Sédimentation en marge d'un promontoire cambro-ordovicien : le groupe d'Ile d'Orléans, Appalaches du Québec

La compréhension des chaînes orogéniques passe inévitablement par la connaissance de la morphologie des éléments qui entrent en collision. La présence de promontoires et réentrants le long de la marge laurentienne a largement influencé la distribution des séquences de flyschs taconiens. Ce phénomène est reconnu sur de grandes distances, mais demeure toutefois limité à l'échelle locale où des éléments de second ordre peuvent également influencer la dispersion des sédiments. À l'intérieur du Réentrant de Québec, un de ces éléments de deuxième ordre est le Promontoire de Montmorency. Reconnu sur la base des variations de faciès de plate-forme et de flysch ordoviciens moyens, il n'existait, jusqu'à présent, aucun lien entre cette avancée de terre et le rift iapétien. L'utilisation de modèles désuets pour l'interprétation des séquences sédimentaires de la région de Québec est probablement la cause de cette « non-reconnaissance ». \nLe Groupe d'île d'Orléans est le plus propice à contenir des éléments révélateurs quant à l'existence du Promontoire de Montmorency au cours de la période cambro-ordovicienne. De plus, cette séquence sédimentaire se situe dans une région charnière où les corrélations entre les unités situées à l'est et à l'ouest sont difficiles à faire. Outre son contexte géographique, le Groupe d'île d'Orléans possède des caractéristiques qui lui sont particulières, telles la présence de glauconite et la forte bioturbation. \nL'étude de la glauconite de la Formation d'Anse Maranda a révélé que la glauconite qui y est présente s'est formée sur place et indique un faible taux de sédimentation. Toutefois, la géochimie du minéral est inhabituelle, sa teneur en aluminium étant plus élevée que celle en fer. Cette substitution a une influence sur la rétention du potassium dans la structure cristalline. La perte de charge induite par le remplacement de fer (et magnésium) divalent par de l'aluminium trivalent fait en sorte que le potassium est expulsé hors du minéral. Ce phénomène est d'une importance majeure car la teneur en potassium est utilisée pour déterminer la maturité de la glauconite; celle-ci est à son tour utilisée comme élément d'interprétation en sédimentologie et stratigraphie séquentielle. Les relations entre les divers éléments chimiques et les caractéristiques diagénétiques de la Formation d'Anse Maranda indiquent que la glauconite alumineuse résulte de la diagenèse précoce d'une glauconite plus conventionnelle, c'est-à-dire riche en fer. \nLa présence de glauconite autochtone dans la Formation d'Anse Maranda contraste avec l'interprétation selon laquelle l'alternance de grès massifs et de mudstones résulte du dépôt de turbidités sur la partie proximale d'un cône sous-marin. Les travaux de la thèse démontrent que l'aspect massif des grès est le résultat d'une bioturbation intense. Les différentes traces fossiles et ichnofaciès observés démontrent que la formation s'est déposée sur une plate-forme où le faible apport de sédiments a permis la glauconitisation et la destruction quasi complète des structures sédimentaires par les organismes fouisseurs. Cette plate-forme était toutefois irrégulière, ce qui a permis le dépôt de turbidités près des dépôts résultants de l'activité des courants de tempête. Le passage graduel des formes de basse énergie telle Helminthopsis vers des formes plus robustes comme Chondrites suggèrent une baisse du niveau marin. La bioturbation a également influencé la diagenèse, les grès bioturbés contenant beaucoup moins de ciment précoce de carbonates en comparaison avec les grès non-bioturbés. \nLes formations de Lauzon et de Pointe-de-la-Martinière se retrouvent respectivement au centre et au sommet du Groupe d'île d'Orléans. La base de la Formation de Lauzon est définie par le conglomérat de Ville Guay. Ce conglomérat résulte de l'érosion d'un récif à thrombolites, conséquence probable d'un affaissement de la marge continentale. Par la suite, un cône boueux/sableux s'est déposé sur les gradins de la marge formant deux séquences granodécroissantes. La Formation de Pointe-de-la-Martinière se compose de turbidités boueuses et de sédiments pélagiques vers l'est et de sédiments du bout de la plate-forme à l'ouest. Ces sédiments de plate-forme sont composés de cycles de Logan et d'alternance shales noirs - calcaires. Ces deux lithofaciès résultent du dépôt dans une zone à haute productivité organique et d'une diagenèse précoce reliée à la forte concentration en CO2. Les deux formations reflètent une transgression majeure recoupée de quelques régressions. \nL'analyse de faciès et Fichnologie des dépôts du Groupe d'île d'Orléans ont permis de confirmer la présence du Promontoire de Montmorency lors de la période allant du passage du rift à la marge passive (rift-to-drift) de la marge laurentienne. La morphologie de ce promontoire explique la prédominance des turbidités dans un sous-bassin d'eau peu profonde à l'est et des dépôts de plate-forme à l'ouest. La morphologie en touche de piano explique également la distribution des flyschs taconiens et peut être incorporée dans un modèle d'orogenèse de la chaîne appalachienne. Le modèle présenté ici peut également servir de comparaison pour d'autres secteurs des Appalaches. \n

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