High Resolution Seismic Survey in a Contaminated Esker Area, Chateauguay River Watershed, Quebec

Abstract

A high-resolution seismic reflection survey was carried out in the Chateauguay River watershed in Quebec, Canada. The seismic profiles extend across a buried valley filled with till and marine clays with the objective of defining the spatial extent of stratified materials associated with the buried portion of the Mercier esker. The acquired knowledge provides insight into the various sedimentary processes of importance for groundwater management at the Mercier esker site, the largest contaminated site in Quebec. Notably, the discontinuity of the till layer underneath the Mercier esker is an important flow path for contamination. Following the initial field tests, four seismic lines ranging from 800 to 2100 m in length were chosen. At all four sites, the depth to bedrock was greater than 20 m and saturated marine clays were present at the surface. High frequency reflection signals provided excellent vertical resolution, allowing precise reconstruction of the underground stratigraphic details. Locally, in the absence of borehole logs, it was difficult to assess the exact nature of the high-velocity sediments (till or gravel) found in humps observed in the seismic survey. In regard to the success of the stratigraphic section where borehole logs are available, it is recommended that a refined grid of seismic lines be surveyed close to the contaminated area.

Un relevé de sismique réflexion à haute résolution a été entrepris dans le bassin-versant de la rivière Châteauguay, Québec, Canada. Les profils sismiques traversent une vallée enfouie remplie de till et d’argiles, et visent à définir la localisation des branches enfouies du système fluvioglaciaire possiblement associé à l’esker de Mercier. Les connaissances acquises apportent non seulement un éclairage sur l’architecture sédimentaire de ces dépôts, mais constituent également une première dans les études d’aménagement du site contaminé le plus important au Québec. Suite à la conduite d’essais préliminaires, quatre lignes sismiques de longueur comprise entre 800 et 2100 m furent choisies. À chacun de ces sites, la profondeur des sédiments meubles jusqu’au substratum rocheux est supérieure à 20 m et des argiles marines saturées sont présentes en surface. Ces levés géophysiques à haute définition permettent une reconstruction de la structure stratigraphique enfouie. Aux endroits où les données de forage sont inexistantes, il a été trouvé difficile de déterminer avec précision la nature des sédiments correspondants à des vitesses sismiques élevées (till ou gravier) contenus dans les bosses enfouies observées sur les lignes sismiques. En regard aux succès obtenus sur les lignes sismiques où des données de forage permettent la vérification, un relevé sismique plus détaillé aux environ des sites contaminés est recommandé.