Shale d’Utica
Étiquette stratigraphique : [ordo]ut
Symbole cartographique : Out

Première publication : 14 juin 2019
Dernière modification :

 

 

 

 

Subdivision(s) informelle(s)
La numérotation ne reflète pas nécessairement la position stratigraphique.
 
Aucune 
 
Auteur :
Emmons, 1842; Logan et al., 1863
Âge :
Ordovicien moyen
Stratotype :
Selon Logan (1863), la coupe la plus complète se trouve à l’affleurement (localisation approximative) entre la dernière chute de la rivière Sainte-Anne et l’embouchure de la Rivière Jean-Larose (anciennement « Rivière à la Rose »). Hors du Québec, la meilleure coupe se trouve dans la ville d’Utica, dans l’état de New York (Globensky, 1987)
Région type :
Le long du fleuve Saint-Laurent, de la ville de Montréal jusqu’au Cap Tourmente sur la Côte-de-Beaupré, dans la région de Québec (feuillets SNRC 31H, 31I, 21L et 21M)
Province géologique :
Plate-forme du Saint-Laurent 
Subdivision géologique :
Plate-forme des Basses-Terres du Saint-Laurent
Lithologie :Shale calcareux et gréseux, calcaire argileux
Type :
Lithostratigraphique
Rang :
Formation
Statut :Formel
Usage :Actif

 

 

Unité(s) apparentée(s)

Aucune 

 

 

Historique

Cette unité tire son nom de la ville d’Utica, dans l’état de New York, où elle a été identifiée pour la première fois (Emmons, 1842). Selon Globensky et ses collaborateurs (1993) : « Le terme d’Utica fut employé par Emmons (1842) pour désigner un shale noir compris entre le Trenton et le Lorraine, dans le bassin de l’Utica aux États-Unis. Au Canada, Logan (1863), Ami (1900) et Raymond (1913b) désignèrent du nom de « shale d’Utica » une séquence analogue. Clark (1947) introduisit le terme « Groupe d’Utica », dans lequel il plaça la Formation de Lotbinière, située entre le Groupe de Trenton et la Formation de LeclercviIle, à la base du Lorraine. Clark et Globensky (1973) appelèrent Lotbinière l’ensemble des shales d’âge Utica de la région de Portneuf. Clark et Globensky (1976a), en accord avec la redéfinition du Shale d’Utica à la localité type dans l’État de New York, proposèrent que le terme de Lotbinière soit dorénavant restreint aux roches flyschiques reliées à la sédimentation appalachienne, et que le nom d’Utica s’applique au shale typique de la sédimentation de plate-forme (Basses-Terres du Saint-Laurent). » 

L’actuelle Formation de Lotbinière, qui appartient au Groupe de Sainte-Rosalie, est par endroits sus-jacente au Shale d’Utica (Globensky, 1987; Lebel et Hubert, 1996; Amortegui et al., 2010; Hubert et al., 2012), par exemple à la chute Montmorency, dans la région de Québec.

Sur la base des données de forage (diagraphies, composition minéralogique et géochimique) Thériault (2008a, 2008b, 2009, 2012a, 2012b) a subdivisé l’Utica en deux unités informelles distinctes, soit le shale d’Utica supérieur et le shale d’Utica inférieur.

Le Shale d’Utica possède un fort potentiel en gaz naturel, comme le révèlent les nombreux forages réalisés depuis la fin des années 1800 (voir Thériault, 2012a et 2012b).

Description

En général, le Shale d’Utica est défini comme un mélange de shale calcareux et bitumineux ainsi que de calcaire argileux couvrant les calcaires de Trenton. Selon Bertrand et Thériault (2010), il s’agit strictement de marnes riches en carbonates. L’une de ses caractéristiques est que, lorsque brisé, le Shale d’Utica dégage une odeur de pétrole (Clark et Globensky, 1973). Le shale paraît noir, mais est plutôt gris foncé à brun (Logan et al., 1863). La roche est interstratifiée avec un calcaire foncé en surface fraîche et gris foncé à blanchâtre en surface altérée (Clark et Globensky, 1975). À chaque intervalle de 2 à 3 m, le Shale d’Utica contient aussi de minces niveaux de calcilutite d’au plus15 cm d’épaisseur. La lithologie est laminée sur toute son étendue (Belt et al., 1979).

Selon Globensky et ses collaborateurs (1993) : « Le Shale d’Utica est calcareux brun foncé et associé à un calcaire argileux ayant une odeur de pétrole. On trouve aussi de minces interlits de calcilutite et de dololutite grise à jaune grisâtre dispersés dans la séquence. Au NE de Québec et dans la région de Neuville, on remarque des lits entiers et des blocs qui ont glissé à l’intérieur du Shale d’Utica. Ces lits et blocs se composent de calcaire massif argileux. » 

Le shale contient 14 à 26 % de carbonate (Belt et al., 1979), tandis que la fraction restante est constituée d’une boue terrigène qui tire son origine de l’érosion des Appalaches (Globensky, 1987). Quelques cristaux de quartz et de micas sont visibles à l’œil nu, dans le shale, quoiqu’ils soient généralement indiscernables. L’abondance de mica détritique donne une apparence plus lustrée au shale comparativement au calcaire (Clark et Globensky, 1975). Le shale, à grain très fin (probablement causé par la dissolution en milieu anoxique), est riche en matière organique et en graptolites, mais peut contenir également des trilobites et des céphalopodes. Ces caractéristiques, auxquelles s’ajoute l’absence de bioturbation, laissent penser à un milieu de dépôt moyennement à très profond (Belt et al., 1979).

Selon Logan et al. (1863), un affleurement (localisation approximative) au bord de la rivière Sainte-Anne expose la section la plus complète du Shale d’Utica sur près de 96 m, soit, de bas en haut : 

  • 5,5 m de shale noir bitumineux et fissile avec des Lingula indéterminées et des Graptolithus pristis;
  • 2,4 m de shale noir bitumineux et fissile avec deux bandes de calcaire jaune altéré, noir à l’intérieur, probablement magnésien, convenable à des fins hydrauliques;
  • 7 m de shale noir bitumineux et fissile;
  • 3,3 m de shale noir, bitumineux et fissile, brisé en petits fragments en raison d’un clivage imparfait indépendant du litage;
  • 74,6 m de shale noir, bitumineux et fissile avec Graptolithus pristis;
  • 1,5 m de silt gris et dur, stratifié dans des bandes de shale noir;
  • 2,1 m de shale noir, bitumineux et fissile interstratifié avec des lits de silt.

 

Épaisseur et distribution

Le Shale peut être observé jusqu’au NE de l’Ontario, où il correspond à la Formation de Witby, et jusque dans l’état de New York (Globensky, 1987). Au Québec, le Shale d’Utica s’étend sur la rive nord du fleuve Saint-Laurent, à partir de Québec jusqu’à la rive sud de Montréal et s’approfondit vers le sud-est pour atteindre environ 2,5 km de profondeur le long de la Ligne de Logan, couvrant en surface et en sous-surface une superficie d’environ 10 000 km2 (Thériault, 2012b).

Selon Globensky et ses collaborateurs (1993) : « L’épaisseur du shale d’Utica demeure assez constante à 30 m dans la région de Québec; elle atteint 80 m à Neuville. Au sud de Montréal, dans la région de Saint-Jean-Lacolle, l’épaisseur de l’Utica est estimée à 1 300 m. Le Shale d’Utica se rencontre principalement dans la région immédiate de Montréal, ainsi que de la ville de Sainte-Anne-de-la-Pérade jusqu’à la rivière Sainte-Anne du Nord et la région de Baie-Saint-Paul, au NE de Québec. Il affleure aussi au NE de Terrebonne, à l’île des Soeurs, aux environs de la municipalité de Candiac, et au nord du lac Champlain, le long d’une bande NE s’étendant jusqu’au mont Yamaska. » 

Selon Thériault (2012b) : « Le Shale d’Utica a une épaisseur variant généralement entre 100 et 250 m, et qui atteint jusqu’à 750 m dans la partie sud de la région. À partir des puits de forage, l’épaisseur moyenne du Shale d’Utica est évaluée à 105 mètres à l’ouest de la faille Yamaska, passant à 220 m à l’est de cette dernière. L’épaisseur moyenne de l’Utica dans la partie sud des Basses-Terres du Saint-Laurent (région de Richelieu et du lac Champlain) est de l’ordre de 640 m. »

La profondeur du Shale d’Utica augmente abruptement le long de la faille Yamaska, passant d’environ 800 m de profondeur à environ 1200 m à l’est de celle-ci (Thériault, 2012b). La base du Shale d’Utica, qui correspond au toit du Groupe de Trenton (contact transitionnel), montre un approfondissement similaire vers le sud-est, passant d’environ 900 m de profondeur à l’ouest de la faille Yamaska à près de 1400 m à l’est, pour finalement atteindre près de 3000 mètres de profondeur le long de la Ligne de Logan (Thériault, 2012b).

À l’affleurement qui sert de stratotype, entre la chute de la rivière Sainte-Anne et l’embouchure de la rivière Jean-Larose, Logan et al. (1863) ont cartographié le Shale d’Utica sur une épaisseur de 98 m. À la rivière Sainte-Anne-du-Nord, le shale est visible sur 80 m d’épaisseur, alors qu’à la chute Montmorency l’épaisseur est estimée à 60 m, mais réduite à 30 m par le jeu de faille (Belt et al., 1979). Près du lac Champlain, le Shale d’Utica fait plus de 120 m d’épaisseur (Globensky 1987). À Trois-Rivières, l’épaisseur de l’unité a été observée et calculée entre 22 et 30 m (Clark et Globensky, 1976).

 

Datation

 Aucune.

Relation(s) stratigraphique(s)

Le contact entre le Shale d’Utica sur le Groupe de Trenton est généralement graduel et se manifeste par une augmentation progressive de la quantité d’interlits de shale calcareux à l’intérieur des calcaires du Groupe de Trenton (Thériault, 2012b). Cette transition est visible au ruisseau Delisle, près de Neuville, où le calcaire micritique magnésien orangé du Groupe de Trenton s’intercale dans le shale de l’Utica. Globensky (1987) avait nommé le contact graduel « Membre de Delisle », aujourd’hui désuet. Thériault (2012b) place la limite entre les deux unités à l’endroit où la proportion des interlits de shale calcareux est supérieure à 50 %.

Le contact peut être localement net, représentant une discordance entre les deux unités. La discordance à Grondines est marquée par la présence de matériel pyritique (Clark et Globensky, 1975).

Vers le nord-est, le Shale d’Utica laisse graduellement place aux formations de Saint-Irénée et de Lotbinière (Belt et al., 1979). Le Shale d’Utica est aussi en contact de faille avec les gneiss de la Province de Grenville, notamment à la faille normale de Neuville (St-Julien, 1995).

Globensky et ses collaborateurs (1993) ajoutent : « Le Shale d’Utica constitue l’exemple classique d’une unité lithologique diachrone. Dans la région de la vallée de la rivière Mohawk inférieure et du lac Champlain, il repose à peu près sans discordance sur les unités inférieures du Groupe de Trenton et, vers le NW, dans la région de la vallée de la Rivière Mohawk supérieure et de la région de Montréal, il devient progressivement de plus en plus jeune et séparé des unités supérieures du Trenton par une discordance. Dans la région de la ville de Québec, l’Utica repose sans discordance sur le calcaire de Trenton. (Riva, J. et al., 1977). » 

Paléontologie

Le Shale d’Utica est parsemé de fossiles caractéristiques. Les principaux sont Uticagraptus typicalis, Amplexograptus praetypicalis et Climacograptus spiniferus, tous de la classe des graptolites. Selon Riva (communication personnelle, 1969, 1983), l’âge de l’unité se définit selon la zone à Climacograptus spiniferus, qui apparaît à 8 m au-dessus du contact avec le Groupe de Trenton (Globensky, 1987).

G93: Les fossiles du Shale d’Utica consistent surtout en graptolites; on rencontre également des conulaires, orthocones, nautiloïdes, le trilobite Triarthrus becki et un brachiopode inarticulé Leptobolus insignis. La base du Shale d’Utica appartient à la Zone à Orthograptus ruedemanni, alors que le reste appartient à la Zone à CIimacograptus spiniferus, ainsi qu’à la Zone à C. pygmaeus.  

 

Références

Publications accessibles dans Sigéom Examine

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AMORTERGUI, A., MARQUIS, R., DUBE-LOUBERT, H. 2010. APERCU GEOLOGIQUE LE LONG DE L’AUTOROUTE 10 DU MONT ROYAL (MONTREAL) A LA MINE EUSTIS (A PROXIMITE DE SHERBROOKE). MRNF. MB 2010-07, 41 pages et 2 plans.

CLARK, T H. 1947. RAPPORT SOMMAIRE SUR LES BASSES TERRES AU SUD DU SAINT-LAURENT. MRN. RP 204, 24 pages et 1 plan.

CLARK, T H. 1947. SUMMARY REPORT ON THE ST-LAWRENCE LOWLANDS SOUTH OF THE ST-LAWRENCE RIVER. MRN. RP 204(A), 19 pages et 1 plan.

CLARK, T H., GLOBENSKY, Y. 1973. PORTNEUF AND PARTS OF SAINT-RAYMOND AND LYSTER MAPS ARES, PORTNEUF AND LOTBINIERE COUNTIES. MRN. RG 148(A), 112 pages et 1 plan.

CLARK, T H., GLOBENSKY, Y. 1973. REGION DE PORTNEUF ET PARTIES DE ST-RAYMOND ET DE LYSTER, COMTES DE PORTNEUF ET DE LOTBINIERE. MRN. RG 148, 117 pages et 1 plan.

CLARK, T H., GLOBENSKY, Y. 1975. REGION DE GRONDINES. MRN. RG 154, 171 pages et 1 plan.

CLARK, T H., GLOBENSKY, Y. 1976. REGION DE TROIS-RIVIERES. MRN. RG 164, 94 pages et 1 plan.

DE SOUZA, S., TREMBLAY, A. 2012. COMPILATION GEOLOGIQUE DES APPALACHES ET DES BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT, REGIONS ADMINISTRATIVES DE CHAUDIERE-APPALACHES, CAPITALE NATIONALE ET BAS-SAINT-LAURENT. UNIVERSITE DU QUEBEC A MONTREAL. MB 2012-06, 5 pages et 22 plans.

GLOBENSKY, Y. 1987. GEOLOGIE DES BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT. MRN. MM 85-02, 71 pages et 1 plan.

GLOBENSKY, Y. 1993. LEXIQUE STRATIGRAPHIQUE CANADIEN – VOLUME V-B – REGION DES APPALACHES, DES BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT ET DES ILES DE LA MADELEINE. MRN. DV 91-23, 336 pages.

HEBERT, C., BILODEAU, C., DE SOUZA, S., TREMBLAY, A. 2012. COMPILATION GEOLOGIQUE – SAINT-JOACHIM. MRN. CG-21M02-2012-01, 1 plan.

LEBEL, D., HUBERT, C. 1996. GEOLOGIE DE LA REGION DE SAINT-RAPHAEL (CHAUDIERE – APPALACHES). MRN. ET 93-02, 91 pages et 5 plans.

NADEAU, J., BRUN, J., DE SOUZA, S., TREMBLAY, A. 2012. COMPILATION GEOLOGIQUE – QUEBEC. MRN. CG-21L14-2012-01, 1 plan.

ST-JULIEN, P. 1995. GEOLOGIE DE LA REGION DE QUEBEC. MRN. MB 94-40, 70 pages et 15 plans.

THERIAULT, R. 2012a. CARACTERISATION DU SHALE D’UTICA ET DU GROUPE DE LORRAINE, BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT – PARTIE 1 : COMPILATION DES DONNEES. MRNF. DV 2012-03, 212 pages.

THERIAULT, R. 2012b. CARACTERISATION DU SHALE D’UTICA ET DU GROUPE DE LORRAINE, BASSES-TERRES DU SAINT-LAURENT – PARTIE 2 : INTERPRETATION GEOLOGIQUE. MRNF. DV 2012-04, 80 pages.

 

 

 

 

Autres publications

BELT E.S., RIVA, J., BUSSIÈRES L. 1979. Revision and correlation of late Middle Ordovician stratigraphy northeast of Quebec City. Revue canadienne des sciences de la Terre; volume 16, 17 pages. https://doi.org/10.1139/e79-130

EMMONS, E. 1842. Geology of New York; Part II, Survey of the second geological district. New York State Museum, 437 pages.

LOGAN, W.E., MURRAY, A., HUNT, T.S. 1863. Geology of Canada. Geological Survey of Canada, Report of Progress 1863, Ed. preprint 1862, 464 pages. https://doi.org/10.4095/291333

WEEKS, F.B. 1902. North American geologic formation names: Bibliography, synonymy and distribution. USGS; Reports, Numbered Series, Bulletin 191, 448 pages. https://doi.org/10.3133/b191

 

 

 

 

 

26 juillet 2019