La plaine d’Alsace correspond à un remplissage de différentes roches sédimentaires (calcaires, marnes, sables, évaporites …), recouvert en surface par les alluvions quaternaires des différentes terrasses alluviales du Rhin. La coupe géologique simplifiée de la région révèle la disposition relative des terrains.
Les Vosges se situent dans la continuité du Bassin de Paris, ce qui explique la relative pente douce de son versant lorrain. Le rebord vosgien du fossé alsacien correspond à une faille majeure, dite vosgienne, qui juxtapose des roches d’âges différents. En plusieurs secteurs, la faille vosgienne est accompagnée d’un champ de failles, en particulier dans les régions de Saverne et de Ribeauvillé, dont les décalages des compartiments dessinent les collines sous-vosgiennes.
Une deuxième faille importante, la faille rhénane, marque la limite du fossé au pied des collines sous-vosgiennes. À la latitude de Colmar, l’observation de la carte géologique révèle la présence, du côté allemand, d’un grand volcan, aujourd’hui éteint : le Kaiserstuhl. Au sud de Mulhouse, la région du Sundgau recèle des dépôts alluvionnaires apportés par l’ancien cours du Rhin, quand ce dernier coulait vers la Saône et le Rhône. Sources : carte géologique de la France au millionième, BRGM et François MICHEL, Le Tour de France d’un géologue.
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