Période de transgression marine, du Cambrien précoce à l'Ordovicien précoce

Position des continents, Ordovicien moyen

Position des continents, Ordovicien tardif

Période de transgression marine, de l'Ordovicien moyen à l'Ordovicien tardif

Au début de l'ère paléozoïque, la Pangée s'est scindée et les plaques résultantes se sont éloignées laissant place au proto-océan Atlantique, appelé Iapetus. La marge orientale des roches de l'orogène de Grenville formait alors la côte est de l'Amérique du Nord. La plaque tectonique avalonienne (Appalaches) poursuivait pendant ce temps-là sa dérive à une certaine distance de l'Amérique du Nord. La région de la capitale nationale est située à l'extrémité nord-ouest du rentrant d'Ottawa qui pénètre dans la masse continentale, limitée par l'arche de Frontenac et la chaîne des Adirondacks.

Cambrien tardif et Ordovicien précoce : transgression marine.

La transgression marine dans l'est du Québec a eu lieu au Cambrien précoce; elle a atteint la région d'Ottawa au Cambrien tardif. Les premiers dépôts sédimentaires, qui étaient issus de quartzites et de conglomérats précambriens, sont à l'origine des conglomérats et des grès feldspathiques de la Formation de Covey Hill. Cette unité s'est formée près des bords océaniques et elle correspond à des dépôts de cône alluvial et de lit fluviatile anastomosé. Elle n'affleure qu'à certains endroits (Carte - GéoServ) et on ne la trouve que dans les dépressions creusées dans la surface précambrienne.

Du Cambrien tardif à l'Ordovicien précoce, les sédiments marins se sont d'abord déposés dans des eaux peu profondes, près du littoral, dans la zone tidale. Ces premiers dépôts marins (Formation de Nepean), se composent de grès de quartz à grain fin à grossier d'origine marine et terrestre, révélant des fluctuations du niveau de la mer. La portion supérieure de la formation renferme des couches dolomitiques qui sont caractéristiques d'une transgression marine (hausse du niveau marin).

À l'Ordovicien précoce, la mer a poursuivi son avancée sur les bosses précambriennes qui transpercent la Formation de Nepean et elle a déposé des sédiments carbonatés et clastiques sur des fonds peu profonds. L'unité inférieure, la Formation de March, est constituée de grès et de dolomies interstratifiés contenant des interclastes de quartzite de la taille de blocs et de cailloux, là ou l'unité est en contact avec les roches précambriennes. A mesure que la profondeur de l'eau augmentait, les sédiments devenaient de plus en plus fins, se transformant progressivement en sédiments argileux et en précipités carbonatés (CaMg) faisant partie de la Formation d'Oxford (dolomie), caractéristique d'un milieu hypersalin. Le dernier dépôt de sable correspond à la zone de transition entre la Formation de March et la Formation d'Oxford.

Ordovicien moyen à tardif : fluctuations du niveau marin.

De l'Ordovicien moyen à tardif, le microcontinent avalonien dérivait vers l'Amérique du Nord et les plaques convergentes ont produit une ceinture orogénique (Appalaches) le long de la marge est du craton laurentien. La plate-forme continentale, sur laquelle les dépôts du Cambrien tardif et de l'Ordovicien précoce se sont accumulés, s'est, par conséquent, progressivement déformée. Le soulèvement de la plate-forme continentale au début de l'Ordovicien moyen, a causé la régression de la mer, causant une exposition subaérienne et l'érosion d'une grande partie des roches de l'Ordovicien précoce.

La période d'érosion a précédé une deuxième période de transgression marine dans le rentrant d'Ottawa au cours de laquelle se sont déposés les sédiments (Formation de Rockliffe) provenant des roches précambriennes environnantes soulevées. Les roches de la Formation de Rockcliffe passent d'un grès accompagné ici et là de conglomérat à cailloux de quartz à un shale et à un calcaire dans lesquels s'intercalent des couches de dolomie silteuse, révélant l'approfondissement de l'eau surtout vers l'est. La période de sédimentation de la Formation de Rockliffe a été suivie par une régression marine exposant les sédiments à l'érosion.

Une troisième invasion marine a suivi l'hiatus après la sédimentation de la Formation de Rockliffe. La séquence sédimentaire s'est amorcée près des sédiments littoraux de la Formation de Shadow Lake qui reposent en discordance sur la Formation de Rockliffe. Cette formation n'affleure pas dans la RCN, mais on peut l'observer entre les formations de Rockliffe et de Gull River dans une coupe érodée par la rivière Rideau à la cascade Hog's Back. La base de la formation se compose de grès qui se transforme graduellement en shale sableux interstratifié avec des roches carbonatées.

La succession sus-jacente de shales, de dolomies et de calcaires des formations de Gull River, de Bobcaygeon, de Verulam et de Lindsay représente une sédimentation quasi continue sur une plate-forme de plus en plus profonde.

Une teneur de plus en plus élevée de matières organiques dans les roches plus récentes caractérise les formations de l'Ordovicien moyen. Même si des fossiles sont présents dans les formations de March et d'Oxford, ce n'est que dans la formation de Gull River et encore davantage dans la Formation de Bobcaygeon que les fossiles abondent suffisamment pour modifier les caractéristiques des roches. La Formation de Verulam est décrite comme un calcaire fossilifère avec intercalations de shale calcaire tandis que les formations de Lindsay et d'Eastview sont des calcaires noires interstratifiés riches en matières organiques et des shales très calcaires. L'abondance accrue de végétation et de vie marine dans le rentrant d'Ottawa présente des conditions idéales pour le développement de la vie, comme une eau chaude et un milieu marin protégé peu profond.

Ordovicien tardif : sédimentation en eau profonde et régression.

Durant la première partie de l'Ordovicien tardif, le niveau de la mer a poursuivi sa montée de sorte que la sédimentation de la plate-forme a eu lieu en eau profonde. Durant la deuxième partie, la migration continue vers le nord-ouest du front structural des Appalaches a soulevé la plate-forme entre les cratons laurentien et avalonien. Le soulèvement de la croûte, conjugué à une glaciation continentale possible du craton nord-africain a eu pour effet d'abaisser le niveau marin jusqu'à un point où le rentrant d'Ottawa s'est isolé de la mer pour ensuite s'assécher complètement.

La Formation de Billings se compose de shale dans lequel s'intercalent de minces couches calcaires gris foncé; elle se distingue de la Formation d'Eastview sous-jacente par l'absence de calcaire, indicateur d'une sédimentation sur une plate-forme profonde. Les sédiments de la Formation de Billings se sont déposés durant une transgression marine de longue durée. La Formation de Billings laisse place à la Formation de Carlsbad qui, d'après les interstratifications de shale, de siltstone calcaire fossilifère et de calcaire bioclastique silteux qui la composent, s'est mise en place dans un environnement évoluant de mer profonde à mer peu profonde. La séquence sédimentaire révèle une régression marine qui s'est poursuivie durant la sédimentation de la Formation de Queenston jusqu'à un environnement variant de mer bordière à mer peu profonde. La Formation de Queenston, formation de shales gris verdâtre, de siltstone et de calcaires accessoires est l'unité paléozoïque la plus récente n'ayant pas été érodée.