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Géologie et impacts de météorite à Charlevoix

Dossier - Le Québec, la nature sauvage du Saint-Laurent
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Le fleuve Saint-Laurent parcourt une biosphère à la richesse exceptionnelle. Des rives du fleuve au Havre-Saint-Pierre, Claire König nous apporte ses impressions de voyage et son regard sur les animaux, les plantes et les particularités hydrologiques et minières du Québec.

  
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La région de Charlevoix au Canada est connue pour sa grande sismicité, c'est d'ailleurs pour cela que de nombreux centres d'interprétation sont ouverts au public. En 2013, un observatoire de la géosphère a été ouvert à Charlevoix, il permet d'observer la géologie des impacts météorologiques et permet au grand public de découvrir la richesse géologique de la région.

Impacts de météorites. © James Thew, Fotolia
La rivière Malbaie, dans le parc national des Hautes-Gorges-de-la-Rivière-Malbaie. © David Touzin, DP

Au Canada, voilà 2,5 milliards d'années se formait le bouclier canadien : appelé plateau laurentien au Québec, il couvre quasiment toute la province (95 %), les basses-terres du Saint-Laurent et les Appalaches couvrant le reste. Dans la région de Charlevoix, les trois formations sont présentes. Ce plateau a subi plusieurs transformations, mais les montagnes de Charlevoix font toutes parties de la province de Grenville, formée il y a 950 millions d'années. Cette chaîne des Laurentides est donc l'une des plus anciennes de la Terre.

Il y eut ensuite un épisode marin vers 500 millions d'années, les dépôts consolidés de cette époque constituent les basses-terres. L'Isle-aux-Coudres appartient, elle, aux Appalaches.

Village de Saint-Urbain, région de Charlevoix, au Québec. © Stéphane Batigne, GNU 1.2

Le cratère de Charlevoix

Le cratère de Charlevoix s'est formé il y a 350 millions d'années. Une météorite de taille conséquente (environ deux kilomètres de diamètre et 15 milliards de tonnes) s'est abattue à cet endroit à la vitesse de 10 km/s. Pulvérisée au moment de la collision, elle a formé un cratère éphémère de 5 km de profondeur et 28 km de diamètre.

Puis la roche comprimée rejaillit de suite en faisant une remontée de près de 6.000 m, et le cratère est encore aujourd'hui bien visible dans le paysage de la région. Le cratère final a un diamètre de 56 km, et la moitié se perd dans le fleuve. La partie émergée se présente comme suit :

  • un fond plat surélevé avec une pointe au centre due au rebond ;
  • un pourtour effondré, compensation du rebond central ;
  • un contrefort montagneux constituant la limite externe.

Le cratère de Charlevoix et celui de Manicouagan sont des cratères complexes avec rebond central, contrairement aux cratères simples de moins de trois kilomètres de diamètre comme celui des Pingualuit, anciennement appelé cratère du Nouveau-Québec.

En haut, un cratère simple (simple crater), en forme de bol, avec des bords surélevés. En bas, un cratère complexe (complex crater), plus large, avec un pic central, des terrasses et des dépôts. © Nasa, DP

Les autres astroblèmes (cratères d'impact) du Québec :

  • astroblème de Manicouagan ;
  • astroblème des Pingualuit ;
  • astroblème du lac à l'Eau Claire ;
  • astroblème du lac Couture ;
  • astroblème du lac de la Moinerie ;
  • astroblème du lac Mistassini, dans le Labrador ;
  • l'astroblème de l'île Rouleau n'est pas visible, il se situe dans le lac Mistassini. En réalité, il nous est connu par sa remontée centrale qui forme l'île Rouleau.

Les impactites

Les impactites sont les roches caractéristiques des impacts : ce sont des roches terrestres modifiées par le choc, contenant des particules de la météorite. Elles renferment des minéraux spéciaux comme la coésite, polymorphe de la silice, la stishovite et du verre naturel formé par la fusion et le refroidissement rapide, appelé lechatelierite.

Les quartzs choqués sont aussi caractéristiques des gros impacts de météorites, et ne se forment qu'au-dessus de 200 kbar de pression. Ils ne sont visibles qu'au microscope, et se trouvent dans les brèches du centre de l'astroblème (quelquefois dans les brèches bordières).

Des minéraux comme de petits diamants ou des zircons peuvent se former si la pression est suffisante, et on peut en trouver au point d'impact même.

Les impactites sont différentes des tectites : ne pas confondre, les tectites ont deux points de fusion !

Une autre forme de roche particulière des impacts météoritiques est ce qu'on appelle des shatter cones (cônes de choc ou cône de percussion). Ces cônes de roche, striés, ont une pointe qui se dirige vers le centre du cratère, et les cônes bien développés apparaissent dans les zones sédimentaires. Leur formation exige de très grandes pressions, de l'ordre de 20 à 30 GPa.

La mer de Champlain est une mer disparue qui couvrait les basses-terres du Saint-Laurent juste après la dernière glaciation. © Orbitale, cc by sa 3.0

Après le choc

Bien plus tard, les glaciers envahirent la région et toutes les zones situées en dessous de 180 m d'altitude aujourd'hui étaient alors sous la mer de Champlain. En effet, le poids des glaces a fortement pesé sur le bouclier et l'a profondément enfoncé. Lors du retrait des glaces, la mer est passée par là, et s'est retirée à mesure que le relèvement hydrostatique se réalisait. Cette mer a laissé en souvenir l'ancêtre du lac Saint-Pierre, en amont de la ville de Québec. Ce lac est aussi une réserve de biosphère, mais il ne fait pas partie de notre propos.

Les Éboulements, une municipalité de la région de Charlevoix, ici sous la neige. © Jean-Philippe Tremblay, Wikimedia Commons, GNU 1.2

Les tremblements de terre dans la région

La région de Charlevoix est une région sismique en Amérique du Nord : la plupart des séismes de la région ont lieu dans un rectangle de 70 km sur 40 situé dans le fleuve. Le dernier séisme important ayant son épicentre dans la région a eu lieu en 1925 avec une amplitude de 7 sur l'échelle de Richter. Il n'y eut aucune victime. Nous ne possédons pas de données fiables concernant les causes de ces séismes, mais on peut avancer trois hypothèses :

  • les plaques bougent les unes par rapport aux autres, et les nombreuses failles de la région peuvent faire écho à ces mouvements, en particulier les failles Logan et du fleuve ;
  • le relèvement de la croûte terrestre, qui est encore actuellement de 0,5 m par siècle, ne se fait pas uniformément, les Laurentides se soulevant moins vite que les basses-terres ;
  • l'impact du cratère sur la fracture des roches environnantes a créé dans le sous-sol des faiblesses favorables aux ébranlements.
La rivière du Gouffre à Baie-Saint-Paul, au Québec. © Stéphane Batigne, Wikimedia Commons, GNU 1.2

Les mines de la région

Des centaines de milliers de tonnes d'ilménite ont été extraites à ciel ouvert, et des milliers de tonnes de mica et plus de 100.000 tonnes de quartz ont été extraites en 1989 de la seule mine encore en exploitation. On a prospecté pour de l'or, du cuivre, de l'uranium (pechblende), sans succès. L'Homme a aussi exploité abondamment la tourbe de L'Isle-aux-Coudres, le gravier et le sable, ainsi que d'autres carrières.