Nature et origine des sédiments de surface de l'estuaire du Saint-Laurent

RÉSUMÉ: La composition minéralogique, les propriétés magnétiques et la distribution granulométrique des sédiments de surface de I'estuaire du Saint-Laurent ont été étudiées afin d'associer la nature des sédiments marins avec les caractéristiques géologiques des principales rivières adjacentes. La comparaison de ces propriétés et l'utilisation de l'analyse en composantes principales ont permis de discriminer deux sources distinctes : la Côte-Nord et la Rive-Sud. La Côte-Nord se caractérise par une forte teneur en feldspath et une intensité magnétique élevée, alors que la Rive-Sud présente des concentrations plus élevées en phyllosilicates et en quartz, ainsi qu'une intensité magnétique plus faible. La discrimination de ces deux sources reflète les differentes lithologies du substratum rocheux respectif : (1) les roches métamorphiques et ignées du Bouclier canadien sur la Côte-Nord, et (2) les roches sédimentaires appartenant aux Appalaches sur la Rive-Sud. Les sédiments marins d'eau peu profonde échantillonnés le long de la Côte-Nord présentent un comportement magnétique et une composition minéralogique similaire aux roches terrestres adjacentes. Des variations sont par contre observées dans le milieu marin profond (200-300 m, chenal Laurentien) avec une diminution en quartz et plagioclases et une augmentation en mica et en argile, ainsi qu'une diminution de la susceptibilité magnétique par rapport aux sédiments côtiers. Ces propriétés sont également associées à une dirninution de la taille des grains, reflétant des conditions hydrodynamiques plus faibles dans le chenal Laurentien. D'autre part, les sédiments échantillonnés le long de la marge sud sont caractérisés par des propriétés inattendues, avec une composition minéralogique et des propriétés magnétiques plus proches des échantillons de la Côte-Nord que des échantillons de la Rive-Sud. Cette observation pourrait refléter des épisodes de transport glaciaire ou glaciel qui transporterait du matériel précambrien, tel que suggéré par différentes études antérieures soulignant la présence de blocs précambriens le long de la Rive-Sud. L'ensemble des résultats suggère que la Côte-Nord est la principale source d'alimentation en sédiments de I'estuaire et du golfe Saint-Laurent. Les variations de composition observées en milieu marin sont d'origines hydrodynamiques et la Rive-Sud ne contribue que faiblement dans le système. Ces observations sont en accord général avec les débits des rivières actuels dans l'estuaire du Saint-Laurent, qui sont plus importants pour la Côte-Nord que pour la Rive-Sud. -- Mot(s) clé(s) en français : sédiments, minéralogie, magnétisme, provenance, estuaire et golfe du Saint-Laurent. -- ABSTRACT: Mineralogical composition, magnetic properties, and grain size distribution of surface sediment samples from the St. Lawrence Estuary (eastern Canada) were investigated in order to constrain present-day sediment provenance in the marine environment in agreement with the geological characteristics of the main rivers. The intercomparison of these properties and the application of principal component analysis enabled the discrimination of two distinct sources. The North-Shore source is characterized by increased feldspar content and high values of the magnetic properties, whereas the South -Shore source exhibits higher concentrations of phyllosilicates and quartz, and weaker magnetic property values. The discrimination of these two sources reflects the different bedrock lithologies predominant in both shores: (l) the Grenvillian metamorphic and igneous rocks of the Canadian Shield on the North-Shore, and (2) the Early Palaeozoic sedimentary rocks belonging to the Appalachians Mountains on the South-Shore. Shallow water marine sediments sampled along the North-Shore depict a magnetic behavior and a mineralogical composition similar to the adjacent terrestrial coastal rocks. However, different properties can be observed in the deep marine Laurentian Channel (200-300 m) sediments with a decrease in quartz and an increase in mica and clay, as well a decrease in magnetic susceptibility compared to coastal sediments. These properties are also associated with a decrease in grain size, possibly reflecting weaker hydrodynamic conditions in the deep Laurentian Channel. On the other hand, the shallow water sediments sampled along the South-Shore are characterized by unexpected properties, with a mineralogical composition and magnetic properties closer to the composition of the North-Shore rather than the South-Shore source. This observation could reflect past or recent ice-rafting episodes which transported Precambrian material from the North to the South-Shore, as suggested by several previous studies highlighting a significant number of Precambrian blocs and pebbles along the South-Shore. Finally, our results suggest that the North-Shore is the primary source-area of present-day terrigenous sediments in the St. Lawrence Estuary, with the South-Shore contributing weakly to the global sedimentation. These observations are in general agreement with the present-day river discharges in the St. Lawrence Estuary, which are more important on the North-Shore than on the South-Shore. -- Mot(s) clé(s) en anglais : sediment, mineralogy, magnetism, provenance, St. Lawrence Estuary