Abstract

The search for new landfill sites in the Greater Toronto area of southern Ontario, Canada, is producing a wealth of data regarding the subsurface stratigraphy and geometry of Late Wisconsin (<25 ka) till deposits. Till strata are favoured as landfill substrates because of their wide surface extent, thickness (maximum ~60 m), high degree of overconsolidation, apparently massive character, and low permeability. However, problems are emerging where surface contaminants have migrated through till deposits into underlying aquifers along poorly understood transport paths. This paper reports the results of a detailed shallow seismic reflection investigation of a proposed 275 ha landfill site 40 km northeast of Toronto near Whitevale, where previous hydrochemical analysis and hydrogeological monitoring identified rapid vertical recharge of contaminated surface waters through Late Wisconsin tills up to 60 m thick. Seismic reflection data are ground truthed by drilling (36 holes; total drilled 3157 m), coring (1600 m), downhole geophysical logging, and outcrop data. The site stratigraphy at Whitevale consists of an uppermost Late Wisconsin till (Halton Till) separated from a lower till (informally named Northern till) by a silt, sand, and gravel complex. Seismic reflection profiles identify the presence of well-defined reflectors within the Northern till, which are correlated in outcrop with laterally extensive erosion surfaces overlain by sheet-like sands and gravels, up to 1 m thick, and boulder concentrations. Erosion surfaces and associated sediments record episodic scouring by subglacial meltwaters and provide potential "hydraulic windows" for the movement of surface contaminants through the till into underlying aquifers.

La recherche pour trouver de nouveaux sites de décharge dans le grande région de Toronto du sud de l'Ontario, au Canada, apporte une richesse d'enseignements sur la stratigraphie de subsurface et la géométrie des dépôts de till du Wisconsinien tardif (<25 ka). Ce sont les strates de till qui sont préférées comme substrats de décharge à cause de leur grande surface d'extension, leur épaisseur (maximum ~60 m), leur haut degré de surconsolidation, leur caractère d'aspect massif et leur faible perméabilité. Cependant, des problèmes surgissent où les polluants de surface ont migré au travers les dépôts de till, dans les aquifères sous-jacents, le long de trajectoires de transport mal connues. Le présent article décrit les résultats d'une étude détaillée de sismique réflexion peu profonde d'un site de décharge proposé, d'une aire de 275 ha et localisé 40 km au nord-est de Toronto près de Whitevale, où on avait effectué auparavant des analyses hydrochimiques et une surveillance continue de paramètres hydrogéologiques qui avaient permis de déceler une recharge rapide des eaux de surface polluées au travers les tills du Wisconsinien tardif d'épaisseur atteignant jusqu'à 60 m. Les données de sismique réflexion ont été contrôlées sur le terrain par des forages (36 trous; pour 3157 m de forage total), des carottes (1600 m), des diagraphies géophysiques jusqu'au fond des trous de forage et par des observations sur les coupes exposées. La stratigraphie du site à Whitevale comprend un till sommital d'âge wisconsinien tardif (Till de Halton) qui est séparé d'un till inférieur (désignation informelle : till de Northern) par une unité complexe de silt, sable et gravier. Les profils de sismique réflexion identifient la présence de réflecteurs bien définis dans le till de Northern, corrélés en affleurement avec les surfaces d'érosion étendues latéralement et recouvertes par des dépôts pelliculaires formés de sables et de graviers, d'épaisseur jusqu'à 1 m, et en plus des concentrations de blocs. Les surfaces d'érosion et les sédiments associés enregistrent des figures d'affouillement produites épisodiquement par les eaux de fonte subglaciaires, qui agissent comme « fenêtres hydrauliques » potentielles pour le mouvement des polluants de surface et leur migration au travers le till vers les aquifères sous-jacents. [Traduit par la rédaction]