It has been proposed that iron hydroxides act as cementing agents in Champlain Sea clays, causing brittle behaviour and high sensitivities. Study of interbedded turbiditic sandy and clayey strata of the Champlain Sea disputes this contention. Ground waters flowing through these sandy interbeds have high pH and are sodium bicarbonate dominant and strongly reduced, with a calculated Eh of −276 to −343 mV, using the sulfate–sulfide redox couple. During movement from recharge to discharge, sulfate is reduced by bacterial decomposition of organic matter in the clays, producing high sulfide and bicarbonate activities. In terms of Eh and pH, these waters fall within the stability fields of Fe2+ and FeS2.No pyrite was detected in the sediments, but in borehole samples and very fresh exposures of both clay and sand lithologies a very finely-disseminated black mineral phase, interpreted as iron monosulfides, was observed which is highly unstable in an aerobic environment, oxidizing rapidly to red-brown ferric hydroxide. The presence of these monosulfides, along with the aqueous geochemical data, indicate strongly reducing conditions in the clay strata, in which iron hydroxides are not a stable phase. Ferric hydroxides can therefore not be called upon as cementing agents; past studies which identified these ferric compounds as such cementing agents based their conclusions on samples out of equilibrium with their natural environment and are not directly relevant to the behaviour of the clay under natural conditions. The effects of these iron monosulfides and associated organic material on clay behaviour have not yet been studied.

On a déjà proposé que les hydroxydes de fer agissaient comme ciments dans les argiles de la mer Champlain et étaient responsables du comportement fragile et des sensibilités élevées. L'étude des strates turbiditiques avec interlits de sable et d'argile de la mer Champlain remet en cause cette hypothèse. Les eaux souterraines qui circulent à travers les interlits de sable ont des pH élevés et elles sont riches en bicarbonate de sodium et fortement réduites avec un Eh calculé de −276 à −343 mV en utilisant le couple rédox sulfate–sulfure. Durant le trajet de l'alimentation à l'émergence, le sulfate est réduit par décomposition bactérienne de la matière organique dans les argiles pour produire des activités élevées de sulfures et de bicarbonates. En termes de Eh et de pH, ces eaux tombent dans les domaines de stabilité de Fe2+ et FeS2.On n'a pas détecté de pyrite dans les sédiments mais dans des échantillons provenant de forages et d'affleurements très frais dans les lithologies du sable et de l'argile, on a observé une phase minérale noire, très finement dispersée, qu'on interprète comme des monosulfures de fer; ils sont très instables dans un milieu aérobique et s'oxydent rapidement en hydroxyde de fer rouge-brun. La présence de ces monosulfures, en plus des données sur l'hydrogéochimie, indique des conditions fortement réductrices dans les strates de l'argile où les hydroxydes de fer ne sont pas une phase stable. Les hydroxydes de fer ne peuvent donc pas servir d'agents de cimentation; les études précédentes qui ont identifié ces composés ferriques comme agents de cimentation ont fondé leurs conclusions sur des échantillons qui n'étaient pas en équilibre avec leur milieu naturel et ne sont donc pas directement pertinentes au comportement de l'argile dans les conditions naturelles. Les effets de ces monosulfures de fer et de la matière organique associée sur le comportement des argiles n'ont pas encore été étudiés. [Traduit par le journal]