Définition et dénomination
La mer de Champlain désigne un bras de mer intérieur, d'origine glacio-isostatique, qui a occupé les terres basses du sud du Québec, de l'est de l'Ontario et du nord-est des États-Unis lors de la déglaciation de la fin du Pléistocène. Il ne s'agit pas d'une mer au sens géographique actuel, mais d'un épisode paléogéographique reconstitué à partir des sédiments, des anciens rivages et des fossiles qu'il a laissés.
Le nom rend hommage à Samuel de Champlain, dont le patronyme est déjà attaché au lac Champlain, l'un des secteurs envahis par les eaux marines. Dans la nomenclature des mers postglaciaires du Québec, examinée notamment par le géographe Jean-Claude Dionne en 1972, chaque appellation renvoie à un épisode et à un territoire précis. La mer de Champlain se rapporte ainsi aux basses-terres situées en amont de Québec, tandis que d'autres noms désignent les invasions marines contemporaines survenues ailleurs sur le territoire québécois.
Les géologues et géomorphologues emploient l'expression pour désigner à la fois le plan d'eau disparu, la période durant laquelle il a existé et l'ensemble des dépôts qui s'y sont accumulés, souvent appelés « argiles de la mer de Champlain ».
Formation
La formation de la mer de Champlain résulte de la combinaison de deux phénomènes liés à la dernière glaciation, dite du Wisconsinien en Amérique du Nord.
Enfoncement de la croûte
Pendant le maximum glaciaire, l'Inlandsis laurentidien atteignait plusieurs kilomètres d'épaisseur. Son poids a fait fléchir la croûte terrestre, de sorte que les terres du sud du Québec se trouvaient, au moment de la déglaciation, nettement plus basses qu'aujourd'hui par rapport au niveau de la mer.
Retrait des glaces
Lorsque le front glaciaire a reculé vers le nord, il a dégagé la vallée du Saint-Laurent dans la région de Québec. Les eaux de l'Atlantique, provenant du golfe du Saint-Laurent, ont alors pu s'engouffrer vers l'ouest dans les basses-terres déprimées. Elles ont remplacé les lacs glaciaires d'eau douce qui occupaient auparavant certaines dépressions, dont le lac glaciaire Vermont dans la vallée du lac Champlain.
Le relèvement de la croûte, ou rebond isostatique, s'est amorcé dès que la charge glaciaire a diminué. Il s'est toutefois produit plus lentement que l'envahissement marin, ce qui explique que la mer ait pu persister pendant plusieurs siècles avant de se retirer.
Chronologie
La chronologie de la mer de Champlain varie selon les secteurs étudiés, les phases retenues et les méthodes de datation. Les âges publiés dans les travaux de référence sont généralement exprimés en années radiocarbone avant le présent (BP).
| Repère | Âge approximatif (années BP) | Référence |
|---|---|---|
| Début de l'invasion principale dans la vallée du Saint-Laurent | vers 12 000 | Parent et Occhietti, 1988 |
| Début de la phase tardive de l'invasion | après environ 10 800 | Parent et Occhietti, 1988 |
| Milieux marins documentés au site de Saint-Nicolas, près de Québec | entre 11 300 et 9 750 | Occhietti et Richard, 2001 |
Les études stratigraphiques montrent que la mer n'a pas connu une durée uniforme sur l'ensemble de son territoire : elle s'est installée d'abord dans la région de Québec, puis a progressé vers l'ouest à mesure que les glaces libéraient les vallées. Son retrait a lui aussi été progressif, les secteurs les plus élevés émergeant en premier.
À la fin de l'épisode, l'apport d'eau douce et le relèvement des terres ont fait diminuer la salinité. La mer a cédé la place à un plan d'eau douce, connu sous le nom de lac à Lampsilis, avant que le réseau hydrographique actuel du Saint-Laurent ne se mette en place.
Étendue géographique
À son extension maximale, la mer de Champlain couvrait une vaste partie des terres basses comprises entre le Bouclier canadien au nord et les Appalaches au sud.
Au Québec
- la vallée du Saint-Laurent en amont de Québec, de la région de la Capitale-Nationale et de Chaudière-Appalaches jusqu'à la région de Montréal ;
- les basses-terres de la Mauricie, du Centre-du-Québec, de Lanaudière, des Laurentides et de la Montérégie ;
- la vallée de l'Outaouais.
Les collines Montérégiennes, dont le mont Royal, formaient alors des îles émergeant au-dessus des eaux. Les anciens rivages se reconnaissent encore à leurs flancs sous forme de terrasses et de cordons littoraux.
Hors du Québec
- l'est de l'Ontario, le long de la rivière des Outaouais et du haut Saint-Laurent ;
- la vallée du lac Champlain, dans les États de New York et du Vermont.
En aval de Québec, les côtes du Saint-Laurent étaient occupées par une autre invasion marine, la mer de Goldthwait, qui assurait la liaison avec l'Atlantique. Les limites précises de la mer de Champlain demeurent sujettes à interprétation, car la limite marine, soit l'altitude maximale atteinte par les eaux, varie d'une région à l'autre en raison de l'inégalité du rebond isostatique.
Milieux et faune
Les sédiments de la mer de Champlain renferment de nombreux fossiles qui permettent de reconstituer ses conditions de vie. Les eaux étaient froides et leur salinité, inférieure à celle de l'océan ouvert, a diminué au cours de l'épisode sous l'effet des apports d'eau de fonte et des rivières.
Les restes les plus fréquents sont des coquillages marins, mais on y a également trouvé des invertébrés variés, des poissons, des oiseaux et des mammifères marins. Des squelettes de bélugas, notamment, ont été mis au jour dans les dépôts de la mer, y compris dans la vallée du lac Champlain, au Vermont.
Le site de Saint-Nicolas, dans le secteur de Lévis, constitue un exemple bien documenté. Des sables de marée et des fossiles d'invertébrés, de poissons, d'oiseaux et de mammifères y ont été étudiés par Serge Occhietti et Pierre J. H. Richard. Leurs travaux, publiés en 2001, retracent l'évolution des paléoenvironnements de la mer dans la région de Québec entre 11 300 et 9 750 ans BP.
L'analyse de la succession des espèces fossiles permet de suivre la transition d'un milieu franchement marin et froid vers des eaux saumâtres, puis douces, à mesure que la mer se retirait.
Héritage géologique et territorial
La mer de Champlain a laissé une empreinte durable sur le territoire du sud du Québec.
Dépôts et sols
Les particules fines transportées par les eaux de fonte se sont déposées au fond de la mer pour former d'épaisses couches d'argile marine. Ces argiles, recouvertes par endroits de sables littoraux et deltaïques, sont à l'origine des sols des basses-terres du Saint-Laurent, parmi les plus propices à l'agriculture au Québec. Le relief plat de ces basses-terres reflète d'ailleurs l'ancien fond marin.
Formes de relief
Le retrait progressif des eaux a laissé des plages soulevées, des terrasses et des cordons de sable et de gravier, aujourd'hui situés à des altitudes bien supérieures au niveau actuel de la mer. Ces formes servent de repères pour reconstituer les anciens niveaux marins et le rythme du relèvement isostatique.
Argiles sensibles
Certaines argiles de la mer de Champlain, dites sensibles, peuvent perdre brusquement leur résistance lorsqu'elles sont remaniées. Elles sont associées à des glissements de terrain parfois de grande ampleur dans les vallées de l'Outaouais et du Saint-Laurent, comme celui de Notre-Dame-de-la-Salette en 1908 ou celui de Saint-Jude en 2010. La présence de ces dépôts est prise en compte par les autorités québécoises dans la cartographie des zones exposées aux glissements de terrain et dans l'aménagement du territoire.