbone.

Objectifs et méthodologie

Dans le secteur québécois des basses-terres, aucune étude d’envergure à été consacrée à la chronologie des événements glaciaires, ainsi qu’à la composition et la provenance des tills formant ces séquences sédimentaires. L’étude de la stratigraphie exposée le long de ces rivières s’avère donc une étape fondamentale autant pour la compréhension de l’histoire glaciaire des basses-terres de la baie James et des régions adjacentes, que pour le développement des méthodes d’exploration minérale.

L’objectif principal de ce projet est donc de produire un cadre chrono-stratigraphique regroupant les principaux événements glaciaires et nonglaciaires ayant affecté la région. Pour ce faire, nos travaux se penchent sur la provenance des unités glaciaire à partir de méthodes sédimentologiques, pétrologiques et géochimiques. De plus, afin de permettre la corrélation d’unités à travers différents secteurs des basses-terres, il est essentiel de dater ces séquences sédimentaires. La datation de sédiments organiques anciens représente donc un autre aspect important de ce projet.

Résultats et conclusions

Les résultats préliminaires de l’étude de coupes stratigraphiques quaternaires exposées le long des cours inférieurs des rivières Harricana et Nottaway indiquent une succession d’événements complexes pour la région des basses-terres de la baie James. Une séquence d’au moins quatre unités de tills à été documenté. Les écoulements glaciaires recensés à partir de ces tills montrent de fortes similarités avec la séquence de mouvements glaciaires recensés à partir des marques d’érosion sur les roches du Bouclier Canadien (Veillette et Pomares, 1991; Veillette, 1995; Parent et al., 1995; Veillette et al. 1999). Nos données préliminaires de fabriques de till et sur la pétrologie des clasts formant les tills indiquent que le till le plus ancien a été mis en place par une avancée glaciaire vers le nord-ouest. Le till sus-jacent aurait été le résultat d’une mouvement glaciaire vers l’ouest, et qui aurait été suivit par une avancée vers le sud-ouest. Enfin, le dernier mouvement glaciaire correspond aux avancées tardi-glaciaire de Cochrane.

Coupe statrigraphique des Tourbes

Coupe stratigraphique des Tourbes dans le secteur de la rivière Nottaway.
Coupe stratigraphique Main

Coupe stratigraphique Main dans le secteur de la rivière Harricana.

La séquence de tills repose sur une importante unité nonglaciaire composée d’argile massive, de sédiments organiques (fragments de bois et débris de feuilles) et de sables fluviatiles. Les résultats préliminaires de la datation par luminescence optique et U-Th de cette unité indiquent que ces sédiments se sont mis en place au cours du dernier (Sangamonien) interglaciaire, aux alentours de 107 à 130 ka. Ceci suggère que l’écoulement ancien vers le sud-est documenté aux Mine Selbaie dans le nord de l’Abtitbi (Veillette et al., 1989) est antérieur aux événements glaciaires documentés sur les rivières Harricana et Nottaway. Un retrait partiel de la marge glaciaire est également indiqué par la présence d’une unité de varves consolidées et déformées qui séparent en deux cette séquence de quatre tills. La position stratigraphique de ces sédiments glaciolacustres anciens montre des ressemblances avec les « superclays » décrits dans de nombreux forages du nord-ouest du Québec et du nord-est de l’Ontario (Veillette et al., 1989). Nos résultats suggèrent donc que nos travaux devraient permettre de tracer des parallèle avec la stratigraphie documenté à partir de forage en Abitibi-Jamésie, en plus d’être en mesure de préciser les directions d’écoulements associés aux différents tills recensés en forage.


Références

Dyke, A.S., Prest, V.K., 1987. Late Wisconsinian and Holocene history of the Laurentide Ice Sheet : Géographie physique et Quaternaire, v. XLI, p. 237-263.

Parent, M., Paradis, S.J., Boisvert, E. 1995. Ice-flow patterns and glacial transport in the eastern Hudson Bay region : implications for the late Quaternary dynamics of the Laurentide Ice Sheet, Canadian Journal of Earth Sciences, v. 32, p. 2057-2070.

Thorleifson, L.H, Wyatt, P.H. and Warman, T.A., 1993. Quaternary Stratigraphy of the Severn and Winisk Drainage Basins, Northern Ontario; Geological Survey of Canada Bulletin 442, 59 p.

Thorleifson, L.H., Wyatt, P.H., Shilts, W.W. and Nielsen, E., 1992. Hudson Bay Lowlands Quaternary Stratigraphy: Evidence for Early Wisconsinan Glaciation Centered in Quebec; in The Last Interglacial-Glacial Transition in North America, (ed.) Clark, P.U. and Lea, P.D., Boulder, Colorado, Geological Society of America, Special Paper 270, p. 207-221.

Veillette, J.J., Averill, S.A., LaSalle, P., Vincent, J.S., 1989. Quaternary geology of Abitibi-Témiscamingue and mineral exploration: Geological Association of Canada Fieldtrip Guidebook, 112 p.

Veillette, J.J., Pomares, J-S., 1991. Older ice flows in the Matagami-Chapais area, Québec: Geological Survey of Canada Paper 91-1C, p. 143-148.

Veillette, J. J. 1995 : New evidence for northwestward glacial ice flow, James Bay region, Quebec, in Current Research 1995-C : Geological Survey of Canada, p. 249-258.

Veillette, J.J. 1997 : Le rôle d’un courant de glace tardif dans la déglaciation de la Baie James : Géographie physique et Quaternaire, vol. 51, p. 141-161.

Veillette, J.J., Dyke, A.S., Roy, M., 1999, Ice-flow evolution of the Labrador Sector of the Laurentide Ice Sheet: a review, with new evidence from northern Québec: Quaternary Science Reviews, v. 18, p. 993-1019.


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