La chute Montmorency
La chute Montmorency : son histoire géologique
Le parc de la Chute-Montmorency est un site touristique et historique incontournable situé à 13 kilomètres à l’est de la ville de Québec. Ce site est reconnu pour son paysage majestueux et pour son exceptionnelle richesse géologique. En effet, la chute Montmorency se trouve à la rencontre de trois grandes provinces géologiques, chacune d’elles correspondant à un ensemble de roches formé lors d’une période précise de l’histoire géologique. Cette région garde la trace d’une activité géologique qui s’étend sur plus d’un milliard d’années ! Du haut de ses 83 mètres, il s’agit de la plus haute chute d’eau au Québec, surpassant même les chutes du Niagara de près de 30 mètres.
Localisation géologique de la chute
Le Québec est divisé en neuf provinces géologiques. Chacune d’entre elles correspond à un groupe de roches formé à un moment donné de l’histoire géologique. Le site de la chute Montmorency est situé à la jonction entre trois de ces provinces géologiques, soit le Grenville, la Plate-forme du Saint-Laurent et les Appalaches.
Les provinces et leur composition
Province de Grenville
Vers la fin de la formation du supercontinent de Rodinia (~1090 à 980 Ma), deux continents (Laurentia et Amazonia) ont entré en collision. Cette collision a engendré une énorme pression sur les roches qui se sont déformées, entraînant ainsi la formation d’une chaîne de montagnes connue au Québec sous le nom de Laurentides et qui constitue la Province de Grenville. Le Grenville est principalement composé de roches roches métamorphiques (, ) et ignées (, ).
Plate-Forme du Saint-Laurent
Dans la région de Québec, le mouvement convergent des plaques tectoniques a permis une transgression marine, c’est-à-dire qu’une partie du continent Laurentia a été envahi par l’océan, ce qui a entraîné le dépôt de sédiments d’eau profonde qui se sont déposés sur la marge continentale. Nous savons qu’une faune et une flore localement abondantes étaient présentes dans la région de la chute Montmorency, car aujourd’hui nous pouvons observer ces traces de vie fossilisées dans la roche. Ces couches de dépôts sédimentaires forment la Plate-forme du Saint-Laurent. Cette province géologique contient des roches sédimentaires peu ou non déformées, principalement du grès, du et du . Les différentes couches sédimentaires reposent en discordance sur les roches métamorphiques de la Province de Grenville. Il y a une différence d’âge de quelques 550 millions d’années entre les deux ensembles de roches, ce qui correspond à une période durant laquelle le Grenville a été soumis à l’érosion.
Province des Appalaches
À la fin du Cambrien (~495 Ma), une inversion tectonique (compression des plaques les unes contre les autres) a entraîné la fermeture d’un ancien océan, l’océan Iapetus. La collision entre les deux continents a compressé les roches, ce qui les a fait se chevaucher et a ainsi amené la formation d’une chaîne de montagnes. Cet épisode marque la première phase de la formation des Appalaches. Cette province géologique est principalement formée de roches sédimentaires déformées, plissées et métamorphisées (calcaires, grès, ardoises, schistes) en raison de la forte pression résultant de la collision.
Comment s’est formée la chute Montmorency
La chute est due à une faille – la Faille de Montmorency – qui coupe les roches du Bouclier canadien (Province de Grenville) et celles des Basses-Terres du Saint-Laurent (Plate-forme du Saint-Laurent). L’escarpement de cette faille se distingue nettement à la chute.
Des couches sédimentaires (Plate-forme du Saint-Laurent) se sont accumulées sur le continent Laurentia (Province de Grenville) à l’époque où l’océan Iapétus a envahi la marge continentale.
L’extension de la croûte terrestre a entraîné un mouvement le long de la Faille de Montmorency, accompagné du basculement des couches situées au sud de la faille.
Beaucoup plus tard, lors des périodes de glaciation, les glaciers se sont déplacé dans un sens particulier que l’on appelle le sens d’écoulement glaciaire. En se déplaçant, les glaciers ont frotté contre la surface rocheuse en arrachant et transportant les sédiments moins résistants. Ce processus d’usure et de transport est appelé érosion.
Glaciation
Le début de l’époque glaciaire remonte à plus de 1,5 million d’années. Les Basses-Terres du Saint-Laurent ont connu un retrait des glaciers il y a quelque 75 000 ans, suivi d’une nouvelle avancée et d’un retrait définitif il y a environ 12 000 ans. Sous le poids des glaciers, la région s’est enfoncée de 200 m. Lorsque la glace s’est retirée pour la dernière fois, une mer froide, appellée Mer de Champlain, a envahi la vallée du Saint-Laurent et a atteint, au sud, le lac Champlain et, à l’ouest, la vallée supérieure de la rivière des Outaouais. La mer a persisté durant un peu plus de 3000 ans. Elle s’est complètement retirée il y a 8700 ans lorsque les terres se sont relevées après le recul de la glace. Elle a laissé des dépôts caractéristiques : d’importants niveaux d’argile bleu-gris épaisse et de sables jaune pâle, dont certains sont visibles jusqu’à 180 m au-dessus du niveau de la mer près de Québec.
Paysage actuel en coupe
La chute coule sur le plan de la Faille Montmorency.
Le bloc nord-ouest consiste en des gneiss précambriens (Province de Grenville), surmontés des calcaires du Groupe de Trenton en lits plus ou moins horizontaux (Plate-forme du Saint-Laurent). Ces calcaires couvrent de grandes étendues dans le nord-est de l’Amérique du Nord, particulièrement dans les Basses-Terres du Saint-Laurent, la région d’Ottawa, le sud de l’Ontario et l’ouest de l’État de New-York. Ils sont exploités depuis longtemps dans plusieurs carrières dans les environs de la rivière Montmorency et dans les Basses-Terres. Le bloc sud-est, affaissé par rapport au bloc nord-ouest, est constitué en grande partie de shales et de grès qui, autrefois, recouvraient les roches du Groupe de Trenton du bloc nord-ouest.
Site géologique unique et spectaculaire, la chute Montmorency est avant tout connue pour son impressionnante cascade. Mais les plus curieux peuvent découvrir la richesse insoupçonnée des formations rocheuses et les phénomènes géologiques qui caractérisent cette région exceptionnelle. Lors de votre prochaine visite, laissez-vous guider par la beauté du paysage tout en prenant conscience de la riche histoire sur laquelle vous marchez. N’hésitez pas à parcourir les alentours et cibler les différentes roches appartenant aux trois provinces géologiques.
L'échelle des temps géologiques
Arrêts à ne pas manquer
Arrêt 1 – Belvédère du Manoir Montmorency
Bienvenue à ce premier point de vue spectaculaire!
D’ici, on peut voir un véritable résumé de l’histoire géologique du sud-est du Québec. Trois grandes régions géologiques se rencontrent sous vos yeux.
1. La Province de Grenville (au nord de la chute)
C’est l’une des plus vieilles parties du Québec, formée de roches très anciennes appelées gneiss qui datent de plus d’un milliard d’années. Ces roches ont été soulevées et fracturées par une grande faille géologique : la Faille de Montmorency. C’est justement le long de cette faille que la chute Montmorency s’écoule. (1)
2. La Plate-forme du Saint-Laurent (au nord et au sud de la faille)
Ici, les roches sont beaucoup plus jeunes (environ 450 millions d’années) et se sont déposées au fond d’une mer peu profonde. On peut observer :
- Des couches horizontales de calcaire, juste au-dessus de la chute (Groupe de Trenton). (2)
- Les Shales d’Utica, des roches argileuses inclinées vers le fleuve. (3)
- Des fines couches de calcaire et de grès, regroupées dans la Formation de Lotbinière. (4)
La pente ou le pendage de ces couches montre qu’elles ont été déplacées et inclinées par le mouvement le long de la Faille de Montmorency : le bloc au sud de la faille s’est affaissé par rapport au bloc nord. Résultat : des roches plus jeunes (au sud) se retrouvent plus bas que des roches plus anciennes (au nord).
3. La Province des Appalaches (vers l’île d’Orléans)
De l’autre côté du fleuve, on voit le début des Appalaches, une région formée de roches sédimentaires et volcaniques déformées. Ces montagnes anciennes commencent à la hauteur de l’île d’Orléans.
La frontière entre les Appalaches et la Plate-forme du Saint-Laurent est marquée par une autre faille majeure : la Faille de Logan, visible au nord de l’île. (5)
Arrêt 2 – Belvédère de la Baronne (passerelle à l’ouest de la chute)
Ici, vous faites face à des roches appelées calcaires, bien visibles sur les berges de la rivière. Elles appartiennent à la Formation de Neuville du Groupe de Trenton, vieille d’environ 450 millions d’années (époque ordovicienne).
Ces calcaires se sont formés à partir de boues calcaires déposées au fond d’une mer chaude et peu profonde, sur le bord du continent ancien qu’on appelle Laurentia. On y trouve parfois des fossiles marins comme des trilobites, des céphalopodes (ancêtres des calmars) et des brachiopodes (petits animaux à coquille).
Autrefois, ces roches étaient exploitées dans la région pour fabriquer du ciment.
Arrêt 3 – Rive gauche de la rivière Montmorency, en amont de l’Avenue Royale (Les Rapides)
À cet endroit, vous pouvez voir un contact impressionnant entre deux mondes géologiques :
- À la base : le gneiss de la Province de Grenville, très ancien (plus d’un milliard d’années).
- Au-dessus : les calcaires de la Plate-forme du Saint-Laurent, vieux de 455 millions d’années.
Ce contact est ce qu’on appelle une discordance, qui correspond à une grande pause dans le temps géologique. Le vieux gneiss a été érodé pendant des centaines de millions d’années avant que la mer ne revienne recouvrir la région et dépose les sédiments qui formeront les calcaires.
Sur place, on peut aussi observer :
- Des marmites formées par l’érosion du gneiss par l’eau avant le dépôt des calcaires;
- Des grès de base qui marquent l’arrivée de la mer;
- Des fossiles variés : algues rouges, bryozoaires (organismes coloniaux) et des pistes laissées par d’anciens organismes marins.
Références
BOURQUE, P.-A. 2002. Planète Terre. Cahier d’accompagnement du Cours. Université Laval, 238 pages.
LAVOIE, D.L., HAMBLIN, A.P., THÉRIAULT, R., BEAULIEU, J., KIRKWOOD, D. 2008. The Upper Ordovician Utica Shales and Lorraine Group flysch in southern Québec: Tectonostratigraphic setting and significance for unconventional gas. Geological Survey of Canada; Open File, 5900, 56 pages. https://doi.org/10.4095/225728
Le géomagnétisme
Le processus de développement minéral
Origine du Parc National de la Jacques-Cartier