Définition et mécanisme
Le terme « isostatique » se rapporte à l'isostasie, l'état d'équilibre de la croûte terrestre qui « flotte » sur le manteau sous-jacent. Lorsqu'une masse importante, comme une calotte glaciaire de plusieurs kilomètres d'épaisseur, s'accumule à la surface, la croûte s'enfonce sous son poids. À la déglaciation, la charge diminue et la croûte remonte graduellement : c'est le relèvement isostatique, que l'Office québécois de la langue française définit comme la remontée de la croûte terrestre pendant et après la déglaciation, à mesure que diminue la charge exercée par les glaces.
Ce rééquilibrage n'est pas instantané. Le manteau, très visqueux, ne se déplace que lentement, de sorte que la remontée s'étale sur des milliers d'années. Elle est rapide dans les premiers temps suivant le retrait des glaces, puis ralentit progressivement. Au Québec, plusieurs millénaires après la disparition de l'inlandsis, la croûte n'a pas encore atteint son équilibre et continue de s'élever.
Le soulèvement ne se produit pas de façon uniforme. Son ampleur dépend de l'épaisseur de glace qui recouvrait chaque secteur, de la durée de la charge et de la chronologie du retrait glaciaire. Les régions situées près des anciens centres de l'inlandsis, où la glace était la plus épaisse et a persisté le plus longtemps, connaissent les remontées les plus importantes.
Le phénomène est également désigné, dans la littérature scientifique, par les expressions « relèvement glacio-isostatique », « rebond postglaciaire » ou « isostasie postglaciaire ».
Déglaciation et mers postglaciaires
Lors de la dernière glaciation, l'inlandsis laurentidien couvrait la quasi-totalité du Québec. Son retrait s'est échelonné sur plusieurs millénaires, du sud vers le nord, les dernières masses de glace subsistant au Nouveau-Québec.
Comme la croûte terrestre était encore enfoncée au moment où les glaces se retiraient, la mer a envahi de vastes territoires déprimés avant que le relèvement ne les fasse émerger. Ces incursions marines temporaires, appelées mers postglaciaires, ont marqué durablement le paysage québécois :
- la mer de Champlain, dans la vallée du Saint-Laurent et la vallée de l'Outaouais ;
- la mer de Goldthwait, dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent ;
- la mer de Laflamme, dans la dépression du Saguenay et du lac Saint-Jean ;
- la mer de Tyrrell, sur le pourtour de la baie d'Hudson.
À mesure que la croûte remontait, ces mers se sont retirées, laissant derrière elles des dépôts d'argiles et de sables marins, des plages soulevées, des terrasses et des deltas étagés. L'altitude maximale atteinte par la mer dans un secteur donné, appelée limite marine, constitue un repère essentiel pour reconstituer l'ampleur du relèvement depuis la déglaciation.
La succession de submersions et d'émersions explique la présence, loin à l'intérieur des terres et parfois à plus de 200 mètres d'altitude, de coquillages marins et de sédiments d'origine océanique.
Côte orientale de la baie d'Hudson
Le pourtour de la baie d'Hudson est la région du Québec où le soulèvement isostatique est le plus perceptible. Situé à proximité des anciens centres de charge de l'inlandsis, ce secteur a subi un enfoncement important et poursuit aujourd'hui sa remontée à un rythme supérieur à celui du sud de la province.
Sur la côte orientale de la baie, des séries d'anciennes plages et de terrasses marines étagées témoignent de l'émersion progressive des terres après le retrait des glaces et de la mer de Tyrrell. Une étude de Claude Hillaire-Marcel, publiée en 1976 dans les Cahiers de géographie du Québec, situe le maximum marin postglaciaire de cette côte entre environ 230 et 315 mètres d'altitude selon les secteurs étudiés.
La même étude décrit une déformation différentielle de la croûte, liée à la disparition successive de plusieurs centres de charge glaciaire, plutôt qu'à un soulèvement d'ensemble homogène. Elle montre également que le taux de relèvement glacio-isostatique a diminué au fil du temps : très élevé dans les siècles suivant la déglaciation, il s'est progressivement atténué. Les taux anciens reconstitués pour cette région ne peuvent donc pas être assimilés aux vitesses actuelles ni étendus à l'ensemble du territoire québécois.
Le relèvement modifie encore aujourd'hui le littoral : émersion de hauts-fonds, avancée du rivage, transformation des embouchures et des milieux côtiers. Ces changements concernent les communautés crie et inuites établies sur la côte, dont l'occupation du territoire s'inscrit dans un paysage côtier en évolution constante.
Saguenay–Lac-Saint-Jean
Au Saguenay–Lac-Saint-Jean, le soulèvement postglaciaire a profondément transformé l'hydrographie régionale. Après la déglaciation, la dépression du lac Saint-Jean et du Saguenay était occupée par la mer de Laflamme, un bras de mer communiquant avec l'estuaire du Saint-Laurent.
Selon une étude de Denis W. Roy et de ses collaborateurs, de l'Université du Québec à Chicoutimi, consacrée à l'isostasie postglaciaire différentielle au lac Saint-Jean, l'émergence progressive du seuil rocheux d'Alma a isolé le lac de la mer de Laflamme. Le bassin du lac Saint-Jean est ainsi passé d'un milieu marin à un milieu lacustre d'eau douce, dont l'exutoire s'écoule désormais vers le Saguenay par les décharges de la Grande Décharge et de la Petite Décharge.
L'étude souligne que le relèvement n'est pas identique d'un point à l'autre du bassin : la remontée différentielle entraîne un basculement lent du territoire, susceptible d'influencer la position des rives et la dynamique du plan d'eau. Elle rapporte des taux actuels de soulèvement estimés entre 3,9 et 5,9 millimètres par année dans les secteurs étudiés. Ces valeurs propres au bassin du lac Saint-Jean ne se généralisent pas à l'ensemble de la province.
Les argiles marines déposées au fond de la mer de Laflamme, aujourd'hui exondées par le relèvement, forment une part importante des sols de la plaine du Lac-Saint-Jean et de la vallée du Saguenay.
Vallée du Saint-Laurent et région de Québec
Dans le sud du Québec, la mer de Champlain puis la mer de Goldthwait ont recouvert les basses terres du Saint-Laurent et les rives de l'estuaire avant que le relèvement isostatique ne les fasse émerger. Ce retrait marin a laissé d'épais dépôts d'argiles, de sables et de graviers qui constituent aujourd'hui le substrat de nombreuses terres agricoles de la plaine du Saint-Laurent.
Dans la région de Québec, les épisodes successifs de submersion puis d'émersion postglaciaires ont contribué à façonner le relief et le réseau hydrographique. Dans une étude publiée en 1958 dans les Cahiers de géographie du Québec, François Taillefer relie notamment la pente des rivières de la plate-forme de Québec au soulèvement postglaciaire : en s'élevant, le territoire a modifié le niveau de base des cours d'eau, qui se sont encaissés dans les dépôts marins et dans le roc.
Les anciens rivages se manifestent par des terrasses étagées et des talus qui jalonnent les versants de la vallée. Le long de l'estuaire, en particulier sur la Côte-du-Sud, dans le Bas-Saint-Laurent et sur la Côte-Nord, des terrasses marines successives témoignent des étapes du retrait de la mer de Goldthwait.
Dans cette partie méridionale du Québec, plus éloignée des anciens centres de l'inlandsis et libérée des glaces plus tôt, le relèvement actuel est nettement plus faible que sur le pourtour de la baie d'Hudson.
Conséquences sur le territoire
Le soulèvement isostatique a des effets durables sur la géographie physique et humaine du Québec.
Relief et formes littorales
Les plages soulevées, cordons littoraux, terrasses marines et deltas perchés constituent les témoins les plus visibles du phénomène. Ils permettent de reconstituer les anciennes lignes de rivage et la chronologie de l'émersion des terres.
Sols et aléas naturels
Les argiles marines déposées dans les mers postglaciaires puis exondées par le relèvement sont, dans certains secteurs, sensibles aux glissements de terrain. Ces dépôts sont présents dans plusieurs régions habitées, notamment dans la vallée du Saint-Laurent et au Saguenay–Lac-Saint-Jean, et sont pris en compte dans la cartographie des zones de contraintes relatives aux glissements de terrain.
Hydrographie
La remontée du territoire modifie le niveau de base des cours d'eau, ce qui favorise leur encaissement, et peut, par basculement différentiel, influer sur l'écoulement et la configuration de certains lacs. L'isolement du lac Saint-Jean de la mer de Laflamme en est un exemple.
Littoral et niveau marin
Dans les secteurs où le relèvement est rapide, comme la côte orientale de la baie d'Hudson, la remontée du continent contrebalance en tout ou en partie la hausse du niveau marin et fait progresser le rivage. Dans d'autres secteurs, où le relèvement est faible ou nul, cet effet compensateur est réduit.
Méthodes d'étude
La reconstitution du soulèvement isostatique repose sur plusieurs approches complémentaires.
- Géomorphologie : le relevé de l'altitude des anciennes plages, terrasses et limites marines permet de mesurer l'ampleur de l'émersion depuis la déglaciation.
- Datation : la datation au radiocarbone de coquillages marins, de bois ou de matière organique prélevés dans les dépôts littoraux permet d'associer chaque ancien rivage à une période donnée et d'établir des courbes d'émersion.
- Géodésie : les stations GPS permanentes et les relevés de nivellement mesurent les mouvements verticaux actuels de la croûte.
- Marégraphie : les séries de mesures marégraphiques renseignent sur la variation relative entre le niveau de la mer et le continent.
Les travaux menés au Québec, notamment par des chercheurs universitaires et par les services géologiques gouvernementaux, ont montré que le relèvement varie selon les régions et selon les époques. Les taux mesurés dans un secteur donné ne peuvent donc pas être transposés à l'ensemble du territoire. Une partie de la documentation géoscientifique relative au Québec est accessible par l'intermédiaire du fonds documentaire de Géologie Québec.