Description et étendue
Le graben d'Ottawa-Bonnechère est une dépression structurale allongée, limitée par des failles normales qui ont permis l'affaissement d'un compartiment de la croûte par rapport aux blocs voisins. Il tire son nom de la ville d'Ottawa et de la rivière Bonnechère, affluent ontarien de la rivière des Outaouais dont la vallée suit une partie de la structure.
L'ensemble est généralement décrit comme une structure d'environ 700 km de longueur, depuis les environs de Montréal, à l'est, jusqu'à la région du lac Nipissing et de Mattawa, à l'ouest, où il se raccorde à d'autres fossés tectoniques. Dans le secteur d'Ottawa–Gatineau, la dépression topographique qui lui correspond atteint environ 55 km de largeur. Ces deux mesures décrivent des aspects différents de la structure et varient selon les auteurs.
Au Québec, le graben touche principalement la région administrative de l'Outaouais, notamment le territoire de la ville de Gatineau et les MRC des Collines-de-l'Outaouais, de Pontiac et de Papineau, ainsi que l'ouest des Laurentides et de la Montérégie dans son prolongement oriental. La rivière des Outaouais, qui marque une grande partie de la frontière entre le Québec et l'Ontario, emprunte en bonne partie le couloir ainsi formé.
Origine et évolution tectonique
Le graben d'Ottawa-Bonnechère est interprété comme un bras de rift associé à la fragmentation du supercontinent Rodinia et à l'ouverture de l'océan Iapetus, vers la fin du Néoprotérozoïque. Alors que le rift principal a évolué en bassin océanique le long de l'actuelle vallée du Saint-Laurent, ce bras orienté vers l'intérieur du continent n'a pas abouti à la formation d'un océan. Il est souvent qualifié de rift avorté ou d'aulacogène.
Phases successives
Les études tectoniques menées dans le secteur Ottawa–Hull distinguent plusieurs générations de fractures et de failles, ce qui témoigne d'une histoire de réactivations successives :
- Néoprotérozoïque tardif : extension initiale de la croûte grenvillienne et formation des premières failles du rift.
- Paléozoïque : subsidence et accumulation de sédiments de la Plate-forme du Saint-Laurent, puis nouveaux mouvements le long des failles, qui recoupent ces couches.
- Mésozoïque : réactivation de la structure, contemporaine de la mise en place d'intrusions alcalines dans la région de Montréal et du sud du Québec, dont les collines Montérégiennes, au Crétacé inférieur.
C'est cette réactivation mésozoïque qui explique que certaines descriptions présentent le graben comme une structure mésozoïque, bien que ses origines soient plus anciennes. Les failles qui le délimitent constituent aujourd'hui des zones de faiblesse de la croûte, susceptibles de rejouer sous l'effet des contraintes actuelles.
Structure et failles
Le graben n'est pas formé d'une faille unique, mais d'un réseau de failles normales principalement orientées ouest-nord-ouest, accompagnées de failles transversales qui découpent la structure en blocs. Ces blocs se sont affaissés ou soulevés de manière inégale, ce qui donne au fossé une architecture complexe en horsts et grabens secondaires.
Parmi les structures citées pour la région de l'Outaouais figurent :
| Faille | Secteur | Expression dans le paysage |
|---|---|---|
| Faille d'Eardley | Bordure nord, parc de la Gatineau | Escarpement d'Eardley dominant la plaine de l'Outaouais |
| Faille de Hull-Gloucester | Région d'Ottawa–Gatineau | Contact entre blocs de roches paléozoïques et socle |
| Faille de Hazeldean | Ouest d'Ottawa | Limite structurale au sein du graben |
L'escarpement d'Eardley, qui marque la bordure sud du plateau laurentien dans le parc de la Gatineau, est l'expression topographique la plus visible du graben du côté québécois. Les formes du relief régional ne résultent toutefois pas uniquement du jeu des failles : l'érosion différentielle entre le socle cristallin résistant et les roches sédimentaires plus tendres, ainsi que l'action des glaciers, ont largement contribué à dégager les escarpements et les vallées.
Roches et stratigraphie
Le soubassement du graben est constitué de roches métamorphiques et intrusives de la Province de Grenville, formées et déformées il y a environ un milliard d'années. Ce socle, fait notamment de gneiss, de marbres et de roches granitiques, affleure sur les épaules du fossé, en particulier au nord dans les Laurentides et le parc de la Gatineau.
À l'intérieur du graben, ce socle est recouvert par des roches sédimentaires cambro-ordoviciennes appartenant à la Plate-forme du Saint-Laurent. L'affaissement du fossé a permis à ces couches d'échapper en partie à l'érosion qui les a fait disparaître ailleurs sur le socle. La succession comprend, de la base au sommet :
- des grès quartzeux du Cambrien et de l'Ordovicien inférieur (groupe de Potsdam) ;
- des dolomies et calcaires dolomitiques de l'Ordovicien inférieur (groupe de Beekmantown) ;
- des calcaires et shales de l'Ordovicien moyen et supérieur, riches en fossiles marins.
Ces couches sont recoupées par les failles du graben, ce qui permet de dater relativement plusieurs épisodes de déformation. Dans le prolongement oriental de la structure, des intrusions alcalines et des carbonatites d'âge mésozoïque, comme celles d'Oka et des collines Montérégiennes, témoignent de la remontée de magmas le long de zones de faiblesse de la croûte.
Relief et héritage glaciaire
La dépression du graben a guidé l'écoulement des eaux et des glaces sur de longues périodes. Au cours du Quaternaire, les glaciers successifs ont modelé la vallée, et la fonte de l'inlandsis laurentidien a laissé des dépôts de till et de sable sur les flancs et le plancher de la dépression.
À la fin de la dernière glaciation, l'enfoncement de la croûte sous le poids de la glace a permis à la mer de Champlain d'envahir les basses terres du Saint-Laurent et la vallée de l'Outaouais, il y a environ 13 000 à 10 000 ans. Cette mer peu profonde y a déposé d'épaisses couches d'argile marine, connues localement sous le nom d'argile de Champlain ou argile Leda. Ces argiles sensibles sont à l'origine de nombreux glissements de terrain dans la région.
Le relèvement isostatique postglaciaire a ensuite fait reculer la mer, et la rivière des Outaouais a progressivement établi son cours actuel dans le couloir du graben. Le contraste entre la plaine argileuse du fond de vallée et les hauteurs du socle grenvillien, souligné par l'escarpement d'Eardley, structure aujourd'hui le paysage, l'utilisation du sol et l'occupation humaine de l'Outaouais.
Sismicité
Le graben d'Ottawa-Bonnechère est associé à la zone sismique de l'Ouest du Québec, l'une des régions les plus actives sur le plan sismique dans l'est du Canada. Cette zone s'étend le long de la vallée de l'Outaouais et vers le nord-ouest jusqu'à la région du Témiscamingue. Les failles anciennes du système de rift du Saint-Laurent y constituent des zones de faiblesse susceptibles de se réactiver sous l'effet des contraintes compressives qui s'exercent aujourd'hui sur la plaque nord-américaine.
La majorité des séismes de la zone sont de faible magnitude et rarement ressentis. Des événements plus importants se sont toutefois produits, dont le séisme de Témiscamingue en 1935 et le séisme de Val-des-Bois, d'une magnitude de 5,0, survenu le 23 juin 2010 dans l'Outaouais et ressenti jusqu'à Montréal, Ottawa et Toronto.
La relation précise entre les failles du graben et les séismes observés demeure étudiée : les foyers sismiques ne coïncident pas toujours avec les failles cartographiées en surface. La surveillance de cette activité relève du réseau national de Séismes Canada, rattaché à Ressources naturelles Canada, et l'aléa sismique de la région est pris en compte dans le Code national du bâtiment.
Historique des connaissances
La structure en fossé de la vallée de l'Outaouais a été reconnue par les géologues dès la première moitié du XXe siècle. Un article publié en 1942 dans le Geological Society of America Bulletin a contribué à fixer l'appellation « graben d'Ottawa-Bonnechère » et à le mettre en relation avec la structure monoclinale du lac Ontario.
Les travaux ultérieurs de la Commission géologique du Canada, des services géologiques du Québec et de l'Ontario et de plusieurs universités, dont l'Université d'Ottawa et l'Université Carleton, ont précisé la cartographie des failles, la chronologie relative des déformations et le rattachement du graben au système de rift du Saint-Laurent. L'étude des générations de fractures dans le secteur Ottawa–Hull a notamment permis de distinguer plusieurs épisodes de fracturation et de réactivation.
Au Québec, les données géologiques relatives au graben sont intégrées au Système d'information géominière du Québec (SIGÉOM), administré par le ministère des Ressources naturelles et des Forêts. Les organismes de bassin versant de l'Outaouais, comme l'ABV des 7, s'appuient également sur cette structure pour décrire la géologie et l'hydrographie de leur territoire.