Définition et nomenclature
Le Groupe d'Oak Hill est une unité lithostratigraphique de rang supérieur à la formation. Il réunit plusieurs formations de roches volcaniques et sédimentaires des Appalaches du sud du Québec. Les premiers travaux le décrivaient comme une écaille tectonique, l'« Oak Hill Slice ». Cette appellation rappelait que l'unité est limitée par des failles dans plusieurs secteurs. Le nom est par la suite employé pour désigner un groupe stratigraphique proprement dit.
La composition attribuée au groupe varie selon les auteurs et les secteurs cartographiés. Certaines publications québécoises retiennent un ensemble restreint de formations : Tibbit Hill, Call Mill, Pinnacle, White Brook et West Sutton. D'autres compilations régionales y rattachent aussi les formations de Frelighsburg, de Cheshire, de Dunham, de Sweetsburg et de Melbourne. Ces variations traduisent l'évolution des levés géologiques depuis le milieu du XXe siècle. Elles reflètent aussi la difficulté de corréler des successions déformées et morcelées par des failles.
Plusieurs des noms de formations sont communs avec la nomenclature du nord-ouest du Vermont, où des unités équivalentes ont été décrites. C'est notamment le cas de Tibbit Hill, de Pinnacle, de Cheshire et de Dunham. Le Groupe d'Oak Hill constitue ainsi le prolongement québécois d'une succession qui franchit la frontière canado-américaine.
Répartition géographique
Au Québec, les affleurements du Groupe d'Oak Hill dessinent une bande allongée parallèlement à l'orientation générale de la chaîne appalachienne, soit du sud-ouest au nord-est. Cette bande part de la frontière du Vermont et se poursuit jusqu'aux environs de Danville, en Estrie.
Les cartes géologiques régionales signalent le groupe notamment dans les secteurs suivants :
- la région de Sutton et de Frelighsburg, près de la frontière ;
- la région de Cowansville et de Waterloo ;
- la région de Richmond, dans les cantons de Melbourne, de Shipton, de Cleveland et de Kingsey ;
- la région comprise entre Saint-Sylvestre et Saint-Jacques-de-Leeds, en Chaudière-Appalaches, où le groupe a fait l'objet d'une étude particulière.
Le groupe appartient au domaine externe des Appalaches du Québec. Il est associé au massif des monts Sutton et à leur prolongement vers le nord-est. Le relief de cette partie de l'Estrie doit en partie sa structure aux roches résistantes du groupe, comme les métavolcanites et les quartzites.
La carte de compilation de l'Estrie-Beauce permet de suivre la continuité régionale de l'unité. Le long de l'autoroute 10, dans la région de Magog, des aperçus géologiques présentent aussi les roches de ce secteur des Appalaches.
Stratigraphie et lithologie
Formation de Tibbit Hill
À la base du groupe, la Formation de Tibbit Hill est composée principalement de roches volcaniques métamorphisées. Il s'agit surtout d'anciennes coulées basaltiques transformées en schistes verts, accompagnées de roches volcaniques felsiques en moindre proportion. Une rhyolite de cette formation a été échantillonnée dans la région de Waterloo. Elle a été datée à environ 554 millions d'années (Ma), ce qui la place à la fin du Néoprotérozoïque.
Formations sédimentaires sus-jacentes
Au-dessus des volcanites viennent des formations surtout sédimentaires. Leur nature témoigne de l'évolution du milieu de dépôt :
| Formation | Lithologies dominantes |
|---|---|
| Call Mill | Ardoise et phyllade |
| Pinnacle | Conglomérat, grès arkosique et wacke |
| White Brook | Dolomie |
| West Sutton | Ardoise et phyllade |
| Cheshire | Quartzite |
| Dunham | Dolomie |
Les conglomérats et grès arkosiques de la Formation de Pinnacle proviennent de l'érosion d'un socle continental. Les quartzites et les dolomies traduisent l'installation de conditions marines plus stables, propres à une plateforme. Les ardoises représentent des boues fines déposées dans des milieux plus calmes ou plus profonds.
L'ordre exact des formations et leur attribution au groupe diffèrent d'un secteur à l'autre. Les failles et les plis compliquent la reconstitution d'une colonne stratigraphique unique.
Contexte paléogéographique
Le Groupe d'Oak Hill est l'un des principaux témoins québécois de l'ouverture de l'océan Iapetus. À la fin du Néoprotérozoïque, la bordure orientale du continent laurentien se fragmente sous l'effet d'un rifting. Ce processus finit par séparer des masses continentales et par créer un nouveau bassin océanique, ancêtre lointain de l'Atlantique.
La succession du groupe enregistre trois étapes de cette évolution :
- Le rift continental. Les volcanites de la Formation de Tibbit Hill correspondent au magmatisme qui accompagne l'étirement de la croûte. Les dépôts détritiques grossiers de la Formation de Pinnacle comblent les dépressions créées par le rifting.
- La marge continentale. Avec l'ouverture de l'océan, la bordure laurentienne devient une marge passive. Elle reçoit des sédiments silicoclastiques plus matures, comme les sables quartzeux.
- La plateforme marine. Au Cambrien, des carbonates, aujourd'hui transformés en dolomies, se déposent sur une plateforme peu profonde. Des boues fines s'accumulent en parallèle.
La datation d'environ 554 Ma obtenue sur la rhyolite de Tibbit Hill constitue un jalon chronologique de cette phase de rifting dans les Appalaches du nord. Des datations uranium-plomb (U-Pb) de minéraux détritiques ont aussi été réalisées dans les groupes d'Oak Hill et de Saint-Roch. Elles servent à préciser la provenance des sédiments et l'âge maximal de leur dépôt.
Déformation et métamorphisme
Après leur dépôt, les roches du Groupe d'Oak Hill ont été entraînées dans les épisodes orogéniques qui ont édifié la chaîne appalachienne. Au cours de l'Ordovicien, la fermeture progressive de l'océan Iapetus provoque l'orogenèse taconienne. Les roches de l'ancienne marge laurentienne sont alors plissées, chevauchées et métamorphisées. Des déformations ultérieures, rattachées notamment à l'orogenèse acadienne au Dévonien, se superposent aux structures plus anciennes.
Ces événements expliquent plusieurs caractéristiques du groupe :
- le métamorphisme régional, qui a transformé les basaltes en schistes verts et les boues en ardoises et en phyllades ;
- le découpage de l'unité en écailles limitées par des failles, à l'origine de l'appellation initiale d'« Oak Hill Slice » ;
- une géométrie plissée complexe, qui rend difficile la corrélation entre secteurs.
L'étude du groupe entre Saint-Sylvestre et Saint-Jacques-de-Leeds décrit au moins trois phases de déformation successives. Elle met en évidence une structure plissée complexe. Dans le sud de l'Estrie, le groupe participe à la structure anticlinale associée aux monts Sutton, l'un des grands éléments structuraux des Appalaches du sud du Québec.
Cartographie et recherche
La connaissance du Groupe d'Oak Hill repose principalement sur la cartographie géologique réalisée par le ministère québécois responsable des ressources naturelles. Ces travaux sont aujourd'hui diffusés par l'intermédiaire de Géologie Québec et du système d'information géominière SIGÉOM.
Parmi les documents de référence figurent :
- les cartes et rapports de la région de Richmond, qui couvrent les cantons de Melbourne, de Shipton, de Cleveland et de Kingsey ;
- l'étude consacrée au groupe entre Saint-Sylvestre et Saint-Jacques-de-Leeds ;
- la compilation géologique de la région de l'Estrie-Beauce ;
- les synthèses consacrées aux Appalaches du sud du Québec ;
- les aperçus géologiques destinés à un public plus large, comme celui de la région de Magog le long de l'autoroute 10.
Les travaux universitaires complètent cette cartographie, notamment les études géochronologiques menées à l'Université du Québec à Montréal sur les minéraux détritiques. La comparaison avec les travaux des géologues du Vermont permet de replacer le groupe dans le cadre plus large de la marge laurentienne des Appalaches du nord.
En tant qu'unité géologique, le Groupe d'Oak Hill ne fait pas l'objet d'un statut légal de protection qui lui soit propre.