Définition et appellation
La nappe de la Chaudière est une nappe de charriage, c'est-à-dire un ensemble de roches détaché de son lieu de formation et transporté sur une distance importante le long de failles de chevauchement à faible pendage. Elle appartient à la province géologique des Appalaches et, plus précisément, à la zone de Humber, qui correspond à l'ancienne marge continentale de la Laurentie, le paléocontinent nord-américain.
Son nom renvoie à la rivière Chaudière, qui traverse le territoire de Lévis avant de se jeter dans le fleuve Saint-Laurent. Le terme « nappe » est ici pris dans son sens tectonique et ne désigne ni une nappe d'eau souterraine ni le bassin versant de la rivière. Les études portant sur les dépôts quaternaires du bassin versant de la Chaudière concernent les sédiments meubles de surface et non cette unité structurale du socle rocheux.
En raison de son pourtour entièrement chevauchant, la nappe de la Chaudière est qualifiée de klippe : il s'agit d'un lambeau de roches allochtones isolé, reposant sur des unités plus jeunes ou d'origine différente.
Situation et limites
La nappe de la Chaudière se trouve dans la région de Québec, de part et d'autre du fleuve Saint-Laurent, sur le territoire des régions administratives de la Capitale-Nationale et de Chaudière-Appalaches. Plusieurs de ses formations portent le nom de localités aujourd'hui intégrées aux villes de Québec (Sainte-Foy, Sillery) et de Lévis (Saint-Nicolas, Breakeyville).
Dans la synthèse cartographique de la région de Québec réalisée par Pierre St-Julien et publiée par le ministère québécois responsable des ressources naturelles, la nappe occupe le secteur sud-ouest de la région étudiée, soit environ 30 % de la superficie cartographiée.
Ses contacts avec les unités voisines sont tous de nature tectonique :
- la faille du Foulon, qui constitue l'une de ses limites ;
- la ligne de Logan, grande faille de chevauchement qui sépare les Appalaches de la plate-forme du Saint-Laurent, ainsi que les unités de mélange qui lui sont associées.
Cette disposition, où la nappe est entourée de failles de chevauchement, explique son interprétation comme une klippe au sein de l'empilement des nappes de la zone externe des Appalaches.
Stratigraphie
La succession sédimentaire de la nappe de la Chaudière forme le Groupe de Sillery, d'âge cambrien. Il comprend trois formations, de la base au sommet :
| Position | Formation | Caractères généraux |
|---|---|---|
| Sommet | Formation de Breakeyville | Roches sédimentaires fines, mudstones et shales |
| Intermédiaire | Formation de Saint-Nicolas | Grès, dont des grès feldspathiques, interstratifiés de roches fines |
| Base | Formation de Sainte-Foy | Shales et mudstones, souvent rouges et verts |
Les travaux stratigraphiques de la Commission géologique du Canada attribuent notamment un âge cambrien inférieur à la Formation de Saint-Nicolas.
Ces roches se sont déposées en eau profonde, sur la pente et le glacis de la marge continentale laurentienne qui bordait l'océan Iapetus. Les grès y sont généralement interprétés comme des dépôts de courants de turbidité, intercalés dans des sédiments fins de fond marin. Le Groupe de Sillery témoigne ainsi de l'évolution de cette marge passive au début du Paléozoïque, avant sa déformation lors de la fermeture de l'océan.
Structure
Les roches de la nappe de la Chaudière sont plissées et faillées, ce qui reflète leur transport tectonique et leur empilement lors de la formation de la chaîne appalachienne.
Le style de déformation varie selon la position dans la nappe :
- dans la partie frontale, située au nord-ouest, les plis sont serrés et parfois déversés vers le nord-ouest, c'est-à-dire dans la direction du transport tectonique ;
- dans la partie arrière, au sud-est, les plis sont plus ouverts.
Ce gradient, avec une déformation plus intense vers le front de la nappe, est caractéristique des nappes de la zone externe des Appalaches, où la compression s'accumule à l'avant des unités charriées, à l'approche de la ligne de Logan.
Les failles qui affectent la nappe et celles qui la limitent s'inscrivent dans un système de chevauchements orientés grossièrement parallèlement au fleuve Saint-Laurent, selon la direction générale nord-est–sud-ouest de la chaîne appalachienne au Québec.
Histoire géologique
L'histoire de la nappe de la Chaudière se résume en deux grandes étapes.
Sédimentation cambrienne
Au Cambrien, après l'ouverture de l'océan Iapetus, la marge orientale de la Laurentie évolue en marge passive. Les sédiments du Groupe de Sillery s'accumulent alors au pied de cette marge, en milieu marin profond, alimentés par l'érosion du continent.
Charriage taconien
À l'Ordovicien, la marge laurentienne entre en collision avec des arcs volcaniques situés dans l'océan Iapetus. Cet épisode, appelé orogenèse taconienne, entraîne le décollement des séquences sédimentaires de la marge et leur transport vers le nord-ouest, sur le continent, sous forme de nappes empilées. La nappe de la Chaudière est mise en place à cette occasion comme lambeau de charriage dans la zone externe des Appalaches.
Par la suite, les déformations appalachiennes plus tardives, puis la longue érosion des reliefs et les glaciations du Quaternaire, ont façonné la configuration actuelle des affleurements. Les dépôts meubles quaternaires recouvrent aujourd'hui une partie de la nappe, notamment dans les basses terres et les vallées.
Travaux de cartographie et de recherche
La géologie de la région de Québec a fait l'objet de travaux depuis le XIXe siècle, notamment dans le sillage de William Edmond Logan, premier directeur de la Commission géologique du Canada, dont le nom a été donné à la grande faille qui limite les Appalaches.
La définition moderne de la nappe de la Chaudière doit beaucoup à la cartographie de Pierre St-Julien, publiée par le ministère québécois responsable des ressources naturelles sous le titre Géologie de la région de Québec. Ce travail en précise les limites, la stratigraphie et le style structural.
La Commission géologique du Canada a ensuite publié un cadre stratigraphique consacré à la nappe cambrienne de la Chaudière, qui précise l'âge et l'organisation des formations du Groupe de Sillery. D'autres travaux, dont un mémoire de maîtrise sur les structures géologiques et les linéaments de la Beauce, ainsi que des documents de Géologie Québec, complètent la connaissance des unités appalachiennes du secteur.
Les données géologiques officielles sur la région sont diffusées par le ministère québécois responsable des ressources naturelles au moyen du Système d'information géominière du Québec (SIGÉOM).