Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes

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Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes
Synthèse des grands ensembles et
spécificité géologique du Québec
Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes
Contexte géologique québécois             Préparation au voyage

       Vue d’ensemble                 Consignes, lieux et programme

            Bouclier canadien

          Monts des Appalaches

       Plate-forme du Saint-Laurent
Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes
Contexte géologique québécois                   Préparation au voyage

                                Autres études

                                 Minéralurgie

                                 Géophysique

                      Hydrogéologie, réhabilitation et
                      surveillance des stériles miniers
Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes
Trajet en avion

Nous devons être à l’aéroport au minimum 3h avant le décollage pour avoir une marge de temps afin de
s’enregistrer, déposer les bagages, passer les douanes et les portiques de sécurité. La file d’attente peut être
longue.  RDV au CFA à 6h00 le vendredi 7 septembre puis trajet en minibus jusqu’à l’aéroport St Exupéry.
Nous aurons un vol de correspondance pour nous poser directement à Rouyn-Noranda.
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Bagages

                Bagages de cabine

                   Article standard   Article personnel                     Bagage enregistré en soute
                   23 x 40 x 55 cm
Dimensions         Roulettes et                                    Frais              Poids et dimensions
                                      16 x 33 x 43 cm
maximales          poignées
                                                                                      Poids maximal par bagage : 23kg
                   comprises.
Poids maximal      10 kg (22 lb)      10 kg (22 lb)                                   Dimensions linéaires maximales par
                                                                   •   1erbagage :    bagage : 158 cm
                                                                       Gratuit
Remarque : Collations ou nourriture à manger à bord                                   Bagage de poids excédentaire :
                                                                   •   2ebagage :     100 $ CA/US pour les bagages de 23 à 32
•   Toute nourriture doit être emballée ou                Par          100 $ CA/US    kg
                                                          adulte
    conservée dans un contenant,
                                                                   • Chaque bagage    Bagage hors format :
•   Vous ne pouvez pas consommer vos propres                         supplémentaire   100 $ CA/US pour les bagages mesurant
    boissons alcoolisées à bord,                                     :                entre 158 et 292 cm
•   Les liquides doivent toujours être achetés                         225 $ CA/US
    après que vous avez passé le point de contrôle.                                   Si un bagage est à la fois hors format et
                                                                                      de poids excédentaire, le supplément de
                                                                                      100 $ ne s'applique qu'une seule fois.
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Bagages

A emporter impérativement dans votre sac en cabine

 Vos papiers :
     •   passeport,
     •   carte d’identité,
     •   carte d’étudiant,
     •   carte bancaire,
     •   dollars canadiens,
     •   permis de conduire français (et international pour ceux qui possède le document),
     •   votre billet électronique imprimé,
     •   votre numéro d’AVE imprimé (Autorisation de Voyage Electronique)

Remarque : Prévoir une copie de vos papiers d’identités et de voyage sous format papier et
numérique (clé USB ou sur boîte mail) afin de justifier votre identité lors d’une perte de papier.

 Des vêtements de rechange dans le cas où votre bagage en soute aurait été retardé ou
  perdu.
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Trajet
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Trajet
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Contexte géologique québécois

       Vue d’ensemble

            Bouclier canadien

          Monts des Appalaches

       Plate-forme du Saint-Laurent
Synthèse des grands ensembles et spécificité géologique du Québec - Géologie & Alpes
Contexte géologique québécois
                                                                 Vue d’ensemble

                                                                             4 Ga d'histoire
                                                                             terrestre

                                          Géologie très simplifiée du Québec dans son
                                          contexte nord-américain avec la configuration
                                          paléogéographique protérozoïque.

                                          Près de 90 % du sous-sol québécois est constitué de :
                                          • roches précambriennes du Bouclier canadien
                                              (au nord du fleuve Saint-Laurent).
I. BOUR                                   • L’autre partie est constituée essentiellement de
                                              roches paléozoïques correspondant à la Plate-
                                              forme du Saint-Laurent et les Appalaches.

                                          Ces environnements géologiques         offrent des
                                          perspectives intéressantes pour         l’exploration
                                          minière.
Contexte géologique québécois
                                                           Vue d’ensemble

                                         3 grandes régions géologiques au
                                         Québec :

                                         •   le Bouclier canadien, correspondant
                                             aux grandes plaines pétrographiques
                                             associant les plus anciennes roches du
                                             globe (protérozoïques et archéennes).

                                                     Rouyn-Noranda

                                         •   les   monts     paléozoïques     des
                                             Appalaches dans le sud du Québec,

                                150 km   •   et la plate-forme paléozoïque et
                                             mésozoïque du Saint-Laurent.
Contexte géologique québécois
                                                                    Vue d’ensemble

                               Le territoire du Québec est divisé 7 grandes provinces
                               structurales :

                               •   le Grenville,
                               •   le Supérieur,
                               •   le Nain,
                               •   le Churchill,
                               •   les Appalaches,
                               •   la Plate-forme du Saint-Laurent,
                               •   la Plate-forme de la baie d’Hudson.

 90 % du sous-sol québécois est constitué de roches précambriennes du Bouclier
canadien,
 L’autre partie est constituée essentiellement de roches paléozoïques correspondant :
    • à la Plate-forme du Saint-Laurent,
    • et les Appalaches.
Contexte géologique québécois

       Vue d’ensemble

            Bouclier canadien         Aperçu structural

          Monts des Appalaches          Province de Grenville    Laurentides

                                                                Sous-province
       Plate-forme du Saint-Laurent     Province du Supérieur   de l’Abitibi et
                                                                 du Pontiac

                                                                Gisements et
                                                                   mines
Bouclier canadien
                                                             Aperçu structural

Etude sur le bouclier canadien

Le bouclier canadien fait partie des
premiers noyaux continentaux dans
l’histoire de la Terre :
   reliques des premières masses continentales,
   caractérisées, par leurs âges > 2 Ga,
   par leur importante épaisseur lithosphérique (250 km),
   possèdent une rhéologie leurs conférents une grande
    stabilité géodynamique.
Bouclier canadien
                                                                             Aperçu structural

                                      Couvrant plus de 95 % du Québec, le Bouclier
                                      canadien (= craton : premiers noyaux de croûte
                                      continentale) s’inscrit parmi les plus vieilles roches
                                      ignées du globe datant du Précambrien avec des
                                      roches antérieur à un milliard d'années.

Le substratum de l'Amérique du Nord est un bon exemple de croissance du noyau
continentale de l'Archéen à la fin du Les
                                      Protérozoïque.
                                          premiers noyaux de croûte continentale possèdent
Le Bouclier est donc composé de certaines        des roches les qui
                                      des âges radiométriques    pluss'étendent
                                                                        anciennesentre
                                                                                   au monde.
                                                                                       -4,03 et Au
Québec, les roches archéennes se situent    dans
                                      -2,5 Ga,   une fourchette
                                               correspondant     d'âge
                                                             ainsi  à laqui va dearchéenne.
                                                                         période  2,90 à 2,65 Ga.
Contexte géologique québécois

       Vue d’ensemble

            Bouclier canadien         Aperçu structural

          Monts des Appalaches          Province de Grenville    Laurentides

                                                                Sous-province
       Plate-forme du Saint-Laurent     Province du Supérieur   de l’Abitibi et
                                                                 du Pontiac

                                                                Gisements et
                                                                   mines
Bouclier canadien
                                      Province de Grenville

                    Province de Grenville
                    (de 2,7 Ga à 600 Ma)

                    se divise en deux parties, soit le
                    parautochtone et l’allochtone :

      X

               Y

                    Divisions fondamentales de l’orogenèse
                    Grenvillienne (autochtone, parautochtone
                    et allochtone).
Contexte géologique québécois

       Vue d’ensemble

            Bouclier canadien         Aperçu structural

          Monts des Appalaches          Province de Grenville    Laurentides

                                                                Sous-province
       Plate-forme du Saint-Laurent     Province du Supérieur   de l’Abitibi et
                                                                 du Pontiac

                                                                Gisements et
                                                                   mines
Province du Supérieur             Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                         …le plus grand ensemble
                        volcano-sédimentaire archéen au
                        monde,

    Rouyn-Noranda

                         formée d’intrusions de granitoïdes ainsi que
                        de bandes volcaniques et sédimentaires
                        présentant une orientation E-W et dont l’âge
                        varie entre 2,75 et 2,67 Ga,

                         est reconnue pour le grand nombre et la
                        richesse de ses mines de métaux précieux (Au-
                        Ag) et polymétalliques (Cu-Zn-Au-Ag et Cu-Au).
Province du Supérieur                         Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                             Ensembles structuraux et pétrographie

     Découpage géologique de l’Abitibi :

                                                         •   réseau      de      failles
                                                             archéennes     complexes
                                                             subdivisant la région en
                                                             blocs autonomes.
                                                         •   substratum découpé par
                                                             un système principal de
                                                             failles E-W ou NW-SE,
                                                             généralement inverses,

                                                          Certaines de ces failles
                                                           comportent des potentiels
                                                           miniers importants en
                                                           raison de leur propension à
                                                           la           minéralisation,
                                                           notamment        la    faille
                                                           régionale Cadillac-Larder
D’après Hocq, 1990a et Simard et al., 1990                 Lake (FCL).
Province du Supérieur                                              Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                             Ensembles structuraux et pétrographie

                                                                                                                                                                      I. BOUR, 2016
       Modèle géotectonique de l’Abitibi et du Pontiac :

                                                                                                    Adapté de Dimroth et al., 1982 ; Williams, 1990 et Hocq, 1990 a
Le sous-bassement abitibien correspond à des blocs accolés tectoniquement (accrétion tectonique =
phénomène dit de « collage ») au cours d’une suite de collisions d’arcs volcaniques et de collages de
prismes d’accrétion sédimentaires il y a 2,7 milliards d’années.
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                                                                                          Ensembles structuraux et pétrographie

                                                                                                                                            I. BOUR, 2016
 Lien entre géologie et exploitation minière

 Corrélation nette entre les concentrations
 minérales avec la disposition des unités
 structurales et faisceaux tectoniques.
 L’installation et la localisation des sites
 miniers ainsi que les populations montrent
 également cette même corrélation.

                                                                          Gîte aurifère

     10 km
Répartition des concessions minières, d’après le SIGEOM Système d'information géominière du Québec
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                                                        Contexte et type de gisements

                                                                                                                                        I. BOUR, 2016
                                                                                               D’après Mercier-Langevin, et al., 2007
                                       •   Bassin marginal d’arrière arc,
Configuration régionale de l’Abitibi   •   Zones d’extension locales (failles normales),
il y a -2,7 Ga                         •   Ceintures de roches vertes archéennes.
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                                                         Contexte et type de gisements

                                                                                                       I. BOUR, 2016
Les sulfures volcanogènes massifs
ou Volcanogenic Massive Sulfides (VMS)

                                         Gisement d’origine « volcanisme exhalative »

                                          minéralisation sur les parois d’une fissure qui fut
                                         le siège d’une activité hydrothermale et dans
                                         laquelle des métaux ont précipité périodiquement.
Province du Supérieur                         Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                             Contexte et type de gisements

                                                                                           I. BOUR, 2016
Les sulfures volcanogènes massifs
ou Volcanogenic Massive Sulfides (VMS)
                                         Modèle génétique

                                           Source des fluides         (fluide
                                             hydrothermal = association d'eau
                                             en phase liquide et vapeur avec
                                             des éléments minéraux saturés en
                                             solution) :
                                           – eau de mer en circulation dans
                                             l'empilement sous-jacent de l'horizon
                                             minéralisé,
                                           – l'eau magmatique.

                                          Origine des métaux et du
                                           soufre
                                            Lessivage de l’empilement volcanique
                                             et sédimentaire,
                                            Source magmatique profonde.
Province du Supérieur                                 Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                   Contexte et type de gisements

                                                                                                                                     I. BOUR, 2016
                                         Assemblage minéralogique en fonction de la T°C et de la profondeur
Les sulfures volcanogènes massifs
ou Volcanogenic Massive Sulfides (VMS)

                                                                                                          D’après Hannington, 1999
                                                   Presque tous les gisements de sulfures,
                                                   les sulfures de fer prédominent. Dans les
                                                   gisements VMS, la pyrite (FeS2) ou la
                                                   pyrrhotite (Fe1-xS) forment près de 90 %
                                                   de l’assemblage de sulfures qui peut
                                                   également contenir de la :

                                                   •     chalcopyrite : CuFeS2,
                                                   •     sphalérite : (Zn,Fe)S
                                                   •     galène : PbS,
                                                   •     bornite : Cu5FeS4,
                                                   •     arsénopyrite : FeAsS,
                                                   •     magnétite : Fe3O4,
                                                   •     et notamment des métaux natifs tels
                                                         que l’or.
Province du Supérieur          Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                           Gisements et
Volcanogenic massive sulfides                                 mines
                                    Géométrie

                                    Structure caractéristique en :
                                    • dômes,
                                    • monticules        et    amas
                                        tabulaires.

                                    …organisés en 2 parties :

                                    •   Une lentille de sulfures
                                        massifs,

                                    •   Une zone de stockwerk
                                        discordante.
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                                                                   Chronologie

                                                                                           I. BOUR, 2016
3,8 à 2,5 Ga : période de l’Archéen

•    Continents très peu formés  noyaux
     cratonique,
•    Ouverture d’un rift intracontinental,
•    Début de l’activité volcanique 
     plancher océanique (futures roches
     vertes),
•    Formation d’arcs volcaniques,
•    Pilow-lava (basaltes en coussins),
     komatiite, rhyolites, tufs, lapilis,
•    Concentration des minéralisations dans
     les     chambres       magnétiques    en
     profondeurs, dépôts sulfurés type VMS
     (gîtes de Cu, Pb, Zn, Au, Li, …).
Province du Supérieur                                           Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                              I. BOUR, 2016
                                                                    « Marchez sur des milliards
                                                                          d’années d’histoire »

Véritable joyau naturel de la région de l’Abitibi-
Témiscamingue, le parc national d’Aiguebelle se démarque
par divers phénomènes géologiques aux noms évocateurs :
marmites de géants, basaltes en coussin, failles archéennes…

                                                        …depuis les reliefs vallonnés et les vallées
                                                        encaissées, on peut admirer des paysages
                                                        profondément marqués par le travail de
                                                        milliards d’années de la géodynamique et
                                                        de la morphogénèse.
Province du Supérieur                                                            Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                                             I. BOUR, 2016
Les faciès à basalte-andésite en coussin                                                    Groupe de Black River
 Faciès principalement formé de laves basiques à intermédiaires
  (séquence à basalte et andésite avec plus rarement à rhyolite),
 Unité très bien conservée et relativement peu déformée avec des
  structures volcaniques montrant une activité volcanique effusive et
  sous-marine : empilement de coulées de type pillow-lavas selon la
  séquence à polarité normale suivante : massif  coussiné 
  bréchique.

  Pillow-lava archéen chloritisé (faciès schiste-vert) avec brèche inter-pillow
Province du Supérieur                                  Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                   I. BOUR, 2016
Les faciès à basaltes-andésite en coussin                         Groupe de Black River
 Reconstitution et profils des émissions volcaniques    Contexte de mise en place des laves
                                                                                 en coussin
Province du Supérieur                                                      Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                                       I. BOUR, 2016
Les faciès des rhyolites                                               Complexe rhyolitique de Glendwood

                                                  Amygdales            Dômes de rhyolites avec des faciès
                                                                           massifs, lobés et bréchiques.
                                                  Bande d’écoulement

       Faciès à lobe de rhyolite avec structure            Faciès béchique à éléments rhyolitiques
       d’écoulement laminaire en bande                      Brèches de sommet de coulées
Province du Supérieur                                                         Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                     Chronologie

                                                                                                                             I. BOUR, 2016
3,8 à 2,5 Ga : période de l’Archéen

•    Phase de convergence  fermeture océanique par subduction,

•    Accrétion d’une série d’unités tectoniques (agglomération d’arcs volcaniques,
     bassins sédimentaires, plutons granitiques)  naissance du premier noyau
     de croute continentale de l’Amérique du Nord, formation de reliefs 
     orogénèse kénoréenne,
•    Formation des granitoïdes tardifs  gîtes à Li, Mo, Bi,
•    Installation des grandes failles inverses tardives (ex. faille Cadillac Larder-
     Lake = z. schisteuse très déformée) avec migration de fluides chauds
     minéralisés tels que l’or.
Province du Supérieur                          Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                    Chronologie

                                                                                           I. BOUR, 2016
2,5 Ga à 544 Ma :                                   Collines Kékéko, Mont Chaudron
période du Protérozoïque

Épisode de glaciation  roches sédimentaires
d’âge huronien à -2,3 Ga (conglomérat,
mudrocks, arénites quartzitiques, sédiments
glaciaires de type tillites) reposant en
discordance sur le substratum daté à -2,7 Ga.
Province du Supérieur                  Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                    I. BOUR, 2016
Une relique sédimentaire âgé de
2,3 Ga, le Mont Chaudron :

Le site géologique du Mont Chaudron
culmine à une altitude de 507m. Il est
un élément marquant du paysage et
un symbole de l’Abitibi :

 constituée de roches sédimentaires
  de 2,3 Ga reposant sur des roches
  volcaniques et sédimentaires plus
  anciennes de 2,7 Ga,

 point culminant du Groupe de
  Cobalt constitué de roches
  sédimentaires d’âge huronien.
  C’est une butte témoin constituée
  par un conglomérat sur sa base
  puis surmonté par des wackes, des
  mudrocks       et des    arénites
  quartzitiques.
Province du Supérieur                               Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                               Chronologie

2,5 Ga à 544 Ma : période du Protérozoïque

•    Ouverture probable d’un rift ayant avorté.
•    Intrusion de dykes (2,22 Ga) d’orientation et de
     composition communes recoupant les structures
     pré-existantes,
•    Dykes de type diabase (les textes américains
     utilisent le mot diabase pour la dolérite :
     microgabbro)  gîtes de Cobalt et d’Argent.

                                                                    Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                              Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                          Chronologie

2,5 Ga à 544 Ma : période du Protérozoïque

•    Orogénie Grenvillienne (1,08 – 0,98 Ga)
     chaîne des Laurentides équivalente à l’Himalaya
     en terme d’altitude et d’extension  formation
     de la Rodinia,
•    Haut gradient métamorphique,
•    Ne subsiste actuellement que la racine crustale
     visible à l’affleurement.
Province du Supérieur                        Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                          Chronologie

                                                                                                             I. BOUR, 2016
544 à 245 Ma : Paléozoïque

•    A 500 Ma, ouverture de l’océan Iapetus et
     dislocation de la Rodinia,
•    Fracturation du Saint Laurent au
     Témiscamingue  rifting régional passif
     non connecté à la mer,
•    Alternance de dépression (graben) et de
     soulèvement (horst) par une série de
     failles sub-parallèles.

                                                          Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                         Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                         Chronologie

544 à 245 Ma : Paléozoïque

•    460 Ma : transgression marine de la mer
     ordovicienne en contexte épicontinentale
     (marge passive de la Laurantia sur l’océan
     Iapetus),
•    Sédimentation littorale (sable, gravier)
     puis sédimentation franchement marine
     calcaire (type plate-forme carbonatée peu
     profonde).

                                                              Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                        Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                        Chronologie

544 à 245 Ma : Paléozoïque

•    446 – 423 Ma : érosion des séries
     ordovicienne     puis     nouvelle phase
     transgressive silurienne,

•    416 Ma : collision entre Laurentia at
     Baltica et disparition de l’océan Iapetus
     (formation des Appalaches et de la
     Pangée),
      Uplift la partie N-E du continent et du
     Témiscamingue et érosion continue sans
     aucun invasion marine jusqu’à l’actuel.
                                                             Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                                                           Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                                             I. BOUR, 2016
                                                            Cobalt sur argilite                   Hexacoralliaire
Temiskaming Shores (Ontario)

 Reliques de la sédimentation de
plate-forme carbonatée silurienne
avec niveau          lumachelique   de
brachiopodes,            céphalopodes,
biohermes coralliens et intercalations
d’argilites riche en cobalt.

Roches sédimentaires du Témiscamingue ontarien. Les brachiopodes fossiles de l’espèce Leptostrophia y sont visibles.
Province du Supérieur                         Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                          Chronologie

155-134 Ma : Mésozoïque

•    Poursuite de la dislocation de la Pangée
     par l’ouverture de l’Atlantique Nord,
•    Propagation des fractures le long du Saint
     Laurent jusqu’au Témiscamingue,
•    Remontée magmatique de kimberlites

                                                              Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                     Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                      Chronologie

Cénozoïque et actuel

•    Suite d’évènements érosifs et de
     glaciations,
•    Aplanissement et modelé des paysages
     avec préservation des anciennes séries
     sédimentaires seulement dans les zones
     de dépressions tectoniques.

                                                          Illustration : Fossilarium de Notre Dame du Nord
Province du Supérieur                                                                        Sous-province de l’Abitibi et du Pontiac

                                                                                                                  Chronologie

                                                                                                                                        I. BOUR, 2016
                                                                Cénozoïque et actuel
                                                                •   Reliefs et objets
                                                                    glaciaires
                                                                    caractéristiques du
                                                                    Quaternaire nord
                                                                    américain.

                        (d’après Pierre-André Bourque, 2010).

                                                                      Stries glaciaires liés au passage de l’Inlandsis laurentidien
Contexte géologique québécois

          Vue d’ensemble

               Bouclier canadien

             Monts des Appalaches        Région de Thetford Mines

                                              Ceinture ophiolithique du Québec
          Plate-forme du Saint-Laurent
                                                      Mines d’amiante
                                                    et type de matériaux

                                          Région de Québec city

                                                    Chutes de la Chaudière
Monts des Appalaches

                       Chaîne des Appalaches :

                       •   étroite bande de vieux massifs
                           montagneux       très   boisés     d’âge
                           Paléozoïque le long de la frontière sud-
                           est du Québec,

                       •   altitude moyenne d'environ 500 m avec
                           des monts culminants à plus de 600 m,

                       •   correspond à une longue chaîne
                           orogénique    qui     s'étend depuis
                           l'Alabama jusqu'à Terre-Neuve

                       •   mise en place pendant la formation de
                           la Pangée.
Monts des Appalaches

A
                                                                                          D   Orogenèse appalachienne :
                                                                                               née de la collision
                                                                                                  multiple d’anciens arcs
                                                                                                  volcaniques et masses
                                                                                                  continentales en 3
                                                                                                  grandes phases
                                                                                                  orogéniques (460 à 310
                                                                                                  Ma) :
                                                                                              1- phase taconique,
B
                                                                                          E   2- phase acadienne,
                                                                                              3- varisque.
                                                                                              …sur une période de 150 Ma,

C
                                                                                          F    Disposition structurale des Appalaches
                                                                                               québéquois (A) associés aux transepts E-
                                                                                               W durant l’Ordovicien (B) et Carbonifère
                                                                                               (C).

                                                                                               L’accrétion   en multiples  phases
                                                                                               orogénique des Appalaches génère
                                                                                               l’emboîtement de plusieurs prismes
                                                                                               orogéniques (D).

                                                                                               La dynamique des plaques rythmes les
    D’après Brisebois, D. et Brun, J., 1994 ; Bourque, P., 2004 modifié, Scotese, 2001.        séquences orogéniques (E, F).

 La chaîne intègre dans sa structure, une ceinture de serpentine ordoviciennes des cumulant une longueur de 250 km.
Monts des Appalaches                                                          Région de Thetford Mines

                                                                                                                          I. BOUR, 2015
                   Complexe minier de Thetford
                                        Entre puits à ciel ouvert, aux eaux turquoises, et
                                        montagnes de résidus à grande échelle.
                                        Thetford Mines correspond à la première ville et exploitation
                                        minière du Québec qui possède la plus grande superficie de
                                        terrains miniers exploités dont certain se trouvent en domaine
                                        intra-urbain. Depuis 2012, en conséquence de la chute mondiale
                                        de la demande en amiante, il n’y a plus de mines en exploitation
                                        à Thetford.
                                        Un paysage et de reliefs artificiels…
                                        •   130 ans d’exploitation de l’amiante chrysotile (découverte des
                                            gisements en 1876),
                                        •   90% de résidus miniers (les stériles) représentant des millions de m3 et
                                            créant ainsi un ensemble de reliefs artificiels tels des paysages lunaires
                                            qui font aujourd'hui partie intégrante du paysage local,
                                        •   La ville de Thetford est surélevée par rapport au soubassement naturel.
                                            L’urbanisation s’est développée sur du sable de remblai de mines.

I. BOUR

                                                                                                                I. BOUR
Monts des Appalaches   Région de Thetford Mines

Complexe minier de Thetford

I. BOUR

I. BOUR
Monts des Appalaches                                   Région de Thetford Mines

                                                                                             I. BOUR, 2015
Complexe minier de Thetford

Les stériles de mines

                                                                             I. BOUR

                                                                             I. BOUR

  Les roches stériles sont des rejets
  d’origine géologique produits par les
  opérations minières.
   Elles sont généralement entreposées
  en surface dans des empilements, appelés
  haldes à stériles.
  Ces haldes, constituées de matériaux
  grossiers à granulométrie étalée, peuvent
  avoir de grandes dimensions. Les roches
  stériles se retrouvent alors exposées aux
  conditions climatiques et aux processus
  d’altération ainsi que d’érosion favorisant
  leur instabilités de versant et imittant des
  paysages de bad-lands.                         I. BOUR                               I. BOUR
Région de Thetford Mines                                                  Ceinture ophiolithique du Québec

                                                                                                                 I. BOUR, 2015
                                                Serpentine fibreuse

                                                                                               Serpentine

Fibres d’amphiboles droites et raides. Elles sont généralement
cassantes et en forme de baguettes ou d'aiguilles.               I. BOUR

Schiste à Talc

                                                                                                       I. BOUR
                                             I. BOUR
Région de Thetford Mines                                                   Ceinture ophiolithique du Québec

                                                                                                                   I. BOUR, 2015
L’amiante, un matériau constitutif de la serpentine présent dans la ceinture ophiolitifère des Appalaches

                                      L'amiante est un terme générique servant à désigner un groupe de minéraux
                                      dont les cristaux ont une forme naturel fibreuse. Le terme «amiante» a été
                                      adopté à des fins d’identification commerciale.

                                       L’amiante se présente sous forme de filaments peu adhérents entre eux.
                                        Ces fibres sont extraites d’un minéral formé de silicates hydratés de
                                        magnésium et de calcium.

                                      Remarque : Une « fibre » est définie comme étant une particule qui mesure
                                      plus de 5 µm de long.
                            I. BOUR

                                      I. BOUR
Région de Thetford Mines                                                         Ceinture ophiolithique du Québec

                                                                                                                                          I. BOUR, 2015
Une fenêtre sur la              croûte
océanique fossile de           l’océan
Iapétus…

Les Grands Mornes font partie de la
ceintures ophiolitiques des Appalaches.
                                                                          I. BOUR

Les laves coussinées (ou pillow lava)                                                                                           I. BOUR

qui forment le Grand Morne actuel se      La formation du Grand Morne a commencé alors que le supercontinent appelé Rodinia
sont formées sous l'eau, il y a           a commencé à se disloquer, sous l'effet de la tectonique des plaques.
environ 500 millions d'années.            Les roches volcaniques du Grand Morne se sont épanchées sur le fond de
                                          l'océan pour former probablement un arc insulaire. Les roches formant ce relief
                                          font partie des roches les plus anciennes de la région et constituent le plancher de
                                          l’océan Iapétus.

                                                                                                 Pillow lava sphérique, bulbeuse,
                                                                                                      ou de lobes tubulaires.

                                          Les pillow lava sont des roches basaltiques dures, compactes, se présentant soit sous
                                          forme de "coussins" de l'ordre d’une cinquantaine de cm à 1 m de diamètre avec un
I. BOUR                                   allongement de plusieurs mètres ou dizaines de mètres, soit sous forme de brèches.
Région de Thetford Mines                                     Ceinture ophiolithique du Québec

                                                                                                     I. BOUR, 2015
                                                                                           I. BOUR

Aperçu sur le manteau supérieur de lithosphère
                                                                                        I. BOUR
océanique de l’océan Iapétus…
 Géologie structurale, pétrologique et gîtologique du Mont
  Caribou

Le relief du Mont Caribou (un des
                                                                                         I. BOUR
sommets du massif des Trois Monts) est
une relique du manteau supérieur d’une                                                  I. BOUR
lithosphère océanique. Les roches sont
composées       essentiellement     de
péridotite phanéritique.

                                               I. BOUR            I. BOUR
                                                              I. BOUR                     I.I.BOUR
                                                                                              BOUR
Contexte géologique québécois

          Vue d’ensemble

               Bouclier canadien

             Monts des Appalaches        Région de Thetford Mines

                                              Ceinture ophiolithique du Québec
          Plate-forme du Saint-Laurent
                                                      Mines d’amiante
                                                    et type de matériaux

                                          Région de Québec city

                                                    Chutes de la Chaudière
Ceinture
          Monts      ophiolithique du Québec
                des Appalaches                                           Région de Québec city

                                                                                                      I. BOUR, 2015
                                                                                            I. BOUR

                                               Grès conglomératique ordovicien :
                                               • Pli anticlinal du cycle des Appalaches (nappe
                                                  de chevauchement de Pointe-de-Levy),
                                               • séquence de granoclassement associé au
                                                  système turbiditique des Laurentides.

                                                                                           I. BOUR
I. BOUR
Ceinture
Région      ophiolithique
       de Québec city     du Québec                                                      Chutes de la Chaudière

                                                                                                                        I. BOUR, 2015
                                                    I. BOUR                                                   I. BOUR

Chutes de la Chaudière
•   35 m de hauteur,
•   doivent leur existence non pas par la mise en place d’un rejet tectonique mais plutôt par un phénomène
    d’érosion différentielle relié à une alternance particulière d’une lithologie argilo-grèseuse accompagnée d’un
    pendage de 30° des séries détritiques.

                                                              I. BOUR
                        I. BOUR                  I. BOUR
                                                                                                             I.I.BOUR
                                                                                                                 BOUR
Ceinture
   Région      ophiolithique
          de Québec city     du Québec                                                Chutes de la Chaudière

Contraste lithologique entre bancs gréseux résistant et les shales rouges. Pendage apparent lié à des
plis d’entrainement associés au chevauchement des Appalaches (domaine parautochtone).
                                                                  I. BOUR
     Exemple d’érosion différentielle et grauwackes diaclasés
                                                                                        Les séries sédimentaires
                                                                                        ordoviciennes présentent
                                                                                        un     basculement    en
                                                                                        direction de l’Est en
                                                                                        rapport avec l’ancien
                                                                                        front orogénique des
                                                                                        Appalaches.

                                                        I. BOUR

                                                                            Cas de faille de gravité mineures affectant
                                                                            les séries détritiques ordoviciennes du
                                                                            front des Appalaches

Série détritique ordovicienne  matériel d’érosion des Laurentides
correspondant aux dépôts de la plate-forme de la Laurentia (appelé aussi
plate-forme du Saint-Laurent).
Contexte géologique québécois

         Vue d’ensemble

              Bouclier canadien

            Monts des Appalaches

         Plate-forme du Saint-Laurent   Montréal – Province montérégienne

                                                      Mont Royal

                                        Région de Québec city

                                                  Chutes Montmorency
Ceinture
     Plate-forme    ophiolithique du Québec
                 du Saint-Laurent                        Montréal – Province montérégienne

                                                                                                I. BOUR, 2015
                                                                      Mont Royal

I. BOUR

 province montérégienne, plutonisme gabbroïque, sédimentation ordovicienne, point chaud
 et tectonique globale : exemple du Mont Royal

                              Crétacé
                                                                                      I. BOUR
Ceinture
 Plate-forme    ophiolithique du Québec
             du Saint-Laurent                                                       Montréal – Province montérégienne
Répartition des différentes lithologies et reconstitution des

                                                                                                                                   I. BOUR, 2015
évènements géologiques
                                                                                                      Mont Royal
  Toit du pluton gabbroïque (-125 Ma)         Texture grenue du gabbro                   Cornéenne  métam. de contact lié à
                                                                                                l’intrusion du pluton

 I. BOUR                           1      1                               I. BOUR        I. BOUR                               2
                                                                                                    Calcaire rubané
                                                                                            (formation de Trenton : -400 Ma)

                                                        … avec filon basaltique
               1                                     traversant l’encaissant (dyke)
           2            3
           4
                                                                                        I. BOUR                                3

                                                    I. BOUR
                                                                                                       4
Ceinture
 Plate-forme    ophiolithique du Québec
             du Saint-Laurent                                               Montréal – Province montérégienne

Reconstitution structurale…

                                                                                                                         I. BOUR, 2015
                                                                                              Mont Royal

Le mont Royal est un relief d'érosion causé par l'érosion plus rapide des roches de la plaine environnante par rapport
aux unités cristallines qui forment maintenant le mont Royal. Le magma, à l'origine de ce massif, s'est mis en place à
environ 2 km de profondeur, il y a 125 Ma. Le reste de l'histoire se résume à l'érosion (1250 m sur 125 Ma).
Ceinture
Plate-forme    ophiolithique du Québec
            du Saint-Laurent                               Montréal – Province montérégienne

Intégration des observations aux contexte géodynamique du continent Mont Royal

  • ressemblance dans la composition chimique des roches,
  • alignement de collines Est – Ouest coupant l’axe de la vallée du Saint-Laurent,
   roches ignées intrusives de composition alcaline à ultra alcalines et d'âge Crétacé.
Ceinture
Plate-forme    ophiolithique du Québec
            du Saint-Laurent             Montréal – Province montérégienne

                                                                             I. BOUR, 2015
                                                      Mont Royal
Contexte géologique québécois

         Vue d’ensemble

              Bouclier canadien

            Monts des Appalaches

         Plate-forme du Saint-Laurent   Montréal – Province montérégienne

                                                      Mont Royal

                                        Région de Québec city

                                                  Chutes Montmorency
Ceinture
Région      ophiolithique
       de Québec city     du Québec                                       Chutes Montmorency

                                                                                                I. BOUR, 2015
                  A la jonction de 3
                  provinces géologiques
                  (Grenville,     Basses-
                  terres du Saint-Laurent
                  et Appalaches) avec
                  des âges et nature des
                  roches très variés

                   Entre fleuve et falaises, c'est un des sites les plus spectaculaires de la
                   province. Avec ses 83 m de hauteur, soit 30 m de plus que les chutes du
                   Niagara, l'imposante chute Montmorency domine le paysage.
Ceinture
Région      ophiolithique
       de Québec city     du Québec                                                            Chutes Montmorency

                                                                                                                                          I. BOUR, 2015
                                            Coupe géologique dans les Basses-Terres du Saint-Laurent (d’après Castonguay et al., 2006).

                                                    La faille normale de Montmorency est un
                                                    accident tectonique réparti sur 43 km de
                                                    longueur.
                                                     Le fonctionnement de cette faille cause un
                                                    basculement et un glissement de séries
                                                    sédimentaires le long de cette faille sur au
                                                    moins 230 m et avec une inclinaison de 40° à
                                                    45° vers le Sud sous l’effet de la friction. Une
                                                    géométrie de crochon de faille affecte et
                                                    déforme les séries sédimentaires le long du
                                                    plan de fracturation.

                                      I. BOUR
Ceinture
   Région      ophiolithique
          de Québec city     du Québec                                                                                 Chutes Montmorency

                                                                                                                                                                  I. BOUR, 2015
                                                                    Coupe géologique dans les Basses-Terres du Saint-Laurent (d’après Castonguay et al., 2006).

1. Gneiss précambrien sur lequel coule la chute, recoupé par la faille
normale de Montmorency (ligne blanche)  système extensif avec
                                                                                       Le dernier mouvement d'envergure
pendage des séries générés par l’affaissement du soubassement,
                                                                                       enregistré le long de cette faille date de
2. Strates horizontales calcareuses du groupe de Trenton,
                                                                                       la formation des Appalaches, c'est-à-
3. Shale d’Utica basculé à pendage vers le fleuve,
                                                                                       dire il y a 400 à 430 Ma, au Silurien.
4. Fines strates de calcaires et de grès de la formation de Lotbinière,
5. Province des Appalaches et faille de Logan (ligne pointillée).
Ceinture
          Région      ophiolithique
                 de Québec city     du Québec                            Chutes Montmorency

                                                                                                 I. BOUR, 2015
La discordance d’érosion de Montmorency, une lacune temporel de plus 700 Ma
                                                     •   La discordance représente une
                                                         ancienne surface d’érosion du socle
                                                         (gneiss de la province de Grenville),
                                                     •   Aucune roche n’a été déposée à cet
                                                         endroit durant cette période
                                                         d’érosion,
                                                     •   écart important entre l’âge du
                                                         gneiss et celui des calcaires du
                                                         groupe de Trenton sus-jacents en
                                                         contact avec le gneiss.

I. BOUR

 La discordance entre le gneiss déformé et les
 calcaires non déformés est visible en amont
 de la chute sur les abords de la rivière
 Montmorency.
Ceinture
Région      ophiolithique
       de Québec city     du Québec                                                   Chutes Montmorency

                                         Discordance angulaire sur socle

                                                                                                                                   I. BOUR, 2015
                                         gneissique des Laurentides

                                                                                                      Ordovicien moyen (-455 Ma)
                                         (meso-protérozoïque) par les
                                         séries calcaires du Groupe
                                         Trenton (Ordovicien)

                                           Série fossilifère du groupe
                                           Trenton

                                           Grès de base (ancien sable
                                           consolidé) au contact du gneiss

                                                         Paléosurface
                                                        précambrienne
                                                          préservée

                                 Présence de marmites organisées en
                                 structure circulaire (surcreusement par

                                                                                                      Précambrien (-1,2 Ga)
                                 les    mouvements        turbulent   et
                                 tourbillonnaire de l’eau avec charriage
                                 de galets :
                                 •   Remplissage de calcaire ordovicien,
                                 •   Formées avant la sédimentation
                                     ordovicienne  existence d'une rivière
                                     coulant dans ces lieux avant le dépôt des
                                     calcaires.
                                 •   Discordance d’érosion  Indice d’une
                       I. BOUR       période érosive il y a ~500 Ma au moins.    I. BOUR
Ceinture
      Région      ophiolithique
             de Québec city     du Québec                                      Chutes Montmorency
                               Stratigraphie et fossiles communs de la Plate-forme du Saint-Laurent

                                                                                                      I. BOUR, 2015
Age
en
Ma

 I. BOUR
Compétences techniques minières

                                  Minéralurgie

                                  Géophysique

                         Hydrogéologie, réhabilitation et
                         surveillance des stériles miniers
Compétences techniques minières

                                                                                          I. BOUR, 2015
Minéralurgie
Ensemble des techniques de traitement de matières minérales brutes ayant pour objet
d‘extraire par voie physique, chimique ou thermique, une concentration de minerai
(initialement disséminer dans la roche du gîte minéral) directement utilisables par
l'industrie ou transformables par le métallurgiste.

Exemple de minéraux où le carbone, le fer ainsi que le plomb ont été extrait puis
concentré afin de récupérer le matériau sous forme de métal utilisable par l’industrie.

                                    Hématite (Fe2O3)            Galène (PbS)
                                      (oxyde)                     (sulfure)

         Graphite (C)
Compétences techniques minières

                                                                                                         I. BOUR, 2015
                                                                C          Fe2O3           PbS
Minéralurgie

 Traitement et concentration du minerai
  Exemple sur le graphite, l’hématite et la galène

   Broyage
                                                                          d = 1 à 500 µm

                                 Broyage via broyeur à boulet
                                                                    Gangue + minerai + impuretés
      Diminution de la taille des particules

                                                                      Séparation possible :
                                                                • certaines particules sont libérées
    Rôle du broyage :                                           • On peut rejeter les particules de
     réduction granulométrique,                                 gangue et conserver les particules de
     effet passif de concentrateur des matériaux                         minerai de valeur
Compétences techniques minières

                                                                                                                   I. BOUR, 2015
Minéralurgie

 Traitement et concentration du minerai
                                        Méthodes de concentration (ou de tri)

     Gravité              Magnétique            Eléctro-statique            Flottation         Pyrométallurgie

Comment déterminer la méthode à utiliser pour séparer la gangue du minerai de valeur ?
 Dresser la liste des propriétés des différents minéraux composant la gangue et le minerai.
  Exemple :
  • gangue : silice
  • minerai : hématite
 On choisi une méthode tirant avantage des différences observées :

 Minéral                      Masse volumique (kg/litre)       Réponse magnétique        Réponse électrostatique

 Hématite                     5,2                              paramagnétique            conducteur
 Silice                       2,7                              Non magnétique            Non conducteur
Compétences techniques minières

                                                                                                        I. BOUR, 2015
Minéralurgie

 Traitement et concentration du minerai
  Exemple sur le graphite, l’hématite et la galène

                                                                 Deschlammage
                                                   Élimination des fines particules issues du broyage
                  Broyage

                               Méthodes de concentration (ou de tri)

    Gravité         Magnétique        Eléctro-statique           Flottation          Pyrométallurgie
Compétences techniques minières

                                                                                                                     I. BOUR, 2015
Electromagnétisme

 Electromagnétisme pour la détection des niveaux ferreux
          Exemple du magnétomètre de type Beep mat pour les mesures électromagnétiques

          Bobine inductive
                                              Matériau ou structure
                             Champ               détectable et
                                             mesurable via le %tage
                             magnétique
                                             de déphasage entre le
                             primaire        champ 1aire et 2ndaire

                                  Champ magnétique
                                  Secondaire induit par
                                  le champ primaire

                                                                      Mesure      électromagnétique       beaucoup
                                                                      utilisée pour les structures et affleurement
                                                                      conducteur ou magnétique  niv. ferreux,
                                          Corps                       chapeau de fer, minerai.
                                          ferromagnésien              Détection jusqu’à 3 m avec le Beep mat.
I. BOUR
Compétences techniques minières

                                                                      I. BOUR, 2015
Electromagnétisme

 Electromagnétisme pour la détection des niveaux ferreux

                                                            I. BOUR
Compétences techniques minières

                                                       I. BOUR, 2016
Au Québec, au moins 713 sites répertoriés pour de la
restauration : coût d’ensemble 808 M$
Historique du site

                                                                                                                                              I. BOUR, 2016
Le site d’Aldermac :
•   Gisement de Cu, Zn, Ag et d’Au découvert en 1925 et exploitée entre 1932 et 1943,
•   1.500.000 t de résidus de produits miniers ont été rejetés dans l’environnement. Ces résidus miniers, qui couvrent
    une superficie de plus de 76 hectares, réagissent avec l'eau de pluie et l'oxygène de l'air pour former de l'acide
    sulfurique.
•   Site en phase de réhabilitation environnementale depuis 2008 (coût total des travaux estimé à 16,5 M$).

                                                  Secteur nord, avant nettoyage de 1 500 000
Vue aérienne du site avant le début des travaux            tonnes de résidus miniers

                                                  Excavation des résidus sur une portion du       Cas actuel avec des oxydation encore bien
        Secteur nord, avant nettoyage                secteur et disposition en monticule                        visible du fer

                                                                     Panoramique du site actuel
Les contaminants

                                                                                                I. BOUR, 2016
 Le drainage minier est caractérisé par un pH faible (pH < 6), une acidité élevée de même
  que des teneurs élevées en métaux et en sulfates dans l’eau.
 Le DMA est de loin le problème environnemental le plus important auquel est
  confrontée l’industrie minière canadienne.

 Le drainage minier acide est le résultat de l’oxydation des minéraux sulfureux exposés à
  l’air et à l’eau.
 L’oxydation des minéraux sulfureux libère des ions H+, qui acidifient l’eau en abaissent le
  pH. Cette baisse de pH augmente la solubilité de plusieurs métaux tels le plomb, le
  cadmium, l’arsenic, le cobalt, le mercure, le fer, le zinc, le cuivre, le manganèse et le
  nickel, pour n’en nommer que quelques-uns.
Restauration

                                                                     I. BOUR, 2016
          Exemples de restauration

•     Excavation des résidus sur une portion du
      secteur et disposition en monticule. Un
      recouvrement étanche a été aménagé sur une
      portion du secteur. Il est composé d'une
      géomembrane, d'un géotextile de protection,
      d'une couche de matériaux granulaires et d'un
      horizon de terre végétale sur les pentes plus
      prononcées.

    Végétalisation adaptée             aux
    conditions    hydriques             et
    hydrogéologiques :
    • Utilisation         de         plantes
      phréatophytes très demandeuses
      en eau afin de limiter le drainage,
    • Résineux à éviter car racine peu
      profonde et donc facilement
      déracinable par les tempêtes avec
      un risque de mettre à nu le sol 
      exposition à l’air libre des résidus.
Restauration

                                          I. BOUR, 2016
Exemples de restauration
Mesures et observations in situ                       Site 01

                                                                                                                                     I. BOUR, 2016
                                                     pH = 5,68                                 pH avec acidité modéré et
    N                                                Conductivité : 348 µS                     conductivité indiquant une « assez
                                                                                               faible » concentration de métaux en
                                                                                               solution  phase de précipitation
                                                                                               de Fe(OH)3

                                                                           Voiles bactériens

•       Zone rougeâtre = fer oxydé,                                                                   Site 01
•       Zone verdâtre = fer non
        oxydé
Il n’y aura pas diminution du pH si
l’oxydation du fer est encore en
cours.

Réactions d’oxydations de la pyrite                         Gravière encore exploitée
en phase I et II :
A des pH suffisamment élevés, le fer
ferrique précipite sous forme                                                                                                N
d’hydroxyde.                           Vue aérienne récente du site d’Aldermac
Mesures et observations in situ                       Site 02

                                                                                                                   I. BOUR, 2016
    pH = 2,92                               pH nettement plus acide par rapport au site 1
N   Conductivité : 1229 µS                  Les eaux sont beaucoup plus claires  pas de phase de
                                            précipitation d’hydroxyde (milieu trop acide : phase III). Le fer
                                            ferrique reste en solution d’où les fortes valeurs de conductivité.

                                                                               Dépôts jaunâtres de sulfure sur
                                                                               les roches à l’interface eau-air

                                                                Site 02              Site 01

                                                                                                           N
                      Vue aérienne récente du site d’Aldermac
Mesures et observations in situ                     Site 03

                                                                                           I. BOUR, 2016
pH = 2,71                                 Point de mesure à l’extrémité Sud du lac
Conductivité : 1428 µS                    montrant des valeurs légèrement plus extrêmes
                                           répartition des masses d’eaux acides assez
                                          hétérogène. Un gradient de réactions de
                                          production d’acide semble apparaitre entre
                                          l’amont et l’aval du réseaux drainant.

                           Site 03         Site 02            Site 01

                                                                                   N
Vue aérienne récente du site d’Aldermac
Mesures et observations in situ   Site 04

                                                                                                                          I. BOUR, 2016
Vue latérale extérieur de la digue        Zone d’écoulement d’eaux acides en pied de digue
                                           noter la dégénérescence de la végétation périphérique

                                                Site 04

                                                                            Site 03        Site 02    Site 01
pH = 2,87
Conductivité : 1183 µS

Milieu encore extrême en terme de
paramètres chimiques à l’exutoire du
site drainant.
La seule faune aquatique est résumée
par la présence de vers tubicoles et de
tapies bactériens.
Noter les problèmes d’étanchéités des
digues  fuites des eaux acides et
mortalités de la flore en périphérie                                                                              N
immédiate.                                    Vue aérienne récente du site d’Aldermac
Formations au CEGEP : gîtologie, minéralurgie et géophysique

                                                Bonne étude
de camp de terrain
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