Description
La faille de Montmorency est une faille normale, c'est-à-dire une cassure de l'écorce terrestre le long de laquelle le compartiment supérieur s'est abaissé par rapport à l'autre sous l'effet d'un étirement de la croûte. Dans la région de Québec, elle marque la limite entre deux grandes provinces géologiques :
- au nord, la Province de Grenville, partie du Bouclier canadien, formée de roches métamorphiques et granitiques très anciennes ;
- au sud, la Plate-forme du Saint-Laurent, composée de roches sédimentaires plus jeunes, notamment des calcaires, des grès et des shales.
Le compartiment sud, abaissé, porte les roches sédimentaires, tandis que le compartiment nord, resté en position haute, expose les roches du Bouclier. Le mouvement le long de la faille s'est accompagné d'un basculement des couches sédimentaires situées au sud.
La structure se traduit dans le paysage par un escarpement qui sépare le plateau laurentien des terrasses basses bordant le fleuve Saint-Laurent. C'est au droit de cet escarpement que la rivière Montmorency se jette, par une chute, dans le bassin qui précède son embouchure, face à l'île d'Orléans. Le Répertoire du patrimoine culturel du Québec décrit d'ailleurs le site comme composé de deux niveaux, le plateau de la rivière et le bassin de la chute, formés par une importante faille.
Contexte géologique
Le secteur de la chute Montmorency présente la particularité de réunir, sur une courte distance, des roches appartenant à trois grandes provinces géologiques du Québec : le Grenville, la Plate-forme du Saint-Laurent et les Appalaches.
| Province géologique | Position par rapport à la chute | Roches caractéristiques |
|---|---|---|
| Grenville (Bouclier canadien) | Au nord de la faille | Gneiss et roches granitiques précambriennes |
| Plate-forme du Saint-Laurent | Au sud de la faille | Calcaires, grès et shales d'âge paléozoïque |
| Appalaches | Plus au sud, au-delà de la faille de Logan | Roches plissées et charriées |
La faille de Montmorency ne doit pas être confondue avec la faille de Logan (ou ligne de Logan), qui, dans la région de Québec, sépare les roches de la Plate-forme du Saint-Laurent de celles des Appalaches. Les deux structures sont de nature différente : la première est une faille normale liée à l'extension de la croûte, la seconde une grande faille de chevauchement associée à la formation de la chaîne appalachienne.
La faille de Montmorency s'inscrit dans l'ensemble des failles normales qui bordent le Bouclier canadien le long de la vallée du Saint-Laurent. Ces failles sont généralement associées par les géologues au système de rift du Saint-Laurent, un réseau de cassures héritées de l'ouverture d'un ancien océan, l'océan Iapetus, à la fin du Précambrien et au début du Paléozoïque, puis réactivées à diverses époques.
Roches et discordance
Au site de la chute, la falaise du compartiment nord est formée de roches du Bouclier canadien, des gneiss et des roches granitiques métamorphisées lors de l'orogenèse grenvillienne, il y a environ un milliard d'années. Ces roches, résistantes à l'érosion, forment le seuil rocheux sur lequel la rivière Montmorency se précipite.
Au-dessus et au sud de ces roches reposent des roches sédimentaires d'âge ordovicien, principalement des calcaires surmontés de shales. Le contact entre les granites et les calcaires constitue une discordance : il correspond à une ancienne surface d'érosion et à une interruption de la sédimentation de plusieurs centaines de millions d'années. Après la formation de la chaîne de Grenville, celle-ci a été profondément érodée, puis la mer a envahi la marge du continent et y a déposé des sédiments carbonatés et argileux.
Cette discordance, observable aux abords de la chute, est l'un des éléments qui font du site un lieu d'enseignement de la géologie. Elle permet de lire, sur un même affleurement, le passage entre le socle cristallin précambrien et la couverture sédimentaire paléozoïque, ainsi que l'effet de la faille, qui a abaissé et incliné cette couverture vers le sud.
Histoire géologique
L'histoire de la faille de Montmorency s'insère dans une longue succession d'événements géologiques :
- Orogenèse grenvillienne : il y a environ un milliard d'années, une chaîne de montagnes se forme ; les roches qui constituent aujourd'hui le compartiment nord sont alors déformées et métamorphisées en profondeur.
- Érosion du socle : au cours des centaines de millions d'années suivantes, la chaîne est arasée, ce qui met à nu les roches profondes et crée la surface d'érosion visible dans la discordance.
- Ouverture de l'océan Iapetus : à la fin du Précambrien et au début du Paléozoïque, l'étirement de la croûte engendre des failles normales le long de la marge continentale.
- Sédimentation ordovicienne : une mer peu profonde recouvre la marge et dépose les calcaires puis les shales de la Plate-forme du Saint-Laurent.
- Mouvement de la faille : l'extension de la croûte provoque un déplacement le long de la faille de Montmorency, l'abaissement du compartiment sud et le basculement de ses couches. Ces mouvements sont généralement rattachés à la flexion de la marge continentale pendant l'orogenèse taconienne, à l'Ordovicien.
- Glaciations quaternaires : les glaciers façonnent le relief, puis la mer postglaciaire envahit temporairement les basses terres avant le relèvement isostatique du continent.
L'érosion différentielle entre les roches dures du Bouclier et les roches sédimentaires, plus tendres, a accentué l'escarpement de faille et contribué à la formation de la chute actuelle.
Le site de la chute Montmorency
La faille de Montmorency est surtout connue par le site de la chute Montmorency, situé à environ une douzaine de kilomètres à l'est du centre de Québec, dans la région administrative de la Capitale-Nationale. La chute se trouve à la limite de l'arrondissement de Beauport, dans la ville de Québec, et de la municipalité de Boischatel, dans la MRC de La Côte-de-Beaupré. D'une hauteur d'environ 83 mètres, elle doit son existence à l'escarpement de faille qui sépare le plateau de la rivière du bassin inférieur.
Le secteur fait partie du site patrimonial de la Chute-Montmorency, inscrit au Répertoire du patrimoine culturel du Québec et officialisé par la Commission de toponymie du Québec. La reconnaissance patrimoniale porte sur l'ensemble du site, dont la configuration en deux niveaux découle de la faille ; elle ne constitue pas un statut de protection propre à la structure géologique. Le site est aussi chargé d'histoire, notamment en raison de la bataille de Montmorency de 1759, pendant la guerre de la Conquête.
Le ministère responsable des ressources naturelles du Québec, par l'entremise de Géologie Québec, a publié des documents de vulgarisation consacrés à l'histoire géologique de la chute. Le site est également fréquenté lors d'excursions géologiques universitaires et scientifiques, en raison de la facilité d'accès aux affleurements et de la juxtaposition de trois provinces géologiques.
Intérêt scientifique et pédagogique
Le site de la faille de Montmorency est considéré comme l'un des meilleurs endroits de la région de Québec pour observer le contact entre le Bouclier canadien et les basses-terres du Saint-Laurent. Plusieurs éléments en font un lieu de référence :
- la visibilité de l'escarpement, dont l'expression topographique est directement associée à la chute ;
- la discordance entre le socle précambrien et la couverture sédimentaire ordovicienne ;
- le basculement des couches du compartiment sud, témoin du mouvement de la faille ;
- la proximité de la faille de Logan, qui permet de comparer, dans un même secteur, une faille normale et une grande faille de chevauchement.
Dès le XXe siècle, la chute Montmorency figure dans des guides d'excursions géologiques consacrés à l'est du Québec, notamment ceux préparés à l'occasion de congrès géologiques internationaux. Les publications de Géologie Québec destinées au grand public reprennent aujourd'hui ces observations pour illustrer l'histoire géologique du territoire québécois.
La faille de Montmorency appartient en outre à la famille des failles qui bordent la vallée du Saint-Laurent, dont l'étude contribue à la compréhension de la structure de la croûte dans l'est du Québec et du contexte tectonique de la vallée.