La Lorraine, située au carrefour des influences géologiques du Bassin parisien et du Massif vosgien, présente une complexité structurelle qui définit non seulement son relief, mais également la nature profonde de ses sols. Cette terre, marquée par 200 millions d'années de sédimentation à l'ère secondaire, offre une mosaïque de formations qui dictent les usages agricoles, l'architecture traditionnelle et l'histoire industrielle de la région.
Une structure en « pile d’assiettes » : la dynamique sédimentaire
La géologie du Bassin Parisien, en offrant une succession de couches disposées en arc de cercle, joue un rôle important dans la distinction des paysages de Meurthe-et-Moselle. À l’échelle du Bassin parisien, ces roches s’organisent à la manière d’une pile d’assiettes : les formations les plus anciennes se situent en dessous et apparaissent à la périphérie, tandis que les plus récentes se superposent en strates concentriques.
L’empilement de roches tendres et de roches dures, ainsi que le lent soulèvement du Massif Vosgien, sont à l’origine du relief des côtes (ou cuestas), éléments caractéristiques des paysages lorrains. Ces couches s’appuient sur le socle gréseux plus ancien du Massif Vosgien qui apparaît à l’est du département, avec les grès vosgiens du Trias (Buntsandstein) ; puis viennent les calcaires coquilliers du Muschelkalk et les marnes et argiles du Keuper qui forment le Plateau Lorrain ; enfin les couches du jurassique composent les reliefs des Côtes à l’ouest. L’origine du relief de cuestas réside dans cette alternance de couches de roches sédimentaires perméables et résistantes (calcaires) et de roches plus tendres et peu perméables (marnes) qui se sont accumulées durant l’immersion du Bassin parisien à l’ère secondaire.
Le socle vosgien et la palette colorée des grès
À l’ère primaire s’élevait une montagne à la place de l’actuel Bassin Parisien. Les Vosges étaient alors une zone de delta recevant les dépôts de l’érosion de cette montagne hercynienne, les rivières coulant alors vers l’est. Les roches sédimentaires continentales se sont accumulées durant le Trias inférieur (Buntsandstein), formant les couches de grès vosgiens (sables cimentés) sur 200 mètres. Les grès et conglomérats du Buntsandstein forment aujourd’hui une large ceinture de collines boisées qui s’étendent autour du massif granitique : ce sont les Basses Vosges ou Vosges gréseuses.
La couleur rose des grès, qui magnifie les paysages du sud du département et contribue à leur identité, s’explique par la présence de fer libéré lors du processus d’altération des grès : les minéraux ferromagnésiens se décomposent en libérant du fer. Ce dernier forme des oxydes divers qui donnent à la roche un aspect bigarré, d’où les nuances colorées qui apparaissent dans les grès roses (le terme Buntsandstein signifie « grès multicolore »).
Histoire géologique des Vosges
Le Plateau Lorrain : entre marnes et sel gemme
Le plateau lorrain fait partie du vaste plateau qui s’étend entre le Massif Vosgien et la Côte de Moselle sur les départements de la Moselle, de la Meurthe-et-Moselle et des Vosges. Il présente des reliefs amples et peu marqués, composant des paysages essentiellement agricoles aux grandes ouvertures visuelles. Au niveau du Keuper ou marnes irisées, on observe un ensemble d’argiles et de calcaires : les argiles gypseuses et salifères de Dombasle formant d’importants gisements de sel gemme, ainsi que des argiles fortement colorées renfermant des bancs de sulfate de chaux et de magnésie.
À l’est de Lunéville, les marnes irisées sont masquées sous une grande surface à alluvions anciennes gréseuses descendues des Vosges, donnant des terres froides sableuses incultes qui reposent sur un sous-sol imperméable ; elles sont ainsi essentiellement occupées par le bois de Mondon qui s’étend entre les vallées de la Meurthe et de la Vezouze.
Les Côtes de Meuse et le karst : l'empreinte de l'eau
Sur les versants des côtes, l'érosion dans les calcaires des plateaux se fait par infiltration de l’eau dans les nombreuses fissures ou diaclases de la roche. Elle entraîne une dissolution du calcaire qui, associée à la circulation de l’eau, conduit à la formation d’un karst, phénomène bien connu en Lorraine, avec des vallées sèches sur les plateaux calcaires et des résurgences dans les vallées et plaines. La dissolution complète du calcaire laisse sur place une argile de décalcification. Le sous-sol y est calcaire et le sol peu profond. L’eau est rare en surface car elle s’infiltre facilement.
Les sols calcaires des plateaux du Pays-Haut, de Haye et des Côtes de Meuse, sont issus des couches du jurassique moyen et supérieur. Les marnes et argiles couvrant la Woëvre et le Plateau lorrain constituent des sols lourds et collants, les « terres fortes », difficiles à cultiver. À cet ensemble s’ajoute une zone de transition entre pays calcaires et pays d’argiles, avec des sols issus des couches du jurassique inférieur (lias). Ils sont constitués par une succession de lits de marnes intercalés entre des bancs de calcaires, donnant des sols argilo-calcaires ou argilo-siliceux généralement riches et faciles à travailler.
Les ressources minérales : richesse et mutations industrielles
Le sous-sol lorrain regorge d’une grande variété de matières premières qui ont fait la richesse de la région. En Lorraine, le fer est omniprésent. Presque partout la couleur plus ou moins rougeâtre des sols montre son existence. Les gisements de Meurthe-et-Moselle forment un bassin ferrifère important couvrant 1000 km² et répartis en deux secteurs : Briey-Longwy, le plus important, et Nancy. Il faudra attendre l’invention du procédé Thomas-Gilchrist en 1877 pour lancer l’exploitation industrielle de la minette lorraine.
L’industrie du sel marque également fortement les paysages, notamment dans la vallée de la Meurthe, où les talus des bassins de décantation prennent des proportions impressionnantes, remodelant considérablement le fond de vallée. Les formations du quaternaire, accumulées dans les vallées, sont aujourd’hui le siège de nombreuses sablières qui concernent la majorité des fonds de vallées de la Moselle et de la Meurthe. Les étangs formés après l’extraction des matériaux dessinent ainsi un paysage d’eau souvent discret à hauteur d’homme mais particulièrement visible depuis les hauteurs.
Architecture et identité : la pierre comme témoin
L’architecture est un témoin précieux de la nature des sols et des sous-sols. Les teintes et nuances particulières des matériaux de construction, leur mise en œuvre, participent à la personnalité des pays et l’identité des paysages de Meurthe-et-Moselle. La géographie et la géologie originales du département offrent une grande variété de pierres à bâtir qui proposent un panel de couleurs allant du rouge au blanc en passant par les jaunes.
Les calcaires, extraits des côtes, sont le plus couramment utilisés. Ils sont généralement d’une teinte blanc beige, mais peuvent par endroit présenter une couleur jaune lumineuse lorsque la concentration en oxyde de fer est plus importante, notamment dans le Pays-Haut, avec la célèbre pierre de Jaumont. Dépourvu d’oxyde de fer, les calcaires des Côtes de Meuse présentent quant à eux un blanc pur au grain très fin, avec notamment la pierre d’Euville, très recherchée pour les sculptures ornant les édifices. Les grès, quant à eux, se retrouvent dans le sud-est du département, à proximité des Basses Vosges. Ils présentent une couleur qui varie du blanc au rouge brique, en passant par le brun rosé, certains étant bigarrés.
Gestion des sols : défis environnementaux et agricoles
Les sols de Lorraine sont en majorité occupés par l’agriculture (54%) et les espaces naturels (forêts) représentent une forte proportion du territoire (40% environ). Les sols agricoles sont marqués par l’excès d’eau (hydromorphie) qui a suscité d’importantes opérations de drainage depuis les années 1970. Le drainage permet la mise en culture de terres humides, mais modifie le régime hydrique général et conduit à la raréfaction des écosystèmes humides.
Dans les zones agricoles, le ruissellement lié à de fortes précipitations entraîne le départ de terre par érosion, de façon insidieuse en emportant les éléments fertiles, de façon spectaculaire en creusant des ravines. Depuis 1985, 711 communes ont été touchées par une ou plusieurs coulées boueuses en Lorraine. Par ailleurs, la région est marquée par d’importantes surfaces délaissées par les mutations industrielles où les sols naturels ont été remplacés par des technosols pouvant receler des pollutions. Cette spécificité de la Lorraine l’a amenée à développer un savoir-faire et une recherche ciblés vers la requalification des sols industriels, positionnant la région au premier plan national pour la gestion des sites et sols dégradés.
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