L'action des processus géologiques modernes

Formes de relief sédimentaires dans le sable et le gravier

• Rubans de sable
• Mégarides
• Rides dans le gravier
• Cercles de gravier

Formes de relief de sédiments vaseux

• Sillons sédimentaires
• Fossés
• Fossé de l’île George et amoncellement de sédiments
• Collecteur de bouteilles

Dégazage du méthane – Dépressions coniques et zones subsidentes

• Sédiments imprégnés de gaz
• Dépressions coniques

Effets de l’ouragan Juan

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Formes de relief sédimentaires dans le sable et le gravier

Il existe une grande variété d’éléments appelés « formes de relief » dans les sédiments du fond marin du port d’Halifax et ceux‑ci se forment dans du sable et du gravier grossiers ainsi que dans des boues fines. La plupart des formes de relief que l’on retrouve dans le sable et le gravier sont des éléments modernes produits par des courants forts et de grosses vagues. Les formes de relief permettent de connaître la façon dont les sédiments se déplacent dans le port et l’endroit où les sédiments contaminés sont éventuellement déposés. Les éléments qui se sont formés dans les boues peuvent être modernes et anciens. L’image de bathymétrie multifaisceaux de l’avant‑port montre clairement une variété de dunes hydrauliques, de rubans de sable, et d’éléments inhabituels appelés « cercles de gravier ».

Les formes de relief apparaissant dans les sédiments sableux et graveleux sont principalement situées dans l’avant‑port et comprennent des rubans de sable, des mégarides, des rides formées dans le gravier, ainsi que des cercles de gravier. Elles sont rares dans l’arrière‑port et le bassin de Bedford. Les formes de relief présentes dans les sédiments boueux comprennent des sillons sédimentaires, des amoncellements de sédiments, des dépressions affouillées, des fossés, et des cicatrices d’affouillement causées par des obstacles. Les formes de relief se trouvant dans le port indiquent une tendance générale à la baisse de l’énergie du sud au nord, ainsi que des événements de haute énergie occasionnels liés à des tempêtes. Suit une discussion plus détaillée des diverses formes de relief.

Rubans de sable

Comme le nom le laisse entendre, les rubans de sable sont de minces rangées de sable semblables à des rubans qui sont formées par de forts courants. On les retrouve uniquement dans l’avant‑port et ils sont confinés au côté ouest près des falaises escarpées de substratum granitique. Les rubans de sable indiquent les débits les plus rapides des eaux de fond dans le port, les courants atteignant jusqu’à 300 centimètres à la seconde.

Mégarides

Les mégarides sont des formes de relief que l’on retrouve dans le sable, comportant un grand profil ressemblant à des rides et que l’on appelle parfois des dunes hydrauliques. Elles sont formées par les courants qui se déplacent à une vitesse de 40 à 60 centimètres à la second. Les mégarides situées le plus au nord se trouvent dans la zone adjacente à Sandwich Point. Leur forme indique que des matières ont été transportées et déposées dans le port, du sud au nord.

La principale zone de mégarides est confinée dans un secteur situé au sud de Lichfield Shoal, qui se prolonge à l’extérieur du port jusqu’à Chebucto Head, principalement sur le côté est du chenal ouest profond de l’avant‑port. Au nord de Lichfield Shoal, il n’y a pas de grandes formes de relief et le fond marin silto‑sableux est légèrement ridé et comporte de petites rides. Cela donne à penser que Lichfield Shoal fait obstacle aux forts courants de fond entrants et protège les sédiments situés directement devant Herring Cove contre la modification par la haute vitesse des courants.

Rides dans le gravier

De grandes zones de gravier couvertes de rides sont présentes sous l’eau dans de nombreux secteurs de l’avant‑port à des profondeurs de 10 mètres à 20 mètres. Elles sont plus répandues le long du rivage de Herring Cove, au large de Portuguese Cove, et dans quelques zones près du sud‑ouest de l’île McNabs. On les retrouve près de hauts‑fonds rocheux. Ce sont des formes de relief droites à crêtes qui se forment dans des mélanges moyennement triés de sable grossier et de gravier fin (granules, cailloux, et galets) comprenant des coquilles, et elles sont caractérisées par des longueurs d’onde se situant entre 1 mètre et 2 mètres et des hauteurs de moins de 0,3 m. Elles n’indiquent pas que les sédiments sont transportés, mais sont formées par de grosses vagues. Des échantillons prélevés dans les vagues de gravier dans l’avant‑port contenaient plus de 70 % de débris de coquilles cassées et d’épines d’oursins.

Cercles de gravier

Les formes de relief les plus inhabituelles que l’on retrouve dans le port sont celles que l’on appelle « cercles de gravier ». Il existe un champ d’approximativement 90 cercles de gravier, dont chacun a un diamètre atteignant jusqu’à 25 mètres, dans l’avant‑port dans une zone adjacente à Bear Cove Shoal sur le côté est du chenal profond de l’avant‑port. Les cercles sont de légères dépressions plus basses de 20 à 40 centimètres que le fond marin sablonneux avoisinant et se trouvent par 30 mètres de fond. Les levés de sonar à balayage latéral montrent que dans certains groupes, les cercles individuels sont reliés par d’étroits dépôts linéaires de gravier qui donnent aux cercles une apparence perlée. Les cercles se présentent en outre sous forme d’éléments circulaires uniques isolés. Le centre d’un grand nombre de cercles comporte de petites plaques de sable.

Des bandes vidéo réalisées au moyen d’un véhicule téléguidé (VTG), ainsi que des observations par submersible, et des échantillons de fond marin ont confirmé que les cercles sont de légères dépressions formées de gravier bien arrondi, comprenant des galets et des blocs, ainsi que des coquilles. La couche de sable est très mince dans les zones adjacentes. Les hauts‑fonds rocheux adjacents, cependant, sont très escarpés et leur profondeur diminue rapidement pour atteindre 16 m sur de courtes distances de moins de 50 m.

Les cercles de gravier se forment lors de tempêtes dans l’avant‑port. Cette partie de l’avant‑port est située dans une zone où le port devient plus étroit et moins profond. De gros tourbillons qui représentent l’équivalent sous‑marin de tornades peuvent se former dans ce secteur en raison de la diminution de la largeur et de la profondeur, et de la présence des falaises rocheuses escarpées de Bear Cove Shoal dans la zone adjacente. Ces tourbillons affouillent la mince couche sus‑jacente de sable en formant des cercles et exposent les dépôts résiduels de gravier sous‑jacents.

Formes de relief de sédiments vaseux

Sillons sédimentaires

On retrouve une série de cicatrices linéaires causées par l’érosion dans la vase (argile La Hève) dans deux zones du port d’Halifax : à la frontière entre l’arrière‑port et l’avant‑port entre Sandwich Point et Fergusons Cove, et dans la baie Northwest Arm. Les levés de sonar à balayage latéral montrent que les sillons se composent de sable grossier et de coquilles. Les sillons atteignent une profondeur allant jusqu’à 2 m et une longueur de près de 2 km.

Dans la zone située au large de Sandwich Point, les sillons bifurquent, s’ouvrant vers le sud, ou vers la mer. Ils deviennent graduellement moins profonds et plus étroits, et se fusionnent au fond marin plat et vaseux dans le nord. Les sillons sédimentaires qui se trouvent dans la baie Northwest Arm sont adjacents au parc Sir Sandford Fleming à mi‑chemin du bras, et à l’entrée du bras. Dans cette zone, le point de départ des sillons sédimentaires vers la mer semble coïncider avec des dépressions coniques peu profondes (cratères d’échappement de gaz). Il se peut que la rugosité des dépressions coniques ait déclenché la formation des sillons.
 
Les sillons se forment dans les zones où les taux d’accumulation de sédiments dépassent les taux d’érosion pendant de longues périodes. La répartition et la géométrie des sillons sédimentaires adjacents à Sandwich Point indiquent que les courants qui les ont formés se déplaçaient du sud au nord vers l’arrière‑port. Les chercheurs pensent que le flux circulaire unique de l’eau de fond est responsable de la formation des sillons sédimentaires. De plus, les sédiments grossiers jouent un rôle important lorsqu’ils sont transportés et érodent le fond marin. Directement au‑delà des sillons du côté de la mer dans le port d’Halifax, les sédiments se composent principalement de sable, une source immédiate de sédiments grossiers. Les sillons sédimentaires sont présents sur les levés effectués pendant une période de 15 ans, ce qui suggère une certaine permanence. Ils indiquent que cette zone du port, qui constitue une zone générale de dépôt de vase, est probablement soumise à des courants périodiques et forts qui érodent le fond marin.

Fossés

Les fossés sédimentaires constituent une caractéristique commune du mode de dépôt de la vase (argile La Hève) dans l’arrière‑port. Ils sont de formes et de tailles variées et sont associés à la vase près du substratum et à des éléments glaciaires tels que des drumlins et des moraines. Le type le plus commun de fossé se forme au pied de fortes pentes (fossé de pied de talus) au point de contact de la vase (argile La Hève) avec des hauts‑fonds de substratum et des zones peu profondes recouvertes de gravier. Ces fossés atteignent jusqu’à 3 mètres de profondeur et peuvent s’étendre sur une distance allant jusqu’à 2 kilomètres à partir du point de contact entre la vase et le substratum. Les fossés linéaires sont confinés à la zone du port située entre Pleasant Shoal et Sandwich Point et dans les zones riveraines de la baie Northwest Arm.

Dans d’autres zones où des hauteurs de substratum isolées font saillie au‑dessus du fond marin vaseux avoisinant, les fossés peuvent prendre la forme de dépressions circulaires isolées. L’information géologique sur la stratification interne de la vase indique que la plupart des fossés ne sont pas de véritables structures d’érosion mais résultent plutôt de l’absence de dépôts. Cela est attribuable à la présence de courants intensifiés ou à une turbulence locale qui survient dans les zones adjacentes aux hauteurs topographiques. À l’exception d’un grand fossé entourant l’île George, il n’y a généralement pas de fossés au nord de l’île McNabs, ce qui est probablement dû à la diminution de l’intensité des courants.

Fossé de l’île George et amoncellement de sédiments

Le fossé de l’île George est une grande dépression en forme de fer à cheval entourant les flancs ouest, sud et est de l’île George. La profondeur maximale du fossé atteint 31 mètres du côté est, et le fond marin à la base se compose de till et de sédiments lacustres exposés. Les profils de réflexion sismique montrent des lits de sédiments internes à l’intérieur de l’argile La Hève qui indiquent que le fossé est un élément qui n’a pas été formé par des dépôts et ne constitue pas un affouillement causé par l’érosion. Il persiste depuis le dépôt précoce d’argile La Hève il y a plus de 5 000 ans. Sa formation résulte de la présence de l’île George dans l’arrière‑port et de son effet sur les courants. À mesure que l’eau remonte le port, sa vitesse augmente autour de l’île, ce qui empêche le dépôt des sédiments. Du côté sous le vent de l’île au nord, se trouve un dépôt isolé en forme de monticule (amoncellement de sédiments) d’argile La Hève.

Les amoncellements de sédiments sont le contraire des fossés et sont des dépôts localisés de matières fines présentant un relief positif, qui sont habituellement associés à une diminution de la vitesse du courant et situés du côté sous le vent d’élévations topographiques, comme les bancs de neige qui se forment derrière un obstacle. Le monticule de sédiments situé au nord de l’île George est un amoncellement de sédiments, c’est‑à‑dire une accumulation de matières sur le côté sous le vent de l’île à l’abri du courant. La couche de sédiments atteint une épaisseur de plus de 7 mètres. Son emplacement au nord de l’île George prouve que cette zone est une zone d’accumulation dans l’arrière‑port depuis le premier dépôt d’argile La Hève.

Collecteur de bouteilles

De la vase se dépose dans deux principales zones de la baie Northwest Arm qui sont séparées par une zone de fond marin de gravier et de substratum adjacente à The Dingle (parc Sir Sandford Fleming). À cet endroit, le bras devient plus étroit et la vitesse des courants augmente, formant un grand sillon sédimentaire. Cette dépression linéaire ne résulte pas de dépôts antérieurs suivis d’une érosion, mais simplement d’une absence continue de dépôts causée par des courants plus forts qui persistent dans cette zone du bras.
           
La dépression agit en outre comme un piège pour les bouteilles qui sont jetées dans la baie Northwest Arm, d’où le terme « collecteur de bouteilles » proposé pour la désigner. Les bouteilles jetées dans le bras coulent jusqu’au fond marin dans une position allant de neutre à inversée légèrement négative et vont et viennent dans le bras en réponse aux courants et aux marées. Une fois qu’elles se retrouvent dans la dépression devant The Dingle, elles sont prises au piège. C’est un lieu de plongée populaire pour la cueillette de vieilles bouteilles.       

           
Dégazage du méthane – Dépressions coniques et zones subsidentes

Sédiments imprégnés de gaz

L’argile La Hève (vase) et les sédiments lacustres plus anciens ensevelis dans le port d’Halifax présentent de vastes zones imprégnées de gaz. Cela se voit clairement sur les profils de réflexion sismique dans les endroits où l’énergie acoustique ne pénètre pas les zones imprégnées de gaz. Le réflecteur supérieur qui représente le gaz sur les profils est présent à diverses profondeurs allant d’une zone située presque sur le fond marin du bassin de Bedford et de l’arrière‑port, jusqu’à 15 m en‑dessous du fond marin. Cet effet est appelé « masquage acoustique » ou « blocage acoustique » et est attribué à la présence de gaz dans les sédiments. Le gaz le plus fréquemment associé à cette caractéristique est le méthane biosynthétique, qui se forme pendant la décomposition bactériologique de la matière organique à faible profondeur dans les sédiments.

La zone imprégnée de gaz dans les sédiments semble avoir diminué depuis les premières études menées en 1974. Cette diminution s’explique peut‑être par l’intensification des activités liées à l’exploitation de navires, qui ont une incidence sur le fond marin. Cela comprend la turbulence provoquée par les hélices et l’utilisation répandue de plus grosses ancres aux fins d’ancrage. Une autre explication possible est que des changements survenant sur le plan de la température de l’eau de fond et/ou de la géochimie à l’intérieur des sédiments pourraient accroître l’évacuation de gaz.
           
De vastes zones profondes de fond marin délimitées par des escarpements linéaires sont associées au gaz à faible profondeur au niveau du fond marin du bassin de Bedford. Les escarpements linéaires forment de grandes dépressions en fer à cheval. La zone de dépression située le plus au nord fusionne avec la grande zone de dépression située au sud, et on retrouve à la jonction de celles‑ci la partie la plus profonde du bassin, qui atteint 71 mètres. Selon les interprétations, ces zones ont été formées par le rejet de méthane. Un grand nombre des grosses ancres des navires se trouvant dans le port pénètrent le fond marin à des profondeurs atteignant de 1 mètre à 3 mètres. Cela donne à penser que la couche imprégnée de gaz est percée dans de nombreux endroits et libère peut‑être une partie du gaz.

Dépressions coniques

On retrouve un grand nombre de dépressions circulaires dans l’argile La Hève à l’entrée de la baie Northwest Arm. Il s’agit d’éléments appelés dépressions coniques (cratères d’échappement de gaz) qui sont semblables aux dépressions densément réparties que l’on a initialement découvertes dans les bassins adjacents à la plate‑forme néo‑écossaise. Elles présentent différentes formes, allant de circulaires à ellipsoïdales, et peuvent atteindre jusqu’à 3 m de profondeur et 45 mètres de diamètre. Elles comportent en outre un fond plat plutôt que le fond plus courant en forme de cône des dépressions coniques situées dans les bassins de la plate‑forme néo‑écossaise.

La majorité des dépressions coniques sont légèrement allongées et sont parallèles à l’orientation de la baie Northwest Arm. Cela donne à penser que les courants jouent peut‑être un rôle dans leur allongement.

Effets de l’ouragan Juan

À l’automne 2003, l’ouragan Juan est passé directement au‑dessus du port d’Halifax lorsqu’il a traversé la Nouvelle‑Écosse, endommageant considérablement des maisons, des lignes d’énergie électrique et plus particulièrement un grand nombre d’arbres à Halifax et Dartmouth. On a signalé des vents atteignant au maximum 198 km à Chebucto Head et des vagues de 19 m de hauteur dans l’avant‑port. De nombreuses embarcations accostées aux divers clubs nautiques à l’échelle du port ont été traînées et ont été arrachées de leurs amarres puis ont été poussées vers le nord à l’intérieur du port. Un grand nombre d’entre elles ont éventuellement sombré ou ont été déposées au‑dessus de la ligne de rivage actuelle par des ondes de marée.
           
Des questions ont été soulevées au sujet des changements qui ont pu se produire sur le fond du port d’Halifax à la suite d’une aussi violente tempête et si ces changements auraient une incidence sur la conception des émissaires d’évacuation reliés aux nouveaux établissements de traitement des eaux usées. La façon la plus simple d’évaluer les effets de l’ouragan consistait à effectuer de nouveaux levers dans le port au moyen de la bathymétrie multifaisceaux et de comparer les résultats aux images antérieures. À l’été 2004, le NGCC Frederick G. Creed a réalisé une série de levers de petite envergure dans les zones critiques du port où l’on s’attendait à ce que des changements se soient produits.

Les levers ont été exécutés dans quatre zones : entre la redoute‑York et l’île McNabs, à l’entrée de la baie Northwest Arm, dans une zone située au sud de l’île George, ainsi que dans une zone située au nord de l’île George où il était prévu de mettre en place l’émissaire d’évacuation du premier établissement de traitement des eaux usées à Halifax. La comparaison des levés bathymétriques multifaisceaux indique que des changements se sont bel et bien produits dans l’avant‑port au large de la redoute‑York, à l’entrée de la baie Northwest Arm, et au sud de l’île George. La zone située au nord de l’île George ne semble pas avoir été modifiée par le dépôt de sédiments ou l’érosion.

En ce qui concerne la zone située au sud de l’île George, on peut identifier de nouvelles marques de traînée d’ancre et des dépressions circulaires créées par des plates‑formes pétrolières autoélévatrices. Les sédiments subissent une érosion autour de l’épave du Havana. À l’entrée de la baie Northwest Arm, un sillon sédimentaire comporte maintenant cinq gros objets (possiblement des épaves, ou des éléments ensevelis) dont les données recueillies en 2002 ne font pas état. Les données de sonar à balayage latéral recueillies en octobre 2004 à l’emplacement des ancrages du Royal Nova Scotia Yacht Squadron dans la baie Northwest Arm font clairement ressortir un grand tracé de marques de traînée d’ancre résultant des effets de l’ouragan Juan.

Un grand nombre des éléments formés par l’érosion et les dépôts sur le fond du port ont été créés ou modifiés par de grosses tempêtes (forts courants et grosses vagues). Par conséquent, le fait que l’ouragan Juan n’ait modifié que quelques petites zones donne à penser que les tempêtes plus grosses et plus violentes ont probablement eu une incidence sur le fond marin du port d’Halifax au cours des derniers milliers d’années.