LES BASSES TERRES DU ST. LAURENT

GÉOLOGIE

Les Basses-Terres du St.-Laurent dont le sous sol est formé d'assises paléozoïques presque horizontales et qui sont bordées au nord par le plateau laurentien représentent au Canada le prolongement nord-est des grandes plaines de l'intérieur du continent. Elles commencent aux environs de Québec, se dirigent au sudouest en longeant les deux rives du St. Laurent et en s'étalant peu à peu de façon à former à Montréal une plaine d'environ 120 milles de largeur. A delà de Montréal leur frontière nord poursuit sa course vers l'ouest, remonte la vallée de l'Ottawa où elle rencontre à environ 50 milles au delà de la ville d'Ottawa, une rangée de terrains accidentés qui n'est autre qu'un petit contrefort des hauts plateaux laurentiens. Cette ligne de hauteurs descend au sud, traverse le St.-Laurent entre Brockville et Kingston pour rejoindre la région élevée des Adirondacks du nord de l'état de New- York. Près de Kingston à la sortie du lac Ontario, les basses terres recommencent et couvrent toute la partie de la péninsule de l'Ontario qui s'étend entre les lacs Huron, Erié et Ontario et qui est bordée au nord par une ligne idéale dirigée sensiblement de l'ouest à l'est et allant de Kingston jusqu'au sud de la baie Géorgienne (lac Huron).

Cette région ainsi définie, avec ses 600 milles de longueur environ et une superficie de plus de 35,000 milles carrés est presque entièrement formée de fertiles terres de culture. On peut la diviser en trois parties ayant toutes le caractère de plaines légèrement inclinées, dont le sous sol composés d'assises sédimentaires presque horizontales, est recouvert généralement d'un épais manteau de boues glaciaires. Quoique ce soit essentiellement une région agricole, toute la partie du pays qui s'étend entre les lacs Huron et Erié renferme d'importantes exploitations de pétrole, de gaz et de sel.

Planche XXIV.

Extrémité ouest de la Chute Canadienne du Niagara avant qu'on l'ait rétrécie

de 415 pieds. .

La première des trois parties en lesquelles se divisent les basses terres du St. Laurent s'étend à L'est du contrefort de roches cristallines qui traverse le St. Laurent à Kingston. La frontière nord est en général marquée par une élévation subite des terrains due à l'apparition des collines laurentiennes, tandis que la frontière est est formée par des terrains élevés, semi-montagneux du système des Appalaches. Dans toute cette région, de forme grossièrement triangulaire, les terres ne s'élèvent jamais plus haut que 500 pieds au-dessus du niveau de la mer, et, en aval de Montréal, le pays qui forme les rives du St. -Laurent présente une altitude moyenne de moins de 100 pieds. D'une façon générale, et si l'on en excepte quelques collines isolées, assez escarpées, d'origine éruptive, les terres basses qui s'étendent de chaque côté de la rivière n'atteignent jamais 300 pieds d'altitude.

La seconde division des terres basses du St. -Laurent comprend une plaine qui bordée au sud par le lac Ontario s'élève assez rapidement à partir du lac (dont l'altitude est de 246 pieds au-dessus du niveau de la mer) et se dirige vers le nord avec une altitude croissante atteignant 850 pieds en certains points. Cette région relativement étroite dans sa partie est est limitée au nord par un escarpement très net avec une chute de 50 à 100 pieds sur sa face nord A l'ouest elle se termine par l'escarpement du Niagara qui à partir de la péninsule du Niagara s'étend dans la direction du nordouest à travers toute la péninsule Indienne séparant le lac Huron de la baie Géorgienne et qu'on retrouve plus à l'ouest dans le Michigan où il forme les falaises nord des îles Manitoulin.

Cet escarpement du Niagara constitue avec son élévation subite de 250 à 300 pieds la ligne de partage naturel entre les deux divisions occidentales des Basses-Terres du St. -Laurent. Dans la péninsule du Niagara cette élévation de 250 à 300 pieds représente entièrement la différence de niveau entre les deux divisions, mais plus au nord cet escarpement tout en gardant son caractère distinctif fait partie d'une bande étroite de terrains en échelons qui s'élèvent rapidement pour atteindre en quelques endroits une altitude de 1,700 pieds. Ces escarpements dominent ainsi de près de 1,000 pieds les bas plateaux qui s'étendent à l'est jusqu'au lac Ontario.

La troisième division s'étend entre le lac Huron et la lac Erié; elle est bordée à l'est par l'escarpement du Niagara; au nordouest elle atteint comme on l'a déjà vu une altitude de 1,700 pieds

De là elle descend en pentes douces vers chacun des deux lacs, dont les niveaux au-dessus du niveau de la nier sont respectivement de 581 pieds pour le lac Huron et 572 pieds pour le lac Erié.

Le sous-sol des basses terres du St. -Laurent est formé d'assises très peu inclinées de grès, de schistes et de calcaires de l'ère paléozoîque (ordovicien, silurien et dévonien). Il ne semble y avoir eu aucune lacune dans la sédimentation. Dans certains districts ces assises apparaissent plissées en forme de larges dômes surbaissés; quelque fois des failles d'amplitude considérable les traversent, mais ces accidents sont de peu d'importance si on les compare aux plissements intenses et aux failles qui ont affecté dans l'est, les séries de la région des Appalaches. Le contraste frappant qui existe ainsi entre les caractères généraux de ces deux régions que l'on peut d'ailleurs voir tout à côté l'une de l'autre dans Québec se manifeste encore par des différences dans la nature des terrains et par des différences dans les faunes. Les matériaux qui constituent les deux séries sédimentaires semblent s'être déposés dans des conditions différentes et probablement dans deux bassins séparés.

Dans le sud-est de Québec la contrée plate et basse qui borde le St. -Laurent et qui est formée d'assises sédimentaires presque horizontales passe insensiblement à l'est aux districts formés des assises disloquées de la région appalachienne. L'aspect physique extérieur du pays ne semble pas varier nettement en passant d'un district à l'autre, mais à mesure qu'on approche à l'est de la frontière qui les sépare on remarque de plus en plus des accidents dans les terrains sédimentaires et finalement les plissements intenses apparaissent. Cette frontière entre les deux grandes provinces géologiques va du lac Champlain à la ville de Québec. Elle est marquée par une large faille, la faille St. -Laurent et Champlain.

C'est le long de cette faille et le long des lignes de dislocation voisines que sont visibles les effets de tension et de compression dues aux forces orogéniques qui dans l'est plissèrent et disloquèrent les assises sédimentaires et par endroits en charrièrent des quartiers énormes sur les assises de l'ouest. Les séries qui reposent sur les roches cristallines formant les pentes est de la chaine des Laurentides ont échappé à ces efforts de dislocation par ce fait que les couches ont cédé le long des lignes de moindre résistance (faille Champlain) qui allaient du sud-ouest au nord-est.

Les séries paléozoïques qui forment dans l'est de l'Ontario et dans Québec la division est des Basses-Terres du St. -Laurent sont

presque entièrement d'âge ordovicien. Au confluent des rivières ( )ttawa et St .-Laurent de grandes étendues de terrain sont formées d'un grès appelé grès de Postdam qui semble représenter le Cambrien supérieur de l'état de New- York et qui est probablement le terme le plus ancien des séries qui composent les Basses-Terres. Ce grès apparaît au jour par suite de l'érosion d'un large dôme surbaissé. 1 )es terrains présentant les mêmes caractères lithologiques se rencontrent à divers intervalles sur la lisière nord des séries paléozoïques aux points où elles recouvrent les roches cristallines des collines des Laurentides. Ces grès inférieurs ne sont cependant pas tous du même âge ; dans certains cas au moins ils correspondent à des dépôts littoraux formés à des époques successives alors que les mers ordoviciennes s'avançaient peu à peu dans les terres. Audessus du Postdam on rencontre successivement: (A) des calcaires arénacés et dolomitiques connus autrefois sous le nom de Calcifère, et appelés maintenant calcaires de Beekmantown.(B) un groupe de schistes et de grès surmontés par des calcaires; ce groupe est connu sous le nom de groupe de Chazy. (C) le groupe de Trenton formé généralement de calcaires et de schistes et qu'on divise souvent en trois étages: Lowville ou Bird's eye, Black River et Trenton. (D) le groupe des schistes bitumineux d'Utica. (E) le groupe d'Hudson River ou de Lorraine composé de schistes gris noir, de grès et de calcaires.

En général dans la province de Québec, les divers niveaux ordoviciens apparaissent rangés d'après leur âge en bandes à peu près parallèles sur les bords des anciens massifs cristallins du nord. Les niveaux inférieurs se rencontrent vers le nord; les niveaux les plus récents bordent la faille Champlain St. Laurent. Dans la région de forme triangulaire limitée par les rivières Ottawa et St. Laurent, les terrains forment plutôt une sorte de bassin, les divers niveaux se recouvrant en concordance avec les plus anciens au centre. S'il y a discordance ou lacune elles sont masquées par l'aspect général de continuité de ce bassin. Le volume des sédiments du système ordovicien est considérable; dans les environs de Montréal on a compté 4,350 pieds de sédiments depuis la base du Potsdam jusqu'aux termes les plus élevés que Ton connaisse dans le groupe de Lorraine; naturellement l'épaisseur des diveis groupes du système ainsi que les caractères des diverses formations varient d'un point à un autre.

Quoique la région que nous avons étudiée jusqu'à présent soit presque entièrement composée de séries ordoviciennes on y ren-

contre cependant quelques lambeaux de terrains de formation plus récente. C'est ainsi que dans le district d'Ottawa, et dans la province de Québec à l'est du St. -Laurent existent quelques petits bassins isolés contenant des schistes rouges en quantité assez considérables qu'on rattache au début du Silurien. Par endroit ces sédiments reposent en discordance sur les terrains sous-jacents montrant qu'avant l'époque où ils se déposèrent la région avait été probablement exhaussée et que les terrains avaient été légèrement disloqués. De même on a trouvé près de Montréal des formations sans grande étendue avec des fossiles du Dévonien inférieur. Ces séries plus récentes montrent que ces plaines basses furent autrefois recouvertes par plusieurs centaines de pieds de sédiments qu'une érosion ultérieure a presque entièrement fait disparaître. Une preuve en est encore donnée par l'existence des hauteurs isolées qui constituent les collines Montérégiennes.

Les collines Montérégiennes sont au nombre de huit; six d'entre elles (en y comprenant le mont Royal à Montréal, la colline la plus occidentale du groupe) sont alignées de l'ouest à l'est à des intervalles d'une dizaine de milles environ. Ce sont des hauteurs de forme ronde ou ovale, de quelques milles carrés de superficie qui surgissent brusquement avec une altitude de 600 à 1,200 pieds au-dessus de la plaine environnante. Leurs flancs sont formés de sédiments plus ou moins métamorphisés et durcis, tandis que les parties centrales, le cœur, sont composées de roches éruptives alcalines comprenant des syénites sodiques, des syénites à néphéline, des essexites. Ces parties éruptives semblent représenter des laccolites ou des cheminées qui ont dû aboutir à l'ancienne surface du sol. L'allure de ces collines éruptives indique qu'à l'époque de leur formation l'épaisseur des sédiments qui recouvraient la contrée environnante et qui ont depuis disparu était probablement d'au moins 2,000 pieds. Cette conclusion est confirmée par la présence, de fragments de roches dévoniennes dans les dykes des cheminées éruptives.

Les assises ordoviciennes affleurent également sur de grandes étendues dans la deuxième division des basses terres du St-Laurent qui bordent le lac Ontario et qui sont limitées à l'ouest par l'escarpement du Niagara. Les assises les plus anciennes, généralement de l'âge de Lowville (Bird's eye), reposent au nord sur les roches précambriennes; elles s'inclinent légèrement dans la direction du sud et disparaissent successivement sous les divers autres étages supérieurs de l'Ordovicien. Dans les environs de Toronto, les

étages les plus récents de ce système disparaissent enfin sous le Silurien qui couvre alors le reste du pays, forme les couches qu'on voit en affleurement le loiii^ de l'escarpement du Niagara et plus à l'ouest s'étend sur les plaines à pente douce de l'ouest de la péninsule de l'Ontario.

La ligne de séparation entre l'Ordovicien et le Silurien part de l'est de l'état de New- York, traverse le lac Ontario et à partir de Toronto se dirige presque exactement au nord jusqu'à la tête de labaie Géorgienne. Dans les îles Manitoulin, le long des falaises du nord, les assises ordoviciennes affleurent sous le Silurien. Ce qu'on considère généralement comme la division la plus ancienne du Silurien, le groupe de Médina, se compose de grès bigarrés et de schistes dont l'épaisseur fort variable dépasse 1000 pieds dans la péninsule du Niagara et diminue peu à peu jusqu'au dixième de cette valeur à mesure qu'on s'approche de la baie Géorgienne. Le groupe de Médina dont une partie est peut-être (Và^ ordovicien est surmonté par le groupe de Clinton qui dans l'Ontario est représenté par moins de 50 pieds de grès et de schistes. Au-dessus reposent les couches du groupe de Niagara: ce sont principalement des calcaires qui dans le district du Niagara se présentent avec une épaisseur d'environ 200 pieds mais qui atteignent une épaisseur double à Cabots Head, à l'extrémité de la péninsule Indienne. C'est à la résistance spéciale des calcaires de ce groupe qu'est due la formation de l'escarpement du Niagara qui limite la troisième division des basses terres du St-Laurent.

Les formations siluriennes qui succèdent s'étendent sur une partie considérable de la péninsule d'Ontario entre les lacs Huron et Erié où on les trouve toujours en affleurements sous forme de bandes de largeur variable dirigées du nord au sud. Dans cette région, les divers groupes du système sont: (A) reposant sur les calcaires de Niagara, les calcaires et dolomies de Guelph dont l'épaisseur n'est que de quelques pieds de long de la rivière Niagara mais qui atteignent en remontant vers le nord une puissance de plus de 100 pieds. (B) le groupe de Salina qui comprend 200 à 300 pieds de couches de gypse, de sel, de dolomie et de schistes noirs; cer dépôts proviennent évidemment de l'évaporation lente de mers anciennes. (C) un groupe de sédiments mesurant au moins 40 pieds d'épaisseur composé en grande partie de dolomie, qui dans l'Ontario représentent le terme supérieur du Silurien et indiquent que la fin de cette période a été marquée par un retour de sédimentation marine.

Les termes inférieurs du Dévonien manquent dans l'Ontario qui, au début de cette période, semble avoir été émergé et soumis à une légère érosion. Les groupes que Ton connaît sont les suivants: (A) le groupe des grès pâles d'Oriskany avec une épaisseur qui dépasse rarement 25 pieds; il représente par places le terme inférieur du Dévonien de l'Ontario; en d'autres endroits ce sont des termes postérieurs du Dévonien qui reposent directement sur les assises siluriennes. (B) Le groupe d'Onondaga, composé surtout de calcaires atteignant souvent 150 à 200 pieds d'épaisseur; il forme le long du lac Erié une bande étroite qui s'épanouit dans la péninsule d'Ontario. (C) le groupe des schistes noirs d'Hamilton; ce groupe est souvent surmonté de sédiments dévoniens plus récents encore. A l'ouest de la bande des assises d'Hamilton on voit réapparaître par suite d'un léger plissement les groupes inférieurs du Dévonien. Sur la rivière Détroit les couches siluriennes affleurent.

Les mers et golfes anciens dans lesquels se déposèrent les sédiments paléozoïques des basses terres du St. Laurent ne furent pas limités à l'ensemble des régions dans lesquelles existent encore des assises de ces périodes. C'est ainsi que dans l'Ontario bien au delà de la frontière septentrionale de ces assises, se rencontrent des ilôts isolés de couches analogues reposant au milieu de roches cristallines précambriennes. Ces ilôts sont évidemment des débris d'un manteau sédimentaire enlevé par l'érosion et qui autrefois présentait une grande extension, s' avançant dans la vallée de l'Ottawa probablement jusqu'au lac Nipissing. Un ilôt de calcaire de Niagara existe également dans la haute vallée de l'Ottawa au sommet du lac Timiskaming; ce dépôt prit naissance dans une mer Silurienne qui venait soit du sud, soit peut-être du nord.

Dans l'est, les sédiments siluriens occupèrent aussi un territoire beaucoup plus considérable que le territoire actuel. On trouve des sédiments de Trenton et d'Utica sur les rives du lac St. Jean à 100 milles à l'ouest du St. -Laurent, à la naissance de la rivière Saguenay. De place en place on trouve des couches ordoviciennes le long de la rive nord du fleuve St. -Laurent et du Golfe St. -Laurent. Aux environs du détroit de Belle-Tsle, des couches cambriennes reposent sur le précambrien. La grande île d'Anticosti, dans le Golfe St. Laurent est formée d'assises odoviciennes et siluriennes qui s'inclinent légèrement vers le sud.

RESSOURCES MINERALES.

Les assises paléozoïques très peu bouleversées qui forment les Basses-Terres du St. Laurent présentent une histoire géologique. peu favorable à la formation de gites minéraux. Le sud-ouest de l'Ontario est cependant le principal centre au Canada de l'industrie du pétrole et du sel; et dans toute la région les industries des briques, des tuiles et du ciment deviennent de plus en plus importantes.

TABLEAU DESCRIPTIF DE QUELQUES MINÉRAUX IMPORTANTS DES BASSES TERRES DU ST. LAURENT.

Minéral Recherché.

Nature des Gîtes.

Exemple.

Pétrole.

Gaz naturel

Sel

Gypse

Se rencontre dans des réservoirs naturels en général au niveau de l'Onondaga (Cornifère) dans les assises paléozoïques légèrement ondulées, presque horizontales du sud-ouest de l'Ontario. . .

Se rencontre dans des réservoirs naturels au niveau des formations de Guelph, de Clinton, de Médina et de Trenton dans les assises paléozoïques légèrement ondulées, presque horizontales ou sud-ouest de l'Ontario

En couches de sel gemme (ou à l'état de saumure) dans les formations de Salina, dans les assises paléozoïques légèrement ondulées, presque horizontales du sud-ouest de l'Ontario

En couches dans les formations de Salina dans les assises paléozoïques légèrement ondulées, presque horizontales du sud-ouest de l'Ontario. .

Pétrolia, Tilbury, Leamington etc.

(Omario).

Comtés de Welland Haldimand d'Essex, etc. (Ontario) .

Windsor, Sarnia, Wingh:im, etc.

(Ontario).