Transient Electromagnetic (TEM) Surveys as a First Approach for Characterizing a Regional Aquifer: The Case of the Saint-Narcisse Moraine, Quebec, Canada

Geological contexts that lack minimal stratigraphic and piezometric information can be challenging to produce an initial hydrogeological map in remote territories. This study proposes an approach to characterize a regional aquifer using transient electromagnetic (TEM) surveys. Given the presence of randomly dispersed boreholes, the Saint-Narcisse moraine in the Mauricie region of Quebec (Canada) is an appropriate site for collecting the required geophysical data, correlating the stratigraphic and piezometric information, and characterizing regional granular aquifers in terms of stratigraphy, geometry, thickness, and extent. In order to use all TEM results (i.e., 47 stations) acquired in the moraine area, we also correlated 13 TEM stations, 7 boreholes, and 6 stratigraphic cross-sections to derive an empirical and local petrophysical relationship and to establish a calibration chart of the sediments. Our TEM data, combined with piezometric mapping and the sedimentary records from boreholes and stratigraphic cross-sections, revealed the compartmentalization of a multi-kilometer morainic system and indicated the presence of two large unconfined granular aquifers overlying the bedrock. These aquifers extend more than 12 km east to west across the study area and are between 25 and >94 m thick. The TEM method provides critical information on groundwater at a regional scale by acquiring information from multiple stations within a short time span to a degree not possible with other existing methodologies.

Inferring responses to climate warming from latitudinal pattern of clonal hybridization

Climate warming may affect reproductive isolation between sympatric sister species by modifying reproductive phenology or mate choice. This is expected to result in a latitudinal progression of hybridization in response to the shifting of environmental conditions. The fish species northern redbelly dace (Chrosomus eos) and finescale dace (C. neogaeus) display a wide sympatric distribution in North America. The asexual reproduction of their hybrids allows determining where and when hybridization occurred. The aim of this study was twofold: first, to assess whether temperature affected reproductive isolation, and second, whether the effects of climate warming resulted in a latitudinal progression of hybridization. We performed a 500 km latitudinal survey (51 sites) in southeastern Quebec (Canada) and determined the distribution of clonal hybrid lineages. Results revealed a total of 78 hybrid lineages, including 70 which originated locally. We detected a significant difference between the southern and northern range of the survey in terms of the proportion of sites harboring local hybrids (20/23 vs. 8/28 sites, respectively) and hybrid diversity (57 vs. 13 lineages, respectively). This confirmed that there was more frequent interspecific mating in the warmest sites. In the southern range, diversity of lineages and simulations suggest that hybridization first took place (>7,000 years) in sites characterized by a longer growing season, followed by northerly adjacent sites (ca. 3,500-5,000 years). Moreover, evidence of hybridization occurring in present-day time was detected. This suggests that the current warming episode is going beyond the limits of the previous warmest period of the Holocene.

Effet réservoir sur les âges 14C de la Mer de Champlain à la transition Pléistocène-Holocène : révision de la chronologie de la déglaciation au Québec méridional

L’âge de macrorestes de plantes terricoles et une extrapolation fondée sur le pollen des sédiments sous-jacents à la date basale du lac postglaciaire de Hemlock Carr (243 m), au mont Saint-Hilaire, montrent que la déglaciation locale y est survenue vers 11 250 ans 14C BP (13,3-13,1 ka BP). La datation croisée entre de tels macrorestes (10 510 ± 60 ans 14C BP) et des coquilles de sédiments marins (~12 200 ans 14C BP) piégés au fond du lac Hertel (169 m), voisin, affiche un écart d’environ 1700 ans 14C attribué principalement à un vieillissement par les eaux de surface de la Mer de Champlain. Au lac Hertel, l’extrapolation chronologique fondée sur le pollen situe l’invasion marine locale vers 10 840 ans 14C BP. À l’échelle régionale, l’âge de l’invasion marine des basses terres du Saint-Laurent est estimé à 11 100 ± 100 ans 14C BP (13,15-13 ka BP). Cela corrobore la chronologie varvaire de la Nouvelle-Angleterre (Ridge et al., 1999). La déglaciation de toute la vallée du Saint-Laurent s’est effectuée en moins de 1000 ans 14C. La chronologie de la déglaciation du Québec méridional est rajeunie et raccourcie, ce qui entraîne une révision majeure des événements paléohydrologiques associés.

Paléoenvironnements de la mer de Champlain dans la région de Québec, entre 11 300 et 9750 bp : le site de Saint-Nicolas

À Saint-Nicolas, dans le détroit de Québec, des sables de courants de marée de la transition Pléistocène-Holocène contiennent une faune marine fossile exceptionnelle : 34 types d'invertébrés en plus des microfossiles, 3 de mammifères, 3 d'oiseaux et 5 de poissons, d'âge au 14 C compris entre 10 060 et 9810 BP (δ 13 C = 0 ‰). Ils sont recouverts par des tidalites qui marquent la phase ultime de la Mer de Champlain, jusque vers 9750 BP. L'ensemble des données lithologiques, géochimiques et paléontologiques évoque une sédimentation dans un archipel situé à l'entrée de la Mer de Champlain, soumis à des marées de l'ordre de 5 à 10 m d'amplitude. Les forts courants de marée montante ont favorisé le maintien tardif d'apports d'eaux salées. L'archipel a protégé les unités de l'érosion pendant le reflux des marées ainsi que de l'érosion fluviatile ultérieure liée au relèvement glacio-isostatique. La diversité faunique est associée à une forte productivité marine, liée au mélange des eaux douces et salées. La chaîne alimentaire allait de mollusques abondants à marée basse à des poissons, au morse, à des phoques et à des oiseaux qui nidifiaient sur les îlots rocheux. Le maintien de ce système sédimentaire et écologique implique une stabilisation du niveau marin relatif attribuée à la remontée eustatique du début de l'Holocène. La comparaison des âges au 14 C de coquilles marines et de bois permet d'évaluer l'effet du carbone inorganique dissous dans la Mer de Champlain. Les âges des coquilles marines (δ 13 C = 0 ‰) sont vieillis d'au moins 350 ans par rapport aux âges de matériel terrestre (δ 13 C=-25 ‰) en position stratigraphique équivalente.

Les étapes de la déglaciation dans le nord de la Gaspésie (Québec) : les marges glaciaires des dryas ancien et récent

Une cartographie morphosédimentologique des vallées comprises entre Cap-au-Renard et Petite-Vallée, complétée par des levés stratigraphiques et plusieurs datations au 14 C et au SMA inédites, ont permis de reconstituer en détail les étapes de la déglaciation wisconsinienne dans le nord de la Gaspésie. Durant le pléniglaciaire wisconsinien, la partie orientale de la Gaspésie était occupée par une calotte glaciaire régionale à écoulement radial. La déglaciation s'amorce le long du littoral peu avant 13 300 BP. Elle reste lente jusqu'à l'intervalle allant de 12 300 BP à 11 800 BP, alors que sont édifiés simultanément, dans la Mer de Goldthwait, dans quatre vallées distinctes, d'imposants deltas de contact glaciaire, indicateurs d'une période de stabilité des fronts glaciaires. Dans ce paysage de plateaux, aux vallées très encaissées, ces fronts glaciaires correspondent en fait à des langues émissaires issues d'une calotte de plateau. Entre ces langues émissaires, les hauts de versant de la zone côtière étaient occupés, durant tout le Tardiglaciaire, par des glaciers de cirque dont certains sont restés actifs jusqu'environ 10 000 BP. Les vallées de l'Anse-Pleureuse et de Grande-Vallée se signalent en outre par la mise en place, après 11 000 BP, d'une deuxième génération de deltas de contact glaciaire au front des deux dernières langues émissaires toujours en contact avec la mer. Ainsi, dans le nord de la Gaspésie, les dépôts de marges glaciaires s'organisent en deux grandes périodes distinctes qui correspondent respectivement aux refroidissements des Dryas ancien et récent. Des recoupements avec la chronologie des récurrences glaciaires tardiglaciaires de l'axe laurentien des Grands Lacs à Terre-Neuve et celle des fluctuations du climat à l'échelle amphi-atlantique permettent d'envisager, dans chaque cas, une cause climatique.