CHAPITRE DEUXIÈME

Epoque paléozoique.

L'étude des terrains paléozoïques a pour nous un intérêt particulier, surtout celle des étages inférieurs, car à ces étages appartiennent la plupart des terrains de notre province.

Etage silurien inférieur. — Les terrains siluriens présentent entre eux une très grande différence suivant qu'on les étudie dans la partie orientale du Canada ou dans la partie occidentale. " Dès le début de la période silurienne, a commencé un grand mouvement de la croûte terrestre, ayant pour résultat une série d'ondulations, avec plusieurs ruptures ci soulèvements." Ce mouvement a séparé la superficie paléozoique du Canada et de l'Amérique du Nord en deux bassins. L'un oriental, comprenant les formations les plus anciennes, pliées, bouleversées et plus ou moins altérées, sur lesquelles reposent en stratification discordante, des étendues de couches appartenant au silurien supérieur, au dévonien et au souscarbonifère. Dans le bassin occidental au contraire, se trouvent les formations supérieures, siluriennes et dévoniennes, beaucoup moins tourmentées et peu altérées. Le tableau suivant que nous empruntons, en le modifiant, à "l'Esquisse géologique du Canada." fera mieux comprendre cette différence.

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La province de Québec se trouve presque tout entière dans le bassin oriental. Cependant elle renferme quelques autres terrains, vu que la li^-ne qui sépare ces deux bassins part du Lac Champlain, tombe sur le fleuve St-Laurent entre St-Nicolas et St-An-

toine, passe au nord de la citadelle, longe le côté nord de l'Ile d'Orléans et se prolonge sous le fleuve jusqu'au Cap des Eosiers, dans la Gaspésie. Les terrains placés à l'ouest et au nord de cette ligne appartiennent au bassin occidental. Yoilà pourquoi nous avons ajouté une liste spéciale contenant les formations de la province de Québec.

Le bassin oriental est, à bien dire, le seul que uouétudierons.

Sur les grès de Potsdam, que l'on trouve à différents endroits de la côte sud du fleuve, depuis Québec jusque dans la Gaspésie, et sur les dolomies de la formation calcifère, repose, en stratification concordante, dans l'Etat de New- York, le calcaire de Chazy. Cependant, après de longues études stratigraphiques et paléontologiques, on est arrivé à la conclusion qu'il y a eu, entre le dépôt de ces deux formations, un intervalle assez prolongé pour permettre l'accumulation, dans les mers voisines, d'une série de sédiments d'au moins 10,000 pieds, qu'on a appelée Groupe de Québec.

Groupe de Québec. — Dans la région apalachienne du Canada, le Groupe de Québec atteint une épaisseur de 10,000 pieds II forme les monts Notre-Dame et les Montagnes Vertes du Vermont. On le retrouve sur toute la longueur des Apalaches.

Sir W. Logan partage ce groupe en trois divisions. La plus ancienne, celle de Lévis, dépasse 5,000 pieds d'épaisseur, elle se compose de calcaires, de dolomies, avec grès quartzeux et schistes d'un noir verdâtre. Les fossiles y abondent. Après la formation de Lévis vient celle de Lauzon, remarquable en ce qu'elle est limitée par deux bandes magnésiennes métallifères,

caractérisées surtout par des schistes cuprifères. C'est la formation minière bas-canadienne par excellence ; celle qui renferme les mines de cuivre si nombreuses des Cantons de l'Est. Enfin au-dessus vient se placer la formation de Sillery, composée en grande partie de grès quartzeux et feldspathiques, verdâtres, accompagnés vers la base de schistes rouges et verts. Dans les régions métamorphiques, les sédiments de cette formation apparaissent sous la forme de gneiss, souvent granitoïdes, passant au schiste micacé. *

La formation de Chazy est particulièrement développée aux environs de Montréal et dans l'ouest de la Province. On retrouve ce terrain à St-Vincent de Paul, à l'ouest de Terrebonne, près de Ste-Thérèse, à St-Lin. On le voit aussi aux iles Mingan.

La formation de Trenton est assez importante dans la province de Québec. C'est elle qui constitue les calcaires de la rive nord, depuis le cap Tourmente jusqu'à Montréal. Elle est remplie de fossiles et, môme lorsque le métamorphisme l'a rendu cristalline, comme à Deschambault, on distingue encore les coquillages qui la constituent presque complètement.

Pour compléter la série des formations de Québec, mentionnons celles ùHJtica et de la Rivière Hudson. Elles sont généralement constituées par des argilites assez friables, interstratifiées de lits do grès, souvent exploités comme pierre à bâtir. On les trouve à l'île

* Dans le rapport de la < '<• m miss ion géologique pour Tannée 1 877-78, M. Sehwn, directeur de la Commission, propose de remplacer ees divisions du Groupe de Québec, par trois autres étages qu'il croit devoir placer l'un dans le silurien, l'autre dans le camlirien et le troisième dans la formation huronienne.

d'Ànticosti, à Montmorency, et en plusieurs endroits de la partie occidentale de notre province. Elles constituent les falaises abruptes entre lesquelles coule ■le St- Laurent, depuis St- Augustin jusqu'à Lotbinière.

Révolutions à la fin du silurien inférieur. — C'est surtout à la fin de cette époque que s'opère définitivement la séparation entre le bassin oriental et le bassin occidental du Canada. Sous l'influence d'une pression latérale venant de l'Atlantique, les couches siluriennes ont été pliées et cassées. Ce phénomène s'est produit tout spécialement le long d'une grande ligne de rupture qu'on peut suivre, comme nous l'avons dit plus haut, depuis le Cap Rosiers jusqu'au Cap Tourmente, et de là, en passant par St-Augustin. jusqu'au lac Champlain et même jusque dans les Etats du Sud de la République américaine. Cette faille a eu pour effet d'amener à la surface les roches du Groupe de Québec et de les faire reposer apparemment sur les lits plus récent d'Utica et de la rivière Hudson. Dans la figure 135, qui est une section faite à la chute Mont-

Fig.135.

morency, T est le calcaire de Trenfon, U est l'Utica,

Q est le Groupe de Québec, L est le Laurentien,/ est la ligne de rupture. Cette section court depuis les hauteurs de Beauport, jusque sur le côté sud de l'Ile d'Orléans. La figure 13G est une autre coupe qui part de Léris en L. rencontre le rocher de Québec Q,

traverse la rivière St-Charles E, et finit sur les hauteurs de Charlesbourg C. On peut y voir la disposi-

Fig. 136.

tion générale des roches du Groupe de Québec et des traces de la grande rupture citée plus haut, entre la rivière St-Charles et Charles bourg.

Silurien supérieur. — Ces terrains existent surtout dans le sud de la région apalachienne où ils reposent en stratification discordante sur le silurien inférieur. Dans la Gaspésie, ils sont représentés par une épaisseur de calcaire de près de 2000 pieds. Ces calcaires sont recouverts en partie par une série de schistes dévoniens, d'une épaisseur de 7000 pieds, renfermant une flore fossile assez remarquable, étudiée par le Dr Dawson. Les calcaires cités plus haut paraissent être l'équivalent des formations Médina, Clinton, Niagara et (iuelf, du bassin paléozoïque occidental.

Nous donnons les principaux étages siluriens supérieurs du bassin occidental : le No. 1 correspond au plus ancien.

6 Helderberg inférieur.. ..Calcaire.

y Onondaga Dolomie .

4 Guelf. Dolomie.

3 Niagara Dolomie.

2 Clinton Calcaire et schiste.

1 Médina G rès.

Ou croit que les calcaires fossilifères de l'Ile d'Anticosti correspondent à la formation de Guelf dans Ontario.

Vie silurienne. — Vie essentiellement marine, caractérisée surtout par un grand développement de mollusques, de trilobites, d'algues, etc.

Etage déyonien. — Les terrains dévouions ne se rencontrent guère, dans notre Province, que dans la Oaspésie, mais en revanche ils sont très développés dans Ontario. En voici les principaux étages. Le numéro 1 indique encore le plus ancien.

5 CLemung Schistes et grès.

-I Portage Schistes et grès.

0 Hamilton Schistes et marnes.

2 Cornifère Calcaire.

1 Oriskany Grès.

Los terrains dévoniens du bassin occidental présentent un grand intérêt en ce qu'ils contiennent une assez grande quantité de pétrole. Il n'est pas impossible cependant que le pétrole se rencontre dans les formations inférieures aux terrains dévoniens, v. g., dans les calcaires de Trenton. Certains puits à pétrole dans les îles Manitoulines et le Kentucky atteignent cet horizon.

Voici ce qu'on lit à ce sujet dans Y 'Esquisse ijc'ologique du Canada : " Les formations paléozoïques du grand bassin occidental sont remarquables par des dépôts do pétrole, qui paraissent, au moins dans le Canada, avoir leur origine dans les calcaires non magnésiens du groupe de Trenton et de la formation Cornifère. On y trouve le pétrole remplissant des cavités dans des

brachiopodes, des orthocères, des coraux et imprégnant aussi certaines parties poreuses des calcaires. Ces parties oléifères sont souvent complètement entourées de calcaire compacte, humide et sans trace de pétrole, ce qui porterait à croire que, soit cette substance, soit sa matière première, occupe sa position actuelle depuis le dépôt du sédiment calcaire. On remarque les conditions précitées également dans les calcaires du dévonien et du silurien inférieur; mais ces derniers, quoique partout bitumineux, ne contiennent que peu de pétrole dans les parties orientales du bassin. Cependant, dans les îles Manitoulines, au lac Huron, où on trouve de petites sources naturelles de pétrole, on a foré des puits à travers les schistes d'une épaisseur de 100 à 140 pieds, qui recouvrent les calcaires du groupe de Trentoul Dans ces calcaires, on rencontre, à différentes profondeurs, des tissures ayant fourni, en certains cas, plusieurs mille litres do pétrole. Ces puits sont, jusqu'à présent, moins productifs que ceux du terrain dévonien ; mais des sources d'huile très abondantes ont été découvertes dans le silurien inférieur du Kentucky.

" Les puits forés pour la recherche de l'huile dans la région sud-ouest du Canada, l'ont été dans les dépôts quaternaires y recouvrant, à des profondeurs de 50 à 150 pieds, les affleurements de formations dévoniennes : celles-ci sont tantôt le calcaire Cornifère et tantôt les marnes et schistes du groupe de Hamilton. On y trouve souvent, à la base des argiles quaternaires, des couches de gravier saturées do pétrole ; mais de telles sources, quoique assez productives, sont bientôt "puisées. Tl en est rencontré de plus abondantes, à

différentes profondeurs, dans les couches dévoniennes où le pétrole parait s'être accumulé dans des tissures de dimensions très variables. Ces réservoirs se trouvent, le plus souvent, dans les schistes de Hamilton, qu'il est cependant quelquefois nécessaire de traverser pour pénétrer à une profondeur plus ou moins grande dans le calcaire Cornifère, avant de découvrir le pétrole. Il faut toutefois remarquer que les sources les plus abondantes se trouvent, soit dans les schistes, soit dans les calcaires encore recouverts des schistes, et que la quantité de pétrole est moins considérable dans les régions où ces dernières roches avaient été enlevées avant le dépôt des argiles. Les schistes offrant des fissures, ainsi que les graviers quaternaires, ont évidemment servi de réservoirs au pétrole provenant du calcaire oléifère. Ces fissures renferment souvent, à la fois, du pétrole, de l'eau et de l'hydrogène carburé (gaz des marais). L'élasticité de ce dernier explique la sortie impétueuse et spontanée du pétrole des puits récemment ouverts, d'où il jaillit quelquefois à des hauteurs de plusieurs pieds, et souvent en un volume prodigieux. Un cas notable s'est présenté dans le canton d'Enniskillen, où, pendant plusieurs mois, deux sources jaillissantes avaient fourni du pétrole à raison de quelques centaines de litres par jour. Dès qu'on eut foré dans leur voisinage un troisième puits, d'où s'est échappé un volume considérable de gaz, le jaillissement de l'huile a cessé. Depuis lors, le pétrole n'a pu être extrait de ces puits qu'au moyen de pompes, et c'est ce qui arrive tôt ou tard pour toutes les sources jaillissantes.

" Dans quelques cas, le rendement naturel d'un puits récent sera de 10,000 à 20,000 litres par jour, où même de beaucoup davantage, et cela sans mélange d'eau. Plus tard, le pétrole, retiré à l'aide de pompes, est accompagné de quantités d'eau considérables, qui augmentent graduellement jusqu'à ce qu'il devienne convenable d'abandonner le puits par suite de la rareté du pétrole. ]1 arrive, parfois, qu'un forage entrepris à quelques pieds seulement d'un puits stérile ou épuisé, produit une soui'ce abondante de pétrole.

" Tous les faits qu'on vient de signaler font voir que les sources abondantes de pétrole dépendent de son accumulation dans des réservoirs, qui ne peuvent être que des fissures à peu près verticales. Ces réservoirs devraient naturellement se trouver sur les lignes de soulèvement, et à l'appui de cette manière de voir, on a constaté que toutes les sources productives de pétrole, soit dans le Canada, soit dans les états voisins, existent le long des ondulations et sur les axes anticlinaux.

" La grande masse de calcaires existant à la base des grès dévoniens dans la Gaspésie est plus ou moins imprégnée de pétrole, dont de nombreuses petites sources s'y rencontrent sur les affleurements du calcaire et du grès. On a foré plusieurs puits dans cette région qui, cependant, n'a fourni, jusqu'à présent, que peu de pétrole."

Les pétroles de la Pensylvanie viennent des terrains dévoniens supérieurs, ceux de la Virginie occidentale et de l'Ohio sont extraits des terrains sous-carbonifères.

Quant à son origine, le pétrole, d'après les rapports fie la Commission géologique, serait de formation contemporaine avec les calcaires qui le renferment. "Les faits que nous venons d'exposer, dit le Dr T.-S. Hunt dans VEsquisse citée plus haut, font voir que les pétroles des terrains paléozoïques de l'Amérique du Nord ne doivent pas leur origine à l'action de la chaleur souterraine sur des couches de houille ou de pyroschiste. En effet, dans le cas des îles Manitoulines, les calcaires oléifères sont à la base même du terrain paléozoïque, et sont seulement séparés par quelques pieds de grès non fossilifères, des anciens dépôts cristallins du terrain huronien. Le pétrole est évidemment de formation contemporaine avec ces calcaires, et il dérive probablement d'une transformation particulière des matières d'origine végétale ou animale, qui se serait opérée au fond des eaux où se déposaient ces sédiments calcaires. .Des matières semblables, dans des eaux moins profondes, perdent une plus grande proportion de leur hydrogène et se transforment en houille ou en pyrosebiste. On peut aussi dire que le pétrole renferme à peu près les éléments de la houille réunis à ceux du gaz des marais.

" Les relations que quelques-uns ont cru voir entre les pétroles et les matières salines ne sont qu'apparentes. Presque partout, dans les bassins paléozoïques, les sédiments ont été d'origine marine, et, dans les légions où ils n'ont pas été très soulevés, ils renferment encore les eaux de l'océan ancien, qui vient au jour avec les pétroles. Il se trouve en outre, des f )imations renfermant du sel-gemme, quelquefois avec gypse et soufre natif, résultats de l'évaporation des

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bassins de mer ; mais les trois formations salifères qui se rencontrent, à différentes hauteurs, dans la grande série paléozoïque de l'Amérique du Nord, sont à des horizons distincts des formations renfermant du pétrole, et elles appartiennent à des périodes très différentes. A part celle du silurien inférieur, il se rencontre deux formations salifères, à différents niveaux dans le terrain carbonifère des Etats-Unis."

Vie dévonienne. — Caractérisée surtout par un grand développement des poissons de la famille des requins. Il y en avait aussi d'autres recouverts de larges plaques osseuses qu'on retrouve souvent dans les lits dévoniens. Ajoutons beaucoup de mollusques, de coraux, de trilobites. Les plantes terrestres qui font alors leur apparition sont presque toutes cryptogames : fougères, lj'copodes, équisétacés.

Etage carbonifère. — C'est l'âge durant lequel s'est formée la houille. Dans les terrains inférieurs, à cause du développement restreint de la végétation, la bouille n'existe pas. Mais les mines de houille peuvent se trouver dans les étages supérieurs, et de fait, quelques-unes sont exploitées qui appartiennent aux époques mésozoïques ou même cénozoïques.

Durant l'époque carbonifère, la surface des continents était tantôt un peu au-dessus des océans, tantôt un peu au-dessous. De vastes marais d'eau douce recouvraient des surfaces très grandes. Là, une végétation des plus vives se développait incessamment, pendant qu'à l'ombre de ces forêts se multipliaient, les scorpions, les araignées, les insectes et plusieurs reptiles. Les plantes, assez analogues aux plantes dévoniennes, appartenaient à la grande classe des

cryptogames. Le feuillage était donc très riche, mais il n'y avait pas de fleurs. Les fougères de cette époque atteignent 30 pieds de hauteur, les lycopodes, ou ou 60 pieds et les équisétacés, plus de 20 pieds. Toutes ces plantes, sauf certaines fougères tropicales, ne dépassent pas maintenant deux ou trois pieds.

La formation carbonifère n'est représentée dans la Province de Québec que par une étroite lisière, de sous-carbonifère, à Bonaventure, laquelle ne renferme pas de mine de houille. C'est dire qu'on ne découvrira pas de mine de houille au Canada. Les quelques matières charbonneuses qui se découvrent souvent dans certaines parties du Groupe de Québec, sont loin de constituer des mines de houille, pas plus que ces filons de neuf ou dix pouces d'épaisseur qu'on trouve ailleurs, et dont le rendement ne couvrirait pas les frais d'exploitation. On dit avoir trouvé dernièrement, dans des argiles canadiennes regardées jusqu'ici comme quaternaires, des lits d'une substance lignitique, analogue à la houille ordinaire.

La formation houillière est 1res développée dans la Nouvelle-Ecosse, les Etats-Unis, le Territoire du Nord- Ouest, en Angleterre, en France, etc.

L'âge de la houille n'a pas été une âge de verdure perpétuelle, car les lits de houille, qui sont le résultat de la décomposition des végétaux, ne constituent pas le cinquantième de l'épaisseur totale des terrains honilliers. Il s'y est donc produit des dépressions des surfaces continentales assez fortes pour permettre le dépôt de lits puissants de grès ou de calcaires qu'un mouvement ascendant reportait plus tard à la

surface, de sorte qu'un autre lit de houille pouvait se former, et ainsi de suite.

Origine de la houille. — Il n'y a pas de doute que la houille ne résulte de tissus végétaux décomposés. En voici les principales preuves. On trouve en effet des troncs d'arbres ayant encore la structure du bois et cependant convertis en houille. Des lits de tourbes se changent insensiblement en une matière qui ressemble tout à fait à la houille. Des débris de plantes, feuilles, rameaux, tiges, abondent dans les lits houilliers. Enfin, l'anthracite, même la plus compacte, a la structure organique.

Les matières végétales, enfoncées dans l'eau et soumises à l'action d'une chaleur modérée, ne perdent qu'une petite partie de leur carbone, le reste demeure combiné avec une portion de l'hydrogène et de l'oxygène des tissus primitifs, et constitue la houille. Le bois, durant cette opération, perd les trois-cinquièmes ou les trois-quarts de son poids, et de plus, grâce à la pression, son volume est de beaucoup diminué. On croit qu'un pied de houille correspond à un lit végétal de 5 pieds d'épaisseur et un pied d'anthracite à un lit végétal de 8 pieds.

L'existence des lits de houilles, avec les mêmes plantes fossiles au pôle nord et à l'équateur, est une preuve que le climat de cette époque était à peu près uniforme sur toute la surface de la terre. L'atmosphère devait renfermer beaucoup d'acide carbonique et de vapeur d'eau, agents qui favorisent grandement la croissance des végétaux.

Agrandissement du continent américain du nord

PENDANT I.E PAI.ÉOZOÏQUE. — Nous avOTTS vu qu'à la lin

de l'époque archéenne, le continent américain était représenté par un noyau terrestre assez restreint, placé près de la baie d'Hudson. Les montagnes de cette première époque étaient les Laurentides, les Adirondacks et quelques autres sommets des Etat>- Unis. Durant tout le paléozoïque, le continent américain s'agrandit ; son rivage sud s'éloigne de plus en plus du noyau archéen. A la fin du silurien inférieurles rivages océaniques touchent presque les limites sud de notre province. Les monts Notre-Dame et les Montagnes Vertes surgissent. Une légère bande de la Gaspésie se, formera durant le dévonien et à la fin du sous-carbonifère toute notre province contiendra les terrains qu'on y rencontre aujourd'hui. La ligne des rivages continue son mouvement vers le snl durant le carbonifère.

Perturbations à la fin du paléozoïque. — Durant toute l'époque paléozoïque, sauf après le silurien in . férieur, les lits étaient restés dans un repos relatif. Mais à la fin de cette époque, les couches ont été profondéments modifiées, dans leur position par des plissements, des ruptures, etc., dans leur composition et leur structure par le métamorphisme. (Ja été une époque de bouleversement par toute la surface de la terre, et, par contre coup, l'extinction de toutes le-* espèces animales paléozoïques s'en est suivie. Ces grands mouvements, comme dit M. Le Conte, ont été comme la sentence de mort des êtres paléozoïques.

Les effets de ces bouleversements ont été de courber les lits en plis gigantesques, larges d'un mille et pins ; de les rompre par des failles de 10,000 à 20.000

pieds, fig. 137. Ailleurs les roches ont été durcies, métamorphisées, la houille changée en anthracite.

Fig. 137.

Nous donnons ici deux coupes des coiches telles que modifiées par ces révolutions, fig. 138.

Fig. 138.

11 semble que la force produisant ces mouvements s lit venue de l'Atlantique. Dans tous les cas, les effets ont été considérables, surtout sur la côte est de l'Amérique, et le résultat définitif a été la formation des Monts Apalaches. La figure 139 représente une section faite transversalement à ces montagnes. On peut y voir les plissements, les ondulations, les rup-

turcs qui ont modifié la position primitive des lits. On verra en même temps que le relief des plis primitifs, qui avaient jusqu'à 20,000 pieds de hauteur, a été

Fig. 130.

profondément modifié par l'érosion, et les Apalaches no présentent nulle part des hauteurs qui approchent celles-là.

C'est à cette époque qu'on croit devoir placer la formation des monts Ourals, entre l'Europe et l'Asie.