Cadre régional

La géologie de l’Alsace se décline en quatre grandes unités géologiques : le fossé rhénan bordé à l’Ouest par le massif des Vosges et les collines sous-vosgiennes, au Sud par le Jura alsacien. Les bordures Est et Nord du fossé sont allemandes et constituées respectivement par le massif de la forêt-noire et le volcan du Vogelsberg.

 

D’après Gall, l’alsace et les vosges Ed Delachaux et Nieslé

D’après Gall, l’Alsace et les Vosges Ed Delachaux et Nieslé

 

– Le fossé rhénan est une étroite dépression d’une quarantaine de kilomètres de large sur près de 300 km de long, de Bâle au Sud à Francfort au Nord. C’est un fossé d’effondrement cénozoïque de type rift qui scinde les unités du substratum varisque et sa couverture mésozoïque selon une direction orienté NNE. Le fond de cette dépression constitue la plaine d’Alsace. Elle sépare de manière symétrique la forêt-noire et le massif vosgien. Le bassin d’âge tertiaire est modelé par le Rhin au quaternaire et limité par des failles bordières normales possédant un fort rejet. L’altitude moyenne en plaine est d’environ 200m mais dépasse, dans les massifs bordiers les 1000m au Nord et atteint 1400m au Sud. Sur le flanc Ouest on distingue schématiquement la faille vosgienne, au contact du socle hercynien et la faille rhénane qui sépare les champs de fractures de la plaine. Ces dernières sont morphologiquement les moins visibles alors que ce sont elles qui présentent le rejet le plus important. Le décrochement vertical total atteint 2300m au Nord et 5000m dans sa partie méridionale. Le coulissement horizontal est estimé à une quinzaine de km.
Au Nord du fossé, le massif schisteux rhénan ou bouclier rhénan et le complexe volcanique Miocène du Volgelsberg forment une barrière topographique au-delà de laquelle se prolongeait le fossé au tertiaire vers la dépression de la Hesse. Le fossé comporte une branche NW en direction de la mer du Nord hollandaise, le fossé rhénan inférieur appelé dépression de la Rhénanie.
Au Sud le fossé s’élargit légèrement ou il semble se diviser en deux au niveau du horst de Mulhouse occupant une position centrale légèrement surélevée c’est la région du Sundgau qui sépare à l’Ouest le bassin de Dannemarie du bassin de Bâle à l’Est. Le Rhin y pénètre actuellement où il reste canalisé, avant de prendre à hauteur de Mulhouse une direction parallèle aux bordures du fossé. Son parcours s’oriente au Nord vers le NW en direction de la Rhénanie.
Le flux géothermique est important dans le fossé et lié au bombement mantellique sous-jacent, rapprochant le manteau à environ 25 km de profondeur. Cela permet de réaliser des essais d’exploitation de cette ressource énergétique renouvelable, la géothermie à grande profondeur, à Soultz-sous-Forêts.
Au dessus des péridotites du  manteau on trouve le socle d’âge hercynien puis les dépôts sédimentaires du Trias (grès) et du Jurassique (calcaires) surmontés des conglomérats tertiaires issus de l’érosion des reliefs vosgiens et schwartzwaldiens puis des alluvions quaternaires du Rhin. L’épaisseur des dépôts est plus importante dans deus zones : la première se situe près de Colmar, le long de la bordure ouest, la deuxième est localisée à hauteur de Karlsruhe, le long de la bordure est. Ces variations d’épaisseur sont le reflet de la structure asymétrique du fossé rhénan. En effet, au sud la faille principale se situe à l’Ouest tandis qu’au Nord, celle-ci se trouve à l’Est. La zone de Strasbourg constitue probablement une zone de relais entre ces deux failles.

Coupe de la bordure du bassin d'après Durringer (1988)
Coupe de la bordure du bassin d’après Durringer (1988)

– Les collines sous-vosgiennes désignent les coteaux d’altitudes moyennes de 200 à 400 m qui séparent la plaine rhénane du massif vosgien, coincés entre la faille vosgienne à L’Ouest et la faille rhénane à l’Est. Ils sont formés d’une mosaïque de terrains sédimentaires d’âges permiens à tertiaires séparés par des failles. La largeur de cette bande de terrain varie sur toute la longueur du fossé de 0 à 20 Km et on distingue principalement quatre secteurs :
– Le champ de fracture de Saverne qui forme un croissant entre Barr au Sud et Wissembourg au Nord. Il mesure une vingtaine de Km de large au niveau de Saverne. Les domaines les plus surélevés (horst du Kronthal-Kochersberg) montrent les roches les plus anciennes. Les zones les plus effondrées (Synclinal de Bouxwiller) montrent les roches les plus récentes.
– Le champ de fracture de Ribeauvillé large de 4 km entre St-Hippolyte et Turkheim.

Champs de fracture de Ribeauvillé d'après Sittler (1974)
Champs de fracture de Ribeauvillé d’après Sittler (1974)

– Le champ de fracture de Rouffach-Guebwiller entre Wettolsheim et Soultz
– Le champ de fracture de Thann-Sentheim entre Wuenheim et Lauw. La faille vosgienne qui le borde est spectaculaire par l’épaisse zone de roches broyées de la brèche de Steinbach.

Le massif vosgien présente un relief dissymétrique. Il borde abruptement la plaine  et s’ennoie en pente douce vers l’Ouest et le Nord.
On peut le subdiviser en deux unités :

  • Les Vosges gréseuses du Nord de l’Alsace au Sud de Saverne où elles constituent les hautes Vosges gréseuses (960m au Schneeberg). Ce domaine est caractérisé par une épaisse couverture de grès triasique (Buntsandstein).
  • Les Vosges cristallines, correspondant à la moitié Sud du massif et se déclinant elles-mêmes en trois zones.
    • Les Vosges cristallines du Nord, entre la vallée de la Bruche et le Val de Villé, montrant essentiellement des granites et des terrains sédimentaires paléozoïques.
    • Les Vosges moyennes essentiellement constituées de roches très métamorphiques (gneiss, migmatites…) et de granites.
    • Les Vosges méridionales qui correspondent à la région des Ballons formées de terrains carbonifères associés à des granites.
Carte géologique et structurale des vosges hercyniennes

Carte géologique et structurale des vosges hercyniennes (d'après Skrzypeck 2011)

Le Jura alsacien, constitué essentiellement de dépôts jurassiques, est formé par l’extrémité Nord du croissant Jurassien. C’est la région de Ferrette. La nature des roches y commande le relief : Les calcaires formant des crêtes, les marnes des dépressions.