Volume 48, Number 1, 2021

EN:

Coastal depositional systems are normally classified based on the relative input of wave, tide, and river processes. While wave- through to river-dominated environments are well characterized, environments along the wave-to-tide continuum are relatively poorly understood and this limits the reliability and utility of coastal classification schemes. Two tidal shoreface models, open-coast tidal flats (OCTF) and tidally modulated shorefaces (TMS), have been introduced for mixed wave-tide coastal settings. Following nearly two decades of research on tidal shorefaces, a number of significant insights have been derived, and these data are used here to develop a unified model for such systems. First, OCTFs are components of larger depositional environments, and in multiple published examples, OCTFs overlie offshore to lower shoreface successions that are similar to TMS. Consequently, we combine OCTFs and TMSs into a single tidal shoreface model where TMS (as originally described) and TMS-OCTF successions are considered as variants along the wave-tide continuum. Second, tidal shoreface successions are preferentially preserved in low- to moderate-wave energy environments and in progradational to aggradational systems. It is probably difficult to distinguish tidal shorefaces from their storm-dominated counterparts. Third, tidal shorefaces, including both TMSs and OCTFs, should exhibit tidally modulated storm deposits, reflecting variation in storm-wave energy at the sea floor resulting from the rising and falling tide. They may also exhibit interbedding of tidally generated structures (e.g. double mud drapes or bidirectional current ripples), deposited under fairweather conditions, and storm deposits (e.g. hummocky cross-stratification) through the lower shoreface and possibly into the upper shoreface.

The development of the tidal shoreface model sheds light on the limitations of the presently accepted wave-tide-river classification scheme of coastal environments and a revised scheme is presented. In particular, tidal flats are components of larger depositional systems and can be identified in the rock record only in settings where intertidal and supratidal deposits are preserved; consequently, they should not represent the tide-dominated end-member of coastal systems. Instead, we suggest that tide-dominated embayments should occupy this apex. Tide-dominated embayments exhibit limited wave and river influence and include a wide range of geomorphological features typically associated with tidal processes, including tidal channels, bars and flats.

FR:

Les systèmes de dépôts côtiers sont normalement classés en fonction de l’apport relatif des processus liés à la houle, aux marées et aux rivières. Si les environnements dominés par la houle et les rivières sont bien caractérisés, les environnements le long du continuum houle-marée sont relativement mal compris, ce qui limite la fiabilité et l’utilité des systèmes de classification des côtes. Deux modèles d’avant-plages tidales, les estrans ouverts (open-coast tidal flats; OCTF) et les avant-plages modulées par la marée (tidally modulated shoreface; TMS), ont été introduits pour les milieux côtiers mixtes, houle-marée. Suite à près de deux décennies de recherche sur les avant-plages tidales, un certain nombre d’informations importantes ont été obtenues et ces données sont utilisées ici pour développer un modèle unifié pour ces systèmes. Tout d’abord, les OCTF sont les composants de systèmes de dépôt plus vastes et, dans de nombreux exemples publiés, les OCTF recouvrent des successions sédimentaires allant du large à l’avant-plage inférieure, similaires à celle des TMS. Par conséquent, nous combinons les OCTF et les TMS en un seul modèle d’avant-plage tidale où les TMS (tel que décrit à l’origine) et les successions TMS-OCTF sont considérés comme des variantes le long du continuum houle-marée. Deuxièmement, les successions d’avant-plages tidales sont préférentiellement préservées dans des environnements ayant une houle faible à modérée et dans des systèmes progradant et aggradant. Il est probablement difficile de distinguer les avant-plages tidales de leurs homologues dominés par les tempêtes. Troisièmement, les avant-plages tidales, incluant à la fois les TMS et les OCTF devraient présenter des dépôts de tempête modulés par la marée, reflétant ainsi la variation de l’énergie des vagues de tempête sur le fond marin liée à la marée montante et descendante. Les avant-plages tidales peuvent également présenter une interstratification de structures générées par la marée (par exemple, des doubles drapages argileux ou des rides de courants bidirectionnelles) déposées pendant des conditions de beau temps, et des dépôts de tempête (par exemple, des stratifications en mamelons) au niveau de l’avant-plage inférieure et éventuellement de l’avant-plage supérieure.

Le développement du modèle d’avant-plage tidale met en lumière les limites de la classification tripartite (houle-marée-rivière) des environnements côtiers actuellement acceptée et une classification révisée est présentée. En particulier, les OCTF et les estrans sont des composantes de systèmes dedépôt plus importants et ne peuvent être identifiés que dans le registre sédimentaire dans les milieux où les dépôts intertidaux et supratidaux sont préservés; par conséquent, ils ne devraient pas représenter le membre extrême des systèmes côtiers dominé par la marée. Nous suggérons plutôt que les baies dominées par la marée occupent cette place. Les baies dominées par les marées présentent une influence limitée des vagues et des rivières et comprennent un large éventail de caractéristiques géomorphologiques généralement associées aux processus de marée, notamment des chenaux, des barres et des platiers tidaux.

EN:

Groundwater systems in the intermediate to deep subsurface of southern Ontario are poorly understood, despite their value for a number of societal uses. A regional hydrostratigraphic framework is a necessary precursor for improving our understanding of groundwater systems and enabling development of a 3-D hydrostratigraphic model to visualize these groundwater systems. This study is a compilation and integration of published and unpublished geological, hydrogeological, hydrochemical and isotopic data collected over the past 10 years to develop that framework.

Bedrock is covered by a thin veneer of surficial sediments that comprise an aquifer/aquitard system of considerable local variability and complexity. Aquifers in the bedrock are thin and regionally extensive, separated by thick aquitards, within a well-defined lithostratigraphic framework and a well-developed hydrochemical depth zonation comprising a shallow fresh water regime, an intermediate brackish to saline sulphur water regime, and a deep brine regime of ancient, evaporated seawater. Occurrence and movement of groundwater in shallow bedrock is principally controlled by modern (Quaternary) karstic dissolution of subcropping carbonate and evaporite rocks, and in the intermediate to deep subsurface by paleokarst horizons developed during the Paleozoic. Flow directions in the surficial sediments of the shallow groundwater regime are down-gradient from topographic highs and down the regional dip of bedrock formations in the intermediate regime. Shallow karst is the entry point for groundwater penetration into the intermediate regime, with paleo-recharge by glacial meltwater and limited recent recharge by meteoric water at subcrop edges, and down-dip hydraulic gradients in confined aquifers. Hydraulic gradient is up-dip in the deep brine regime, at least for the Guelph Aquifer and the Cambrian Aquifer, with no isotopic or hydrochemical evidence of infiltration of meteoric water and no discharge to the surface.

Fourteen bedrock hydrostratigraphic units are proposed, and one unit comprising all the surficial sediments. Assignment of lithostratigraphic units as hydrostratigraphic units is based principally on hydrogeological characteristics of Paleozoic bedrock formations in the intermediate to deep groundwater regimes, below the influence of modern meteoric water. Carbonate and evaporite rocks which form aquitards in the subsurface may form aquifers at or near the surface, due to karstic dissolution by acidic meteoric water, necessitating compromises in assignment of hydrostratigraphic units.

FR:

Les systèmes d'eaux souterraines du sous-sol intermédiaire à profond du sud de l'Ontario sont mal compris, malgré leur valeur pour de nombreux usages par la société. Un cadre hydrostratigraphique régional est un préalable nécessaire à l’amélioration de notre compréhension des systèmes d'eaux souterraines et au développement d'un modèle hydrostratigraphique 3D pour visualiser ces systèmes d'eaux souterraines. Cette étude est une compilation et une intégration de données géologiques, hydrogéologiques, hydrochimiques et isotopiques publiées et non publiées recueillies au cours des 10 dernières années afin de développer ce cadre.

Le substrat rocheux est recouvert d'un mince placage de sédiments de surface qui comprend un système d’aquifères et d’aquitards d'une variabilité et d'une complexité locales considérables. Les aquifères du substrat rocheux sont minces et étendus au niveau régional, séparés par des aquitards épais, dans un cadre lithostratigraphique bien défini et une zonation hydrochimique verticale bien développée comprenant un régime peu profond d'eau douce, un régime intermédiaire d'eau sulfureuse saumâtre à saline et un régime profond de saumure résultant de l’évaporation d'eau de mer ancienne. La présence et le mouvement des eaux souterraines dans le substrat rocheux peu profond sont principalement contrôlés par la dissolution karstique moderne (quaternaire) des roches carbonatées et évaporitiques sub-affleurantes, et dans le sous-sol intermédiaire à profond par les horizons paléokarstiques développés au Paléozoïque. Les directions d'écoulement des eaux dans les sédiments de surface du régime peu profond sont en aval des sommets topographiques et en aval du pendage régional des formations de substrat rocheux dans le régime intermédiaire. Le karst peu profond est le point d'entrée pour l’infiltration des eaux souterraines dans le régime intermédiaire, avec une paléo-recharge d'eau de fonte glaciaire et une recharge récente limitée d'eau météorique aux bords de sous-affleurement, et un gradient hydraulique en aval-pendage dans les aquifères confinés. Le gradient hydraulique est en amont-pendage dans le régime profond de saumure, au moins pour l'aquifère de Guelph et l'aquifère du Cambrien, sans indication isotopique ou hydrochimique d'infiltration d'eau météorique et sans déversement à la surface.

Quatorze unités hydrostratigraphiques du substrat rocheux sont proposées, et une unité comprenant tous les sédiments de surface. L'attribution des unités lithostratigraphiques en tant qu’unités hydrostratigraphiques repose principalement sur les caractéristiques hydrogéologiques des formations du substrat rocheux du Paléozoïque dans les régimes intermédiaires à profonds des eaux souterraines, sous l'influence des eaux météoriques modernes. Les roches carbonatées et évaporitiques qui forment les aquitards dans le sous-sol peuvent former des aquifères à la surface ou près de la surface, en raison de la dissolution karstique par l'eau météorique acide, ce qui nécessite des compromis dans l'attribution des unités hydrostratigraphiques.