RÉSUMÉ PARTIEL

La ligne frontière internationale aux Chutes du Niagara a été fixée par la carte que la Commission de 1819 a signée à cette époque. On a trouvé en un endroit que cette ligne passait à 235 pieds de l'île Goat, ce qui rejette la totalité du grand croissant des chutes dans le territoire canadien, tandis que le tournant au delà du croissant, allant vers l'île Goat appartient seulement à New York. Là le courant est maintenant réduit à des filets d'eau seulement. Le retrait d'eau pour les besoins de la force motrice menace de laisser à découvert une lisière de roches appartenant au Canada couverte maintenant par les rapides, du côté est des chutes. La quantité d'eau tombant sur cette extrémité adjacente à l'île Goat constitue un facteur trop infime de la totalité pour être étudié. Mais le volume qui descend la chute américaine est à peu près de sept pour cent du tout (Voir chapitres II et III). La proportion de la décharge à la bordure rocheuse, qui détermine l'écoulement de l'eau par les rapides d'en haut donne au Canada 75 à 80 p.c.de la décharge totale de la rivière (Voir chapitre XXI).

Le retrait des chutes entre 1842 et 1905 a été de 285 pieds au centre de sa partie culminante, soit un retrait moyen pour la largeur totale de la gorge de 265 pieds. Il s'en est écroulé durant cette époque près de sept acres et trois quarts d'acre du plancher rocheux des rapides d'en haut. Le retrait s'est produit par un recul central rapide dont l'arrêt a été suivi par un prompt élargissement latéral. C'est pourquoi durant trente années, il 21177c— 2

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ne paraît pas y avoir eu de retrait central appréciable. On a calculé que le retrait moyen a été de 4.2 pieds par année, mais au cours des quinze dernières années, il a été réduit. La découverte de la position réelle des chutes de Hennepin en 1678 montre que le retrait a marché depuis lors sur ce pied. La longueur des chutes canadiennes était de 2950 pieds en 1900, mais sur ce chiffre, 415 ont été pris par la réduction sur le côté canadien. Le retrait des chutes américaines marche sur le pied de 0.60 pied par année (Voir chapitre III). La longueur, y compris l'île Luna est de 1,000 pieds à peu près.

La hauteur des chutes du Niagara du côté canadien est de 158 pieds et 175 pieds au centre. La déclivité de la bordure de la cascade Greens ou Première Cascade jusqu'au bord, est de cinquante-cinq pieds après que la rivière a déjà descendu quatorze pieds du lac Erié. La hauteur de la bordure qui traverse la rivière jusqu'à la marmite du dessous est de 212 pieds. C'est là la grosse charge d'eau origine de la force hydraulique de ces compagnies qui prennent leur eau en amont des rapides d'en haut, mais pour celles qui sont en aval, elle n'est que de 160 pieds. Ce trait est le plus intéressant quant aux effets sur les chutes ou aux résultats qui peuvent provenir du détournement de l'eau par les compagnies d'énergie, et à la quantité relative d'eau employée. Pour les autres traits et pour la pente de la rivière {Voir chapitre IV). La déclivité totale de la rivière de lac à lac est de 326.58 pieds (moyenne des fluctuations, de 1891 à 1905).

Les nouveaux sondages au large de la tablette de l'île Goat à 192 pieds atteignent quatre-vingt-douze pieds plus bas que le niveau du lac Ontario. On trouve cette profondeur à la tête des rapides du Whirlpool, un mille et demi en aval, mais sous les chutes, la profondeur n'est que de soixante-douze pieds (jusqu'aux roches éboulées) avec au delà une tablette à quatrevingt-quatre pieds ou un peu plus. Au pont Cantilever la profondeur est de quatre-vingt-cinq pieds, mais le chenal est

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recomblé jusqu'à une profondeur additionnelle d'une centaine de pieds. Au Whirlpool qui est à cinquante-deux pieds en aval de la tête des rapides on a trouvé que la profondeur avant d'atteindre le milieu de la rivière est de 126 pieds ou à peu près quatorze pieds de moins que dans la rivière en amont. En aval du Whirlpool, elle est beaucoup moindre, comme c'est aussi le cas en aval de la platière Foster. Mais près de l'extrémité du canon une cataracte noyée a été mise à jour là où la rivière dans la gorge s'approfondit rapidement de cinquante-trois pieds à presque 150 pieds en dessous du niveau du lac Ontario. On a trouvé à un tiers de mille au delà de la bouche de la Gorge que le chenal étroit mesure jusqu'à 183 pieds, bien qu'il ait été généralement réduit par l'envasement à une moindre profondeur (Voir chapitre V).

La structure rocheuse et la puissance d'excavation des chutes du Niagara one été traitées au chapitre VII et les caractéristiques de la Gorge relatives au retrait des chutes sont décrites dans deux chapitres suivants, les berges originales et le lit de la rivière Niagara sont décrites au chapitre IX.

Le chenal enseveli Whirlpool-St. David part du Whirlpool et va au bord de l'escarpement à un demi-mille à peu près au delà, et l'on a pensé par erreur que c'était l'ancien cours de la rivière Niagara. L'ancien canon a été exploré maintenant au moyen des forages, dont le plus profond atteint 269 pieds, c'est-à-dire un niveau un peu supérieur à celui du Whirlpool. Les opérations ont été arrêtées en cet endroit en raison des frais qui s'élevaient très haut, mais nous connaissons d'une façon générale les effets de la vallée ensevelie sur la rivière. A sa plus grande profondeur elle a donné naissance au Whirlpool, mais pas à la Gorge qui est en amont comme cela aurait pu être le cas. C'était un des points les plus importants à établir au moyen du levé actuel, car on ne connaissait pas bien les effets qu'elle avait produits dans le retrait des chutes. L'origine de l'ancien cours d'eau qui au Whirlpool a commencé à former

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une gorge était à une courte distance seulement du pont du chemin de fer — à l'arête Lyell. Le chenal maintenant enseveli n'a jamais égoutté le bassin de l'Erié ni d'aucun des anciens ruisseaux en amont des rapides d'en haut. Mais, auprès du Whirlpool il a donné naissance à la vallée comblée plus tard par des matériaux de transport qui ont été promptement recreusés quand les chutes eurent reculé jusqu'à son débouché. Quelques traits curieux ont été constatés dans les forages, comme un trou d'aération à une profondeur de 226 pieds et l'existence d'une bille d'épinette blanche à une profondeur de 186 pieds, ensevelie là, il y a longtemps, dans la période glaciaire (Voir chapitre X et XII).

Ce dernier chapitre traite des rapides Whirlpool. En cet endroit, les anciennes berges de la rivière sont bien conservées, tandis que la gorge elle-même est très resserrée. Là, après la période glaciaire une petite vallée superficielle a détourné la rivière Niagara après que la chute avait retraité au delà du Whirlpool, si bien que la majeure partie de l'eau se trouvait concentrée et a creusé un canon étroit profond de quelque 400 pieds, qui, sur le recul des chutes en amont de ce point, s'est recomblé; ainsi se sont produits les rapides du Whirlpool qui ont été complétés à une date très récente. La construction de ces rapides a éventuellement abaissé la hauteur des chutes en amont. L'élargissement de la gorge en amont de cet endroit est un trait très notable mais trop technique pour prendre place dans un court résumé.

Le curieux bassin aux Chutes du Niagara a produit son effet sur le retrait. Là, le plancher rocheux est à peu près de 110 pieds plus bas que le lit de la rivière de l'époque préglaciaire qui traverse cette arête. A partir de l'arête de Lyell et en allant vers le sud, la vallée rocheuses partiellement ensevelie se creuse et s'élargit jusqu'aux chutes. Pendant longtemps ce phénomène défiait l'explication. En forant on a constaté qu'elle fait partie d'une vallée prenant naissance dans

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l'arête Lyell et grandissant dans la direction du sud. Aux chutes elles est à plus de 60 pieds au-dessous du niveau du lac Erié et on Ta suivie au moyen de forages plus au sud-ouest (Voir chapitre XII). Cette explication demandait comme corrollaire la découverte d'un débouché profond du bassin Erié. Celui-ci a été découvert subséquemment au moyen d'une investigation complète des traits visibles et cachés. Il est décrit au chapitre XXXVII.

On trouve maintenant que le bassin des chutes fait partie d'une vallée sans profondeur se prolongeant à quelques milles pour rejoindre l'ancienne décharge du bassin Erié dont tous les traits sont profondément couverts de matériaux de transport. Ceci explique l'existence des rapides d'en haut, où maintenant la rivière Niagara suit le bras gauche d'une vallée qui autrement est ensevelie. Cette vallée a beaucoup d'importance pour le retrait des chutes. Là, la rivière détourne son cours presque perpendiculairement obligeant les chutes pour retraiter à escalader, pour ainsi dire, l'ancienne berge latérale d'une vallée, si bien que les formations rocheuses dures deviennent plus épaisses, tandis que les lits inférieurs plus tendres se cachent, ce qui tend à réduire la marche du retrait. L'investigation du bassin dans le plancher rocheux a mis à jour la vallée Falls-Chippawa. Dans le voisinage des chutes, elle est couverte par une centaine de pieds au moins de matériaux de transport qui ont été exploités par places au moyen de forages, si bien que l'on constate que le plancher rocheux sous le manteau s'abaisse partout vers le sud-ouest. (Voir chapitre XIII.)

La platière Foster commence à deux tiers de mille à peu près en aval du Whirlpool et se prolonge à une égale distance. C'est un des endroits les plus beaux et les plus sauvages de l'est de l'Amérique. Il y a là une série de terrasses de la plus haute importance pour l'étude du recul. Ce sont des planchers de la rivière Niagara, montrant que, jusqu'au jour où les chutes ont atteint ce point, à peu près à trois milles de la bouche de

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la gorge, il a existé trois cataractes, Tune en avantde l'autre, ayant chacune 120 pieds de hauteur. On trouve aussi que la seconde, qui a rejoint celle d'amont s'est unie à elle. A cette époque le deuxième chenal était encore très élevé au-dessus du fond actuel de la rivière. Plus bas, en descendant la gorge se trouvait la troisième cataracte. On peut dire que cette cataracte mesurait à un moment 300 pieds de hauteur et s'est abaissée par le recul subséquent des eaux du lac Ontario dans la gorge. La plus basse cataracte est restée longtemps en existence après que les cataractes d'amont réunies eurent dépassé cette section du canon, mais plus tard elle se joignit à elles pour ne former qu'une seule cataracte du Niagara à partir du moment où elles atteignirent le Whirlpool. Cette histoire complexe de la rivière Niagara est amplement enregistrée à Foster flats, qui est une place merveilleuse. Jusqu'à dernièrement les eaux de l'Erié se déversaient seules par la rivière Niagara. C'est immédiatement après que les chutes eurent passé la tête des Foster Flats que le drainage du lac Huron s'épancha dans le bassin Erié et, du même coup, le retrait s'accentua. Les traits sont décrits au chapitre XIV et sont signalés ailleurs.

Les terrasses à l'embouchure du canon, sur les flancs de l'escarpement donnent des preuves de l'abaissement des eaux dans le bassin Ontario et, au moyen des accidents du ravin Smeaton et de Foster Flats, et des sondages de la rivière, on peut déterminer la hauteur des chutes Niagara à différentes époques de son histoire primitive (chapitre XV).

Les traits glaciaires de la région sont décrits au chapitre

Les phénomènes météorologiques avaient besoin d'être étudiés pour plusieurs objets, spécialement au sujet des fluctuations de niveau des lacs et du débit du bassin Erié comparé avec le volume total de la rivière Niagara, car dans quelques cas la pluviosité ne paraissait pas concorder avec les stages

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de l'eau dans les lacs. En un mot, c'était des éléments nécessaires pour étudier le problème de l'abaissement des lacs (chapitres XVII à XIX). Après 1890, il y a eu diminution de la pluviosité, mais depuis 1900 la moyenne a augmenté légèrement et a fait monter les lacs. Mais ceci est trop compliqué pour être brièvement résumé ici.

Les fluctuations des niveaux lacustres ont été une des études les plus importantes. Les niveaux sont tirés des notes tenues journellement aux diverses stations depuis 1855-1860. Les chiffres varient d'année en année, aussi bien que de mois en mois, si bien qu'on a pris un groupe d'années pour avoir une moyenne équitable. Depuis 1890, tous les lacs, sauf le lac Supérieur, ont été beaucoup plus bas qu'au début des observations. Il ressort de ces investigations, avec celles des conditions météorologiques, que les débouchés des lacs se sont abaissés (chapitre XVIII et XIX), mais que dernièrement, l'abaissement a été légèrement rendu moins sensible par l'accroissement de pluviosité. L'état le plus exact de l'élévation au-dessus de la mer est la moyenne des quinze dernières années (1891-1905) et non celui de toute la période des mesurages qui couvre environ un demi-siècle, bien que les fluctuations annuelles moyennes et les débits soient transcrits sans y appliquer les corrections désirables sauf quand on s'en occupe particulièrement. L'abaissement des lacs Erié et Ontario a été d'à peu près un pied et celui du lac Huron d'à peu près un pied et deux tiers. Le lac Supérieur s'est élevé à cause de l'accroissement de pluviosité. L'abaissement des débouchés est permanent, quand bien même l'accroissement de pluviosité dissimulerait ce phénomène plus tard davantage que maintenant.

L'abaissement des débouchés dérange les calculs du débit des rivières, et sont cause que les débits sont trop forts et produisent des conditions anormales qui n'ont pas été comprises jusqu'à la découverte récente de cette particularité qui par compensation permet de ramener l'harmonie. Nous

pouvons donc prendre soit le débit moyen pour quinze années (1891-1905) ou celui de toute la période en faisant la correction. Dans le premier cas elle réduit le débit donné par les ingénieurs des Etats-Unis de 15,000 pieds cubes à peu près par seconde pour le Niagara, ce qui fait à environ 219,000 à 240,000 pieds cubes par seconde. D'autres chiffres donnés qui nécessitent correction sont 222,000 et 215,000 pieds cubes. Une correction relativement plus considérable est nécessaire pour le lac Huron. Il a fallu établir le débit relatif du bassin Erié comparé à celui des quatre lacs d'en haut. Les résultats provenant de la pluviosité des bassins, de leur superficie d'égouttement et le débit des quinze années coïncident étroitement, mais étaient en désaccord complet avec le débit moyen déjà indiqué jusqu'à ce qu'on eût tenu compte de l'abaissement des débouchés. Finalement j'ai découvert que le débit de l'Erié est quinze pour cent du volume total de la rivière Niagara. C'était le coefficient cherché depuis longtemps en raison de sa portée sur la solution de l'âge des chutes du Niagara.

Un autre résultat des investigations des fluctuations du lac est l'établissement de la stabilité présente de la croûte terrestre dans la région lacustre durant les cinquante dernières années pendant lesquelles on supposait toujours qu'elle s'élevait (chapitre XXXI).

Le débit des différentes rivières est donné ainsi que leur relation avec les fluctuations du lac qui est considérable. Ainsi, le 7 octobre 1858, le volume corrigé du Niagara était de 292,000 pieds cubes par seconde, tandis que le 28 février 1902, il est tombé à 158,500 pieds cubes — la moyenne de ce mois étant 175,000 pieds cubes (chapitre XX).

Le débit moven de 204,000 pieds cubes donne un pouvoir en chevaux au-dessus des rapides d'en haut de 4,900,000. En février 1902, il était descendu à 4,200,000 chevaux quand l'eau était basse ou pour le jour le plus bas, à 3,800,000. Mais cela ne représente pas l'énergie disponible, car deux des com-

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pagnies de force motrice prennent leur eau presque cinquante pieds plus bas que la chute. Et puis, il y a beaucoup de pertes dans l'application, ce qui empêche d'employer toute l'énergie et réduit la quantité de 30 ou 35 p.c. Conséquemment, le débit d'eau basse disponible est réduit à 2,600,000 chevaux de force, car cette quantité seulement peut entrer en ligne de compte pour l'énergie.

Soixante-quinze pour cent de l'énergie se trouve du côté canadien de la ligne frontière. Mais ceci se modifie suivant la place où cette énergie est prise. Ainsi l'énergie captée en amont de la Première cascade fait sentir son influence des deux côtés de la rivière et influe aussi sur l'écoulement des chutes quant à la conservation et au dépouillement. L'eau prise plus bas que la bordure influe presque exclusivement sur le côté canadien, et à partir de cet empiétement son influence sur la rivière s'exerce surtout où l'eau est la plus profonde, ce qui cause le moins de tort. Comme la bordure de la cascade Greens ou la Première n'est couverte que d'une mince couche d'eau, le détournement de l'énergie présentement concédée modifiera considérablement le côté est des chutes. De fait, si la quantité totale était utilisée, cela n'assécherait pas seulement 800 pieds du côté est des chutes canadiennes mais environ deux cents pieds du côté ouest, si bien que les chutes verraient leur largeur réduite de presque 300 pieds (en 1900) à 1,500 ou 1,600 pieds. Cela réduircut encore les chutes américaines, de 1,000 pieds y compris l'île Luna à quelques cours d'eau sans liaison. L'utilisation totale n'est pas à prévoir pour le moment, mais l'eau prise a déjà réduit la nappe d'eau sur la tablette Goat Island au point qu'il semble pour un avenir prochain que le resserrement de l'eau laissera subsister seulement cette portion des plus grandes chutes situées dans le domaine canadien. Cela compliquera la question de l'emploi de l'eau.

Une autre question excessivement importante provenant du détournement de l'eau en amont de la cascade Greens ou

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Première est rabaissement des lacs d'en haut. Vingt à vingcin pour cent du débit sera pris du bassin de la rivière en amont de la Première cascade — cela abaissera la rivière de 3.2 à 4 pieds, suivant la moyenne de l'eau basse ou l'étiage, bien que d'abord l'abaissement de la rivière là soit partiellement amoindri par la plus grande force du courant venant d'amont. L'augmentation de l'écoulement signifie éventuellement un abaissement des lacs, car l'écoulement sera un excédent de pluie. Cette condition continuera jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli avec les lacs ayant un niveau plus bas. Le terme les lacs est employé parce que, sur la réduction du lac Erié, les mêmes effets influeront sur les lacs Huron et Michigan. Même avec l'abaissement de deux pieds du niveau moyen des lacs et il peut atteindre trois ou quatre pieds, les effets sur la navigation dans les ports et les canaux sont sûrs d'être sérieux.

Ce trait n'a pas encore été pris en considération, à ma connaissance, sauf pour être écarté comme insignifiant parce que la prise de l'eau est en dessous de la décharge du lac. Cette ignorance provient de n'avoir pas étudié la science du Niagara. Le détournement de 125,000 chevaux d'énergie en amont du rebord influera sur les lacs d'en haut, plus que l'emploi d'un excès de 5,000 pieds cubes à Chicago. Mais l'augmentation de la vélocité du débit en quittant le lac Erié n'abaissera pas seulement l'eau du lac pour rétablir l'équilibre mais produira aussi un excès de raclage du fond argileux et rocheux là où le courant coule à cinq milles à l'heure et ainsi réduira permanemment le niveau du lac comme cela s'est produit. Celle réduction est alléa jusqu'à un pied depuis 1890. (Voir chapitres XIX à XXI.)

Les lignes de rivage soulevées et penchées, montrant les mouvements récents dans la croûte terrestre et les anciens niveaux lacustres sont décrites dans les chapitres XXII et plus loin. Quant à ce qui concerne le lac Erié dans l'époque post-glaciaire, sa superficie était seulement un dixième de ce

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qu'elle est actuellement, mais comme le terrain s'élevait plus vite au Niagara, que plus à l'ouest, le lac s'est étendu. Quand les eaux du lac Ontario se sont abaissées, la rive du lac était à deux milles à peu près de la sortie de la gorge, puis le chenal s'est creusé à une profondeur de 180 pieds à peu près plus bas que le niveau actuel. Plus tard, par suite du redressement, les eaux du lac Ontario ont reculé et noyé la partie inférieure du Niagara et réduit en toutes ses parties la hauteur totale des chutes de 500 pieds, pour l'amener à la déclivité actuelle de la rivière qui est de 326 pieds.

Le drainage Huron se dirigeait vers le nord-est, aboutissant finalement au lac Nipissing et à l'Ottawa. Ce qui est maintenant le lac St. Clair devint les eaux supérieures du lac Huron s'égouttant vers le nord, comme l'indiquent les chenaux noyés au fond de ce lac. Mais le redressement du bassin détourna les eaux dans l'égouttement de l'Erié et augmenta le Niagara de 15 à 100 p. c. Comme ce furent les derniers changements, il y a à peu près 3,500 ans, l'absence de gauchissement, au cours des cinquante dernières années, devient plus frappant. A l'époque où les eaux de l'Erié descendaient seules le Niagara, le St-Laurent était petit, comme le prouve la découverte récente qu'on y a faite de plus petits chenaux internes. Dans le phénomène de redressement qui a amené la décharge du Huron vers le sud un peu d'eau a débordé par Chicago pour tomber dans l'égouttement du Mississippi, mais l'abaissement de la barrière du Huron au sud a finalement amené au Niagara l'entier détournement de cette décharge.

Ayant étudié et analysé les facteurs qui ont influé sur le retrait des chutes du Niagara, j'ai déterminé les changements dans le volume du débit, dans la hauteur des chutes, la nature des berges originales de la rivière et la variation des traits des roches et des surfaces rocheuses et de puissance érosive efficace des chutes. Puis, après avoir trouvé la nature des Première et Deuxième cataractes, spécialement, j'ai pu donner l'histoire du

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retrait des Grandes Chutes et déterminer leur âge approximatif.

Primitivement les Chutes n'avaient que trente-cinq pieds de hauteur avec un volume de 15 p.c. de ce qu'il est actuellement, tombant directement dans le lac Ontario. Elles ont retraité sur une faible distance seulement avant que leur hauteur augmentait, mais si Ton se base sur le retrait proportionnel ces conditions ont duré 3,200 années. Les Chutes étaient alors séparées en deux cataractes; la seconde grandissant en hauteur, elles ont reculé jusqu'aux Foster Flats où leur union s'est produite en un endroit très bien marqué. C'est grâce à la chute supérieure de ces deux cataractes que j'ai pu faire la détermination du temps requis pour le recul. Si l'on n'avait pu se procurer cette preuve, la difficulté aurait été insurmontable. On a trouvé que le temps requis pour le recul des doubles chutes jusqu'à la pointe Wilson (en plus des 3,200 années déjà citées), a été de 31,600 années et 700 ans ensuite jusqu'à la tête des Foster Fats, la distance totale étant presque de trois milles. Ceci était la longueur de la gorge creusée durant l'époque Erié. A partir de là le recul a été très rapide, avec des modifications, mais a pris environ 3,500 années, si bien que l'âge des Chutes du Niagara peut être évalué à 36,000 ans à peu près. Il peut y avoir de légères variantes dans un sens ou un autre, mais, suivant les conditions maintenant connues ou apparentes, l'erreur de calcul ne dépassera pas dix pour cent.

Un aperçu de la topographie pré-glaciaire a été ajouté bien qu'il eût peut-être dû précéder l'ordre du travail sur le retrait total des chutes. Durant le levé, l'exploration des chenaux ensevelis a jeté une telle lumière sur le Niagara que ceux qui ont trait au débouché du lac Erié présentent un intérêt particulier et forment un chapitre distinct, qui est ajouté au travail comme aussi un autre décrivant les traits au moyen desquels on a découvert l'origine des bassins des Grands Lacs. La

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vallée Falls-Chippawa a nécessité la recherche de ce qu'on a appelé la découverte de la vallée Erigan et du canon, quelques milles à l'ouest. Le canon a été mis au jour dans les explorations des " Short hills" où des portions découpent l'escarpement du Niagara et se voient dans de profonds ravins, au sud il n'y a pas de traces d'un ancien débouché de ce genre pour le bassin Erié sur la surface du pays plat à quelques pieds seulement au-dessus du niveau du lac Erié. Mais on a obtenu des notes de forages de puits allant jusqu'aux lacs et ils ont une portée économique dans la question d'approvisionnement de l'eau et de captage de gaz naturel. Ces problèmes nécessitent des études plus amples que la limitation du levé n'a pas permises. Cependant on a découvert une grande vallée ensevelie avec des détails auxquels on ne pouvait pas s'attendre. Ainsi on a trouvé non seulement un chenal assez profond pour égoutter le bassin Erié actuel, mais aussi plusieurs de ses affluents. Ceci complète la preuve la plus importante dans l'étude de l'ancien bassin de l'Erié, qui recevait autrefois même l'égouttement du Haut Ohio. L'histoire de ces investigations a nécessité beaucoup d'années d'étude et embrasse beaucoup de travail sur l'origine des bassins des lacs qui enfin est assez bien connue. Voir chapitres XXXV à XXXVII.