Le Massif Des Vosges Et La Plaine D'alsace - Histoire Géologique

LA RÉGION EN IMAGES

                                           Le massif  des Vosges cristallines vu depuis le vignoble d'Albé.

Le Château du Haut-Koenigsbourg bâti en grès roses sur un promontoire gréseux du Trias à 800 m d'altitude
domine la plaine d'Alsace.

.

             Vignobles autour des villages de Sigolsheim et Kientzheim - Au loin les Hautes Vosges cristallines.

Les trois châteaux de Ribeauvillé (Château du Girsberg, de Haut-Ribeaupierre et de Saint-Ulrich) bâtis sur
des promontoires gréseux des Vosges moyennes.

Village de Riquewhir - Vignes du Grand cru Schoenenbourg sur les collines sous-vosgiennes du champ de fractures
de Ribeauvillé/Riquewhir

 LA RÉGION VOSGES - ALSACE  

Carte géographique de la région Vosges-Alsace

On distingue sur la carte les unités géomorphologiques suivantes:

• Le massif  des Vosges avec les Vosges du Nord, les Vosges moyennes  et  les Hautes Vosges. 
• La plaine d’Alsace et la Vallée du Rhin, 
• Le massif de la  Forêt-Noire en Allemagne

LE MASSIF DES VOSGES - GÉOGRAPHIE

Le massif des Vosges situé au Nord-Est de la France, s'étend du nord au sud, de la frontière allemande jusqu'à la Trouée de Belfort, et d'ouest en est, du plateau lorrain à la plaine d'Alsace.  C'est un massif  de moyennes montagnes recouvert de forêts  avec  quelques pâturages d'altitude appelés  les chaumes. Les altitudes sont plus élevées au Sud du massif qu'au Nord . L’altitude au sud du massif culmine  à 1 424 mètres au Grand Ballon, elle atteint  513 m au  Nord, au sommet du Maimont à proximité de la frontière allemande. 

Le versant Ouest du massif vosgien s’incline de façon progressive vers le plateau lorrain et  le Bassin parisien.
Les rivières Sarre, Meurthe et Moselle  prennent leur source dans le massif des Vosges et  s’écoulent vers le Bassin parisien.
Le versant Est du massif vosgien connait des reliefs abrupts qui surplombent la plaine d’Alsace et la vallée du Rhin.

Le massif des Vosges se structure géographiquement en trois parties:

• Les Vosges du Nord,  
• Les Vosges Moyennes
• Les Hautes  Vosges .

Entre le pied du massif montagneux des Vosges et la plaine d’Alsace, on trouve les collines sous-vosgiennes, un piedmont couvert de vignes entourant de nombreux villages vignerons remarquables comme: Riquewhir , Ribeauvillers, …. (Voir situation des collines sous-vosgiennes sur la carte géologique ci-dessous)

      Vignes sur les collines sous-vosgiennes autour du village de Bergheim , au loin château du Haut-Koenigsbourg.

                                             Vignoble de Riquewhir  au pied des Hautes Vosges cristallines.

Les Vosges du Nord 
Le massif des Vosges du Nord appelé aussi Basses Vosges gréseuses du fait de sa couverture gréseuse, occupe un grand plateau ondulé, incliné vers le nord-est, entaillé de nombreux vallons et vallées. Il s'étend de la frontière allemande jusqu'au col de Saverne qui le sépare de la région des Vosges moyennes.
Les paysages s’inscrivent dans un relief montagneux de faible altitude constitué de grès roses et rouges du Buntsandstein (grès bigarré datant de 245 à 230 millions d'années), qui masquent le socle constitué par des formations métamorphiques, magmatiques et volcano-sédimentaires d'âge paléozoïque.
Ces grès ont servi de matériaux pour la construction des nombreux châteaux et villages de la région.
L’altitude moyenne est de 350 m. Les Vosges du nord culminent à 580 m au Grand Wintersberg. Le territoire est protégé par le Parc naturel régional des Vosges du Nord.   

Les Vosges Moyennes
Le massif des Vosges moyennes appelé aussi Hautes Vosges gréseuses du fait de sa couverture gréseuse, occupe un massif de moyenne montagne qui s'étend du Col de Saverne au Nord jusqu'à Sainte-Marie-aux-Mines au Sud. 
La ligne de crête séparant le val de Villé de la vallée de Liépvrette marque géographiquement la limite sud des Vosges Moyennes et le passage aux Hautes Vosges cristallines.
Les paysages s’inscrivent dans un relief de moyennes montagnes très boisées, modelées par de nombreux vallons et parcourues par deux longues vallées qui concentrent les villages: la vallée de la Bruche et la vallée de la rivière le Giessen.
Les altitudes sont en moyenne comprises entre 600 et 900 m, les points culminants atteignent les 1000 mètres comme : le Champ du Feu 1099 m, le Champ du Messin 1031 m, le Mont Sainte-Odile 767 m, le Donon 1008 m.

Les Hautes  Vosges
Le massif des Hautes Vosges appelé aussi Hautes Vosges cristallines du fait de la constitution de son socle cristallin mis en place lors de l'orogenèse hercynienne, affleure dans toute la partie sud du massif vosgien.
Le domaine des Hautes Vosges est le domaine de la Grande Crête où culminent les plus haut sommets comme le Grand Ballon à 1424 m  ou le Hohneck à 1 363 m. Les altitudes varient entre 1200 et 1400 m.
Les paysages s’inscrivent dans un relief de hautes montagnes très boisées, parcourues de profondes vallées, orientées est/ouest, dominées de hauts sommets aux croupes arrondis appelés Ballons où se mêlent des cirques glaciaires, des lacs et des chaumes.
Les chaumes sont des prairies d'altitude, à végétation herbacée parsemée de petits arbres.
Le territoire est protégé par le parc naturel des Ballons des Vosges.

                                                   Vue sur les Hautes Vosges cristallines au loin.

LE MASSIF DES VOSGES - GÉOLOGIE

Le massif des Vosges s’étend à l’est du Bassin parisien et du plateau lorrain, sur 50 km de large et 120 km de long, parallèlement à la plaine d’Alsace, au Rhin et au massif montagneux de la Forêt-Noire, situé en Allemagne.

Carte géologique du Massif des Vosges

Le socle du massif des Vosges s'est formée au Paléozoïque. Il appartient tout entier à la chaîne de montagnes hercyniennes ou varisque* qui s'est mise en place lors de l’orogenèse varisque accompagnant la formation de la Pangée.

LE MASSIF DES VOSGES - HISTOIRE GÉOLOGIQUE

L’histoire géologique du massif des Vosges et de la plaine d’Alsace se divise en quatre grandes étapes, elle commence à l’ère Paléozoïque vers 330 Ma, se poursuit au Mésozoïque,  au Cénozoïque  et se termine au Quaternaire

Au Paléozoïque – Étape 1 : La formation du socle métamorphique et granitique -   Du Carbonifère au Permien (- 350 Ma à - 250 Ma)

Il y a 330 Ma au Carbonifère, les continents étaient regroupés en un super continent : la Pangée. avec au centre de ce super continent une grande chaine de montagne : la chaine hercynienne qui résulte de la collision de deux grands blocs continentaux : le Gondwana et la  Laurentia/Baltica .

Cette  grande chaine de montagne, appelée chaîne hercynienne ou orogène hercynien ou varisque était comparable à la chaîne actuelle de l’Himalaya avec des sommets de 8000 mètres et s’étendait sur une longueur de l'ordre de 8000 km et une largeur de près de 1000 km  des Appalaches au massif silésien.

Les Vosges  à cette période sont au cœur de cette chaîne de montagnes.

                                  Image de la Pangée et de la chaine hercynienne au Carbonifère

Source site: http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/cambrien.pangee.html - Carte légèrement modifiées à partir de celles de Christopher R. Scotese de l'Université du Texas à Arlington. Elle est tirées de: Scotese, C.R., 2001, Digital Paleogeographic Map Archive on CD-ROM.

C’est pendant cette période, lors la collision de ces deux plaques continentales que se forme  en profondeur  le socle du Massif des Vosges/Foret noire composé de roches métamorphiques et de granites, les granites des Vosges*.

*Lors de leur rencontre  les deux plaques continentales vont passer l’une sous l’autre, ce qui  va entrainer en profondeur entre 5 et 30 km environ,  la formation de roches métamorphiques et de granites sous forme de pluton granitiques (feldspath, micas et quartz) qu’on appelle les granites des Vosges et en surface la surélévation de la chaîne de montagnes.

Dès sa  formation, à la fin du Carbonifère, les reliefs de la chaîne connaissent une érosion intense qui va ramener les roches métamorphiques et granitiques à l’affleurement. Progressivement, durant le Permien (- 295 Ma à - 250 Ma ),   le socle granitique et métamorphique va être nivelé, aplani par l'érosion, les sédiments détritiques vont combler les reliefs, et l'emplacement des Vosges devient une vaste  pénéplaine. Les dépôts sédimentaires détritiques  continentaux issus de l'érosion qui  ont combler les reliefs vont se transformés en grés appelés: grès* permiens

Grès* = roche constituée par l’accumulation de grains de sables (quartz) cimentés entre eux.

Au Mésozoïque – Formation de la couverture sédimentaire – Du Trias au Jurassique supérieur (- 250 Ma à - 160 Ma )

Au Trias inférieur (-250 Ma)- Formation du grès des Vosges

A cette époque, à l’emplacement actuel des Vosges et de l’Alsace, la pénéplaine plus basse que les massifs hercyniens environnant qui forment le massif armoricain à l'ouest devient une grande plaine deltaïque, réceptacle des sédiments alluviaux  charriés par les rivières depuis le Massif armoricain en cours d'érosion.

Dans cette vaste plaine alluviale, à l’emplacement de la future Alsace, au dessus du socle composé de roches cristallines (granites et roches métamorphiques) vont se déposer des couches de sédiments détritiques : galets, sables et graviers dont l’épaisseur atteint 300 à 500 mètres d'épaisseur. Ils formeront ce qu’on appelle la couverture sédimentaire constituée par le grés des Vosges qui  recouvrent encore actuellement les Vosges du Nord et les Vosges Moyennes sous forme d'entablements.
Cette période pendant laquelle se déposent les sables qui formeront les Vosges gréseuses. porte le nom de : Bundsandstein

dessin

A Trias supérieur et au Jurassique  ,

Vers 240 Ma, on passe d’un milieu continental à un milieu marin de faible profondeur avec la formation de calcaires  par accumulation de coquilles. (Organismes marins : lamellibranches, brachiopodes, céphalopodes)

Des transgressions marines venues du nord et de l’est (Mer germanique) vont déposer au-dessus des grès: des sédiments marins (marnes gypse et calcaires coquillers).
La mer va déposer aussi un calcaire particulier appelé: calcaire de Muschelkalk. Le calcaire de Muschelkalk est un calcaire coquiller constitué de coraux et de coquillages mêlés à des sédiments marins plus ou moins argileux.
Sur ces formations de calcaire de Muschelkalk, riches en minéraux et en marnes du Trias  reposent bon nombre de vignobles alsaciens.

Le milieu restera  plus ou moins marin jusqu’à 160 Ma.

A la fin du Jurassique et au Crétacé,
La région se surélève et l’érosion, va faire disparaitre une partie des formations  jurassiques.

                                         Domaine continental et marin en France au Trias supérieur (200 Ma)

Au Cénozoïque  (- 65 à - 1.8 Ma),
Les grands mouvements tectoniques : ouverture de l’océan Atlantique Nord et collision alpine ( formation des Alpes) entrainent l'effondrement du massif hercynien Vosges-Forêt-Noire en son centre et  la formation du fossé rhénan. Les couches sédimentaires qui recouvrent le massif vosgien, soulevées,  basculent vers l’est et le plateau lorrain à l’ouest.

Deux phases tectoniques successives marquent cette période: une phase de détente avec effondrement du centre du massif Vosges-Forêt-Noire et une phase de soulèvement du massif vosgien:

• - Pendant l'Oligocène (- 34 à - 23 Ma), des distensions conduisent à l'affaissement et à l’effondrement du fossé rhénan* le long d’un jeu de failles. Les deux failles principales étant: la faille vosgienne située le long du massif Vosges et la faille rhénane en bordure de la plaine d’Alsace. Le fossé rhénan zone d’effondrement va séparer le massif des Vosges et  le massif de la Forêt-Noire. Des sédiments détritiques continentaux, marins et lacustres vont remplir le fossé d’effondrement  et former la plaine d’Alsace. Le Rhin va y creuser son lit.
• Au Miocène (- 23 à - 5 Ma), le soulèvement alpin va contribuer au soulèvement du massif vosgien et de ses bordures le long de ces deux failles principales. Le socle ancien constitué de roches cristallines et de dépôts primaires (granites, gneiss, migmatites, basalte, schistes, …) va être   soulevé et à nouveau porté à l’affleurement principalement dans les Vosges du Sud donnant naissance aux Vosges cristallines ou Hautes Vosges.

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.

.(Voir: Histoire géologique de la France du Protérozoïque à nos jours)

En résumé :
 Le socle cristallin est présent en profondeur sous tout le massif des Vosges. 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. Le  massif des Vosges se répartit : en Vosges cristallines et en Vosges gréseuses. (Voir carte géologique ci-dessus)

LES HAUTES VOSGES OU VOSGES CRISTALLINES 

                                       Vignoble à Albé -  Terrains composés de schistes de Villé

Les Vosges cristallines appelées Hautes Vosges s’étendent au sud-est du massif là où le socle cristallin, métamorphique et granitique, structuré par l'orogenèse hercynienne à l'ère paléozoïque affleure. Les Vosges cristallines  abritent le parc naturel régional des Ballons des Vosges avec les plus hauts sommets. Le point culminant de tout le massif se situe au Grand Ballon (1 424 m).
Les hautes  Vosges présentent une grande variété de roches

• Des roches plutoniques, granites et syénites qui datent de 330 à 300 Ma.
• Des roches métamorphiques d’origine profonde comme des gneiss et des migmatites associées au granites. 
• Des roches volcaniques datée de la fin du Dévonien
• Des roches sédimentaires datant du Viséen étage du Carbonifère, il y a 330 Ma

LES VOSGES GRÉSEUSES  (Vosges du Nord et Vosges moyennes)

        Château du Haut-Koenigsbourg sur un promontoire gréseux des  Vosges Moyennes à 800 m d'altitude.

Les Vosges gréseuses recouvrent la région des Vosges du Nord et celle des Vosges Moyennes.  Les Vosges gréseuses sont constituées de grès rouges et roses qui datent du Trias inférieur (250 à 230 Ma). Ils sont disposés en couche horizontale au-dessus du socle hercynien. Des niveaux de grès résistants forment des entablements qui supportent des hauts lieux historiques, comme le couvent du mont Saint-Odile ou le  château du Haut-Koenigsbourg.

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.

DEUX FAILLES MAJEURES: la faille vosgienne et la faille rhénane

L’ouverture du fossé-rhénan* et de la plaine d’Alsace résulte de mouvements tectoniques et de distensions qui ont affecté une partie de l’ouest de l’Europe au Cénozoïque depuis la Méditerranée jusqu’à la mer du Nord et ont créé un rift continental*  qui correspond aux vallées du Rhin avec la plaine d’Alsace, de la Saône et du Rhône.
L’ouverture du fossé rhénan entre le massif des Vosges et de la Forêt-Noire s’est faite le long d’un jeu de failles. Du côté du Massif des Vosges, deux failles majeures: la faille vosgienne située en bordure du massif des Vosges et la faille rhénane en bordure de la plaine d’Alsace.
Dans quatre secteurs, entre ces deux failles majeures, plusieurs petites failles parallèles de direction nord-sud se succèdent toutes les centaines de mètres en descendant la pente depuis la grande faille vosgienne au contact du massif vosgien jusqu’à la faille rhénane au niveau de la plaine sur une largeur de 5 km par endroits formant un relief en marche d’escalier. 
Des petites failles perpendiculaires de direction est-ouest recoupent ces failles parallèles formant un champ de fractures un véritable damier. Les différences de niveaux entre ces cases juxtaposent des roches d’âges différents.
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 piedmont et les collines sous-vosgiennes.

Le vignoble alsacien est implanté sur les versants de ces collines en rebord du massif vosgien constitués de granites, gneiss, schistes, roches magmatiques, de grès et de calcaires. Une partie des roches altérées a été charriée vers la plaine d'Alsace.

 Source : François MICHEL, Le Tour de France d’un géologue.

Le champ de failles  de Ribeauvillé découpe le terroir en de nombreux compartiments qui se sont affaissés à des niveaux différents. Les roches qui affleurent à la surface du sol varient d’un compartiment à l’autre et sont responsables de la multitude de terroirs en Alsace. (diagramme tiré de la thèse de Georges Hirlemann, 1970)

LES COLLINES SOUS-VOSGIENNES - LE VIGNOBLE D'ALSACE

Les collines sous-vosgiennes représentent la transition entre le massif vosgien et le fossé rhénan. C'est sur ce domaine, caractérisé par un remarquable champ de failles qui affecte tous les terrains, du Paléozoïque au Quaternaire, que s'étend l'essentiel du vignoble alsacien.
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 plusieurs 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 du Nord et Moyennes. On y trouve tous les types de roches sédimentaires.

Champ de fractures de Saverne - Les collines sous-vosgiennes au pied des Vosges moyenne à proximité d'Andlau.

• Le champ de fractures 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.

                                Champ de fractures de Ribeauvillé - Vignoble de Bergheim

       Champ de fractures de Riquewhir/Ribeauvillé - Les vignes du Grand Cru de Schoenenbourg à Riquewhir -

• 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.

Guebwiller - Grand Cru Kitterlé - Vignoble aménagé en terrasse. Altitude entre 270 m et 420 m -
Domaines Schlumberger

• Le champ de fracture de Thann avec ses terrains volcaniques

La montagne vosgienne protège le vignoble des pluies et des vents venant de l'ouest.

LA PLAINE D'ALSACE

                                         La plaine d'Alsace depuis le château du Haut-Koenigsbourg.

La plaine d'Alsace située entre le massif des Vosges et le massif de Forêt-Noire correspond à une partie du fossé rhénan* comblé au Cénozoïque et au Quaternaire  par d'importantes couches de sédiments  (calcaires, marnes, sables, évaporites, alluvions) . Le Rhin y a établi 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 provenant des bordures. 

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.

A SAVOIR

Au niveau de Colmar, du côté allemand, on note la présence du grand volcan éteint : le Kaiserstuhl.

Au sud de Mulhouse, la région de Sundgau recèle des dépôts alluvionnaires apportés par l’ancien cours du Rhin, quand ce dernier coulait vers la Saône et le Rhône.

BIBLIOGRAPHIE

• Terroirs et vins de France : Les terroirs du vin - Auteur : Jacques Fanet - Éditeur : Hachette Pratique
• Le grand atlas des vignobles de France - Auteur :  Benoit France - Éditeur : Solar 
• Terre de France. Une histoire de 500 millions d'années - Auteur :  Charles Frankel - Éditeur :  Seuil
• Terre de vignes - Auteur :  Charles Frankel - Éditeur :  Seuil 
• Le tour de France d'un géologue - Auteur : FRANCOIS MICHEL - Éditeur : Delachaux et Niestlé
• Un Grand Week-end Strasbourg et la route des vins - Auteur : Collectif Hachette  - Éditeur :Hachette Tourisme Guides
• Alsace - Strasbourg, Colmar, les Vosges, Mulhouse, la Route des vins - Auteur : Collectif Gallimard  - Éditeur : Gallimard