La région de Québec

Sous la loupe des géologues

Venez découvrir un coin de notre planète! À la jonction des trois grands domaines géologiques du Québec et traversée par un fleuve majestueux, la région de Québec offre un environnement géologique extrêmement diversifié. Son histoire est marquée par l'ouverture et la disparition d'océans, la collision de continents et le passage des glaciers. Au coeur de cette région, une ville historique bâtie sur un promontoire rocheux: Québec.

Ce site vous accompagnera dans la découverte de cet environnement géologique unique et de ce lointain passé si riche. Il mettra en évidence les indices que nous pouvons lire dans les roches : les racines d'une vieille chaîne de montagnes, les dépôts d'une mer chaude vieille de 500 millions d'années, des roches charriées sur des dizaines de kilomètres le long d'immenses failles. Il soulignera les liens entre la géologie et l'aménagement de notre territoire, de nos villes. Il parlera des pierres architecturales et des matériaux de construction qui ont bâti les villes.

Car vous l'aurez deviné, la géologie, c'est bien plus que l'étude des roches et de leur histoire. S’initier à la géologie, c'est jeter un éclairage nouveau sur son milieu naturel et sur les enjeux environnementaux.

Nous vivons sur une planète dynamique. Divers événements nous le rappellent périodiquement. Nous n’avons qu’à penser aux éboulis, aux glissements de terrain, aux tremblements de terre, aux crues printanières, à l’érosion des berges. Les humains ont aussi un impact important. Ils exploitent ses pierres pour bâtir les villes, ses minéraux dont ils tirent tant de substances utiles à leur vie de tous les jours. Ils s’installent à proximité des cours d’eau, cultivent ses sols. Pour vivre en harmonie avec elle, il faut bien la comprendre. Et quoi de mieux que de commencer par sa propre région!

TABLE DES MATIERES

Un survol de la géologie de la région de Québec : une visite au parc de la Chute-Montmorency

La géologie aujourd’hui

Les pierres qui ont bâti la ville

Éboulis et glissements de terrain : la gravité à l’oeuvre

La Terre tremble à Québec aussi

L'héritage des glaces

Les roches de la région de Québec : tout un monde sous nos pieds

Une histoire de bouleversements : la formation des Appalaches

La plate-forme du Saint-Laurent

Les changements globaux, ça ne date pas d'hier

Témoins de la vie à l’Ordovicien : les fossiles de la région de Québec

Le Bouclier canadien à Québec: les racines d'une ancienne chaîne de montagnes

Des sites pour découvrir Québec sous un autre jour

Haute-Ville de Québec

Vieux-Port de Québec et Place-Royale

Parc des Champs-de-Bataille

Chute de la Chaudière

Parc de la Falaise et de la chute Kabir Koubat

Jardin zoologique de Québec

Station forestière Duchesnay

Parc de la Jacques-Cartier

Canyon Sainte-Anne

Les Sept-Chutes

Un survol de la géologie de la région de Québec: Une visite au parc de la Chute-Montmorency

La région de Québec offre un passé géologique d'une grande richesse et elle constitue un excellent laboratoire de découverte de la géologie. Pour vous en esquisser un portrait, nous vous amenons au parc de la Chute Montmorency, un endroit de choix pour comprendre la Terre, notre habitat à tous.

Le parc de la Chute-Montmorency met en valeur un site naturel spectaculaire qui a été le théâtre de plusieurs pages de notre histoire. Mais c'est aussi un site d'une grande richesse géologique, un lieu privilégié où, d'un seul coup d'oeil, on peut faire connaissance avec les trois grands ensembles géologiques du Québec. Les géologues retraçent, dans les roches qui forment les assises du parc, plus d'un milliard d'années du passé tumultueux de notre planète Terre .

Tout en vous promenant, ouvrez grand les yeux : vous pourrez y découvrir des gneiss vieux de plus d'un milliard d'années sur lesquels coule la rivière Montmorency en amont de la chute. Des calcaires gris s'y sont déposés 500 millions d'années plus tard en couches horizontales. Par les fossiles qu'elles contiennent, ces roches témoignent de la vie à l'Ordovicien.

Et puis, celle belle chute, pourquoi est-elle là? Vous l'avez peut-être deviné, elle coule sur un plan de faille presque vertical qui a mis en contact les gneiss précambriens au nord et les shales ordoviciens au sud. Les eaux de la rivière Montmorency ont érodé beaucoup plus facilement les strates inclinées de ce shale friable que les gneiss, donnant naissance à cette chute qui émerveille plus de 800 000 visiteurs par année. Notre point de départ est le belvédère près du manoir, à la sortie du téléphérique.

Voir esquisse du site de la chute Montmorency avec localisation des arrêts

1. Le belvédère près du téléphérique

Prenez le temps d’admirer ce panorama imprenable. Vous êtes à la jonction des trois grands ensembles de roche présents dans la région de Québec.

• Au nord, le Bouclier canadien et ses montagnes arrondies, formées de roches ignées et métamorphiques, vieilles d'au moins 1 milliard d'années.

• Au pied de la chute, les roches sédimentaires des basses terres du Saint-Laurent, deux fois plus jeunes.

• Au sud du fleuve, les Appalaches composés de roches sédimentaires qui ont été transportées sur de grandes distances lors de l'édification de cette chaîne de montagnes.

La première question que nous pouvons nous poser, c'est pourquoi il y a une chute ici? Partons donc à la découverte d'indices qui nous permettront de répondre à cette question.

Les roches sédimentaires : de la boue, du sable ou du gravier compactés et cimentés

Les roches ignées : du magma - roche fondue - solidifié. Si le magma se refroidit lentement à de grandes profondeurs sous la surface, des cristaux auront le temps de se former et la roche sera grenue; si le magma se rend à la surface, il se solidifiera très rapidement en une roche volcanique à grain très fin.

Les roches métamorphiques : des roches ignées ou sédimentaires qui ont été enfouies à de grandes profondeurs et cuites à de hautes températures.

2. Le long du sentier menant au belvédère de la Baronne

Imaginez-vous à 60 m au fond de la mer. Les calcaires qui forment la falaise que nous longeons se sont déposées à cette profondeur en couches horizontales, dans un océan que les géologues ont nommé l’océan Iapétus, il y a environ 450 millions d'années. D’après les reconstitutions faites par les géologues, le Québec était alors à 18°S de latitude, soit à la même latitude que la Bolivie d’aujourd’hui. Ces calcaires ont été formés par la précipitation de carbonate de calcium à partir de l'eau de mer ainsi que par l’accumulation de squelettes d’organismes marins.

Jusqu'à tout récemment, on croyait que les calcaires se déposaient seulement en eau chaude dans des milieux tropicaux. L'observation de dépôts de calcaire dans une mer tempérée, au sud de l'Australie, nous a amenés à regarder les calcaires sous un oeil bien différent. Les calcaires que vous apercevez ici montrent beaucoup de caractéristiques communes aux calcaires actuels qui se déposent dans les mers tempérées du sud de l'Australie. C'est pourquoi on en conclut qu'ils se sont eux aussi déposés dans des eaux tempérées (15°C). En étudiant les calcaires des environnements sédimentaires actuels, on sait qu’ils se déposent à des taux très différents selon la température de l’eau. La sédimentation est beaucoup plus rapide dans les environnements tropicaux, soit une vitesse de 2 mètres par 1000 ans en eau tropicale comparée à 25 cm par 1000 ans en eau tempérée. Donc, pour déposer les roches qui forment cette falaise de 12 m de hauteur environ, il aura fallu au moins 50 000 ans, une période de temps très courte pour les géologues.

3. Le belvédère de la Baronne

On remarque ici l'allure différente des roches qui forment la scène locale.

• De l’autre côté de la chute juste sous la passerelle, le gneiss précambrien fracturé et massif sur lequel coule la chute,

• des lits ondulants de calcaire brunâtre, nodulaire (Formation de Pont-Rouge) surmontés de lits de calcaire gris (Formation de Deschambault) qui reposent sur le gneiss.

• Au pied des chutes, les shales inclinés (Flysch de Beaupré) qui forment la falaise brunâtre.

C'est une faille qui a mis en contact des gneiss précambriens très résistants à l'érosion et des calcaires et shales très friables. Les roches sédimentaires sont descendues par rapport aux gneiss. En fait, la chute coule sur le plan de cette faille presque verticale.

Les failles, ce sont des cassures dans les roches avec déplacement relatif des blocs ainsi formés.

La rivière a érodé les berges et creusé son lit bien plus facilement dans les shales friables que dans le gneiss dur. Avec le temps, la chute telle qu’on la voit aujourd’hui s'est développée. On pourrait maintenant se demander pourquoi une faille s'est développée à cet endroit précis? Mais ça, c'est une autre histoire. En attendant, allons voir de plus près chacun de ces types de roches.

4. Le long de la rivière Montmorency au nord du pont

Après avoir traversé la passerelle, dirigez-vous vers la gauche sur un petit sentier en terre battue. Vous passez sous le pont de la route 138 qui enjambe la rivière. Le sentier se poursuit de l’autre côté de la route. À environ 300 m de la route, la rivière coule sur un magnifique affleurement de gneiss précambrien. Il s’agit d’un gneiss granitique d'origine inconnue, métamorphisé à 10-15 km de profondeur. On remarque un alignement des minéraux, une caractéristique des roches métamorphiques.

Remarquez comme la surface du gneiss est irrégulière. De plus, vous y apercevrez de petites dépressions presque circulaires, des marmites. Ces cavités se forment dans le lit d’une rivière lorsque des cailloux sont emprisonnés dans des fractures ou de petites dépressions. L'eau courante fait tournoyer les cailloux qui usent et agrandissent les parois. Sur de longues périodes de temps, les marmites deviennent de plus en plus grosses. Ce qui est assez exceptionnel à cet endroit, c'est que plusieurs de ces cavités sont remplies de calcaire marin, riche en fossiles: des algues rouges Solenopora, des bryozoaires et des crinoïdes surtout, qui nous indiquent que le calcaire est vieux de 450 millions d’années. D'après ces observations, on peut déduire qu’avant le dépôt des calcaires, un cours d'eau semblable à la rivière Montmorency coulait déjà à cet endroit précis. Celui-ci a creusé des marmites qui plus tard ont été remplies de calcaire.

Observez un banc de grès verdâtre surmonté de strates de calcaire le long de la berge, directement en aval de la rivière. Remarquez comment les couches de calcaire se butent sur la surface irrégulière du gneiss qui représente en fait une paléobutte. Progressivement, le calcaire s’est déposé dans les dépressions, les a comblées, pour finalement recouvrir totalement le gneiss. Il s'est passé plus de 500 millions d'années entre la formation du gneiss et le dépôt des grès et calcaires. Ce contact entre le gneiss et les roches sédimentaires s’appelle une discordance.

Une discordance, c’est un contact entre une formation sédimentaire et un substratum érodé basculé ou plissé antérieurement. Elle représente une discontinuité dans le temps géologique à cause d’une période d’érosion ou de non-déposition. L’unité supérieure est beaucoup plus jeune que l’unité sous-jacente.

Les calcaires qu'on observe le long des berges sont semblables à ceux exploités à Beauport pour alimenter la cimenterie Saint-Laurent. Ils ont aussi été employés comme pierre de construction, surtout durant le Régime français. De nombreuses maisons de Place Royale sont construites de cette pierre.

Si l’on verse une goutte d'acide sur le calcaire, on observe une effervescence. Celle-ci est causée par une réaction chimique entre le calcaire et l’acide qui produit du gaz carbonique. Ceci explique pourquoi les calcaires résistent mal aux pluies acides. Voilà pourquoi, de nos jours, on préfère le granite, beaucoup plus résistant aux intempéries, comme pierre ornementale. La caverne de Boischatel, en amont de la chute. est un exemple de la dissolution ancienne des calcaires.

5. Le pont de la Faille

Le pont de la Faille, comme son nom l’indique, enjambe la faille qui sépare les gneiss précambriens au nord et les roches sédimentaires au sud. Si on regarde vers la chute, on apercoit une épaisseur d'environ 1 m de calcaire bien incliné, visible au nord du ruisseau dans le fond du ravin.

Au sud du ruisseau, les shales foncés du Groupe d'Utica forment une épaisseur de 5 m environ. On note ensuite un changement de couleur et l'apparition de niveaux verdâtres interlités dans la séquence: c'est la Formation de Beaupré. Ces strates ont été déposées en lits horizontaux, tout comme les calcaires observés au dernier arrêt. Maintenant elles se retrouvent inclinées. C'est la preuve qu'il y eu un basculement et que la faille avait une composante de rotation. Les géologues s’expliquent toutefois difficilement pourquoi les strates au pied de la chute ont une inclinaison si élevée. De nouvelles hypothèses ont été soulevées et seront testées au cours des années à venir. Grâce à cette faille, les strates de l'Utica et de la Formation de Beaupré ont été préservées. Par contre, les quelque 2 km de roches sédimentaires qui ont recouvert les calcaires au-dessus de la chute ont été totalement érodées.

6. Belvédère en haut de l'escalier panoramique

Les Appalaches, ce n'est pas juste des montagnes. Toute la rive sud du Saint-Laurent ainsi que la plus grande partie de l’île d’Orléans font partie des Appalaches. Pourtant le relief y est plat sur de nombreux kilomètres au sud. Du point de vue géologique, la limite entre les basses terres du Saint-Laurent et les Appalaches n’a rien à voir avec la topographie. Cette limite est marquée par une faille de compression à l’échelle continentale - la Ligne de Logan. Celle-ci limite les grandes nappes des Appalaches, ces masses de roche qui ont été transportées sur de grandes distances lors de l’édification de cette chaîne de montagnes. Bien qu'elle ait une signification majeure dans l'histoire des Appalaches, cette faille majeure, que les géologues ont cartographiée depuis Logan (1863) jusqu’à St-Julien (1995), passe quasi inaperçue à l'extrémité nord de l'île d'Orléans et dans le Vieux-Québec. La faille de Montmorency qui a donné naissance à la chute Montmorency est beaucoup plus spectaculaire mais d'importance locale seulement. On estime que le déplacement le long de la faille de Montmorency est de l’ordre de 235 m.

7. L'escalier panoramique

L’escalier panoramique est construit sur des strates très inclinées d’une roche très friable, un shale. Pas étonnant que la rivière Montmorency y ait creusé son lit si facilement. Les shales sont formés de particules très fines, des minéraux argileux surtout. On y retrouve des interlits d’une roche verdâtre plus grenue, un grès. Cette falaise représente donc plusieurs centaines de mètres de boues et de sables formés en eaux très profondes. Chaque banc de grès représente un glissement sous-marin, un événement instantané, souvent induit lors d’un tremblement de terre, qui se produit souvent dans les fonds océaniques. C'est ce qui explique la rupture de câbles océaniques au large de Terre-Neuve en 1929. De tels dépôts sédimentent au taux de 1 mm/1000 ans, en moyenne. L'épaisseur de sédiments qu'on observe s'est donc accumulée au cours de plusieurs centaines de milliers d'années. Les lits de grès ressortent en surface parce qu'ils sont plus résistants à l'érosion que les shales. Lorsque les boues qui ont donné naissance à ces roches sédimentaient, l’océan Iapétus couvrait une grande partie du Bouclier canadien et des calcaires se déposaient à des endroits où se trouvent aujourd’hui le lac Saint-Jean et le lac Manicouagan et étaient alors la marge d’Iapétus. Dans ces shales, les fossiles qu'on trouve sont surtout des graptolites, les fossiles index de l'Ordovicien, et plus rarement des trilobites.

Voilà, notre visite est terminée. Le téléphérique pourra vous ramener au point de départ tout en vous offrant des points de vue uniques sur la chute Montmorency.