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), comme 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, b).

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.