Bord du Fossé du Rhin vu de la plaine d’Alsace.
© F. Bergerat


Le fossé du Rhin fait partie d'un ensemble de fossés, appelé rift Ouest-européen, s'étendant du Sud de la France au Nord de la Belgique. Il est le témoin du premier stade de la fragmentation d'un continent. Élie de Beaumont y a défini la notion de graben en 1827.

De chaque côté, les crêtes forment des reliefs de 1500 à 2000 m d'altitude (Vosges, Forêt Noire). Sur le versant opposé au fossé, la pente est douce, quelques degrés seulement.
Sur le versant situé du côté de l'axe du rift, la pente est raide (10%) : c'est le bord faillé du fossé où des blocs affaissés constituent de gigantesques marches d'escalier plus ou moins visibles dans le paysage.

Le fossé du Rhin ne correspond pas uniquement à la plaine d’Alsace, les massifs des Vosges à l’Ouest et de la Forêt Noire à l’Est font morphologiquement partie de cet ensemble.

Ces massifs d’environ 1500 m d’altitude constituent les épaulements du fossé.

De chaque côté, un champ de fractures s’intercale entre les massifs et le fossé. À l’Ouest, elles constituent les "collines sous-vosgiennes" formées de terrains sédimentaires d’âge secondaire, séparés des Vosges par la faille vosgienne et du fossé par la faille rhénane.

Le fossé au sens strict, d’axe NNE-SSW est rempli de sédiments d’âge tertiaire.

La structure géologique du fossé est un graben. Elle est bien connue en raison des forages pétroliers et géothermiques et des campagnes sismiques profondes ECORS qui y ont été effectués.

Le fossé est constitué de petits horsts et grabens. Le socle se situe entre 1200 et 3500 m de profondeur.

Les failles ont près de la surface des pendages de 60°, voire 80° ; leurs rejets sont très variables, de 200 m à 1800 m. En cumulant l'ensemble des rejets, on estime la subsidence maximum du fossé à près de 5 km. Ces grandes failles favorisent la circulation d'eaux thermales d'origine profonde.

Le fossé formé est rapidement envahi par la mer, d'abord en liaison avec l’océan alpin. Il s'y dépose en particulier des sédiments à intérêt économique : des sels de sodium et de potassium et, ailleurs, des marnes et grès où du pétrole s'est accumulé (gisement de Péchelbronn). Le fossé s’ouvre ensuite vers la Mer du Nord. Puis un basculement régional dû à la surrection des Alpes provoque le retrait de la mer et seuls des lacs d’eaux douces subsistent.

Le volcanisme est apparu tardivement, au Miocène vers 15 Ma. Des éruptions volcaniques importantes ont édifié les massifs du Volgelberg au Nord et du Kaiserstuhl au Sud. L’apparition tardive du volcanisme indique le caractère passif de ce rift.