Recherche scientifique

Que ce soit par sa géologie, sa géomorphologie, sa biodiversité, ses communautés ou tout autre caractéristique territoriale, la région de Charlevoix constitue un laboratoire de choix pour la recherche scientifique. Son passé mouvementé et son présent en constante évolution intriguent des chercheurs de divers domaines. Cette section rapporte, de manière évolutive et progressive, l’état des recherches et activités scientifiques reliées aux dynamiques physiques du territoire charlevoisien. Dernière mise à jour: octobre 2025

Liste des aspects étudiés et des organismes de recherche

Datation de l’astroblème de Charlevoix – Commission géologique du Canada, Université McGill, Université du Québec à Montréal, Université de Montréal, Centre d’études collégiales en Charlevoix – Cégep de Jonquière (en cours)
Dynamiques de la rivière du Gouffre – Université du Québec à Chicoutimi (en cours)
La biodiversité influencée par la morphologie de l’astroblème de Charlevoix – Université du Québec à Trois-Rivières (2023)

Datation de l'astroblème de Charlevoix

Quelques faits saillants

La structure d’impact

La structure d’impact de Charlevoix est vieille et, par conséquent, grandement érodée. Elle a été découverte en 1966 par Jehan Rondot non pas par sa morphologie, mais plutôt grâce à l’identification de fracturations singulières à la surface de plusieurs types de roches locales. Ces structures, appelées cônes de percussion, sont typiques des zones centrales des cratères d’impacts de moyennes et grandes tailles. L’Astroblème de Charlevoix se caractérise par un relief semi-circulaire avec un pic central, correspondant au mont des Éboulements. C’est un relief typique de structure d’impact de taille moyenne appelée « cratère complexe », comme on en observe d’autres sur Terre mais surtout, sur d’autres astres du Système solaire (Osinsky et al. 2012).

Son diamètre apparent de 54 km est ce qui reste d’une structure plus grande, aujourd’hui grandement érodée. Osinski et Ferrière (2016), par l’étude de l’anneau des cônes de percussion autour du point d’impact de différents astroblèmes beaucoup moins érodés, ont conclu que les cônes les plus éloignés du point d’impact sont toujours positionnés dans un anneau de diamètre d’environ 40% de celui du pourtour externe de la structure. Si on applique cette règle à Charlevoix, avec des cônes observés dans un anneau de 28 km du point d’impact (Osinski et Ferrière, 2016), ils avancent que le diamètre original de la structure devait avoir au moins 70 km. Cela dit, notre équipe de recherche a trouvé des cônes de percussion bien formés jusqu’à 16,5 km de distance du point d’impact. Selon le calcul de Osinski et Ferrière (2016), ceci porterait le diamètre original du cratère de Charlevoix à à 82,5 km. Des recherches supplémentaires sur le terrain doivent avoir lieu durant l’automne 2025. Néanmoins, Degeai et Peulvast (2006), confirment que l’Astroblème de Charlevoix est grandement érodé : 1300 ± 490 m d’épaisseur de matériel serait manquant.

Six types d’impactites, des roches ayant subi un métamorphisme de choc, y ont été étudiés (Rondot, 1998) : cônes de percussion, mylolisthénite (brèche polymictique), suévite, pseudotachylite, fonte d’impact, et figures de déformation.

À partir de l’âge de l’AdC connu aujourd’hui, Tomkins et al. (2024), constatent que Charlevoix fait partie d’un ensemble de 21 cratères d’âges semblables. Avec le diamètre original calculé par Osinski et Ferrière (2016), l’AdC est, de loin, le plus gros des 21 astroblèmes connus de la période Ordovicien/Silurien. La surface ordovicienne, et plus vieille, capable de présenter aujourd’hui des traces de l’impact correspond à environ 2,5 % de la surface de l’époque. À partir de Tomkins et al.(2024), on peut estimer à entre 700 et 900 le nombre d’impacts qui se seraient produits durant cette période.

L’énergie de l’impacteur et effets sur le climat planétaire

L’énergie impliquée dans la formation d’un astroblème comme celui de Charlevoix était gigantesque. Les positions des cônes de percussion les plus éloignés du point d’impact suggèrent que l’Astroblème de Charlevoix devait à l’origine avoir un diamètre d’environ 82,5 km. C’est à partir de ce diamètre que les simulations ont été faites avec le modèle mathématique de Collins et al. (2005). À titre comparatif, l’énergie en jeu lors de l’impact de Chicxulub au Yucatán, responsable de l’extinction Crétacé-Paléogène (Schulte et al. 2010), était au moins une dizaine de fois supérieure.

De tous les effets potentiels sur le climat que peuvent avoir les impacts météoritiques, ce sont les fines poussières (aérosols) soulevées dans l’atmosphère qui ont le plus grand effet potentiel sur le climat (Racki & Koeberl, 2024). Afin de quantifier l’effet, l’éruption volcanique du Mont Pinatubo aux Philippines en 1991, la plus grande des dernières décennies, a occasionné une baisse des températures globales moyennes de 0,5C pendant 2 ans (Robock, 2000). Bien que la quantité exacte d’aérosols soulevés par l’impact de Charlevoix soit difficile à reconstituer, l’énergie disponible et la composition de la croûte marine peu profonde impactée (riche en carbonates) laissent penser qu’un refroidissement initial significatif (de l’ordre de 1 à 3 °C) aurait pu être déclenché. Ce refroidissement aurait ensuite pu amorcer ou amplifier une série de rétroactions climatiques positives, telles que l’expansion des calottes polaires et par conséquent, de l’augmentation de l’albédo terrestre, contribuant ainsi au refroidissement climatique graduel du Katien.

Toutefois, Racki, G., & Koeberl, C. (2024) relativisent le potentiel effet sur le climat global que l’impact météoritique de Charlevoix a pu avoir à l’époque, en comparant son contexte à celui de Chicxulub, l’unique impact météoritique dont le lien direct avec une extinction massive a été démontré (Schulte et al. 2010). Les auteurs mentionnent que pour Charlevoix, l’énergie impliquée et la nature de la cible pourraient ne pas avoir pu causer un refroidissement planétaire à eux seuls. Ils mentionnent néanmoins que cet impact, parmi un ensemble d’impacts météoritiques ordoviciens, se sont produits dans une période de refroidissement climatique global déjà enclenché depuis le début de l’ordovicien, dû en particulier à :

L’activité volcanique et tectonique intense (grandes provinces ignées sous-marines).
Des poussières voilant en partie le Soleil : Le scénario de Tomkins et al. (2024) suggère des anneaux terrestres. Celui de Schmitz et al. (2022) suggère des poussières interplanétaires. Ces impacts auraient donc potentiellement intensifié le phénomène de refroidissement.

De plus, Tomkins et al. (2024) ont amassé des indices leur permettant d’avancer que la Terre aurait pu avoir des anneaux durant l’Ordovicien. Ils se seraient formés à partir d’un astéroïde chondritique de type « tas de gravats » d’environ 12,5 km de diamètre qui se serait disloqué en une myriade de morceaux par effet de marée en s’approchant trop de la Terre. Ces anneaux auraient, durant quelques dizaines de millions d’années, empêché une certaine quantité de rayonnement solaire incident d’atteindre la Terre, contribuant au refroidissement climatique de l’époque. Ces fragments, de toutes tailles et relativement rapprochés de la Terre, se seraient désorbités sur une période de plusieurs millions d’années. L’Astroblème de Charlevoix étant le plus gros des cratères connus de cette époque, il aurait été le résultat de la désorbitation de l’un des plus gros des fragments. L’étude des astéroïdes de type « tas de gravats » de Walsh et al. (2018) révèle qu’ils constituent la grande majorité des astéroïdes de tailles de l’ordre de grandeur calculé par Tomkins et al. (2024).

Le contexte géographique de la cible

Il y a 450 millions d’années, la région Charlevoix était positionnée à une latitude d’environ 16° Sud, soit à environ 1770 km au sud de l’équateur (Blakey, communication écrite 2024). C’est une latitude semblable au nord de l’Australie actuelle (Google Earth).

Le contexte géologique de la cible

L’impact s’est vraisemblablement produit en eaux relativement chaudes et peu profondes (Rondot 1968), un contexte favorable à la formation de calcaires.

La cible était donc constituée de calcaires (actuelle plateforme du St-Laurent) recouvrant les roches crystallines du bouclier canadien. Ce contexte géologique, des calcaires en eaux peu profondes, comporte de bonnes similitudes avec le contexte géologique de l’impact de Chicxulub décrit par Schulte et al. (2010).

Toutes les formations rocheuses différentes situées dans l’anneau de 5 à 16,5 km autour du point d’impact présentent des cônes de percussion sauf une, la Formation sédimentaire de Cap-Martin, la plus jeune de Charlevoix. Jusqu’à preuve du contraire, aucun cône de percussion n’a été observé dans cette formation. L’âge de la limite entre la Formation de Cap-Martin et la Formation de St-Irénée (sous-jacente) serait d’environ 451 Ma (résultats préliminaires, études supplémentaires en cours).

Le processus de cratérisation dans Charlevoix

Le processus classique de la formation de cratères dits « complexes ». Rondot aborde dans de multiples publications le processus de cratérisation, tout comme Osinski et al. (2012). Le résumé du processus est celui-ci.

Les éjectas

Les éjectas d’un impact météoritique sont des matériaux expulsés de la surface terrestre lors de l’impact. Ils sont un mélange complexe de débris rocheux, de particules fines, et parfois de matériaux fondus ou vaporisés, formés par les forces extrêmes associées à l’impact.

Très peu d’affleurements présentant des éjectas ont été retrouvés dans Charlevoix (Rondot, 1998), principalement à cause de l’érosion (Degeai et Peulvast, 2006).

Le simulateur d’impacts de Collins et al. (2005) a permis de calculer l’épaisseur théorique d’éjectas en fonction de la distance du point d’impact. Voici les résultats compilés sous forme de graphique pour des distances de 150 à 600 km du point d’impact.

Le moment de l’impact charlevoisien

Même après plusieurs études qui tentent de dater l’Astroblème de Charlevoix (Rondot (1968 et 1998), Whitehead et al. (2003), Buchner et al. (2010 et 2012)), la datation précise de l’Astroblème de Charlevoix reste difficile à établir en raison d’une tectonique polyphasée incluant des épisodes pré- et post- impact (Lemieux et al., 2003). Les travaux les plus récents, U-Pb sur zircon, estiment l’âge de l’impact à 450 ± 20 Ma, soit à la fin de l’Ordovicien ou au début du Silurien (Schmieder et al., 2019). L’âge inférieur est contraint à environ 453 Ma, dû à la présence de cônes de percussion dans les calcaires de la formation de Neuville (O6). 453-430 Ma donc. Travaux en cours à l’heure actuelle afin de mieux contraindre l’âge de l’impact.

Cette fourchette d’âges englobe la période la plus froide des 540 derniers millions d’années : la Glaciation Hirnantienne. Les calottes polaires s’étendaient alors à des latitudes avoisinant les ± 30° durant la période 450-444 Ma (Scotese, 2021). Cette glaciation est un évènement contributif majeur à l’extinction de l’Ordovicien-Silurien (Brenchley et al. 2001).

Depuis des décennies, il a été constaté qu’une quantité importante d’impacts météoritiques terrestres sont d’un âge similaire, soit entre 470 et 450 Ma (Korochatseva et al. (2010) et Kenkman (2021)). Ceci correspond à un taux de cratérisation temporel de 3 à 4 fois supérieur à la moyenne des dernières centaines de millions d’années (Schmitz et al., 2001).

L’âge connu de l’Astroblème de Charlevoix coïncide avec une période durant laquelle l’intensité temporelle du bombardement météoritique terrestre était bien supérieure à la moyenne des dernières centaines de millions d’années, attribuable à la fragmentation d’un astéroïde de type Chondrite L dans la ceinture d’astéroïdes (Schmitz et al., 2001), ou encore à proximité de la Terre, par la désorbitation d’anneaux. En effet, selon Tomkins et al. (2024), cette hypothèse a été avancée suite au constat que tous ces impacts se sont produits à des paléolatitudes de ± 30°.

L’âge connu de l’Astroblème de Charlevoix coïncide avec une période durant laquelle l’intensité du bombardement météoritique terrestre était bien supérieure à la moyenne, attribuable à la fragmentation d’un astéroïde de type Chondrite L dans la ceinture d’astéroïdes (Schmitz et al., 2001), ou encore à proximité de la Terre, par la désorbitation d’anneaux. (Tomkins et al., 2024). Charlevoix est, de loin, le plus gros des 21 astroblèmes connus de cette période. Tous ces impacts se sont produits à des paléolatitudes de ± 30°.

Recherches en cours

Des recherches scientifiques sont en cours en ce moment afin entre autres, de mieux contraindre l’âge de l’impact météoritique de Charlevoix. Jean-Michel Gastonguay, professeur au CECC, est responsable des études, en collaboration avec différentes organisations.

Étude fondamentale (les résultats de cette étude vont valider/invalider les observations de l’étude 2) :

(1) CECC/Commission géologique du Canada : Personnes responsables : Dr. Antoine Godet, Dr. Nicolas Pinet Dr. John Davis. Datation Uranium-Plomb des zircons d’une suévite (retombées d’impact) d’un secteur situé entre La Malbaie et St-Irénée. Les échantillons ont été prélevés à l’automne 2024. Des zircons ont été identifiés dans une lame mince. L’échantillon global, de plusieurs kg, a été broyé, les zircons ont été triés mécaniquement et chimiquement, collés sur une lame mince, polis en hémisphères, et sondés avec un appareil (microsonde ionique secondaire -SIMS). L’étude statistique des ratios U/Pb devrait permettre de mieux contraindre l’âge de l’AdC. Principe : le SIMS bombarde l’échantillon (souvent une coupe polie d’un zircon) avec un faisceau d’ions primaires (souvent O⁻ ou Cs⁺), ce qui éjecte des ions secondaires de l’échantillon. Ces ions sont ensuite analysés selon leur rapport masse/charge dans un spectromètre de masse. Avec un nombre suffisant de zircons à étudier, cet instrument pourrait nous permettre d’obtenir un âge avec une incertitude de ± 2 Ma, ce qui est 10 fois inférieur à l’incertitude de l’âge actuel connu. Âge attendu pour la mi-novembre 2025.

Étude en parallèle:

(2) CECC/Commission géologique du Canada: Personne responsable : Jean-Michel Gastonguay. Recherche de marqueurs d’impact dans les formations sédimentaires de Neuville (O5), de St-Irénée (O6) et du Cap-Martin (O7). Immenses secteurs étudiés, entre Les Éboulements et St-Irénée. Hypothèse: la formation du Cap-Martin n’était pas présente, ou pas encore lithifiée, lors de l’impact. Âge biostratigraphique de la formation de Neuville 456-453 Ma. Âge biostratigraphique de la formation de St-Irénée < 453 Ma. Âge biostratigraphique de la formation de Cap-Martin la formation de Cap-Martin ± 450 Ma. Premiers constats : présence de cônes de percussion et de dykes de brèche dans O5 et O6. Absence de marqueurs d’impacts dans O7 ; elle pourrait être formée des produits de l’érosion du pourtour sud-ouest du cratère de l’époque, radiaux vers l’intérieur. Ces bouleversements avaient été interprétés par Jehan Rondot comme liés à l’avancée des appalaches, alors que Rondot croyait à un impact 100 Ma d’années plus jeune à son époque. L’hypothèse de cette partie de l’étude sera validée par l’étude des zircons de la suévite.

Études complémentaires:

(3) CECC/UQAM: Personne responsable : Dr. Joshua Davies. Datation des zircons les plus jeunes dans la base de la formation sédimentaire du Cap-Martin. La formation ne peut pas être plus vieille que les zircons les plus jeunes qu’elle contient. Résultats obtenus (non publiés) : 448,2 ± 6,9 Ma. La formation de Cap-Martin est potentiellement plus jeune que l’impact. De plus, la même équipe a travaillé à dater un dyke de mylolisthénite (brèche de l’impact). Résultats obtenus (non publiés) : 431 ± 50 Ma. Aucune contradiction avec 1 et 2.
(4) CECC/UMcGill : Personnes responsables Dr. Morgann Perrot : Datation des veines de calcites dans divers échantillons de brèches d’impact et de cônes de percussion prélevés fin mai 2025, sur une période de 3 jours. Étude impliquant une étudiante au Baccalauréat en géologie. Voir l’étude de Reimink et al. (2024). Résultats obtenus (non publiés) : 447 ± 30 Ma.
(5) Commission géologique du Canada : Personne responsable : Dr. Nicolas Pinet. Recherche d’indices chimiques de l’impacteur dans la strate conglomératique de la limite O6 et O7. Résultats à suivre.
(6) CECC/Commission géologique du Canada : Personne responsable : Dr. Nicolas Pinet. Recherche d’indices de retombées et/ou de tsunami dans certaines strates de sédiments distales, mais d’âge correspondant à l’âge de l’AdC.
(7) CECC : Cartographie des positions des cônes de percussion de l’AdC. Observation : toutes les formations cambriennes/ordoviciennes et précambriennes portent des traces de l’impact sauf une, la formation de Cap-Martin. Hypothèse, elle n’était pas présente ou pas indurée au moment de l’impact. En parallèle, recherche des cônes les plus éloignés du point d’impact afin de mieux déduire la taille originale de l’Astroblème.
(8) CECC/UQAM : Personne responsable : Dr. Joshua Davies et étudiante doctorante Éloïse Pinon. Étude des bentonites de la région de Montréal, mais tentative de corrélation avec une strate de bentonite du Cap-à-la-Baleine.
(9) CECC/McGill : Personne responsable : Dr. Morgann Perrot et étudiante doctorante Claire Musajot. Étude des strates sédimentaires du secteur du Cap-à-la-Baleine, et tentative de corrélation avec les strates ordoviciennes de Montréal et d’Anticosti.

Fin mot sur la recherche scientifique actuelle! Mieux connaître l’âge de l’impact météoritique de Charlevoix permettra:

de voir s’il y a des effets plus ou moins distaux dans les roches ordoviciennes qui auraient pu être faussement interprétés lors d’études antérieures lorsqu’on croyait que l’âge de l’AdC était d’environ 350 Ma (Dévonien);
de voir si une contribution au refroidissement de la fin de l’Ordovicien, menant à la glaciation Hirnantienne, est envisageable.

La profondeur des dérangements dans le sous-sol charlevoisien

La zone sismique de Charlevoix (ZSC) est active, mais très complexe, et est encore étudiée aujourd’hui. La profondeur et la forme de la structure d’impact ont été approximées à partir des études des séismes.

Des informations entrecoupées et résumées de Tremblay et al. (2003), Lemieux et al. (2003), Yu et al. (2016) et Nadeau et al. (2020) ont permis de comprendre que l’impact météoritique de Charlevoix a profondément affaibli la croûte terrestre locale, la rendant plus sensible à l’activité sismique. Cette zone est caractérisée par un réseau diffus de fractures sans orientations bien définies, incapables d’accumuler beaucoup d’énergie, facilitant de petits séismes fréquents, mais de faible magnitude (inférieure à 4). La majorité des séismes liés à la structure d’impact se produisent dans la croûte supérieure, entre 7 et 15 km de profondeur, avec un pic à 13 km. La fracturation associée à l’impact pourrait s’étendre jusqu’à 25 km de profondeur.

Les séismes de plus grande magnitude sont plus rares, et ils ont plutôt tendance à avoir lieu le long des failles du paléorift qui prédataient l’impact de plusieurs centaines de millions d’années. Ces failles sont parallèles au fleuve St-Laurent, traversent Charlevoix, et semblent avoir été localement fragilisées davantage par l’impact.

Cela dit, la sismicité de Charlevoix est un sujet complexe, et ses causes précises sont encore étudiées, donc débattues scientifiquement à l’heure actuelle.

Références – Datation de l’astroblème de Charlevoix

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La recherche nécessite du temps et des ressources; il faut donc souvent faire preuve de patience avant d’obtenir des résultats. Pour toute information concernant les démarches scientifiques reliées à l’Astroblème de Charlevoix, n’hésitez pas à communiquer avec notre équipe. Il nous fera plaisir de répondre à vos questions!