Géologie du substratum rocheux

La région d'étude se situe dans les limites de la nouvelle carte géologique de compilation de la région de Timmins dressée à l'échelle du 1/100 000 (Ayer et Trowell, 1998). La Figure 2 présente une version schématique de cette carte. La région de Timmins comprend les roches sous-jacentes de la sous-province d'Abitibi qui est pénétrée par des dykes de diabase du Protérozoïque de diverses directions et âges. Cette sous-province s'étend sur un domaine de roches vertes à granite de l'Archéen de 800 km sur 300 km qui s'est formé par accrétion le long de la bordure méridionale de la province du lac Supérieur. Elle est dominée par des roches supracrustales et granitoïdes dont l'âge varie de 2,75 à 2,67 Ga (Jackson et Fyon, 1991). Une partie du camp minier de Porcupine, l'un des plus vastes districts d'or filonien au monde, se trouve dans cette région. Plusieurs importants gisements de sulfures massifs associés à des roches volcaniques ont produit de grande quantité de cuivre, de zinc et d'argent. Des gisements de nickel associés à de la komatiite ont été exploités par intermittence dans le sud et l'est de la région étudiée. Les mines en exploitation sont la mine gigantesque Kidd Creek à Cu-Zn-Ag dans le canton de Kidd, la mine d'or Pamour dans le canton de Whitney ainsi que les mines d'or Bell Creek et Hoyle Pond dans le canton de Hoyle. Les anciennes mines productrices sont les mines d'or Davidson-Tisdale, Hugh Pam, Reef, Owl Creek et Hallnor dans le sud-est de la région et les mines à Cu-Zn-Au-Ag Kamkotia, Jameland et Canadian Jamieson, situées à proximité du lac Kamiskotia.

Géologie du Quaternaire

Écoulements glaciaires à l'échelle régionale

Des indicateurs d'écoulement glaciaire, notamment des stries, des cannelures, des traînées morainiques à l'aval d'un nez rocheux et des rainures, attestent de la présence d'une séquence complexe d'écoulement glaciaire dans la région d'Abitibi (Figure 3). Initialement, la glace s'écoulait vers le nord-ouest dans l'ensemble de la région. Le creusement et la présence de stries sur le substratum rocheux de direction nord-ouest que l'on peut observer au barrage hydroélectrique de Lower Sturgeon sur la rivière Mattagami sont des exemples spectaculaires de ces très anciennes manifestations d'écoulement glaciaire (Paulen et McClenaghan, 1997). Selon Veillette (1995), l'écoulement glaciaire vers le nord-ouest serait associé à une croissance précoce de l'Inlandsis laurentidien. Par la suite, l'écoulement s'est déplacé dans le sens inverse d'une aiguille d'une montre, vers l'ouest-sud-ouest (220° à 240°), puis vers le sud (170° à 200°) et enfin vers le sud-est (180° à 160°) et le sud-ouest (180 à 200°). Le dossier public 3033 de la CGC (Veillette et McClenaghan, 1996) montre l'emplacement des sites de stries et explique en détail les écoulements glaciaires dans l'ensemble de l'Abitibi. Les tills superficiels échantillonnés dans la région étudiée se sont déposés au cours des périodes récentes d'écoulement glaciaire vers le sud-ouest, le sud et le sud-est.

Géologie des formations superficielles

La Figure 4 présente sommairement la géologie des formations superficielles de la région étudiée d'après les cartes dressées à l'échelle du 1/50 000 par Richard (1983 a et b), et Paulen et McClenaghan (sous presse), laquelle géologie peut être utilisée comme guide général pour étudier l'épaisseur des sédiments glaciaires. Cette épaisseur est faible (<1 m) dans les zones dominées par le substratum rocheux. La moitié sud-est de la région est recouverte essentiellement d'épais dépôts (>10 m) d'argile et de silt glacio-lacustres accumulés dans le lac glaciaire Ojibway. La moitié nord de la région est formée essentiellement d'épais dépôts (>10 m) de till de Cochrane riches en argile, d'argiles et de silt glacio-lacustres et de matière organique de 1 à 3 m d'épaisseur accumulés dans des zones mal drainées.

Le till de Cochrane, qui tire son nom de la ville de Cochrane à proximité de laquelle il a été observé (Hughes, 1956 et 1965), forme une couverture continue de 2 à 8 m d'épaisseur recouvrant de vastes parties de la moitié nord de la région. Il s'agit d'un till silteux et argileux gris-brun à brun à haute teneur en carbonate enveloppé dans une matrice contenant de 1 à 5 % de clastes par volume et de 25 à 35 % de carbonate (Paulen et McClenaghan, sous presse). Dans le till de Cochrane, des roches carbonatées du Paléozoïque, qui prennent naissance dans les basses-terres de la baie d'Hudson, contiennent plus de 70 % de clastes. La bordure méridionale de cette nappe de till, qui porte le nom informel de « bordure de Cochrane », s'étend presque jusqu'à la limite sud de la région étudiée, le long de la vallée de la rivière Mattagami.

Le till de Matheson, reconnu la première fois près de la ville de Matheson située 60 km à l'est (Hughes, 1965; McClenaghan, 1992 a), est présent sous la forme d'épais dépôts dans des couches isolées (Figure 5) ou dans des poches de faible épaisseur autour des affleurements du substratum rocheux (voir Richard, 1983 a et b). Il s'agit d'un till de sable silteux de couleur gris olive riche en carbonate, renfermant de 10 à 35 % de clastes par volume et dont la matrice contient de 15 à 25 % de carbonate. Les clastes de carbonate et la matrice ont été transportés vers le sud depuis des roches du Paléozoïque présentes dans les basses-terres de la baie d'Hudson. Dans l'angle sud-ouest de la région étudiée, le till de Matheson, localement très remanié, est très sableux et renferme d'abondants clastes de granite et une matrice carbonatée infime (<5 %). Il est recouvert d'épais dépôts d'argile et de silt glacio-lacustres et ne peut donc être échantillonné à la surface, car non accessible sauf par sondage.

Les dépôts juxtaglaciaires et fluvioglaciaires, d'épaisseur pluridécamétrique, sont contenus dans cinq eskers de direction nord. Sur les flancs des eskers, au sud de la bordure de Cochrane, les sédiments sont recouverts de sable éolien. De vastes tourbières de 1 à 3 m d'épaisseur recouvrent des sédiments glacio-lacustres subhorizontaux mal drainés et le till de Cochrane.

Depuis la déglaciation, le sol s'est développé sur les sédiments glaciaires. Les zones qui reposent sur des argiles glacio-lacustres et le till de Cochrane sont recouvertes de gleysols et de luvisols. Des podzols se sont développés sur des sédiments sableux et sur le till de Matheson, alors que les mésisols et les humisols se sont formés sur des tourbières (ministère de l'Agriculture, 1978). La couche d'humus des profils pédologiques varie de 2 à 30 cm d'épaisseur, la moyenne se situant à 6 cm.