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Histoire géologique de la région Vosges – Alsace

La chaîne de montagne des Vosges s’étend à l’est du Bassin parisien et du plateau lorrain, sur 170 km, parallèlement à la plaine d’Alsace, au Rhin et au massif montagneux de la Forêt-Noire, situé en Allemagne.

Le massif vosgien date du Carbonifère (- 360 Ma), il fait partie de la chaîne hercynienne.  Transformé en pénéplaine par l'érosion,  le massif vosgien a été recouvert par les  mers triasiques et jurassiques. Les dépôts sédimentaires qui se sont déposés sur le socle primaire de roches magmatiques et granitiques  sont de plusieurs types: continentaux, lagunaires ou marins.

Des couches détritiques de sédiments  triasiques (grès roses), très épaisses pouvant atteindre 300 mètres d'épaisseur,  recouvrent encore actuellement les Vosges du Nord, appelées Vosges gréseuses.

Dans les Vosges du sud plus élevées, l’érosion  a fait  disparaître les couches sédimentaires et a découvert  le socle ancien constitué de roches cristallines et de dépôts primaires (granites, gneiss, migmatites, basalte, schistes, …), ce sont les Vosges cristallines et dépôts primaires.

Au Cénozoïque (vers - 53 Ma), deux phénomènes tectoniques majeurs dans la formation de la terre : l‘ouverture de l’océan Atlantique et la collision alpine vont provoquer des distensions et l’effondrement du fossé rhénan  le long d’un jeu de failles. Et par contrecoup   le soulèvement des  massifs  Vosges et  de la Forêt-Noire. Ces deux massifs étaient jusqu'alors unis.

Le fossé rhénan va séparer ces deux massifs et être envahi par la mer, les sédiments vont le remplir  et former la plaine d’Alsace. Le Rhin va y creuser son lit.

Entre la faille vosgienne située le long des Vosges et la faille rhénane en bordure de la plaine d’Alsace, les mouvements tectoniques ont créé quatre grands champs de fractures qui portent les collines sous-vosgiennes, lieux de prédilection du vignoble alsacien.

Au quaternaire, les glaciations finissent de modeler le relief actuel.

Carte géologique de la région Vosges-Alsace

Carte géologique Vosges - Alsace - Michel CRIVELLARO

Formations géologiques et chronologie

  • Protérozoïque (avant 500 Ma)
    Quelques traces de  gneiss de cette époque existent dans la  région de Sainte-Marie-aux-Mines.
  • Paléozoïque (- 500 Ma à – 245 Ma)
    A l’Ordovicien (- 500 Ma à – 435 Ma) et au Silurien (- 435 Ma à – 410 Ma)
    La région est recouverte par une mer peu profonde. Des sédiments argileux se déposent,  ils vont être à l’origine des schistes de Steige et de Villé.
    Au Dévonien (- 410 Ma à – 360 Ma) une transgression marine accompagnée de manifestations volcaniques dépose des calcaires coralliens et des roches volcaniques.
  • Au Carbonifère (– 360 Ma  à – 295 Ma)
    Les continents Laurasia et Gondwana entrent en collision et forment la Pangée. Ces mouvements tectoniques provoquent l’orogenèse hercynienne et la  naissance du massif  Vosges et Forêt-Noire.
    Les reliefs s’élèvent et s’érodent. Les matériaux de l’érosion s’accumulent dans les bassins et comblent les reliefs de roches sédimentaires, schistes et grauwackes (grés de couleur grise à gris-vert).
    En profondeur, la remontée du magma met en place les plutons granitiques des Vosges cristallines.
  • Au Permien (– 295 Ma à – 245 Ma)
    Une période d’érosion intense arase le massif  qui prend l’aspect d’une pénéplaine. Les sables s’accumulent  entre les reliefs et forment les grès vosgiens.
  • Mésozoïque (– 245 Ma à – 53 Ma)
    Au Trias  (– 245 Ma à – 205 Ma)
    Les Vosges et l’Alsace forment une grande plaine deltaïque en bordure de la mer germanique. Les matériaux détritiques charriés par les rivières (galets, graviers, sables) qui descendent des montagnes environnantes,  s’accumulent dans le delta sur de grandes épaisseurs : ce sont les grès roses et rouges des Vosges gréseuses.
    Au milieu du Trias, une transgression marine recouvrira toute la région et déposera  des calcaires.
  • Au Jurassique (- 205 Ma à – 135 Ma)
    Après une régression, la mer revient et dépose des calcaires et des marnes. La fin du Jurassique (- 135 Ma) est marquée par une période de volcanisme.
  • Au Crétacé (–145 Ma à – 65 Ma)
    La mer s’est retirée. La région émergée va être fortement érodée.
  • Cénozoïque (- 53 Ma à - 5 Ma)
    A l’Eocène (- 53 Ma à -35 Ma)
    Les grands mouvements tectoniques : ouverture de l’océan Atlantique et collision alpine soulèvent lentement le vieux massif hercynien Vosges et Forêt-Noire, jusqu’à une altitude de 3000 m. Les couches sédimentaires soulevées basculent vers l’est et le plateau lorrain à l’ouest. Le centre du massif s’affaisse le long des lignes de failles donnant naissance au fossé rhénan et aux collines sous-vosgiennes
  • A l’Oligocène (- 35 Ma à – 23.5 Ma)
    De grands lacs occupent le fossé rhénan, la mer l’envahit périodiquement et déposent des couches de sédiments. La plaine d'Alsace se forme.
  • Au Miocène (- 23.5 Ma à – 5 Ma)
    La mer se retire du fossé rhénan. Le soulèvement des massifs et l'effondrement du fossé rhénan se poursuivent.
  • Quaternaire 
    C’est une période de glaciation, d’érosion avec des dépôt de moraines et la formation des grands lacs des Vosges.
    Les glaciers couvrent principalement les Vosges du sud qui vont être érodés jusqu’au socle ancien.
 

La montagne vosgienne et le vignoble alsacien

Photo : Montagne vosgienne vue du vignoble d'Albé.

Massif des Vosges vu du vignoble d'Albé. Photo Michel CRIVELLARO

La montagne vosgienne protège le vignoble des pluies et des vents venant de l'ouest. Géologiquement et géographiquement, on distingue deux zones : les Vosges critallines ou hautes Vosges et les Vosges grèseuses.
Le socle cristallin de l’ancien bloc Vosges et Forêt-Noire daté de l’ère primaire fait surface dans les Vosges cristallines au sud et  disparaît sous sa couverture sédimentaire de grès rose des Vosges du Trias dans les Vosges gréseuses au nord.

 

Les Vosges gréseuses

Photo : Vignoble au pied du Château du Haut-Koenigsbourg bâti en grè rose sur un promontoire rocheux et gréseux à 800 m d'altitude.

Saint-Hyppolite - Vignobles au pied du château du Haut-Koenigsbourg - © M.CRIVELLARO

Les Vosges gréseuses  correspondent à l’épaisse couverture sédimentaire qui au Permien et au Trias, a recouvert le socle hercynien de deux types de grès :

les grès permiens, produits par une érosion intense du massif hercynien,  et localisés dans les dépressions des reliefs  post-hercyniens.

les grès triasiques déposés sur de grandes étendues dans le nord, leur présence  et leur épaisseur diminue progressivement vers le sud. Les grès triasiques proviennent du démantèlement du socle hercynien, ils ont été acheminés par un réseau de cours d’eaux vers la vaste plaine deltaïque qui constituait les Vosges au début de l’ère secondaire, en bordure de la mer germanique.

Ce sont des grès feldspathiques colorés en rose par les oxydes de fer, ils se sont déposés en plusieurs couches de matériaux détritiques de granulométrie différente (grès fins, conglomérats, …). 

Le Mont-Saint-Odile, le  Château du Haut-Koenigsbourg, le château du Haut-Barr et la  Cathédrale de Strasbourg sont quatre  lieux et édifices représentatifs des variétés de grès roses des Vosges.

Les Vosges cristallines ou  dépôts primaires

Photo : Vignoble à Albé -  Terrains composés de schistes de Villé

Vignoble à Albé -  Terrains composés de schistes de Villé - Photo Michel CRIVELLARO

Les Vosges  cristallines représentent les terrains situés entre 400 et 1400 m d'altitude, ils se sont formés à l’ère primaire et   sont constitués de roches sédimentaires, métamorphiques (schistes de Steige et de Villé, …), de roches volcaniques (orgues volcaniques du Nideck) ou granitiques (granites du Champ du Feu), mises à nue par l’érosion au fil du temps. Quelques endroits sont encore recouverts de grès roses des Vosges.

La faille vosgienne située le long de la montagne vosgienne a conduit à l'effondrement de terrains environnants, formant les premiers contreforts montagneux des Vosges. Le vignoble est implanté sur ces versants en rebord du massif  cristallin constitués de granites, gneiss, schistes et roches magmatiques.Une partie des roches altérées a été charriée  vers la plaine.

Les collines sous-vosgiennes et les vignobles

Photo : Collines sous-vosgiennes à proximité d'Andlau.

 Collines sous-vosgiennes à proximité d'Andlau. Photo Michel CRIVELLARO

Situées, entre la faille vosgienne à l’ouest, en bordure du massif vosgien et la faille rhénane à l’est  en bordure de plaine d’Alsace, à une altitude qui varie entre 200 et  400 m, les collines sous-vosgiennes sont le résultat de l’effondrement du fossé rhénan, de la surrection des Vosges et de champs de fractures.  Le relief des collines a été découpé en blocs plus ou moins soulevés qui ont glissés les uns par rapport aux autres et se sont positionnés en marche d’escaliers.
 Les collines ont conservé leur couverture sédimentaire, qui a évoluée différemment selon la position des blocs, au cours des temps géologiques. La diversité des terroirs aux sols et aux expositions favorables aux nombreux cépages alsaciens,  a fait de ces collines, le lieu de prédilection du vignoble alsacien.

Quatre champs de fractures avec une mosaïque de terroirs sont répertoriés du nord au sud :

  • Le champ de fractures de Saverne sur 80 km de Long,
     Il va de Wissembourg à Andlau, le long des Vosges gréseuses . On y trouve toutes les types de roches sédimentaires.
  • Le champ de fracture de Ribeauvillé, long de 15 km, large de 4 km,
    il va de Saint-Hyppolite à Ingersheim, au pied des Vosges cristallines. Les terroirs sont calcaires, marno- gréseux, argilo-marneux, avec des conglomérats marno-calcaires.
  • Le champ de fracture de Rouffach-Guebwiller 20 km de long et 8 de large avec trois zones caractéristiques.
    Les terrains sont composés soit de  marnes, soit de grès ou de calcaires avec la présence de conglomérats marno-calcaires ou marno-gréseux.
  • Le champ de fracture de Thann avec ses terrains volcaniques

La plaine d’alsace  et le vignoble

Photo : La plaine d'Alsace vue du vignoble de Rosheim.

 La plaine d'Alsace vue du vignoble de Rosheim. Photo Michel CRIVELLARO

La plaine d'Alsace située entre le massif des Vosges et le massif de Forêt-Noire est le résultat du remplissage du fossé rhénan par d'importantes couches de sédiments au Cénozoïque et au Quaternaire. Le Rhin y a établit son lit  et marque  la frontière naturelle entre la France et l'Allemagne.

  • Au Cénozoïque,  la mer  envahit périodiquement le fossé rhénan et dépose des couches de roches sédimentaires (calcaires, marnes, évaporites, gypses,…), qui vont le remplir progressivement. L’épaisseur atteint par endroits 2500 m. 
  • Au Quaternaire, les rivières vosgiennes et le Rhin y déposent des couches d’alluvions fluviatiles.

 La plaine d’Alsace est formée.

Le vignoble alsacien déborde sur la  plaine Alsace, principalement sur les  cônes de déjection des rivières ou sur des dépôts de loess apportés par le vent au quaternaire.