Évaluation des impacts du dénoyage des mines sur l'hydrogéochimie des tourbières et des aquifères superficiels

L'industrie minière représente un élément central de l'économie de l'Abitibi-Témiscamingue. Il s'agit d'une région où plus de 70% de la population dépend de l'eau souterraine pour son approvisionnement en eau potable et où plus de 20% du territoire est couvert par des milieux humides (principalement des tourbières) à grande valeur écologique. Or, à ce jour, les impacts du dénoyage minier sur les aquifères et les tourbières demeurent mal compris. Cela représente une entrave majeure à la protection des aquifères et milieux humides et un enjeu de taille pour une région minière. S'inscrivant dans ce contexte, la présente étude vise à développer des approches permettant d'évaluer l'impact du dénoyage des mines sur l'hydrogéochimie des aquifères et des tourbières, dans le contexte hydrogéologique de l'Abitibi-Témiscamingue. Le site ciblé est celui du projet de mine à ciel ouvert Akasaba Ouest de Mines Agnico Eagle, situé dans le bassin versant de la rivière Bourlamaque, au sud-est du de la ville de Val-d'Or. Les travaux de terrain réalisés ont inclus l'installation de six grappes de piézomètres dans une tourbière située à proximité immédiate de la future fosse. Les charges hydrauliques ont été monitorées selon un pas de temps horaire depuis l'installation des piézomètres à l'automne 2018. Des analyses chimiques (paramètres in situ, éléments majeurs, éléments traces et ultra-traces, carbone organique et inorganique dissous, nutriments, isotopes stables de la molécule d'eau) ont été menées sur 47 échantillons d'eau prélevés dans les différentes grappes de piézomètres durant l'été et l'automne 2019. Les données recueillies ont été utilisées pour développer un modèle d'écoulement et de transport de masse dans SEEP/W et CTRAN/W. Les modèles ont d'abord été calibrés pour représenter les conditions actuelles (en régime permanent et transitoire). Ils ont subséquemment été employés pour développer des scénarios visant à prédire les impacts de dénoyage des mines sur l'hydrogéochimie des tourbières. Les données de terrain ont révélé l'existence d'inversions dans les gradients hydrauliques verticaux au sein de la tourbe, vraisemblablement en raison d'un déphasage temporel dans les variations de charge hydraulique dans la tourbe et l'aquifère inorganique sous-jacent. Les données géochimiques associées à des traceurs jugés conservateurs (Cl; δ2H-δ18O) et à un traceur jugé non conservateur (Mn dissous) ont permis de mettre en lumière l'effet (1) d'un processus de mélange dispersif qui tend à homogénéiser la composition chimique du système tourbeux et (2) de processus d'oxydoréduction qui tendent à impartir une stratification chimique dans le système. Les résultats issus des simulations fournissent des bases théoriques et quantitatives permettant de mieux comprendre l'écoulement des eaux souterraines et les processus de transport de masse dans la tourbe, pour des conditions naturelles et sous l'influence de dénoyage des mines. Pour les conditions naturelles, les simulations montrent des charges hydrauliques plus élevées au printemps, vraisemblablement en réponse à la fonte des neiges qui recharge le système d'eau souterraine, et des charges hydrauliques qui diminuent graduellement lors de l'été, en réponse à l'évapotranspiration et à la décharge d'eau aux marges de la tourbière. Toujours pour les conditions naturelles, les simulations de transport de masse suggèrent que le transport vertical de solutés conservateurs depuis la surface de l'acrotelme vers la base du catotelme est plus efficace que le transport en sens inverse (ascendant). Les simulations permettent aussi de documenter la migration différentielle de solutés caractérisés par différentes valeurs de coefficient de distribution (Kd) au sein de la tourbe. Quatre scénarios ont été développés afin de simuler l'impact des phases initiales du dénoyage d'une mine sur les processus d'écoulement et de transport de masse dans un système aquifère-tourbière. Ces simulations ont révélé que l'impact du dénoyage sur le système tourbeux s'accentue significativement lorsque l'aquifère granulaire sous-jacent subit une dépressurisation. Les simulations montrent que les processus de transport de mase sont également significativement affectés dans ce contexte. Ultimement, les connaissances issues de la présente étude permettront de mieux évaluer et contrôler les impacts du dénoyage minier sur les tourbières et les écosystèmes associés.