Parmi les principaux programmes de recherche sur le pergélisol de la DST figurent des études sur la Vallée du Mackenzie, le Delta du Mackenzie, la Province géologique des Esclaves et, plus récemment, sur la région de Rankin Inlet. Ces travaux ont été entrepris en collaboration avec d'autres agences gouvernementales, des partenaires du secteur privé et des universités et sont fortement soutenus par un financement fourni par le Groupe interministériel de recherche et d'exploitation énergétiques.

Carte du pegélisol

Au cours des 25 dernières années, d'importants travaux de recherche ont été axés sur la vallée et le delta du Mackenzie dans le but d'acquérir les connaissances nécessaires à l'exploration, à la mise en valeur et au transport des hydrocarbures. Les recherches se poursuivent aujourd'hui avec un regain d'activité afin d'évaluer et d'affronter les incidences des changements climatiques sur le pergélisol. Le District de Mackenzie a connu la plus forte augmentation de la température annuelle moyenne de l'air au Canada depuis un siècle. On s'attend en outre à ce que l'accroissement de la température de l'air dans la région du Mackenzie, consécutivement au réchauffement climatique prévu par les modèles en raison de l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre, soit parmi les plus élevés au Canada.

Au cours des années 1990, on a entamé des études régionales dans la province géologique des Esclaves pour répondre au niveau accru d'exploration et d'exploitation minières dans la région, en particulier pour les diamants. Des travaux de terrain préliminaires ont été entrepris dans la région de Rankin Inlet, en collaboration avec le projet NATMAP sur l'ouest de la province de Churchill (voir également Hydrogéologie / Contaminants pour une explication des travaux à Rankin liés aux recherches sur la récupération de résidus miniers).

Les recherches sur le pergélisol dans la région du delta du Mackenzie comprennent des études en milieu continental, côtier et extracôtier. On trouve fréquemment des corps volumineux de glace souterraine dans les terres côtières du delta du Mackenzie et de Tuktoyaktuk, notamment des couches massives, des fentes de glace et des pingos. La CGC a effectué des études de terrain sur l'origine et la répartition des glaces souterraines massives et des études à long terme sur la stabilité (reptation) des pentes à noyau de glace. La migration des chenaux du fleuve et du delta du Mackenzie et le recul côtier suite à l'érosion thermique et à l'affaissement de sols riches en glace engendrent un milieu de pergélisol dynamique. La CGC a étudié les effets du déplacement des rivages sur la répartition et le régime thermique du pergélisol à de nombreux sites le long du bas Mackenzie et de la côte de Beaufort. La présence de nombreux lacs dans la région contribue également à engendrer une répartition complexe du pergélisol, des zones fondues pouvant s'étendre partiellement ou complètement sous les fonds lacustres (ou les chenaux de rivière).

L'existence d'un pergélisol épais, les transitions de conditions gelées à des conditions non gelées associées aux lacs et aux rivières et l'existence de pergélisol extracôtier chaud (et souvent non lié et salin) présentent de nombreux défis à l'exploration, au forage et la mise en valeur des ressources d'hydrocarbures dans la région de Mackenzie/Beaufort. Deux transects importants, l'un extracôtier et l'autre en travers du delta, ont été effectués au début des années 1990 par la CGC et par des partenaires du secteur privé dans le but d'étudier les conditions géothermiques, géotechniques et géologiques du pergélisol. Chaque transect comporte plusieurs trous de forage géotechniques profonds ainsi que des sondages géophysiques de surface. Les résultats du transect trans-deltaïque, qui ont été reproduits sur un cédérom multimédia complet intitulé - "Projet de trou de sondage dans le delta du Mackenzie", et comprennent des informations nouvelles sur les occurrences d'hydrates de gaz naturel.

En 1998, la CGC a dirigé un programme scientifique multidisciplinaire et multinational de forage dans le delta du Mackenzie du premier puits d'exploration destiné à étudier les hydrates de gaz dans et sous le pergélisol.

On a récemment entamé des recherches sur les bassins à boue des puits d'exploration des hydrocarbures des années 1970 dans le delta du Mackenzie. On y étudie le régime thermique ainsi que le comportement et le déplacement des contaminants des boues de forage à long terme dans un milieu à pergélisol.

Rivières Mackenzie et Great Bear

La vallée du Mackenzie constitue une section nord-sud en travers des zones de pergélisol continu et discontinu, allant d'un pergélisol épais et froid au nord à un pergélisol mince et chaud au sud. La Vallée contient sur une vaste étendue des sédiments riches en glace et sensibles au dégel, aussi l'impact des changements climatiques sur la stabilité de ces matériaux constitue-t-il une des composantes des recherches de la CGC sur les changements climatiques. Plusieurs études de la CGC sur le pergélisol comportent des transects en travers de la Vallée, notamment des recherches en collaboration sur les interactions pergélisol-pipeline le long du pipeline de Norman Wells, premier pipeline complètement enfoui dans le pergélisol au Canada. Les recherches sur les pipelines, entreprises grâce à un réseau de plus de 20 sites d'étude instrumentés situés le long de l'emprise du pipeline, ont pour objectif d'analyser la réaction du pergélisol à la construction et à l'exploitation, d'évaluer l'efficacité et les incidences environnementales des mesures d'atténuation et de veiller à ce que les connaissances et les leçons acquises soient accessibles et contribuent à la conception et à la réglementation des futurs pipelines nordiques.

Des études sur les interactions pergélisol-climat sont en cours dans un réseau de sites aménagés dans la Vallée afin de surveiller les couches actives et la température de l'air et du sol. Ces sites fournissent également des données critiques pour l'élaboration et la vérification des modèles fondés sur le SIG de cartographie de la répartition du pergélisol (voir Cartographie, surveillance et modélisation) et de prédiction de sa réaction au réchauffement climatique. Les recherches de la CGC sont également axées sur les glissements de terrain et la stabilité des pentes. Les mouvements de pente dus à la fonte de sédiments non consolidés riches en glace, à l'érosion thermique et mécanique le long des rivages ou à la pression exercée par des eaux souterraines confinées par le pergélisol sont fréquents dans la Vallée, qui compte plus de 3 000 glissements de terrain cartographiés. Une synthèse régionale de l'environnement physique et des processus géologiques de la Vallée a récemment été achevée. Le document sur le Mackenzie intitulé "L'environnement physique de la vallée du Mackenzie, Territoire du Nord-ouest: bases pour l'évaluation des changements environnementaux", qui compte 20 chapitres, a été diffusé sous forme de Bulletin de la CGC numéro 547.

Profils par géoradar de l'esker de la piste d'atterrissage BHP, lac de Gras, T.N.-O. image agrandie [JPEG, 73.2 ko, 528 X 350, avis]

Les recherches sur le pergélisol dans la province géologique des Esclaves sont menées parallèlement au projet NATMAP sur les Esclaves et en collaboration avec des partenaires du secteur privé et gouvernementaux, notamment le ministère des Affaires indiennes et du Nord canadien (MAINC).

Le pergélisol est un élément critique du plan de conception et de gestion des résidus de la mine récemment ouverte d'Ekati Diamond, située à quelque 250 km au nord-est de Yellowknife. On y a eu recours à des barrages à noyau gelé pour le détournement du drainage et pour le confinement des résidus. On a également prévu d'utiliser de tels barrages pour le projet voisin proposé de Diavik Diamond, présentement en voie d'évaluation et d'examen environnemental par le gouvernement fédéral. Au cours des trois dernières années l'expertise de la CGC a été sollicitée pour aider les gouvernements fédéral et territoriaux dans leur étude des aspects du pergélisol liés à l'évaluation et à l'atténuation des incidences environnementales de ces deux projets. On a également fourni des conseils techniques au MAINC au sujet de l'Entente environnementale portant sur la mine d'Ekati.

Recherches sur la glace souterraine dans des dépôts fluvioglaciaires à un site d'exploration de la kimberlite, province des Esclaves, T.N.-O., au moyen de levés par géoradar et par dispositif de cartographie ohmique. La présence de glace souterraine massive a des conséquences sur l'utilisation des dépôts comme ressource granulaire et pour la localisation d'infrastructures telles que pistes d'atterrissage et installations de stockage de combustible. image agrandie [JPEG, 134.6 ko, 624 X 356, avis]

Rangée de thermosiphons installés dans un barrage à noyau gelé à la mine de diamants d'Ekati, T.N.-O., afin d'assurer l'intégrité thermique de la structure. Les thermosiphons sont des échangeurs de chaleur qui extraient la chaleur du sol en hiver au moyen d'un processus convectif en deux phases et qui la transfèrent à l'air situé au-dessus. Ils sont utilisés partout dans le Nord dans des infrastructures diverses. À Yellowknife, par exemple, on en a fait usage sous des routes asphaltées et des aires de stationnement. image agrandie [JPEG, 91.8 ko, 595 X 386, avis]

Ces dernières années, on a réalisé d'importants travaux de vulgarisation dans la région de Yellowknife, travaux qui ont été couronnés par la publication en 1998 d'un livret-guide intitulé "Living with Frozen Ground" (traduction: "Vivre avec le pergélisol"). Ce livret-guide sur les conditions locales de pergélisol et les défis qu'il pose au développement a été publié à l'occasion de la 7e Conférence internationale sur le pergélisol, tenue à Yellowknife du 23 au 27 juin 1998. Il a été réalisé en collaboration avec le gouvernement municipal et l'industrie locale des experts-conseils en géotechnique. Des excursions locales sur le terrain et un exposé pour le public ont en outre été organisés au cours de la Conférence.