Caractérisation de la taille et composition des particules en suspension dans l'estuaire du Saint-Laurent
Notice bibliographique
Résumé
RÉSUMÉ: L'Estuaire du Saint-Laurent (ESL) est un large système estuarien couvert de glace en hiver. La dynamique de la matière particulaire en suspension (MPS) dans cet estuaire est fortement influencée par la circulation induite par les vents, les marées et le ruissellement des rivières. Bien qu'il existe de l'information concernant la composition et la dynamique de la MPS dans l'ESL, celle-ci est manquante en hiver. Par ailleurs, il existe peu d'information sur la distribution des tailles des particules (PSD), paramètre important pour déterminer la sédimentation de la matière dans la colonne d'eau. Cette étude tente donc de caractériser (1) la PSD et (2) la composition des particules détritiques en suspension dans l'ESL en conditions printanières et hivernales. La PSD a été mesurée avec un diffractomètre laser dans la colonne d'eau au printemps 2010 et en laboratoire à l'aide d'échantillons d'eau prélevés à des profondeurs discrètes à l'hiver 2019. La diffraction des rayons X et la spectroscopie aux rayons X à dispersion d'énergie ont été utilisées pour la caractérisation de la composition minéralogique et géochimique des particules en hiver. Les résultats n'ont montré presque aucune variation de la structure verticale de la PSD dans l'estuaire supérieur au printemps et dans la zone de turbidité maximale en hiver en raison du mélange vertical. Des particules grossières (>63 µm) au printemps et des particules de taille moyenne (4-63 µm) en hiver étaient plus présentes en amont qu'en aval. Cela peut être dû à une sédimentation plus élevée dans les eaux calmes de l'estuaire maritime. Dans l'estuaire maritime, les particules grossières étaient plus présentes en hiver qu'en été près de la surface. Elles sont probablement des flocs formés de particules ayant été apportées par la glace ou provenant du rejet d'eau douce des rivières utilisées pour l'hydroélectricité. La composition minéralogique et géochimique de la MPS hivernale était similaire aux études antérieures sur les sédiments indiquant une origine principale du Bouclier canadien et secondaire des Appalaches. Dans l'ensemble, bien qu'elles soient toutes deux présentes, la variabilité saisonnière était plus importante que la variabilité spatiale pour la PSD, tandis que la composition géochimique et minéralogique était constante à travers l'ESL. Cette étude a fourni de nouvelles informations importantes sur la dynamique de la MPS dans un environnement estuarien subarctique. -- Mot(s) clé(s) en français : Estuaire du Saint-Laurent, taille des particules, matière particulaire en suspension, composition des particules, minéralogie, géochimie élémentaire, dynamique sédimentaire. -- ABSTRACT: The St. Lawrence Estuary (SLE) in eastern Canada is a large seasonally ice-covered estuarine system. The suspended particulate matter (SPM) dynamics in this estuary is strongly influenced by wind-induced circulation, tides and river runoff. Although information exists concerning the composition and the SPM dynamics in the SLE, it is missing in winter. Furthermore, there is little information on the particle size distribution (PSD), an important parameter for determining the sedimentation of matter in the water column. This study therefore attempts to characterize (1) the PSD and (2) the composition of the detrital particles in suspension in the SLE in spring and winter conditions. The PSD was measured with a laser diffractometer in the water column for spring 2010 and in the laboratory using water samples taken at discrete depths for winter 2019. X-ray diffraction and energy-dispersive X-ray spectroscopy were used for the characterization of the particles' mineralogical and geochemical composition in winter.Results showed very little variations in the vertical structure of the PSD in the Upper Estuary in spring and in the maximum turbidity zone in winter due to vertical mixing. Larger particles (>63 µm) in spring and medium size particles (4-63 µm) in winter were more present upstream than downstream. This may be due to higher sedimentation in the calmer waters of the Lower Estuary. In the Lower Estuary, larger particles were more present in winter than summer near the surface. They were probably flocs of particles either brought by the ice or coming from the discharge of freshwater from rivers used for hydroelectricity. The mineralogical and geochemical composition of winter SPM was similar to previous sediment studies indicating a main origin from the Canadian Shield and a secondary source from the Appalachians. Overall, although both were present, seasonal variability was more important than spatial variability in the PSD, while the chemical and mineralogical composition were constant throughout the SLE. This study provided valuable new information on SPM dynamics in a sub-Arctic estuarine environment. -- Mot(s) clé(s) en anglais : St. Lawrence Estuary, particle sizes, suspended particulate matter, particle composition, mineralogy, elemental geochemistry, sediment dynamics.
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