Soutenance mémoire
DESCRIPTION GEOLOGIQUE DU SAGUENAY-LACSAINT-JEAN
Géologie du socle rocheux
La région du Saguenay-Lac-St-Jean se situe sur le Bouclier canadien et fait partie de la grande province géologique du Grenville (Rivers et al., 1989). Celle-ci est caractérisée majoritairement par un socle composé de roches ignées et de haut grade métamorphique (anorthosite, granite, complexe gneissique incluant paragneiss et orthogneiss), datant de l’ère précambrienne, soit de la période du mésoprotérozoïque (~ 1 500 à 1 000 Ma) (Hébert, 2004). On retrouve également quelques lambeaux de calcaire et de shale fossilifères du Paléozoïque inférieur (Ordovicien supérieur ~ 450 Ma) dans la région de Saint-Honoré et en bordure (nord et sud) du lac Saint-Jean (Saint-Félicien, Chambord, Saint-Méthode, etc.) (Avramtchev, 1993). Leur origine provient de la présence d’une mer tropicale peu profonde qui a recouvert une partie du Bouclier canadien de 450 à 200 Ma.
Des contraintes tectoniques associées à l’orogénie grenvillienne ont été appliquées sur la région et ont contribué à la fracturation du socle rocheux. De plus, suite à la fonte du glacier continental de la dernière glaciation et du retrait des eaux de fonte qui ont amené la décompression du roc de la région, de nombreuses fractures subhorizontales se sont développées à la surface du roc. Ainsi, ces événements géologiques ont permis la formation d’aquifères rocheux fracturés dans les premiers mètres du socle.
Les roches sédimentaires présentent des fractures à pendage subvertical et subhorizontal principalement; alors que le pendage général des fractures dans les roches magmatiques serait plutôt subvertical, mais souvent subhorizontal dans les premiers 20 mètres près de la surface. De plus, les roches sédimentaires ont tendance à être plus perméables que les roches cristallines fracturées (Freeze et Cherry, 1979; Lemieux et al., 2009).
Dans la région, on peut observer de nombreuses zones de failles associées à des zones du socle très fracturées (Roy et Rouleau, 1999). Certaines de ces zones sont constituées par les failles bordant le graben du Saguenay, qui est un fossé d’effondrement tectonique d’orientation est-ouest. Une autre structure majeure de la région est associée au Horst de Kénogami, localisé à l’est du lac Saint-Jean et qui est composé essentiellement d’anorthosite assez fracturée.
Géologie des dépôts de surface
Le socle rocheux de la région est couvert de matériaux granulaires datant de la période du Quaternaire (LaSalle et Tremblay, 1978). C’est en fait lors de la dernière glaciation et déglaciation, celle du Wisconsinien, que ces dépôts ont été mis en place sur le socle régional. Tout d’abord, en période glaciaire, un till de fond est transporté par les glaciers à leur base et est déposé directement sur le socle rocheux. Lors du retrait des glaces, le matériel situé au sommet des glaciers est quant à lui déposé sur le till de fond; ce type de dépôt est un till d’ablation. Ensuite, avec la fonte de la glace, des rivières se sont formées amenant des sédiments fluvioglaciaires (sable et gravier) à se déposer. Une fois les glaciers retirés, ils ont laissé place à des lacs proglaciaires et à la mer Laflamme, qui ont permis la mise en place de sédiments glaciolacustres et glaciomarins (gravier, sable, silt et argile). Des sédiments alluviaux (sable et gravier) sont ensuite transportés par les rivières et recouvrent par endroit les dépôts glaciolacustres et glaciomarins le long des cours d’eau actuels. Enfin, aux endroits où l’action des cours d’eau ne se fait pas ressentir, on retrouve parfois sur la couche supérieure des formations quaternaires, des sédiments éoliens, de versant ainsi que des dépôts organiques qui se mettent en place encore aujourd’hui.
SITES INVESTIGUES
La région du Saguenay-Lac-Saint-Jean présente un contexte géologique favorable aux connexions hydrauliques directes entre un aquifére granulaire et un aquifére rocheux, puisque le roc régional est assez fracturé et est recouvert en grande partie de dépôts meubles perméables. Dans la région, six sites ont été investi gués pour mettre en évidence de telles connexions aux échelles régionale et locale; soit quatre sites aménagés par l’équipe du PACES-SLSJ de l’UQAC : le site de Métabetchouan-Lac-à-laCroix et les sites doubles de Vauvert, de Saint-Méthode et de Saint-David-de-Falardeau, ainsi que les champs captant municipaux de Saint-Félicien et de Petit-Saguenay.
Échelle régionale – Site de Métabetchouan-Lac-à-la-Croix
Le site de Métabetchouan-Lac-à-la-Croix est localisé au sud-est du lac Saint-Jean. Plus précisément, il est situé sur les basses-terres du lac, en contrefort des hautes-terres au sud. Ce site est instrumenté par deux piézomètres (PZ-S6-1 et PZ-S6-2) installés dans les dépôts meubles et dont le diamètre est de 2,54 cm.
Échelle locale – Champs captant municipaux
Dans la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean, quarante-trois municipalités distribuent à leur population respective de l’eau souterraine alors que seulement neuf municipalités leur distribuent de l’eau de surface. La grande majorité de ces municipalités exploite des aquiféres composés de matériaux granulaires (89,4%), alors que seulement quelques-unes exploitent des aquiféres rocheux fracturés pour alimenter leur population en eau potable (10,6 %) (PACES-SLSJ, 2013). Parmi celles qui exploitent le roc fracturé, deux sont munies de puits d’observation aménagés à la fois dans le roc et dans les dépôts meubles, soit les municipalités de Saint-Félicien et de Petit-Saguenay. La disponibilité des données hydrogéologiques dans les différentes formations aquiféres de ces champs captant rend possible une investigation à l’échelle locale des connexions hydrauliques entre celles-ci.
Champ captant municipal de Saint-Félicien
La ville de Saint-Félicien est située à l’ouest du lac Saint-Jean et son champ captant est localisé au sud-est de la municipalité, près de la rivière à l’Ours . Ce dernier contient huit nids de piézométres, soit des piézométres installés dans différents milieux aquiféres mais dans un même forage, deux piézométres individuels dans le roc et deux puits de pompage . Un de ces puits, le puits P-3, pompe à la fois dans les dépôts de moraine et dans le calcaire fracturé. Alors que le second puits, le puits P 4, pompe uniquement dans une formation composée de sable et gravier.
Champ captant municipal de Petit-Saguenay
La municipalité de Petit-Saguenay est localisée dans la partie est de la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean et son champ captant est situé au sud-ouest du centre urbain . Le champ captant municipal est équipé d’un puits dans le roc, le puits P-3 et de quatre piézomètres individuels . La nappe d’eau contenue dans les dépôts granulaires et celle contenue dans le roc fracturé sont toutes deux munies de puits d’observation (trois dans le roc et deux dans les dépôts).
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Table des matières
1 INTRODUCTION
2 PROBLÉMATIQUE
2.1 Problématique à l’échelle régionale
2.2 Problématique à l’échelle locale
2.3 Problématique générale
3 DESCRIPTION GÉOLOGIQUE DU S AGUENAY-LAC-S AINT-JEAN
3.1 Géologie du socle rocheux
3.2 Géologie des dépôts de surface
4 SITES INVESTIGUÉS
4.1 Échelle régionale – Site de Métabetchouan-Lac-à-la-Croix
4.2 Échelle locale – Champs captant municipaux
4.2.1 Champ captant municipal de Saint-Félicien
4.2.2 Champ captant municipal de Petit-Saguenay
4.3 Échelle locale – Sites doubles
4.3.1 Site double – Vauvert
4.3.2 Site double- Saint-Méthode
4.3.3 Site double – Saint-David-de-Falardeau
5 METHODOLOGIE
5.1 Base de données du PACES-SLSJ
5.1.1 Données existantes
5.1.2 Données acquises au cours du PACES-SLSJ
5.2 Piézométrie
5.3 Essai de pompage
5.3.1 Physique de l’écoulement
5.3.2 Suivi in situ de paramètres physico-chimiques de l’eau
5.4 Diagraphies en forage
5.5 Simulation numérique
6 RÉSULTATS
6.1 Piézométrie
6.1.1 Site de Métabetchouan-Lac-à-la-Croix
6.1.2 Saint-Félicien
6.1.3 Petit-Saguenay
6.1.3 Sites doubles
6.2 Essais de pompage
6.2.1 Saint-Félicien
6.2.2 Petit-Saguenay
6.2.3 Site double – Vauvert
6.2.3.1 Paramètres physico-chimiques mesurés in situ
6.2.4 Site double – Saint-Méthode
6.2.4.1 Paramètres physico-chimiques mesurés in situ
6.2.5 Site double – Saint-David-de-Falardeau
6.2.5.1 Paramètres physico-chimiques mesurés in situ
6.3 Diagraphies
6.3.1 Vauvert
6.3.2 Saint-Méthode
6.3.3 Saint-David-de-Falardeau
6.4 Simulation numérique
6.4.1 Caractéristiques du modèle
6.4.2 Simulation de l’impact des connexions hydrauliques sur les charges
hydrauliques
6.4.3 Simulation de l’impact des connexions hydrauliques sur l’hydrogéochimie
7 INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS ET DISCUSSION
7.1 Piézométrie
7.2 Essais de pompage
7.2.1 Champs captant municipaux
7.2.2 Sites doubles
7.2.3 Paramètres physico-chimiques mesurés in situ
7.3 Diagraphies
7.4 Simulations numériques
7.5 Discussion
7.5.1 Quantité
7.5.2 Qualité
8 CONCLUSION
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