Définition et nomenclature
Le Groupe de Beekmantown est un groupe lithostratigraphique, c'est-à-dire un ensemble de formations rocheuses regroupées en raison de leur continuité et de leurs caractères communs. Son nom provient de la localité de Beekmantown, dans le comté de Clinton, dans l'État de New York, au voisinage du lac Champlain, où des roches de même âge et de même nature ont d'abord été décrites.
Au Québec, l'appellation s'applique aux roches sédimentaires de l'Ordovicien inférieur de la plate-forme du Saint-Laurent, principalement dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. Le groupe s'inscrit dans la succession classique de cette plate-forme, qui comprend, de la base au sommet, le Groupe de Potsdam, le Groupe de Beekmantown, le Groupe de Chazy, puis les groupes de Black River et de Trenton.
La subdivision du groupe en formations varie selon les auteurs et les régions. Les travaux de la Commission géologique du Canada et plusieurs études universitaires consacrées à la région de Montréal y reconnaissent deux formations, la Formation de Theresa et la Formation de Beauharnois. Une synthèse régionale du ministère québécois responsable des mines mentionne en outre une Formation de Laval, une unité que d'autres classifications rattachent plutôt au Groupe de Chazy. Il convient donc de préciser la source et la région de référence lorsqu'on énumère les formations du groupe.
Stratigraphie
Le Groupe de Beekmantown occupe une position intermédiaire dans la colonne stratigraphique de la plate-forme du Saint-Laurent.
| Position | Unité | Lithologie dominante |
|---|---|---|
| Unité sus-jacente | Groupe de Chazy | Calcaire, grès calcareux |
| Sommet du groupe | Formation de Beauharnois | Dolomie |
| Base du groupe | Formation de Theresa | Grès et dolomie interstratifiés |
| Unité sous-jacente | Groupe de Potsdam | Grès quartzeux |
Formation de Theresa
La Formation de Theresa forme la base du groupe. Elle constitue une unité de transition entre les grès quartzeux du Groupe de Potsdam et les dolomies sus-jacentes : on y observe une alternance de grès, de grès dolomitique et de dolomie, la proportion de carbonate augmentant vers le haut.
Formation de Beauharnois
La Formation de Beauharnois, qui tire son nom de la région de Beauharnois en Montérégie, représente la partie principale du groupe. Elle est constituée essentiellement de dolomie, parfois accompagnée de lits calcaires, de niveaux argileux minces et de silex.
Limites
Le contact inférieur avec le Groupe de Potsdam est généralement graduel. Le sommet du groupe est en revanche marqué par une discordance régionale, associée à une émersion de la plate-forme, sur laquelle reposent les dépôts du Groupe de Chazy. Cette surface correspond, à l'échelle de l'Amérique du Nord, à la limite entre les grandes séquences sédimentaires de Sauk et de Tippecanoe.
Lithologie et diagenèse
La dolomie, roche carbonatée formée de dolomite (carbonate double de calcium et de magnésium), constitue la lithologie dominante du Groupe de Beekmantown. Les niveaux gréseux sont concentrés à la base, dans la Formation de Theresa.
Les dolomies du groupe présentent des textures variées : dolomies à grain fin, finement litées ou laminées, dolomies à grain plus grossier et cristallin, et niveaux à structures d'origine microbienne, comme des stromatolites. Les faciès témoignent de dépôts formés dans des milieux marins très peu profonds, notamment des replats de marée et des lagunes, où se répètent des cycles sédimentaires de faible épaisseur.
Les travaux de la Commission géologique du Canada sur la région de Montréal ont mis en évidence plusieurs générations de dolomite formées au cours de la diagenèse, c'est-à-dire de l'ensemble des transformations subies par les sédiments après leur dépôt. Une première dolomitisation, précoce, est liée aux conditions de surface ou de faible enfouissement ; des phases ultérieures, plus tardives, se sont produites en profondeur et ont parfois modifié la porosité de la roche.
Ces transformations ont une portée pratique : la porosité et la fracturation des dolomies déterminent leur comportement comme aquifère ou comme réservoir potentiel de fluides. Des occurrences de gaz naturel et des minéralisations en métaux communs, comme le plomb et le zinc, sont également signalées dans ces roches dans le sud du Québec.
Répartition géographique
Le Groupe de Beekmantown fait partie de la plate-forme du Saint-Laurent, l'une des grandes provinces géologiques du Québec. Celle-ci est bordée au nord par les roches précambriennes de la Province de Grenville et, au sud-est, par la ligne de Logan, qui marque le front des Appalaches.
Les affleurements et les secteurs où le groupe se trouve près de la surface sont surtout situés dans la partie sud-ouest des Basses-Terres du Saint-Laurent, en particulier :
- dans l'ouest de la Montérégie, notamment dans les secteurs de Beauharnois, de Châteauguay et de Vaudreuil-Soulanges ;
- dans la grande région de Montréal, y compris la couronne nord ;
- dans le sud des Laurentides, au contact des roches du Bouclier canadien.
Vers l'est et vers le centre du bassin, le groupe s'enfonce sous des unités plus jeunes et n'est plus connu qu'en profondeur, grâce aux forages et aux levés sismiques. Il se prolonge également au-delà des limites du Québec, dans l'est de l'Ontario, où des unités de même âge sont présentes dans la région d'Ottawa, et dans le nord de l'État de New York, autour du lac Champlain.
La modélisation géologique en trois dimensions du bassin des Basses-Terres du Saint-Laurent, réalisée notamment par l'Institut national de la recherche scientifique, intègre le Groupe de Beekmantown comme l'un des principaux ensembles du sous-sol de la région.
Contexte paléogéographique
Le Groupe de Beekmantown s'est déposé pendant l'Ordovicien inférieur, il y a environ 485 à 470 millions d'années. À cette époque, le territoire du sud du Québec faisait partie de la marge du paléocontinent Laurentia, l'ancêtre de l'Amérique du Nord, qui se trouvait alors en zone tropicale, au sud de l'équateur.
Après l'ouverture de l'océan Iapetus à la fin du Néoprotérozoïque et au Cambrien, la marge de Laurentia est devenue une marge passive, progressivement envahie par la mer. Les sables du Groupe de Potsdam, déposés en milieux continentaux puis littoraux, ont été suivis par l'établissement d'une vaste plate-forme carbonatée peu profonde, dont le Groupe de Beekmantown constitue l'expression principale dans le sud du Québec.
Des plates-formes carbonatées comparables s'étendaient alors le long de toute la marge orientale de Laurentia. Des unités dolomitiques d'âge semblable sont ainsi connues ailleurs dans l'est de l'Amérique du Nord, et les géologues établissent des corrélations entre le Groupe de Beekmantown et ces successions.
La discordance qui coiffe le groupe témoigne d'une baisse relative du niveau marin et d'une émersion de la plate-forme avant la transgression du Groupe de Chazy. Plus tard, la fermeture de l'océan Iapetus lors de l'orogenèse taconienne a transformé cette plate-forme en bassin d'avant-pays, recouvert par des sédiments de plus en plus détritiques.
Intérêt économique et appliqué
Granulats et pierre
Les dolomies du Groupe de Beekmantown font partie des ressources minérales de la grande région de Montréal recensées par le ministère québécois responsable des mines. Elles sont exploitées en carrière, principalement comme pierre concassée destinée aux granulats pour la construction et les travaux routiers.
Hydrogéologie
Dans le sud-ouest du Québec, les roches fracturées du Groupe de Beekmantown et du Groupe de Potsdam forment des aquifères régionaux exploités pour l'approvisionnement en eau souterraine, notamment par des municipalités et des exploitations agricoles. La qualité de l'eau et la productivité des puits dépendent de la fracturation et de la composition des dolomies.
Hydrocarbures et minéralisations
Le groupe fait partie des unités étudiées dans l'évaluation du potentiel en hydrocarbures des bassins sédimentaires du sud du Québec. Les dolomies, lorsqu'elles sont poreuses, sont considérées comme des réservoirs potentiels, et des indices de gaz naturel y ont été signalés. Des minéralisations en métaux communs y sont également mentionnées.
Stockage géologique du dioxyde de carbone
Des travaux portant sur le bassin des Basses-Terres du Saint-Laurent ont examiné le Groupe de Beekmantown comme réservoir potentiel pour le stockage géologique du dioxyde de carbone. Ces études décrivent un potentiel géologique et ne correspondent pas à une utilisation effective du groupe comme site de stockage.
Géotechnique
Les propriétés mécaniques des dolomies du groupe sont prises en compte dans les études géologiques et structurales de la région de Montréal, notamment pour la caractérisation du sous-sol urbain.