Définition et nomenclature
La Formation de Lévis est une unité lithostratigraphique d'âge paléozoïque, plus précisément de l'Ordovicien inférieur, reconnue dans le sud du Québec. Son nom est tiré de la ville de Lévis, sur la rive sud du Saint-Laurent, face à Québec, où se trouvent ses affleurements de référence.
L'unité est traditionnellement rattachée au Groupe de Québec, ensemble de roches sédimentaires défini au XIXe siècle par William Edmond Logan et ses collaborateurs de la Commission géologique du Canada. La nomenclature a évolué depuis : les travaux de cartographie du ministère responsable des ressources naturelles du Québec décrivent aujourd'hui la Formation de Lévis comme une unité comprise dans un empilement d'écailles et de nappes tectoniques, plutôt que dans une succession stratigraphique continue.
Selon le rapport géologique MB 94-40 sur la région de Québec, le stratotype de la formation a été décrit dans les travaux de Raymond (1913). Le même rapport la présente comme contemporaine de la Formation de la Pointe de la Martinière, dont elle se distingue par sa lithologie.
Répartition géographique
La Formation de Lévis affleure dans la région de Québec, de part et d'autre du fleuve Saint-Laurent. Les travaux géologiques la situent principalement dans deux unités structurales :
- l'écaille de la Pointe de Lévy, sur le territoire de la ville de Lévis, dans la région administrative de la Chaudière-Appalaches ;
- l'écaille de Sainte-Pétronille, sur la rive sud de l'île d'Orléans, dans la MRC de L'Île-d'Orléans, région administrative de la Capitale-Nationale.
Les falaises et escarpements riverains de Lévis, ainsi que les rives de l'île d'Orléans, offrent des coupes naturelles où la formation est observable. Une partie de ces affleurements est aujourd'hui recouverte par l'urbanisation ou par des dépôts meubles quaternaires.
La formation influence aussi le sol de surface : l'étude pédologique du comté de Lévis, publiée par les services fédéraux de l'agriculture, signale les roches du Groupe de Québec, dont les shales de Lévis, parmi les matériaux d'origine de plusieurs sols de la région. Le relief de la rive sud, formé d'une succession de crêtes et de dépressions orientées parallèlement au fleuve, reflète en partie la structure en écailles de ces roches.
Lithologie
La Formation de Lévis est composée principalement de roches sédimentaires fines. Le rapport MB 94-40 la décrit comme formée surtout de shales verts et de mudstones dolomitiques verts, avec des interlits et des lits d'autres roches sédimentaires à grain fin.
Les descriptions plus anciennes mentionnent également :
- des siltstones, en lits minces intercalés dans les shales ;
- des conglomérats calcaires, parfois qualifiés de calcarénitiques, formés de fragments de calcaire englobés dans une matrice plus fine.
Ces conglomérats sont interprétés comme des dépôts de débris issus de la marge d'une plateforme carbonatée et resédimentés en eau plus profonde, au pied du talus continental. Certains blocs calcaires renferment des fossiles plus anciens que la roche qui les contient, ce qui a longtemps compliqué la datation de l'unité.
La couleur verte des shales constitue le principal critère de distinction avec la Formation de la Pointe de la Martinière, contemporaine, généralement caractérisée par des shales et des mudstones rouges.
| Caractère | Description |
|---|---|
| Roches dominantes | Shales verts, mudstones dolomitiques verts |
| Roches accessoires | Siltstones, conglomérats calcaires |
| Épaisseur estimée | Environ 1 000 m (estimation) |
Stratigraphie
Dans la région de Québec, la Formation de Lévis repose sur la Formation de Lauzon, autre unité du Groupe de Québec. Elle est contemporaine de la Formation de la Pointe de la Martinière, les deux unités représentant vraisemblablement des faciès différents d'un même intervalle de temps.
Le rapport géologique MB 94-40 estime l'épaisseur de la Formation de Lévis à environ 1 000 m, en précisant qu'il s'agit d'une estimation. La déformation intense des roches, plissées et découpées par des failles de chevauchement, rend difficile la mesure d'une épaisseur stratigraphique réelle.
L'âge de la formation est établi principalement à partir de ses graptolites, qui la situent dans l'Ordovicien inférieur. Ces fossiles planctoniques, à évolution rapide et à large répartition géographique, permettent des corrélations avec des successions de même âge ailleurs en Amérique du Nord, en Europe et en Australie.
La formation s'inscrit dans l'ensemble des roches déposées sur la marge orientale de Laurentia, le paléocontinent nord-américain, avant la fermeture de l'océan Iapetus.
Contexte structural et tectonique
La Formation de Lévis appartient à la province géologique des Appalaches, plus précisément aux unités allochtones de la zone de Humber, qui correspond à l'ancienne marge continentale de Laurentia. Ces roches ont été déplacées vers le nord-ouest et empilées en nappes et en écailles lors de l'orogenèse taconienne, à l'Ordovicien moyen et supérieur.
Dans la région de Québec, les unités sont affectées par une structure complexe de nappes et d'écailles tectoniques. Selon le rapport MB 94-40, la Formation de Lévis se trouve entre des unités structurales associées aux nappes du Promontoire de Québec, de Bacchus et de la Chaudière.
Le front de ces nappes, connu sous le nom de ligne de Logan, sépare les roches charriées des Appalaches des roches peu déformées de la plateforme du Saint-Laurent. Dans la région de Québec, ce contact passe à proximité immédiate du fleuve, ce qui explique la juxtaposition, sur de courtes distances, de roches d'âges et de styles de déformation très différents.
La structure en écailles explique aussi la répétition des unités sur le terrain : une même formation peut réapparaître dans plusieurs écailles successives, séparées par des failles de chevauchement.
Paléontologie
La Formation de Lévis est reconnue historiquement pour l'abondance et la bonne conservation de ses graptolites, organismes coloniaux marins de l'Ordovicien dont les restes apparaissent comme de fines empreintes carbonées sur les surfaces de shale.
Au milieu du XIXe siècle, les graptolites recueillis aux environs de la Pointe-Lévy par la Commission géologique du Canada ont été étudiés par le paléontologue américain James Hall. Ses travaux sur les graptolites du Groupe de Québec, publiés par la Commission, ont contribué à établir la systématique de plusieurs genres caractéristiques de l'Ordovicien inférieur, aux formes à plusieurs branches ou foliacées.
Les conglomérats calcaires de la formation ont fourni, de leur côté, des fossiles remaniés, notamment des trilobites et d'autres invertébrés contenus dans les blocs de calcaire. Le paléontologue Elkanah Billings, de la Commission géologique du Canada, en a décrit plusieurs.
Ces faunes font de la région de Lévis un site de référence historique pour la biostratigraphie de l'Ordovicien inférieur en Amérique du Nord.
Histoire des travaux
Les roches de la région de Lévis ont attiré l'attention des géologues dès les premiers levés de la Commission géologique du Canada, fondée en 1842 et dirigée par William Edmond Logan. Logan a regroupé les roches plissées de la rive sud sous le nom de Groupe de Québec et y a distingué plusieurs divisions, dont celle de Lévis.
Les fossiles de Lévis ont joué un rôle dans les débats scientifiques du XIXe siècle sur l'âge et la structure des roches appalachiennes, en particulier la controverse connue sous le nom de « question taconique ». La découverte, dans des roches considérées comme récentes, de fossiles d'apparence ancienne a conduit Logan à proposer l'existence d'une grande faille de chevauchement séparant les Appalaches des basses terres, à l'origine de la notion de ligne de Logan.
Au début du XXe siècle, les travaux de Raymond (1913) ont précisé la description de la formation et de son stratotype. La cartographie moderne menée par le ministère québécois responsable des ressources naturelles, dont le rapport MB 94-40 consacré à la géologie de la région de Québec, a réinterprété l'unité dans un cadre de tectonique de nappes. Les données correspondantes sont diffusées par Géologie Québec, notamment par le système SIGÉOM.