ÉTUDES GÉOLOGIQUES

Représentation cartographique de la déformation du sol causée par le dégel du pergélisol – Nanisivik, Nunavut (Canada)

Gérer efficacement la mise en œuvre d’infrastructures dans des environnements arctiques en situation de changement climatique.

Début du projet :
Juin 2013
Durée :
20 mois (février 2016)

L’activité minière dans le nord du Canada a été considérable au cours des 40 dernières années. Dans les environnements arctiques, cela est difficile, notamment en ce qui concerne l’accessibilité et les conditions climatiques. Le gel et le dégel saisonnier de la couche active de la surface du pergélisol conduit à l’affaissement et au soulèvement cyclique, ce qui peut causer des dommages à l’infrastructure et/ou conduire à des problèmes environnementaux résultant de la circulation des stocks de matériaux.

Contexte

Les entreprises minières et les agences gouvernementales qui doivent s’assurer que les mines désaffectées subissent une remise en état et soient conformes à la réglementation environnementale se soucient des changements climatiques et de leurs impacts sur le dégel du pergélisol. La mine de zinc et de plomb Nanisivik, située sur la partie la plus septentrionale de l’île de Baffin, a été fermée en 2002, après quelque 25 années d’exploitation. La restauration du site, effectuée peu de temps après la fermeture de la mine, était destinée à réduire 1) les ruissellements acides résultant de l’interaction des résidus avec l’atmosphère et 2) les risques liés au mouvement physique des secteurs remis en état. Des modifications importantes de la couche de pergélisol peuvent causer un affaissement du sol dans ces secteurs, ce qui peut mener à d’éventuels problèmes sur le plan de l’environnement.

Défis

L’interférométrie différentielle par radar à synthèse d’ouverture (DInSAR), la technique utilisée pour mesurer les déplacements de la surface, exige un certain nombre d’images radar, qui doivent être prises lorsqu’il n’y a pas de neige au sol et selon une géométrie d’acquisition similaire. Dans ce type d’environnement, la saison où le sol est exempt de neige est courte (fin juin à mi-septembre). Cela limite le nombre d’images utiles qui permettent d’obtenir des mesures valides du déplacement vertical.

Solutions

On a utilisé des images optiques à haute résolution (50 cm), obtenues du satellite GeoEye-1, pour produire un modèle numérique d’élévation (MNE) et une carte des dépôts de surface afin de valider les résultats du traitement interférométrique et des mesures du déplacement vertical. Le MNE sert à retirer l’effet topographique lors du traitement interférométrique. Avec sa fréquence de répétitivité de 11 jours, le satellite TerraSAR-X a réussi à acquérir sept images utilisables, c.-à-d. sans neige et selon une géométrie adéquate, entre juillet et septembre. Les techniques de traitement de l’interférométrie différentielle (DInSAR) ont été utilisées pour calculer des cartes de déplacement vertical de la surface.

Résultats

La technique DInSAR utilisée avec les données de TerraSAR-X a permis de produire des cartes de déplacement ayant une précision centimétrique. Les résultats sont conformes aux connaissances scientifiques rapportées par plusieurs études dans le même type d’environnement qui indiquent que i) les zones présentant des déformations importantes correspondent aux couches actives plus épaisses de pergélisol (dépôts de surface plus épais) qui sont sujettes à l’instabilité en raison du dégel; ii) le substrat rocheux et les minces dépôts de surface ne sont pas touchés par les mouvements de surface; iii) les surfaces touchées s’affaissent de manière continue pendant la saison de dégel du pergélisol; et iv) l’affaissement maximal de la surface est d’environ 3 cm pendant l’été.

Éléments à retenir

  • Information fondée sur l’observation de la Terre (OT) pour s’assurer de la sécurité et de l’efficacité des activités dans les environnements arctiques;
  • Meilleure planification et gestion d’ensemble des processus miniers et de la mise en place des infrastructures;
  • Réduction du coût, comparativement aux vérifications effectuées sur le terrain.

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Mathieu Benoit

Vice-président – Observation de la Terre