Géologie du bassin versant de la rivière Richelieu

Le bassin versant de la rivière Richelieu est situé sur la plate-forme du Saint-Laurent, aussi appelée Basses-Terres du Saint-Laurent, plate-forme qui se situe de part et d’autre du fleuve (figure A.1). Les Basses-Terres du Saint-Laurent sont caractérisées par un relief plutôt plat et une basse altitude (souvent moins de 100 m).

Figure A.1 Les provinces géologiques du sud du Québec

De son côté, le sous-sol date du Paléozoïque et est formé par des roches sédimentaires telles que des grès, des calcaires et des schistes. Structurellement, les Basses-Terres du Saint-Laurent sont enchâssées entre la province de Grenville au nord et les Appalaches au sud (Bourque, 2004).

Les roches sédimentaires du bassin versant de la rivière Richelieu sont de natures différentes (carte A.6) Ces différences sont observées selon un axe nord-sud. Les deux premiers tiers nord sont principalement composés de shales et de grès alors que le tiers sud est caractérisé par une dominance de calcaire (Bourque, 2004).

Les Montérégiennes

Les dépôts sédimentaires de l’ère secondaire sont peu connus puisqu’ils ont été détruits par les glaciers du Quaternaire. Seules les Montérégiennes constituent les derniers vestiges de cette ère (figure A.3). Celles-ci sont composées de neuf montagnes séparées d’une dizaine de kilomètres les unes des autres selon un axe est-ouest long de 90 km. Étant entourées de plages constituées de dépôts littoraux, ces collines de faible altitude sont un trait marquant du paysage du sud-ouest québécois. Le bassin versant de la rivière Richelieu comprend quatre de ces collines : le mont Saint-Hilaire (411 m), le mont Rougemont (381 m), le mont Saint-Grégoire (287 m) et le mont Saint-Bruno (218 m) (Bourque, 2004).

Figure A.2 Le mont Saint-Hilaire vu de la ville de Beloeil

Carte A.6 Géologie du bassin versant de la rivière Richelieu

Ces montagnes isolées ont une composition géologique similaire entre elles puisqu’elles seraient issues d’un même magma. Leur formation résulterait d’une intrusion magmatique dans les roches sédimentaires primaires. Ces poussées de magma qui n’atteignent pas la surface sont appelées laccolites. Il faut savoir que ces roches ignées intrusives, plus dures que les roches sédimentaires, ont résisté à l’érosion, laissant apparaître de gros monticules dans les plaines des Basses-Terres.

Ainsi, contrairement à la croyance populaire, les Montérégiennes ne sont pas des volcans éteints, mais bien des intrusions de roches ignées dures ayant été mises à jour par érosion différentielle. Ce sont ainsi les plus jeunes roches du Québec. Théoriquement, leur disposition linéaire serait attribuable à une remontée de magma provenant d’un point chaud fixe alors que la plaque tectonique nord-américaine se déplace au-dessus vers l’ouest.

Par contre, le manque de précision des datations des roches ne permet pas de confirmer cette théorie. Dans ces roches, on retrouve même des minéraux rares et uniques tels que la thaumasite, l’arsenic natif et la dawsonite.

On remarque aussi la présence de lacs sur certains sommets des Montérégiennes : le lac Hertel sur le mont Saint-Hilaire, ainsi que les lacs du Moulin, Seigneurial et des Bouleaux sur le mont Saint-Bruno. Leur présence a certainement pu contribuer à alimenter la croyance selon laquelle ces monts seraient des volcans éteints (Bourque, 2004).

Figure A.3 Localisation des Montérégiennes au Québec

Topographie du bassin versant de la rivière Richelieu

À l’exception des collines Montérégiennes, qui viennent rompre la monotonie du relief, une très large proportion (94 %) du territoire du bassin versant est caractérisée par un relief aplani variant entre 0 et 60 m au-dessus du niveau de la mer (carte A.7). Seule la mince portion sud-ouest du territoire correspondant aux contreforts de la chaîne de montagnes des Adirondacks présente un relief plus marqué. D’ailleurs, la partie sud du bassin versant est plus vallonnée que celle du nord. De plus, le secteur ayant la plus faible altitude se retrouve le long de la partie nord de la rivière Richelieu.

Le relief plat du bassin versant. Au loin, le mont Saint-Bruno

Carte A.7 Relief du bassin versant de la rivière Richelieu

Dépôts de surface

Les dépôts de surface du Québec sont originaires du Quaternaire, période faisant partie de l’ère cénozoïque qui a commencé il y a 1,65 million d’années.

Cette période a été dominée par des perturbations climatiques majeures, lesquelles ont favorisé la croissance d’imposantes calottes glaciaires (les inlandsis) qui ont recouvert la totalité du Québec.

Il y a 18 000 ans, la province géologique des Appalaches croulait sous une épaisseur de glace de plus de 2 km. La dernière calotte glaciaire qui recouvrait le tiers du continent nord-américain s’est retirée de façon significative vers 13 000 ans avant aujourd’hui (BP), ce qui a permis la formation de la mer de Champlain (vers 12 500 ans BP) par engouffrement des eaux de l’Atlantique dans l’estuaire du Saint-Laurent.

Vers 9 600 ans BP, à la suite du retrait définitif de la calotte glaciaire, la mer se referme par réajustement isostatique du continent. La mer se vidange et le réseau fluvial se creuse en formant le Saint-Laurent puis, entre autres, la rivière Richelieu.

Les dépôts de surface du bassin versant sont hérités de cette période. Ceux-ci correspondent au matériel meuble au-dessus du socle rocheux. C’est à partir de ce matériel, qui est de composition et d’épaisseur variables, que se sont mis en place les sols du bassin versant.

En absence de dépôts de surface, c’est la roche qui affleure. Le bassin versant est recouvert majoritairement de dépôts argileux (46 %) postglaciaires hérités de la mer de Champlain et composés d’argile sur quelques dizaines de mètres d’épaisseur dans les parties initialement les plus profondes (figure A.4 et carte A.8).

En périphérie des territoires jadis immergés, par exemple autour des Montérégiennes, on trouve des plages qui se composent généralement de sable et de gravier.

Les dépôts glaciaires sous forme de till viennent au deuxième rang quant à la superficie couverte (11 %). Le till est généralement un matériau hétérogène dont les éléments sont de toutes dimensions (des blocs aux argiles) sans aucune organisation spatiale. Dans certains cas, cependant, il pourra être à prédominance de sable et présenter une certaine stratification.

On retrouve aussi des dépôts fluviatiles sous forme de loam (7 %) qui tapissent sporadiquement le fond de la vallée de la rivière Richelieu et de certains de ses tributaires.

Les dépôts organiques couvrent 6 % du territoire et devaient initialement être occupés par des milieux humides aujourd’hui en grande partie drainés artificiellement. Les 9 % restants du bassin représentent un ensemble de zones urbaines, d’affleurements rocheux, d’étendues d’eau et de dépôts non différenciés.

Figure A.4 Proportions des dépôts de surface dans le bassin versant

Carte A.8 Nature des dépôts de surface du bassin versant de la rivière Richelieu

Les sols

Actuellement, le sol est défini en termes généraux par les pédologues comme un matériau minéral ou organique, non consolidé, qui existe de façon naturelle à la surface de la Terre et qui permet la croissance des plantes (Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987).

Au cours des derniers milliers d’années, les sols du bassin versant se sont formés à partir des sédiments originels du Quaternaire, par l’activité biochimique de l’eau et des végétaux.

À la suite du dépôt des végétaux morts, l’activité biologique qui en résulte transforme la matière organique en humus puis en minéraux, lesquels, en s’infiltrant dans le sous-sol, viennent à en modifier la composition chimique. 

Les sols issus des dépôts marins se retrouvent sur la plus grande portion du bassin versant et sont caractérisés par une topographie aplanie ainsi que par une faible pierrosité (peu de fragments de roche dans le sol). Ces dépôts, constituant des sols meubles très fertiles, représentent habituellement un milieu favorable à l’agriculture.

Par contre, les dépôts marins à texture fine (argile ou limon) entraînent des problèmes de drainage. Ils comportent des limitations qui restreignent quelque peu le type de culture et/ou demandent des pratiques modérées de conservation. À l’opposé, les dépôts marins à texture grossière (sables ou graviers) sont beaucoup moins fertiles, mais fournissent un bon drainage pour les cultures.

Le système canadien de classification des sols (Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987) propose un regroupement des sols en classes taxonomiques qui mettent en avant les aptitudes qu’ont les sols pour divers usages et définissent notamment des groupes de fertilité. L’emploi de cette classification permet d’apporter des éléments de compréhension intéressants quant aux usages actuels du territoire, en particulier en ce qui a trait à l’agriculture. 

Le bassin versant de la rivière Richelieu regroupe quatre grandes classes taxonomiques : les gleysols, les brunisols, les podzols et les sols organiques (carte A.9 et figure A.5 à A.8).

Bien qu’approximative, la carte A.9 permet de mettre en évidence la prépondérance des gleysols qui recouvrent plus de 60 % du bassin versant. Les gleysols sont des sols minéraux dont les caractéristiques dénotent une saturation en eau et des conditions intenses d’oxydoréduction de façon périodique ou prolongée et sont, à l’origine, peu propices pour l’agriculture si leur drainage n’est pas amélioré.

Comme nous le verrons plus en détail par la suite, cette propriété affectant la plus grande partie des terres agricoles du bassin a amené les agriculteurs à effectuer des travaux de drainage d’envergure durant plusieurs décennies afin d’améliorer leur perméabilité. Les gleysols se retrouvent essentiellement dans des terrains plats ou dépressionnaires et sont le plus souvent liés à des textures argileuses.

Les brunisols, qui occupent environ 13 % du territoire, se retrouvent essentiellement au sud du bassin versant (carte A.9). Ce sont des sols relativement bien drainés. Ils contiennent aussi beaucoup de matières organiques, ce qui fait présumer que ces sols étaient d’anciennes terres à forêt de feuillus.

Cependant, dans d’autres régions, ils peuvent être le résultat du dépôt de lœss (dépôts sédimentaires par érosion éolienne). Le bon drainage de ces sols et leur fertilité en font de bons supports pour l’agriculture.

Au nord du bassin versant se trouvent des podzols pour une grande part mélangés à des gleysols sur près de 16 % du territoire. Les podzols sont formés sur des matériaux originels acides grossiers (sables et tills) et riches en aluminium et en fer. C’est un héritage géologique dû à l’érosion des chaînes granitiques comme les Laurentides.

Les podzols sont souvent situés sur des plateaux ou des buttes pouvant résulter de remaniements par les cours d’eau comme c’est le cas dans le bassin versant. En effet, les podzols humo-ferriques coïncident avec des sédiments sableux correspondant à d’anciennes plages marines (Saint-Louis) ou d’anciennes berges de chenaux de rivières (Saint-Amable).

Ce sont des sols qui nécessitent des travaux assez conséquents afin de les rendre plus aptes à la diversité, ce qui explique vraisemblablement le fait qu’ils nourrissent parfois encore de grands massifs forestiers mixtes ou de résineux et non des cultures.

Figure A.5 Gleysol
Source : Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987
Figure A.6 Brunisol
Source : Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987

Les sols organiques occupent 8,7 % du territoire et sont regroupés dans le sud du bassin versant, principalement dans le sous-bassin versant de la rivière L’Acadie. Ce sont des terres noires et des tourbes (quantités de matières organiques supérieures à 17 %) saturées en eau, mal drainées et situées dans des terrains dépressionnaires. Ces terres sont connues pour le maraîchage ou pour la fabrication de terreau (Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987).

Figure A.7 Podzol humo-ferrique
Source : Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987

Figure A.8 Sol organique cultivé
Source : Comité d’experts sur la prospection pédologique d’Agriculture Canada, 1987
Carte A.9 Les grandes classes de sols du bassin versant de la rivière Richelieu