Soutenance mémoire
Nappe de la Chaudière
La pyrite
La pyrite (FeS2) est un minéral du système cubique avec un éclat métallique, jaune vif et brun par altération, avec une dureté de 6-61/2 sur l’échelle de Mohs. Ce bisulfure de fer est facilement reconnaissable par sa densité élevée. Ses cristaux prennent souvent des formes cubiques, octaédriques, dodécaédriques ou une combinaison de ses formes (macles). La pyrite nodulaire est constituée de couches fibroradiales qui irradient à partir d’un noyau central. Ces nodules se développent lors de la diagenèse, c’est-à-dire lors de la transformation de sédiments en roche. Ils peuvent s’emboiter et recristalliser ultérieurement en une infinité de petits cubes. La pyrite est largement répandue dans les roches sédimentaires riches en matières organiques et dans les contacts métamorphiques et hydrothermaux (Schieber, 2001, 2002; Schieber et Riciputi, 2004, 2005, D’hulst, 2007). Elle se situe dans le Nord-est américain en masse lenticulaire incrustée dans des schistes foliés (Klein et Hurlbut, 1993: 365-366). Ce sulfure de fer, très commun, est souvent associé à des gisements de houilles et à des lits argileux noirâtre riche en matière organique (graphite) ou il fréquemment retrouvé en nodules (Penner et al., 1975). La pyrite est utilisée en exploration minière comme minéraux indicateur de l’or et de l’argent. Elle sert aussi depuis la préhistoire à allumer le feu. Elle est utilisée surtout comme source de soufre qui produit de l’acide sulfurique et du sulfate de fer servant entre autres de désinfectant, de médicament, d’engrais et de préservatif (Klein et Hurlbut, 1993 : 366). Le fer en est le sous-produit le plus communément extrait. Il se présente en un résidu d’oxyde de fer qui contient encore des quantités de soufre. Le fer extrait de la pyrite n’est pas utilisé directement pour la production à cause de l’effet fragilisant ou cassant du soufre sur les alliages ferreux. Afin de produire un fer de qualité, la fonte doit être soufflée à l’oxygène pour éliminer le soufre en solution. C’est un procédé coûteux et polluant.
L’analyse et la recherche de sources de pyrites ont été effectuées dans cette étude afin de localiser les lieux de provenance probables de la pyrite de fer qui sont à l’origine des observations de Cartier en 1541 concernant l’or et le minerai de fer. Même si pour l’instant aucune pyrite n’a été retrouvée sur le site archéologique de Cartier-Roberval, du soufre cristallisé ainsi que des scories associées à l’occupation du 16e siècle, laissent croire qu’il pouvait y avoir de la pyrite sur le site. Dans la région de la ville de Québec, le club de minéralogie de Québec signale la présence des nodules de pyrites à l’île d’Orléans. St-Julien (1995, cartes et légende) mentionne dans son étude une lithologie de shales noirs pyriteux dans la Formation de la Citadelle. L’archéologue Yves Chrétien connaît l’existence de deux sources de nodules de pyrites près du site Cartier-Roberval de part et d’autres du fleuve Saint-Laurent: l’une sud la rive sud, à la Pointe Aubin entre Saint-Nicolas et Saint-Antoine-de-Tilly et l’autre, sur la rive nord, à environ un kilomètre au bout du chemin vers l’ouest de la Plage Saint-Laurent, près de Saint-Augustin-de-Desmaures, à l’est de l’anse du Moulin
Banal nommée la Pointe Jean-Gros.
Le quartz
Le quartz est un minéral tectosilicaté du système cristallin rhomboédrique. Les formes cristallines les plus courantes de la silice (SiO2) sont hexagonales. Sa dureté est de 7 sur l’échelle de Mohs. Le quartz se présente sous deux formes : en cristaux xénomorphes, informes et souvent laiteux ou en cristaux automorphes et de formes prismatiques, en cristal (Klein et Hurlbut, 1993 :
524-528). Le quartz précipite à partir de fluides sursaturés en silice circulant dans les formations rocheuses. S’il y a dans ces formations rocheuses des cavités ou des failles, le quartz va précipiter sur les parois de la cavité pour former une première couche de cristaux. Les monocristaux de quartz bien développés se retrouvent surtout dans des filons hydrothermaux et dans certaines cavités sédimentaires, particulièrement dans les schistes où ils peuvent croître librement (Sorell et Sandstrôm, 1981 :206).Afin de localiser les lieux de provenance probables des cristaux de quartz qui sont à l’origine des observations de Cartier en 1541 concernant les diamants, les artefacts retrouvés sur le site Cartier-Roberval ont été examinés. Lors des fouilles archéologiques, différentes formes de quartz ont été retrouvées. Ce sont majoritairement de beaux cristaux de quartz hyalins, une sous variété de très petits cristaux de quartz avec de la roche encaissante sur laquelle ils se sont formés et du quartz laiteux qui peuvent provenir selon Chrétien (2003) de galets roulés par l’eau ou de quartz filonien. L’analyse visuelle des découvertes archéologiques a aidé à cerner des zones d’exploitation probables. Les sources de cristaux de quartz ne sont toutefois pas mentionnées sur les cartes géologiques de la région. Il a donc fallu cibler et rechercher des zones de cisaillement dans les différentes formations sédimentaires. Le domaine parautochtone, la Nappe de la Chaudière et la Nappe du promontoire de Québec du domaine des Appalaches possèdent les caractéristiques nécessaires au développement des sources de cristaux de quartz, particulièrement dans les zones de failles. Une des seules sources de beaux cristaux de quartz connue à Québec, historiquement et géologiquement, est celle du Cap Diamant à la Pointe Blanche.
Le chert
Au sens anglo-saxon, le chert est une roche sédimentaire siliceuse et un accident siliceux (quartz cryptocristallin), d’origine chimique ou biochimique (Foucault et Raoult : 2000: 69). Le terme chert regroupe au sens large la calcédoine, le jaspe, le silex et la silexite. Le chert est plus terne et plus opaque que la calcédoine. Le silex, quant à lui, est une roche siliceuse constituant généralement des rognons ou amas disséminés ou groupés dans des niveaux parallèles à la stratification dans des couches calcaires ou crayeuse. Il est formé de silice d’origine biochimique précipitant dès le début de la diagenèse (Foucault et Raoult, 2000 : 321). Le terme silexite est un terme non génétique général d’usage limité dans les pays francophones. L’usage populaire du terme chert pour désigner toutes roches siliceuses quelles que soient leur nature ou leur composition exacte est très répandu.Les sources de cherts du Québec dont ceux de la région de Québec ont été passablement étudiées (Codère, 1993; 1996; Marquis, 1994; Chapdelaine et Kennedy, 1994; 1999; Chapdelaine et al., 1995; Morin, 1997; Burke, 2002; 2003; 2007). La seule étude qui traite de la variabilité des cherts de la région de Québec est celle de Morin (1997). Dans celle-ci, Morin (1997) établit, de manière petrographique et avec des analyses qualitatives au microscope électronique à balayage (MEB), la variabilité régionale des cherts et des matériaux très siliceux retrouvés dans les olistostromes de l’Ordovicien moyen de la Pointe Aubin et de la rivière d’Etchemin. Elle analyse un total de 53 échantillons géologiques provenant de neuf sources : Pointe Aubin, Anse Windsor, Côte de la Montagne, Côte Dinan, cimetière Belmont, Plage Saint-Laurent, rivière Chaudière, rivière Et chemin sud et rivière Etchemin nord. Pétrographiquement, elle reconnaît quatre types de matières très siliceuses qui varient entre le gris vert et le gris noir dont les cherts, les argilites siliceuses à radiolaires, les argilites siliceuses et les argilites siliceuses silteuses. Ces matières sont nommées conséquemment selon leur dureté qui est directement proportionnelle à leur quantité de silice et de fer (Morin, 1997 : 40 et 70). Dans ces quatre types de cherts, Morin (1997 : 31-62) constate que les carbonates forment jusqu’à 15% de la roche tandis que les minéraux opaques forment moins de 3%. Les grains dentritiques translucides forment de 0 à 3% pour les trois premiers types, tandis que pour les argilites siliceuses silteuses, ces grains constituent de 10 à 15% de la roche. Morin (1997) a étudié la variabilité pétrographique de quatre sources analysées dans cette présente étude. Les matériaux, analysés par Morin (1997 : 42-47), de la Pointe Aubin sont décrits comme des cherts et des argilites siliceuses à radiolaires verdâtres à grisâtres. Ceux de la Côte de la Montagne sont décrits comme des cherts à radiolaires quelques fois calcareux. Ceux de la Côte Dinan, comme des cherts gris, carbonates, à rares radiolaires. Morin (1997: 51) indique que l’absence de teinte verdâtre et la présence de marbrures foncées distinguent visuellement les échantillons de la Côte Dinan à ceux des autres cherts. Les échantillons de la Plage Saint-Laurent sont décrits par Morin (1997 : 54) comme des cherts, des argilites siliceuses à radiolaires et des argilites siliceuses silteuses de couleur gris foncé à noire.
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Table des matières
RÉSUMÉ
AVANT-PROPOS
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES FIGURES
INTRODUCTION
CHAPITRE I: CONTEXTE HISTORIQUE ET GÉOLOGIQUE
1.1 Le contexte historique du site Cartier-Roberval (CeEu-4)
1.1.1 Les textes historiques
1.1.2 Données archéologiques
1.2 Le contexte géologique de la région de Québec et des alentours du site Cartier
Roberval (CeEu-4)
1.2.1 Domaine autochtone (Plate-forme du Saint-Laurent)
1.2.2 Domaine parautochtone (Jonction entre la plate-forme du Saint-Laurent et
le domaine des Appalaches)
1.2.3 Domaine allochtone (Appalaches)
A. Nappe de la Chaudière
B. Nappe du promontoire de Québec
C. Olistostrome de la rivière Etchemin
1.3 Données géo-archéologiques des matériaux lithiques à l’étude
1.3.1 Les grès
1.3.2 Les schistes
1.3.3 La pyrite
1.3.4 Le quartz
1.3.5 Le chert
1.4 Résumé du contexte
CHAPITRE Il : MÉTHODOLOGIE
2.1 Échantillonnage
2.1.1 Grès
2.1.2 Schiste
2.1.3 Pyrite
2.1.4 Quartz
2.1.5 Chert
2.2. Techniques d’analyse
2.2.1 Géochimie
2.2.2 Pétrographie
2.3 Méthodes de comparaison
2.3.1 Géochimie
2.3.2 Pétrographie
CHAPITRE III : RÉSULTATS
3.1 Les grès
Géochimie
Pétrographie
3.2 Les schistes (mudrocks)
Géochïmie
Pétrographie
3.3 La pyrite
Géochimse
Pétrographie
3.4 Le quartz
Géochimie
Pétrographie
3.5 Le chert
Géochimie
Pétrographie
CHAPITRE IV : DISCUSSION ET INTERPRÉTATION
4.1 Remise en contexte des résultats
Grès
Schiste (mudrock)
Vif
Pyrite
Quartz
Chert
4.2 Stratégie d’acquisition des matériaux lithiques
CONCLUSION
Pistes de recherche
RÉFÉRENCES
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