ÉPOQUE PLÉISTOCÈNE

La période tertiaire qui a immédiatement précédé la quaternaire était surtout caractérisée par des climats chauds ou tempérés dans l'univers entier. À la fin de cette période, la chaleur des climats tempérés a fait place au froid arctique. De grandes nappes glaciaires ou des glaciers continentaux partant de différents centres qu'ils occupaient au Canada, se dispersèrent au loin en s'orientant vers le sud. L'un de ces centres de formation des glaciers était situé à l’ouest de la baie d'Hudson et a été appelé centre d'action glaciaire keewatinien, et la nappe glaciaire qui s'en est détachée, glacier keewatinien. Un autre glacier avait son centre dans le Labrador et a été appelé glacier labradoréen. Durant l'époque du pléistocène ou l’âge de la glace, les différents mouvements de progression des nappes glaciaires partant de ces deux centres se sont effectués à des époques différentes. Il y a eu aussi des intervalles de déclin de l'action glaciaire durant lesquels la glace s'est retirée d’une grande partie des régions qu'elle avait couvertes ou y a fondu. On ignore si les nappes glaciaires ont entièrement disparu des continents par la fusion, durant aucun de ces intervalles de déclin, mais on ne doute pas que quelques-uns de ces intervalles de déclin aient été de longue durée. On ne doute pas non plus que la durée de l'âge de la glace, dans son ensemble, ait été beaucoup plus longue que le temps qui s’est écoulé depuis la disparition des glaciers.

Succession des événements.

Ii existe, dans le district de Rainy River, des preuves d'au moins trois invasions de la glace, dont deux partant du centre keewatinien de l'action glaciaire et une au moins du centre labradoréen. Ceci est démontré par l'allure des stries glaciaires burinées dans la roche massive, sur laquelle le glacier a glissé et par la nature des matériaux qu'il a transportés. D'après les observations enregistrées dans le district, on a conclu que les événements dont nous donnons ici la série en commençant par le plus ancien, sont survenus:

(1) Une invasion de la glace venant du centre keewatinien, qui a apporté dans le district le drift calcarifère. On n'a pas trouvé de

stries se rapportant d'une manière définie à cette invasion de la glace,

mais on a observé que le drift calcarifère ancien, en un endroit, près du centre du township Carpenter, était sou. jacent au drift dérivant du nord-est.

(2) Une invasion de nappe glaciaire venant du nord-est ou du centre labradoréen. Cela est établi par l'allure des stries et par le till qui ne contient pas de calcaire. Des dépôts fluvio-glaciaires considérables de sable et de gravier associés avec cette nappe glaciaire ont été formés par les cours d’eau provenant de sa fusion.

(3.) Une seconde invasion de la glace du centre keewatinien qui a apporté le drift calcarifère ancien dans le district. Cela est établi par l'allure des stries, sur la roche solide sous-jacente au till calcarifère, et par le fait que le till contient de nombreux fragments de calcaire et d'autres roches en place du Manitoba que le glacier a traversées. Un lac pro-glaciaire (lac Agassiz primitif) dans lequel le glacier s'est avancé a été formé au sud par ce même glacier. Des dépôts glacio-lacustres ont été faits dans ce lac; ils avaient été formés partie en avant de la glace qui les a plus tard chevauchés, et partie à mesure que la glace a retraité vers le nord ou ruelle a fondu.

(4) Le lac pro-glacräire, désigné sous le nom de lac Agassiz primitif, dans lequel les argiles glacio-lacustres ont été déposées, a été en partie sinon pour le tout, épuisé par la retraite du glacier keewatinien qui a dégagé les issues du drainage au nord, et un intervalle a suivi pendant lequel l’altération par l'influence atmosphérique s'est effectuée, les vallées des cours d’eau ont été érodées et la végétation a dans une certaine mesure pris pied.

(5.) Une dernière invasion, ainsi que l’a démontré Tyrrell (16), d'un lobe du glacier labradoréen, dans la région située au nord du district de la rivière à la Pluie, s’est rencontrée avec une nouvelle progression du glacier keewatinien, ce qui a eu pour effet de barrer le drainage au nord, et le lac Agassiz pro-glaciaire a pris naissance. Des grèves ont été formées durant les phases de l’exhaussement du lac et de nouveau durant la phase de son épuisement. Quelques grèves fortement accusées ont été édifiées alors que le niveau de l'eau est demeuré presque stationnaire, durant quelque temps correspondant au fonctionnement de certains débouchés. En outre, les eaux ont grossi rapidement à mesure que les débouchés au nord étaient barrés ou elles ont plus tard rapidement diminué à mesure que les débouchés inférieurs étaient dégagés par le recul de la glace, déterminant ainsi de notables intervalles entre les grèves. Durant la retraite finale des nappes glaciaires, une élévation irrégulière de la région a eu lieu, de sorte que les lignes de rivage du lac Agassiz, au lieu d'être horizontales comme lors de leur formation ou à peu de chose près, sont maintenant inclinées, le maximum de soulèvement en bascule de l'écorce s'orie: : nt dans une direction appro-

ximativement nord 35 degrés est. Le fait que, dans la portion septentrionale du bassin, les grève: se séparent en séries et que, sur le lac, les grèves les plus basses se montrent presque horizontales, indique, comme le signale Upham (14), que le soulèvement en bascule s'est accompli, pour une grande part, durant l'existence de ce lac.

On commente, dans la section suivante, les témoins établissant la succession des événements relatés dans ces deux derniers paragraphes.

Génèse du lac Agassiz pro-glaciaire.

Upham a constaté, par ses observations dans le bassin du lac Agassiz, que ce lac a eu, pendant une longue période, son débouché au sud, par la voie du lac Traverse, jusqu'au Mississipi, que non moins de dix-sept lignes de rivages, dans la partie méridionale du même bassin, sont contemporaines de ce débouché méridional et que, durant les dernières phases, alors que le débordement s'effectuait au nord, quatorze autres lignes de rivage ont été formées (14). Ila cru que le lac a d’abord occupé une aire comparativement petite dans la partie méridionale de la région et a grossi aussi vite que la nappe glaciaire s'est évanouie, jusqu'à ce que, parvenu à son maximum d'extension, il ait couvert une très grande superficie (14).

Tyrrell, dans un mémoire publié par le Journal of Geology, en 1896, énonce qu'il a trouvé, dans la région située au nord et à l'est du lac Winnipeg, des preuves établissant que le lobe du glacier keewatinien, qui s'était avancé à grande distance au sud de la vallée de la Red River, avait considérablement retraité vers sa source, avant de se joindre à un lobe de glace qui s’avançait venant du nord-est et que l'union des deux avait causé une accumulation des eaux qui ont produit le lac Agassiz. Les eaux se seraient alors élevées jusqu'à ce qu'elles aient débordé vers le sud dans la vallée du Mississipi et auraient plus tard décliné graduellement. Des observations plus récentes de Tyrrell dans la région située au sud de la baie d'Hudson, près des eaux supérieures des rivières Albany et Dever, ont confirmé ces conclusions. Dans un autre mémoire récent (16), Tyrrell a établi que la dernière invasion de la glace, dans cette région, a été celle d'un lobe du giacier labradoréen venant du nordest. Le front de ce lobe se trouvait à proximité de la région de Hayes

River, où il s'est joint au glacier keewatinien verant du nord-ouest, effectuant un nouveau mouvement de progression. Le lobe du glacier labradoréen a formé une grande moraine sur les hautes terres, près de la source de la rivière Devern, mais il est quelque peu incertain, suivant Tyrrell, que le glacier se soit étendu au sud de cette grande moraine. Les indices relevés par l'auteur, dans le district de Rainy River, confirment la conclusion que le lac Agassiz a d'abord eu une phase d’ex-

haussement, déterminée par le barrage de l'égouttement au nord, et que,

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plus tard, les eaux ont baissé, à mesure que les débouchés au nord ont été dégagés par la retraite de la glace. Le lac n'était pas directement associé avec les nappes glaciaires qui ont déposé le till dans la région et, durant toute la plus grande partie de son existence, le bord de la glace s'est trouvé à grande distance au nord, tandis que le lac lui-même était comparativement libre de glace.

La preuve est surtout basée sur le fait que les sédiments du district de Rainy River, qui ont été déposés dans le lac Agassiz, reposent par discordance sur le till calcarifère et les argiles glacio-lacustres sousjacents, c’est-à-dire qu'ils représentent une période d'érosion intervenue après la sédimentation du till et des argiles glacio-lacustres, qui lui sont associés, et avant que les sédiments lacustres aient été déposées.

Cette situation est bien apparente dans les nombreuses coupes à dérouvert le long de la Rainy et autour des rives de la partie méridionale du lac des Bois. La planche XI reproduit le caractère de l'une de ces coupes qui a été ainsi exposée par l'érosion marine, sur le rivage actuel du bord méridional du lac des Bois. À la base paraît à découvert une faible épaisseur de till calcarifère, auquel se substituent en remontant des argiles glacio-lacustres pierreuses et laminées, que recouvrent par discordance des argiles fluvio-lacustres du lac Agassiz, contenant des coquilles d’eau douce. Le contact est une plaine d'érosion marine. La plaine ne constitue pas par elle-même la preuve d'une discordance, mais la nature des sédiments au-dessus de cette ligne montre que l'eau a dû s'élever à une hauteur considérable. On peut retrouver cette ancienn: olaine d'érosion marine, qui établit l'existence dans le bassin du lac de: :’ois d'un lac antérieur au lac Agassiz, sur une distance de plusieurs milles, dans les coupes situées autour des rivages du lac et, dans la portion méridionale du lac, à l'est du promontoire Long, elle est pour ainsi dire continue sur une distance de plusieurs milles également. On rencontre aussi, à maints endroits, des cordons littoraux de gravier qui se sont formés en même temps. L'un d'eux est bien exposé dans une coupe du promontoire Buffalo, dans la portion sud-ouest du lac. Ce lac antérieur, dont cette ancienne ligne de rivage forme un témoin fossile, avait un niveau, ainsi que l’indiquent les anciennes grèves de la portion méridionale du bassin du lac des Bois, d'environ 4 pieds au-dessus du niveau actuel du lac des Bois, et peut représenter soit un lac qui aura

été retcr. dan: le bassin, après la retraite du glacier keewatinien, soit un des pre:cr; : :ages des eaux du lac Agassiz. On n'a trouvé aucun vestige d.: :: dans la portion septentrionale du bassin du lac des Bois,

de sorte que la relation de son plan de niveau avec celui du lac actuel est inconnue. Dans la portion méridionale du bassin, l’ancien plan de niveau est pratiquement parallèle à celui d'aujourd'hui, dans une direction est et ouest.

De nombreuses coupes exposées dans le district indiquent aussi qu'une altération considérable et qu'une certaine somme de lixiviation se sont effectuées avant le dépôt des sédiments du lac Agassiz. Ces phénomènes sont particulièrement bien indiqués dans les coupes du long de la Rainy, en divers endroits de un à trois milles en aval du pont du chemin de fer, près de la ville de Rainy River. Dans quelques-unes de ces coupes, le till calcarifère qui est recouvert en discordance d’une épaisseur de 6 à 10 pieds d'argile du lac Agassiz, est altéré jusqu’à une profondeur de 6 pieds et offre une couleur jaune rouille, tandis que le till non altéré est d'un gris bleuâtre. Dans plusieurs des coupes aussi il a paru manifeste que cette altération ou oxydation a eu lieu avant le dépôt des sédiments susjacents et ne peut être attribuée à une altération récente. Le till altéré comme celui qui ne l'a pas été, contient des galets et cailloux du calcaire de magnésiun: couleur crême, qui caractérisent une forte proportion du till. Dans la portion altérée, la lixiviation a enlevé une partie des matériaux solubles plus fins. On a constaté qu'un échantillon de till non altéré subit une perte de 27-3 pour cent, lorsqu'on le traite avec l'acide chlorhydrique froid dilué. Un échantillon de till altéré, recueilli à une profondeur de 4 à 5 pieds en-dessous de la surface du till, et de 8 à 10 pieds en dessous de la surface du sol. a perdu, au traitement, 19-0 pour cent, de sorte qu'il n’a pas apparemment beaucoup subi de lixiviation. Le till est cependant d'un caractère argileux. très compact, et par suite, presque imperméable lorsqu'il n'est pas altéré. On a aussi remarqué, à certains endroits, que la couleur jaune du till altéré persiste en descendant, jusqu'à un pied au moins du niveau actuel des eaux d'infiltration. Dans plusieurs coupes on a constaté que, jusqu’à une profondeur de 1 à 2 pieds en dessous du contact avec les argiles lacustres susjacentes, les concrétions calcarifères, de fréquente occurrence dans la portion supérieure des argiles lacustres, étaient presque entièrement dissoutes, n'ayant laissé que des taches là où elles reposaient; les argiles sont d'une épaisseur suffisante pour avoir empêché efficacement une lixiviation récente. Il paraît évident, d’après le caractère uniforme de la situation que l'on vient d'exposer, que l'altération et la lixiviation du till et des argiles laminées ont eu lieu, dans une certaine mesure, in situ, et avant le dépôt des sédiments lacustres susjacents. La lixiviation du lac Agassiz secondaire n'a exercé son effet que jusqu'à une faible profondeur. On rencontre des coquilles fragiles dans des cordons de sables et graviers sans consistance, à certains endroits, en deça d'un pied de la surface du sol et là où les conditions de l'égouttement sont favorables. On & vérifié qu'un échantillon de till calcarifère recueilli à une profondeur d’un pied seulement de la surface contenait 26:5 pour cent de matières solubles.

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Les vallées de cours d’eau ont aussi acquis quelque développement durant cet intervalle d'érosion. Près de Fort Frances, les argiles fossilifères du lac Agassiz remplissent une portion de la vallée de la Rainy, jusqu’à une profondeur de près de 25 pieds. Une coupe en travers de la vallée d’un petit creek qui se jette dans la Raïiny, à 3 milles en aval de Fort Frances, montre, sur un côté de la vallée, un till calcarifère, et sur l’autre côté, des sédiments lacustres, remplissant partiellement cette vallée qui a été érodée à une profondeur d’au moins 20 pieds, antérieurement au dépôt des sédiments lacustres. La vallée récente se développait apparemment le long du contact du till et des sables et argiles moins compacts et plus perméables du lac. On a observé une relation semblable concernant plusieurs autres vallées.

Il existe aussi des preuves que, durant l'intervalle de l'érosion, la végétation avait, dans une certaine mesure, pris pied. La portion supérieure des argiles supportant des sédiments lacustres d’une épaisseur de plusieurs pieds est, par endroits, légèrement noircie. Dans une coupe exposée sur le côté droit du promontoire Buffalo du lac des Bois, on rencontre des bandes tourbeuses interstratifiées avec du sable (planche XII). Les bandes tourbeuses contiennent des fragments et des éclats de bois usés par les eaux prtiellement carbonisés. On n'a pas cependant relevé d'indice de végétation forestière in situ dans les argiles, au-dessous de la discordance à la base des sédiments lacustres.

Il est peu de chose que l'on puisse inférer quant à la durée de l'intervalle d'érosion, mais il est évident que cet intervalle a eu lieu et qu'il n’a pas été de courte durée. Il est non moins évident que les eaux du lac Agassiz se sont élevées, dans le district, de soixante pieds au moins au-dessus du niveau du lac Des Bois, car c’est en discordance que, sur toute cette distance verticale de 60 pieds et probablement sur une beaucoup plus grande, les argiles du lac reposent sur les sédiments sousjacents.

Une grande partie des argiles lacustres a été déposée alors que les eaux du lac Agassiz se maintenaient à la hauteur de la puissante ligne de rivage que l'on a désignée sous le nom de grève Campbell. Cette grève passe pas dessus la basse ligne de partage entre le lac des Bois et la vallée de la rivière Rouge (19), de sorte que les argiles n'auraient pas pu être déposées dans un lac qui eut été confiné au district, mais qu'elles l'ont été dans un lac couvrant non seulement la vallée de la rivière Rouge, mal encore les régions avoisinantes, et ce lac doit avoir été le dernier grand lac proglaciaire de la région, c'est-à-dire le lac Agassiz.

La phase d'exhaussement des eaux n’a pu être le résultat de l'inondation des rivages méridionaux du lac, par le soulèvement progressif de la portion septentrionale du bassin du lac, car le débouché se trouvait à l'extrémité sud. Le district de la rivière à la Pluie est situé à

150 milles au nord du débouché méridional, et les berges du district marquant les stages du lac, durant lesquels les argiles ont été déposées sont soulevées et elle: sont continues sur une longue distance, vers le sud-ouest (19.) La phase d'exhaussement du lac a dès lors été le résultat du barrage des débouchés de l'égouttement au nord. .On ignore si le lac s'est élevé jusqu'au niveau des plus hautes lignes de rivage qui paraissent dans la région au sud (19) et il est possible, comme on l'a déjà remarqué, que quelques-unes de ces lignes appartiennent au lac proglaciaire primitif que l’on désigne sous le nom de lac Agassiz primitif, dans lequel se sont déposées les argiles glacio-lacustres.

Ce lac (lac Agassiz primitif) a été, en p'rtie du moins, asséché avant que le lac Agassiz n'entrât en existence, ainsi qu’il a été établi par la preuve acquise d'un intervalle d'érosion en terre ferme postérieur à la sédimentation des argiles glacio-lacustres. Il existe aussi cette hypothèse que le lac a été complètement épuisé. On trouve dans la vallée de la rivière Rouge des sédiments d'une épaisseur considérable, contenant dans leur portion inférieure des coquilles d'eau douce et des débris de végétation. Upham considère ces sédiments comme étant d'origine fluviale et s'exprime à leur sujet comme suit (14, page 253).

“Ainsi, la présence de coquilles, de joncs et de laîches, dans ces lits alluviaux, à McCauleyville, Minn., à 32 et 45 pieds au-dessus de la surface, ou environ 7 à 20 pieds plus bas que le niveau de la rivière Rouge, celle de feuilles de tuf, de nombreux fragments de bois en décomposition et d’une bille de bois d'un pied de diamètre à Glyndon, Minn., à de 13 à 35 pieds au-dessous de la surface, et de nombreux indices de végétation relevés ailleurs le long de la valiée de la Red River, dans ces lits, démontrent que le lac Agassiz a été épuisé et que la vallée était une surface de terre ferme sujette aux inondations de la rivière, à ses périodes de crue, lorsque ces débris ont été déposés.”

Il est évident qu'il a existé une surface de terre ferme dans la vallée de la rivière Rouge, avant le dépôt de ces sédiments; mais il n'est nullement certain que ces sédiments soient entièrement d'origine fluviale et aient été déposés sur la plaine submergée, après la disparition du lac Agassiz, comme le décide Upham. Il est possible qu'ils soient principalement des sédiments lacustres qui auront été déposés dans le lac Agassiz, durant son stage d'exhaussement, ou plus tard durant le stage de son épuissement, et cette hypothèse parait être justifiée par le caractère des sédiments. Dawson, en décrivant la coupe en travers de la vallée de la rivière Rouge, près de la frontière internationale, a énoncé que ette vallée est tapissée d'un fin dépôt limoneux dont les couches supéricures peuvent avoir été en partie formées par le débordement de la rivière elle-même. Il a décrit le dépôt typique comme étant d'une grande épaisseur et consistant en une fine argile jaunâtre marneuse et

arénacée, comprenant une grande quantité de matières calcarifères et faisant facilement effervescence par l'effet d'un acide (9, pages 248-249). Le fort contenu en matériaux calcarifères et la grande épaisseur des argiles sembleraient démontrer qu'elles ne sont pas d'origine fluviale. On trouve aussi les coquilles et les produits de la végétation à la base des argiles. Il est au moins possible que ces argiles soient, pour la plus grande partie, d'origine lacustre et que la surface sousjacente existait comme surface de terre ferme partiellement couverte par la végétation, avant que le lac Agassiz marginal glaciaire ne fut formé.

Gauchissement de l'écorce terrestre.

On sait que les grèves du lac Agassiz ne sont pas aujourd’hui horizontales, mais s'élèvent inégalement en montrant une somme maxima de soulèvement en bascule dans une direction approximativement nord 35 degrés est. On sait aussi que le soulèvement de la portion septentrionale de la région qui a déformé les lignes de rivage a eu lieu surtout durant l'existence du lac Agassiz, car, ici, les grèves qui sont simples se ramifient et plusieurs des plus basses sont presque horizontales (14).

Plusieurs géologues croient que le soulèvement de l'écorce a été déterminé par le remaniement isostatique qui a suivi l'enlèvement du poids des nappes glaciaires. S'il en a été ainsi, il est évident que le soulèvement a longtemps tardé après le départ de la grande masse de glace, car, durant la plus grande partie de la durée du lac, les nappes glaciaires avaient retraité à grande distance vers le nord, et le soulèvement ne s’est pas produit avant que la glace eut commencé sa retraite finale de la région.