Cadre géographique

1.1 Situation morphostructurale

Localisé au cœur de l’Europe Occidentale, dans le NE de la France et dans le SW de l’Allemagne, le Fossé Rhénan Supérieur, ou Graben du Rhin Supérieur, constitue une structure tectonique majeure d’orientation NNE/SSW (Figure 14). Situé entre Frankfort au Nord et Bâle au Sud, il s’étend sur près de 300 km de longueur et 30 à 40 km de largeur.

La bordure occidentale du bassin, d’âge cénozoïque, est formée au Sud par le massif cristallin paléozoïque des Vosges, et au Nord par des séries sédimentaires mésozoïques, nommées Vosges du Nord et Pfälzerwald (littéralement « Forêt Palatine »). La bordure orientale est formée par les massifs cristallins paléozoïques Schwartzwaldien, au Sud, et de l’Odenwald, au Nord, qui sont séparés par les séries sédimentaires mésozoïques de la région de Kraichgau.

Au Sud, le Fossé Rhénan Supérieur s’élargit légèrement. Au Sud du bassin potassique, le demi-graben de Mulhouse permet de séparer le bassin de Dannemarie, à l’Ouest, du bassin de Bâle/Sierentz à l’Est. Le fossé Rhénan est limité au SW par le Jura tabulaire belfortain, au Sud par le Jura plissé alsacien (au Sud de Ferrette) et au SE par le Jura tabulaire de l’Ajoie (région de Bâle). Le massif Schisteux Rhénan et le massif volcanique du Vogelsberg constituent la limite septentrionale du Fossé Rhénan Supérieur, formant une barrière topographique l’isolant de la dépression de Hesse, au Nord, et du Fossé Rhénan Inférieur, au NW.

L’altitude moyenne dans la plaine est de l’ordre de 200 m (altitude de Strasbourg : 142 m), alors que les massifs bordiers peuvent dépasser les 1000 m d’altitude (altitude au Grand Ballon (Vosges) : 1424 m – altitude au Feldberg (Forêt Noire) : 1493 m). Il faut noter que l’altitude moyenne des reliefs bordiers diminue progressivement du Sud vers le Nord. Au Nord d’une ligne Schirmeck-Baden-Baden, la couverture sédimentaire mésozoïque repose sur les formations cristallines et les différentes unités du socle varisque.

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La plaine du Rhin est séparée du massif Vosgien par une bande discontinue d’avant-monts : les collines sous-vosgiennes (Sittler, 1969). Les collines sous-schwartzwaldiennes sont leurs homologues, le long de la bordure orientale du fossé. Ces deux unités topographiques sont les résultats de jeux complexes de failles, formant une mosaïque de compartiments plus ou moins effondrés, appelés « champs de fractures ». A l’affleurement, les terrains sont d’âge méso-cénozoïque. Sur la bordure occidentale du fossé, les champs de fractures sont séparés des massifs bordiers par la Faille Vosgienne et séparés de la plaine par la Faille Rhénane Occidentale. Sur l’autre bordure, les failles sont nommées, respectivement par rapport aux massifs bordiers et à la plaine, Faille Schwartzwaldienne et Faille Rhénane Orientale (Illies, 1972; Sittler, 1969). Géomorphologiquement peu visibles, les failles Rhénanes représentent pourtant les structures tectoniques les plus importantes, en terme de rejet (Sittler, 1992).

1.2 Position du fossé Rhénan dans le système de rifts Ouest Européens

Le Fossé Rhénan Supérieur appartient à une structure géologique majeure en Europe occidentale : le Rift Ouest Européen d’âge cénozoïque (Illies, 1975; Sittler, 1969; Sittler, 1983; Villemin, 1986; Villemin & Bergerat, 1987) (Figure 15). D’orientation subméridienne, cette mégastructure tectonique s’étend de la mer du Nord et du fossé d’Oslo au Nord, au fossé de Valence au Sud, sur près de 1100 km (Ziegler, 1992). Ce rift continental comprend notamment les fossés Rhénan, de la Limagne, de la Bresse ou encore de Bohème. Le Fossé Rhénan Supérieur qui occupe une position relativement centrale dans ce système tectonique, est encadré par la dépression de Hesse au Nord et le fossé de la Bresse au Sud. Ces trois bassins s’organisent « en échelon » les uns par rapport aux autres et ils sont séparés par des zones de relai : la zone transformante de Hunsrück/Taunus au Nord du fossé Rhénan, et la zone transformante Rhin/Saône au Sud. Ces deux zones transformantes apparaissent subparallèles.

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Figure 15 : Carte structurale du Rift Cénozoïque Ouest Européen (Bourgeois et al., 2007). BF : Forêt Noire, EG : graben de l’Eger, FP : plateforme Franconienne, HG : graben de Hesse, LG : graben de la Limagne, LRG : graben du Rhin inférieur, LRhG : graben du Rhône inférieur, NBG : graben de la Bresse septentrionale, RG : graben de Roanne, SBG : graben de la Bresse méridionale, URG : graben du Rhin supérieur, V : Vosges, VG : graben de Valence.

Séparé par le massif Schisteux Rhénan, le Fossé Rhénan Supérieur se prolonge au NW par le Fossé Rhénan Inférieur, globalement orienté NW/SE, qui s’élargit rapidement vers le graben de la mer du Nord. Le Fossé Rhénan Inférieur correspond à un bassin allongé, délimité par des failles normales, dont la subsidence apparait plus importante sur le flanc ouest (Geluk et al., 1994). Dans le Fossé Rhénan Supérieur, seul le Kaiserstuhl traduit une activité volcanique intra bassin datée du Miocène, alors qu’il n’y a aucune trace d’activité volcanique dans le Fossé Rhénan Inférieur. D’importants épanchements volcaniques sont observables dans la dépression de Hesse, liés à l’activité Oligocène/Miocène du Vogelsberg. Dans la partie sud du fossé, le demi-graben de Mulhouse sépare les bassins de Dannemarie et de Bâle/Sierentz en formant un haut topographique d’environ 200 m au dessus de la plaine. Il correspond à un système de grands blocs basculés, peu fracturés, délimités par des zones de

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failles indiquant des réactivations tardives en failles transformantes (Rotstein et al., 2005a; Rotstein et al., 2005b).