Geophysical investigation of the Boischâtel caves near Québec City, Québec, Canada

Richard Fortier

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: SOIL AND TERRAIN CHARACTERIZATION - IX Geophysical Methods

ABSTRACT: The caves of Boischatel, located in the suburb of Quebec City, Quebec, Canada, are a good example of typical karst topography in limestone rocks characterized by a complex underground drainage system which exhibits sinking streams, dry river bed, resurgences, sinkholes, and caves. Electrical resistivity tomography (ERT) and micro-gravimetry (MG) surveys were acquired over a section of the caves that had previously been mapped through the efforts of speleologists in order to test the imaging capabilities of these two geophysical methods. The results of this work revealed the presence of several individual galleries but not the one that had been mapped previously. They appear as very high electrical resistivity anomalies on the ERT inversion, reaching 10,000 ohm-m. The Bouguer gravity field is composed of a residual gravity anomaly of -68 Gal superimposed on a local trend of 2 Gal/m. The number, location and sizes of the underground galleries were assessed from the forward modeling of this residual gravity field taking into account the model of electrical resistivity to define a conceptual geological model. The ERT and MG are complementary geophysical methods that are useful in this type of environment in order to detect underground cavities and to assess the geohazards associated with sinkholes and karst collapses.

RÉSUMÉ: Les grottes de Boischatel dans la banlieue karstique dans des calcaires avec un système complexe de drainage souterrain, de pertes et de lit asséché , de résurgences, de dolines et de cavités souterraines. Une investigation géophysique a été réalisée le long ire à une section des grottes de Boischatel pour tester les capacités de la tomographie de résistivité électrique (TRE) et de la micro-gravimétrie (MG) à détecter et cartographier des cavités souterraines à partir de la surface. Selon cette investigation, plusieurs galeries ont été détectées mais pas celle qui avait été cartographiée auparavantces galeries apparaissent comme des anomalies de résistivité électrique très élevée de plus de 10 000 ohm-de Bouguer obtenue du levé gravimétrique est constituée tendance locale de 2 Gal/m qui cache une anomalie -68 Gal. Les dimensions des galeries ont été déterminées par la modélisation directe de cette anomalie résiduelle tout en tenant compte du modèle de résistivité électrique pour inférer un modèle géologique conceptuel. La TRE et la MG sont deux méthodes géophysiques complémentaires utiles pour la détection de cavités affaissements et aux effondrements de terrain.

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Cite this article:
Richard Fortier (2016) Geophysical investigation of the Boischâtel caves near Québec City, Québec, Canada in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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