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Les départements français
La Haute-Saône
[Histoire de la Haute-Saône]
Le département de la Haute-Saône a été formé d'une partie de la Franche-Comté. Sa superficie est de 541.800 hectares; sa population est de 239.372 habitants (2010).

Ce département est très différent d'aspect des deux départements franc-comtois traversés par le Jura, et se divise en deux parties. Au Nord-Est, dans l'arrondissement de Lure, il y a une région montueuse, couverte par les monts Faucilles et leurs contre-forts méridionaux, et par un rameau du ballon d'Alsace où se trouvent les ballons de Servance et de Lure tout ce massif est accidenté, très peu fertile et n'offre que des bois et quelques pâurages alpestres. Au Sud-Ouest, est une région de plaines fertiles, accidentées par des coteaux couverts de vignes, et arrosées par l'Oignon et par la Saône, sur les rives de laquelle sont de riches pâturages. La Haute-Saône renferme 162.000 hectares de bois, 60.000 de prés et 21.000 de landes et de terres incultes.

Principales communes

Rang Arr. Commune Population
1
2
Vesoul 17 226
2
1
Héricourt 10 678
3
1
Lure 8 524
4
1
Luxeuil-les-Bains 7 962
5
2
Gray 6 578
6
1
Fougerolles 4 039
7
1
Saint-Loup-sur-Semouse 3 837
8
1
Champagney 3 654
9
2
Échenoz-la-Méline 3 090
10
2
Port-sur-Saône 3 023
Rang Arr. Commune Population
11
1
Ronchamp 2 936
12
2
Arc-lès-Gray 2 714
13
2
Vaivre-et-Montoille 2 434
14
1
Saint-Sauveur 2 223
15
2
Noidans-lès-Vesoul 2 155
16
1
Froideconche 2 067
17
2
Champlitte 1 900
18
1
Plancher-Bas 1 872
19
2
Navenne 1 846
20
2
Jussey 1 833
Codes des arrondissements : 1 = Lure, 2 = Vesoul.
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Situation, limites, superficie

Le département de la Haute-Saône se nomme ainsi de sa situation, non pas sur la Saône tout à fait supérieure, mais qui est bien la « haute » Saône tout de même, puisque cette rivière, lorsqu'elle entre dans le territoire ainsi désigné d'après elle, n'est encore qu'à 21 ou 22 km de sa source en droite ligne, à 48, tous détours compris, et que sa largeur moyenne de 13 m en fait à peine une rivierette dont l'été se charge de faire presque un ruisseau. Situé donc sur la Saône « d'en haut », dans la région orientale de la France (et dans le Nord-Est plutôt que dans l'Est). Il confronte : du Nord-Ouest, au département de la Haute-Marne; du Nord, à celui des Vosges; de l'Est, au territoire de Belfort, détaché du Haut-Rhin; du Sud, à ceux du Doubs et du Jura; de l'Ouest, à celui de la Côte-d'Or.  Son chef-lieu, Vesoul, est à 310 km au Sud-Est de Paris à vol d'oiseau, à 384 par chemin de fer, à 65 km seulement de la frontière suisse; à peu près sous le même parallèle que Vannes, Redon, Segré, La Flèche, Blois, Clamecy, Avallon, Semur-en-Auxois, Belfort, et le même méridien que Nancy, Mirecourt, Genève (en Suisse), Annecy, Gap, Digne, Brignoles, Hyères. 

Dans l'ensemble, ses limites n'ont rien de naturel; presque toujours il borde les départements de son pourtour par des lignes conventionnelles, de pur hasard, suivant un chemin, un fossé, ou bien rien du tout. Comme limite naturelle, on doit noter d'abord, sur une longueur d'une quarantaine de kilomètres, la crête vosgienne qui le divise du département des Vosges au Nord-Est, puis du territoire de Belfort à l'Est, et qui, haute de 800, 1000, 1100, presque jusqu'à 1200 m, est une démarcation sérieuse. Moins sérieux (car une rivière unit autant qu'elle sépare) sont le cours de la Saône pendant 9 à 10 km à partir du confluent de l'Ognon, en remontant, comme limite, avec le département de la Côte-d'Or, et le cours de l'Ognon susnommé, pendant une centaine de kilomètres, comme frontière avec les département de la Côte-d'Or, du Jura, du Doubs.

Comme dimensions, la plus grande ligne qu'on puisse tracer sur son territoire, d'un bout à l'autre de ce même Ognon, du Nord-Est au Sud-Ouest, de l'arête des Vosges à la plaine de la Saône, arrive à 115 km; ses largeurs vont à peu près du simple au double, de 40 à l'Ouest ou à l'Est à 80 au centre, sous un méridien un peu à l'occident de Vesoul; son pourtour dépasse 460 km, sans les sinuosités et crochets minuscules. Enfin, son aire est de 5418 km², soit presque exactement le centième de la France : il est inférieur de près de 800 km² à la moyenne du département français.

Curiosités naturelles

La nature n'offre pas de scènes grandioses dans la Haute-Saône, car la mer et les hautes montagnes lui manquent, et elle n'a ni beaux lacs ni hautes cascades. Mais certaines curiosités naturelles n'y sont pas rares. Les gouffres qui absorbent les eaux et les grandes fontaines qui les ramènent, au jour y sont surtout en très grand nombre.

Le Frais-Puits, justement fameux, est situé à quelques kilomètres au sud-est de Vesoul, à 1500 mètres du village de Quincey, tout près de la ligne de Besançon. Cet entonnoir de 60 mètres de tour, sur 16 à 17 mètres de profondeur, n'a pas une goutte d'eau en temps ordinaire mais, à la suite de grandes pluies, il se remplit avec une impétuosité terrible : il peut vomir jusqu'à 80 ou 100 mètres cubes d'eau par seconde. Il inonde alors la plaine de Vesoul et accroît tellement le Durgeon que celui-ci, devenu une forte rivière, fait déborder la Saône. Mais le cas est rare, et le tribut du Frais-Puits est généralement fort au-dessous de l'énorme débit de 100 mètres cubes par seconde. On doit considérer ce curieux entonnoir comme le déversoir accidentel 
d'un bassin souterrain dont la font de Champdamoy est le déversoir constant.

La font de Courboux, moins célèbre que le Frais-Puits, lui ressemble beaucoup : d'un pourtour de 150 mètres, d'une profondeur de 10, elle forme en temps ordinaire un ruisseau insignifiant; mais qu'il pleuve longtemps ou qu'un fort orage s'abatte sur le pays, elle verse toute une rivière qui couvre le vallon de la Quenoche, puis celui de la Linotte, et va enfler le cours de l'Ognon. La font de Courboux se trouve dans une commune du canton de Rioz, Pennesières-et-Courboux.

Ce sont là les deux sources occasionnelles les plus curieuses du département; mais il en est beaucoup d'autres, parmi lesquelles nous citerons le puits de Voillot ou de Voyo, dans la commune de Varogne (bassin du Bâtard, au nord de Vesoul); le trou de Vaugerard, qui a 50 mètres de tour et 15 de profondeur, dans la commune de Châtenois (bassin de la Colombine, au nord-est de Vesoul); le trou de Veuvey, sur le territoire de Calmoutier (bassin de la Colombine, à l'est-nord-est de Vesoul); le trou de la Roche, dans le bassin du ruisseau d'Echenoz-la-Meline, qui débouche dans la vallée de Vesoul; le puits de Jacob, à Cult, canton de Marnay, profond de 10 mètres, sur 40 mètres de tour; la fontaine d'Etuz, dans le même canton de Marnay; le trou de Pouzelot, à Hugier, également dans le canton de Marnay; l'entonnoir de Pré-Jean d'Achey, près de Filain, canton de Montbozon, etc.

Quant aux sources proprement dites, on ne saurait citer toutes celles qui émettent un grand volume d'eau, tant elles sont nombreuses. Il faut se borner à mentionner les plus abondantes : la source du Plancy, celle de Champdamoy, le gouffre de Gourgeon, la fontaine de Fouvent, celle de Jaleux, celle de Lure.

Il y a quelques petites cascades dans la région des Vosges, mais elles ne sont ni hautes ni abondantes, et on ne les connaît guère hors des vallons où elles se précipitent. On pourrait citer celle du Brigandoux, formée par le Beulletin en amont de
Faucogney.

Relief du sol 

La Haute-Saône se divise nettement en deux régions, la région des collines et la région des montagnes, celle-ci incomparablement la plus petite et reléguée au Nord-Est du département, à l'extrémité de l'arrondissement de Lure, en bordure avec le département des Vosges et le territoire de Belfort. Elle fait partie de cette chaîne des Vosges.

Les Vosges seront décrites à leur article. Pour le peu qu'y participe la Haute-Saône, ce département n'en possède nulle part les deux versants, mais partout et toujours le versant occidental seulement. Elle ne possède rien de la chaîne mère, de l'arête principale. Ce qui lui en revient, ce sont deux chaînons détachés du Ballon d'Alsace, lequel, voisin du département, mais ne lui appartenant pas, se dresse à la hauteur de 1242 m, sur la triple frontière du département des Vosges, du Haut-Rhin, du territoire de Belfort, et à la commune limite de la Lorraine, de l'Alsace, de la Franche-Comté. De ces deux chaînons, l'un se dirige vers le Nord-Ouest, l'autre vers le Sud-Sud-Ouest. Le chaînon  du Nord-Ouest partage les eaux courantes suivant les deux grandes pentes européennes; il les envoie : au Nord, vers l'océan Atlantique par la Moselle et le Rhin; au Sud, vers la Méditerranée par la Saône et le Rhône; il culmine par le Ballon de Servance (1210 m), qui est le plus haut lieu de la Haute-Saône, puis il descend rapidement au-dessous de 1000 m, ensuite de 800, et marche à la rencontre des Faucilles, plateau raviné qui lui succède comme séparateur des eaux penchées vers la Méditerranée et des eaux inclinées vers l'Atlantique. Le chaînon du Sud-Sud-Ouest, tout entier sur le versant du Rhône, lève plusieurs cimes au-dessus de 1000 m, notamment le Ballon de Saint-Antoine (1126 m) et la Planche des Belles-Filles ou Ballon de Lure (1149 m). Les lieux d'habitation les plus élevés du département se trouvent naturellement dans la zone vosgienne : Belfahy est plus ou moins à 900 m d'altitude, sur un chaînon détaché du Ballon de Servance et parallèle (de l'autre côté de la vallée du Rahin) au chaînon des ballons de Saint-Antoine et de Lure; Château-Lambert, non loin des sources de l'Ognon, a le plus bas de son site à 646 m.

Lure, Luxeuil, Saint-Loup-sur-Semouse, ce sont les villes jusqu'où s'étendent les granits et les grès des Vosges et les roches anciennes auxquelles succèdent des roches relativement modernes, lias et jurasique, crétacé, et jusqu'à des terrains tertiaires, voire quaternaires, toutes formations qui constituent le relief du reste de la Haute-Saône. Ce qui domine, et de beaucoup, c'est le jurassique, la pierre craquelée qui a fait de la majeure partie du département une des terres classiques des absorptions et des régurgitations de l'eau de surface engloutie par les trous et fissures, les avens grands ou petits, phénomènes curieux dont on dira plus bas les plus remarquables à propos du régime des eaux. Ce genre de roches comporte naturellement des coteaux et plateaux très secs, des ravines sans ruisseaux - puisque les eaux courantes y ont été avalées par des bois-tout, - mais, en compensation, les vallons regorgent de sources très claires, quelques-unes de magnifique abondance, et le luxe d'eau y donne le luxe d'arbres et la fraîche verdure. Heureusement pour la Haute-Saône que ses hautes plaines, ses collines riches en fer sont encore boisées sur de vastes espaces; et partout où il y a bosquets et forêts, il y a aussi paix, solitude et beauté. Quant aux grandes vallées, sur Saône, Lanterne, Ognon, elles se distinguent par de magnifiques prairies, des sites gracieux, des villes et des bourgades pittoresques. Les coteaux de ce centre, de ce sud, de cet ouest du département dépassent généralement 250 m, et très souvent 300; quelques-uns montent au-dessus de 400 et jusqu'à 469 au mont du Chanois, à 9 km au Sud, un peu à l'Ouest de Vesoul. Le lieu le plus bas du territoire, c'est le confluent de la Saône et de l'Ognon, à 186 m au-dessus du niveau de la mer.

Géologie

Généralités.
La constitution géologique du département de Ia Haute-Saône est relativement simple. On peut la schématiser de la façon suivante. Si l'on considère que la forme du département est grossièrement celle d'une ellipse de direction on peut dire que la partie Nord-Est dont l'altitude est la plus considérable (Ballons d'Alsace), appartient à l'extrémité méridionale des Vosges, formée de terrains cristallins et éruptifs autour desquels se montrent une série d'auréoles formées de permien, de trias, de lias et de jurassique. La régularité de cette disposition est interrompue par des accidents que nous verrons plus loin. La région située au Sud de Vesoul, entre Héricourt et Pesmes, se rattache au Jura et offre la disparition spéciale des terrains de cette contrée. Il existe une région intermédiaire située à l'Ouest d'une ligne passant par Vesoul et Pesmes qui offre une physionomie propre. La portion vosgienne comprend la partie montagneuse du département (granit, carbonifère, permien, trias et lias). La partie jurassienne est constituée par le jurassique et un peu de crétacé, la région intermédiaire est formée par le jurassique avec flots de crétacé et de tertiaire.

Tectonique.
Les Vosges ayant joué le rôle de môle ou d'île pendant une grande partie des temps géologiques, les terrains forment autour de ce môle une série d'auréoles de plus en plus anciennes, à mesure qu'on s'en éloigne. Les plus rapprochées (carbonifère) ont été fortement redressées. Le Jura, soumis à de fortes compressions, s'est faillé et la direction d'un grand nombre de failles est Nord-Est-Sud-Ouest. La région comprise entre la partie méridionale des Vosges et la portion occidentale du Jura (région entre Gray et Vesoul), a ainsi formé une sorte de cuvette, de fond de bateau, dans lequel l'on trouve précisément les terrains plus récents qui ont pu être conservés grâce à ce plissement. C'est là que se montrent précisément, entre Pesmes et Gy, une grande partie du crétacé et du tertiaire.

Cette contrée intermédiaire soumise ainsi d'une part aux efforts de plissements du Jura, et de l'autre à celui des Vosges, s'est accidentée de grandes failles Est-Ouest et Nord-Sud, n'ayant pas moins de 60 à 80 km de long et faisant buter les divers terrains du jurassique les uns contre les autres. Il faut surtout citer la faille qui s'étend depuis les environs de Faverney jusqu'au delà du département vers Grandehamp. Quelques-unes de ces failles ramènent au jour le granite au milieu du jurassique. La région la plus disloquée est celle du Jura qui présente une intrication de failles excessivement curieuse et un morcellement énorme du jurassique et du crétacé. Ce sont de véritables paquets de couches qui butent les uns contre les autres. En résumé, on peut dire que le jurassique forme à lui seul plus de la moitié du département et que l'autre moitié est surtout constituée par le granit, le carbonifère, le permien, le trias et le crétacé.

Stratigraphie
Le terrain paléozoïque (gneiss et micaschistes) ne se montre qu'à l'extrémité Nord du département vers le val d'Ajol, où il constitue un des contreforts du Ballon d'Alsace.

Le silurien n'existe pas.

Le dévonien ne forme qu'un îlot de quelques kilomètres de long, au Nord de Champey, dans les bois de Nau et de Saulnot; il comprend des schistes argileux, avec des lentilles de marbres à Crinoïdes renfermant une faune dévonienne : Phacops laevis, Spirifer Verneuilli, Chonetes Sarcinulata.

Le carbonifère forme une large ceinture au Sud du Ballon d'Alsace. Les assises qui enveloppent ainsi le massif ancien ont été fortement redressés à plus de 1000 m, par suite de leur refoulement contre ce Ballon. Elles arrivent ainsi à constituer les plus hautes collines de la région (plus de 1200 m). 

Cette formation, qui s'étend au delà de Faucogney à l'Ouest, de Mélisey au Sud et vers Giromagny à l'Est, est recouverte, par places, par des lambeaux triasiques et traversée par de nombreux affleurements de roches porphyritiques et surtout porphyriques. On a d'abord rapporté cette formation carbonifère au culm. Elle est formée à la base par des gros éléments de granit, de quartz et de porphyrite. Ce conglomérat, formation torrentielle, est surtout bien dé veloppé au pied des ballons. Mais on retrouve une formation semblable à d'autres niveaux où elle est intercalée au milieu de schistes et de grauwacke avec des niveaux de tufs orthophyriques et porphyritiques et des coulées interstratifiées d'orthophyres et de porphyrites. Dans les schistes de Planche-les-Mines, où l'on observe de nombreuses coulées de porphyrite, on a recueilli Productus giganteus et dans la grauwacke de quelques points : Productus semireticulatus, Chonetes tuberculata, Philippsia gemmulifera, ce qui les fait rapporter au dinantien. Ces schistes d'ailleurs seraient inférieurs aux conglomérats à Bornia et les formes typiques du culm feraient défaut dans la grauwacke. Il faudrait en conclure que tout le carbonifère est d'âge dinantien. Pendant tout la carbonifère inférieur, le rivage fut en voie d'émersion et il se produisit de nombreuses fractures par lesquelles sortirent les multiples coulées de porphyrites et d'orthophyres intercalées dans les sédiments.

Carbonifère supérieur. Après le plissement hercynien, il se forma des bassins houillers sur le pourtour des Vosges; le plus important se trouve dans le département de la Haute-Saône à Ronchamp. Ce bassin, de plusieurs kilomètres de long, est constitué par un ensemble de conglomérats, de grès et de schistes avec plusieurs couches de houille à flore stéphanienne : Annularia, sphenophylloïdes, etc.

Le permien forme une bande s'étendant au Sud de la bande carbonifère depuis Giromagny et Ronchamp jusqu'à Couvenant. Il offre un faciès bien caractéristique. Il comprend des grès et des conglomérats feldspathiques, de couleur très vive, rouge ou violacée dans lesquels on trouve de nombreux fragments bréchiformes de porphyres pétrosiliceux. Ce sont là de vrais tufs porphyriques, en relation avec des anciens centres volcaniques démantelés. A ces conglomérats sont associés des tufs; argileux (argilolites) de couleur variée, lie de vin, renfermant des fossiles végétaux, fréquemment silicifiés (Psaronius, Cordaites).

Le trias se montre sur une assez vaste étendue, depuis Jouvelle, Blondefontaine, à l'Ouest, dans la direction des Ballons, vers Fougerolles, Luxeuil, Faverney, Lure, et, d'autre part, il constitue une bande allant depuis Villersexel dans la direction de Belfort. Il repose indifféremment sur le granite des Ballons, le carbonifère et le permien.
Le trias inférieur est constitué par le grès des Vosges, de couleur rouge brique, recouvert par des grès violacés, argileux (grès bigarrés), en gros bancs (40 m) sur lesquels reposent des grès fins micacés et argileux (40 m à Woltzia heterophylla, Equisetum mougeoti, etc.

Le trias moyen (muschelkalk) offre un développement plus considérable (100 m). Il est surtout sableux et dolomitique à la base (Ter. vulgaris) et constitué par des calcaires à entroques, dolomitiques et marneux à Encrinus liliiformis, Gervilia socialis, Ceratites nodosus, à la partie supérieure.

Le trias supérieur ou keuper (120 m) occupe une grande surface. Il comprend à la base des marnes bariolées avec houille sulfureuse, sel (Gouhenans, Saulnot) et gypse intercalés et exploités.

Ces marnes sont recouvertes par des argiles bigarrées rouges avec bancs de dolomies blanches et compactes terminant l'étage.

Jurassique. Le lias forme une première série d'affleurements au Nord du Jura et au Sud du massif triassique de Chenebier-Villersexel, depuis les environs de Héricourt jusqu'à Bonnel. La bande la plus importante a une toute autre direction. Elle longe l'extrémité Sud-Ouest de la région triassique étudiée plus haut et a une direction sensiblement Sud-Ouest. Elle s'étend depuis Ouge, Bourguignon, Jussey à l'Ouest vers Faverne, Vesoul jusqu'à Gouhenans, avec une largeur atteignant jusqu'à 15 km, tandis que les affleurements au Sud de Villersexel n'ont pas plus de 35 km en moyenne.

L'infralias comprend une série de grès plus ou moins marneux par places avec débris de poissons (Bonebed). Dans les marnes, on recueille Avicula conforta, Avicula precursor. La partie supérieure de l'étage est constituée par des bancs dolomitiques.

Le lias inférieur est formé surtout de marnes et de calcaires marneux exploités pour la fabrication de la chaux hydraulique. On y a reconnu les zones suivantes :

1° Zone à Am. angulatus, Am. Johnstoni, Cardin.

2° Zone à Am. bisulcatus, Gryphea arcuata, Spiriferina Walcotti.

3° Zone à fossiles phosphatés à Am. raricostatus, Zeil. cor.

Le lias moyen est également formé de marnes et de calcaires marneux à Am. Davaei et capricornus à la base et Am. margaritatus, fimbriatus avec O. Cymbium à la partie supérieure. Cet étage, qui n'a que 25 m vers Héricourt, atteint près de 90 m à Jussey.

Le lias supérieur a une épaisseur de 30 m, dans la première bande Sud-Ouest il n'a pas moins de 400 m. Il constitue une masse importante d'argiles dans lesquelles sont intercalés irrégulièrement des couches de minerai de fer, des bancs calcaires et des zones sableuses. La partie inférieure est surtout constituée par des marnes noires, schisteuses, bitumineuses, chargées de Posidonies. Le minerai de fer est exploité à Jassey. On a reconnu les zones suivantes :

1° schiste à Posidonies;

2° zone à Am. thouarsentis; 

3° zone à Am. striatulus, Astarte Woltzi;

4° zone à Am. opalinus; 

5° zone à Am. aalensis.

Le jurassique proprement dit forme une grande partie du Sud-Ouest du département, c.-à-d. le territoire compris entre les vallées de l'Oignon, Gouhenans, Vesoul (au Sud), Port-sur-Saône, puis la région délimitée par la grande faille de Grandchamp-Purgerot qui fait buter le trias et le lias au Nord contre le jurassique au Sud. Les affleurements qui sont sensiblement Est-Ouest, depuis Vesoul jusqu'à Champlitte, sont profondément déchiquetés par les failles Nord-Est-Sud-Ouest dans toute la portion jurassienne, principalement depuis Mézières jusqu'à Pesmes.

Le bajocien, dont l'épaisseur varie de 50 à 100 m, est formé à la base par des calcaires oolithiques ferrugineux, jadis exploités, à Am. Murchisonae, surmontés par des calcaires à entroques et à Polypiers, formant des escarpements assez curieux avec Echinides, Bel. gingensis, Am. propinquans, etc. Le tout est couronné par des calcaires oolithiques à Polypiers avec, par places, des rognons siliceux.

Le bathonien, dont l'épaisseur a atteint 150 m, offre divers faciès. D'une façon générale, il comprend à la base des calcaires oolithiques exploités comme pierre de construction : Am. Parkinsoni, Clypeus Ploti Ostrea acuminata; à la partie moyenne des calcaires compacts sublithographiques, associés à des calcaires suboolithiques à Am. ferrugineus, Rhynch. decorata, Ter. globata, et à la partie supérieure, des calcaires roux, sableux, surmontés de la dalle nacrée (calcaires mi-partie oolithiques, mi-partie spathiques), à Rhynch. spinosa, O. Knorri, Zeill. ornithocephala, Ter. digona, Ter. cardium, Echinobrissus clunicularis.

Le callovien ne se présente que sous forme d'une couche intermittente de marnes ou de calcaires marneux parfois à Am. anceps, Am. coronatus, Ter. pala, Ter. dorsoplicata (Env. de Champlitte, minerai de fer).

L'oxfordien forme une longue bande depuis Eprels jusqu'à Entoreilles. Une autre bande s'étend aux environs de Champlitte. Il est en grande partie couvert de bois. Son épaisseur varie de 60 à 100 m. Il est constitué surtout par des marnes et des calcaires marneux renfermant des chailles (chaux hydraulique) très fossilifères. A la base, Am. Mariae, Lamberti et Cardatus. A la partie supérieure Am. Martelli. Les chailles proviennent invraisemblablement d'éponges siliceuses.

Le rauracien (40 m) offre un remarquable développement aux environs de Champlitte, de Riez et de Gézier. Il est constitué par un ensemble de calcaires blancs, crayeux, grumeleux, oolithiques ou suboolithiques avec : Nérinées Diceras arietinum, Cardium corallinum. Polypiers, Glypticus hieroglyphicus, Cidaris florigemma, etc.

Le séquanien (60 m) comprend des marnes et des calcaires compacts et crayeux à Waldh. humeralis, Astarte minima, Polypiers, Nérinées, etc.

Le kimméridgien, qui forme une série d'affleurements le long de la vallée de la Saône et dans la région faillée, est constitué à la base par des calcaires marneux à Ner. gosae et Ter. subsella et à la partie supérieure par des calcaires compacts et marneux à Ter. subsella et O. virgula.

Le portlandien (Gray) offre des calcaires compacts à Am. gigas, Hemicidaris purbeckensis, surmontés par des calcaires marneux à Am. salinensis, que recouvre la dolomie portlandienne.

Le crétacé a des affleurements limités au grand synclinal qui s'étend entre la rive gauche de la Saône et la région préjurassienne marquée par une ligne passant par Vesoul et Pesmes. Il faut signaler cependant quelques îlots de peu d'importance dans la boucle de l'Oignon vers Sornay. D'une façon générale, cette formation n'offre qu'une faible étendue dans le département et elle n'est représentée que par le crétacé inférieur et le cénomanien.

Le néocomien, constitué par des calcaires jaunâtres et grumeleux renferme de nombreux fossiles : Ostrea Couloni, Echinospatagus granosus, Ter. acuta, etc.

L'aptien comprend des grès verdâtres, fortement glauconieux, pétris de fossiles à l'état de moules phosphatés Am. Beudanti, Nucula pectinata, etc.

Le gault est représente par des argiles gris bleuâtres, à fossiles pyriteux : Am. mamillatus, Bel. minimus, exploitées pour la fabrication de la tuile.

Le cénomanien est formé par des calcaires marneux jaunâtres à Am. mantelli, Turrulites costatus, Ter. menardi, etc.

Les formations tertiaires ont un faible développement et sont comprises dans la cuvette dont l'axe est jalonné par la vallée de la Saône, depuis Vesoul jusqu'à Essertenne où elles recouvrent le jurassique supérieur et le crétacé qui n'effleurent, plus que sur les flancs des vallées. Autour de la forêt de la Vaivre se développe une série de calcaires marneux et siliceux, dits calcaires lacustres de la Vaivre et de Longevelle dans lesquels on a recueilli : Lymnea longiscata, Planorbis planulatus, Cyclas Thirriae, Bithynia plicata. Cette formation a été rangée dans l'éocène supérieur.

L'oligocène n'affleurerait qu'un peu en dehors des limites du département vers Talman. On n'a pas signalé de miocène.

Le pliocène est représenté par deux formations :  par des assises argileuses et sableuses à la base desquelles s'observe un minerai de fer à Mastodon arvernensis, Mastodon Borsoni, surmontées aux environs de Gray par des marnes mélangées d'agrégats calcaires à Helix Chaixi.

La formation supérieure constitue le limon des plateaux, argile-sableux recouvrant toutes les autres formations et enfin les argiles à chailles d'âge indéterminé, qui proviennent de la décalcification du jurassique sous-jacent.

Les alluvions anciennes ne se montrent guère que sur les bancs de la Saône, de l'Oignon et de la Lanterne. On y trouve de nombreuses roches des Vosges et des chailles jurassiques. On a pu y distinguer deux terrasses bien nettes avec Elephas primigenius. Il faut signaler au Sud du Ballon d'Alsace, principalement sur le carbonifère, de nombreux affleurements glaciaires constitués par des blocs erratiques et des appareils morainiques avec leurs complexes fluvio-glaciaires.

Roches éruptives. 
Les roches éruptives sont très variées, mais ne se trouvent que dans la région Nord-Est, dans le Ballon d'Alsace et sur le pourtour de ce Ballon où elles percent le carbonifère et le permien. Le Ballon d'Alsace est en grande partie constitué par le granite ordinaire, le granite à amphibole et le granite porphyroïde. Vers le val d'Ajol, ce granite est percé de filons de granulites, quelquefois fort épais de diorites, de syénites, de kersantites, de minettes, qui sont sorties entre le dévonien et le carbonifère, mais on connaît des granits et des granulites de l'époque houillère. Les roches volcaniques dominantes sont les orthophyres et les porphyrites de couleurs variées, qui se sont épanchées avant et pendant le dépôt de culm (carbonifère inférieur) et ont donné des coulées interstratifiées dans cet étage, et des brèches en relation avec des tufs (projections) renfermant la flore du culm (Lepidodendron). Toute la région méridionale des Vosges était une région volcanique à l'époque du culm (Giromagny, Faucogney). Un peu avant le culm étaient sortis des porphyres granitoïdes. En beaucoup de points le culm et les coulées d'orthophyre et de porphyre sont coupées par des filons de microgranulite et de porphyres variés; elles paraissent d'âge westphalien. Enfin, durant le permien sont sortis des mélaphyres avec serpentines. Ces mélaphyres en filons ou en coulées sont également accompagnés de tufs volcaniques. Des porphyres pétrosiliceux fournirent également des coulées à la même époque et furent eux aussi accompagné de tufs porphyriques et d'argilophyres. Ces porphyres pétrosiliceux et ces mélaphyres ont souvent leurs vacuoles remplies de minéraux secondaires. Il faut signaler quelques filons de quartz en divers points du Ballon, filons quelquefois minéralisés.

Géologie agricole. 
La plupart des rivières ont suivi la pente générale du sol. Elles coulent dans une direction Nord-Ouest-Sud-Ouest en partant des Ballons ou de leurs contreforts. Un certain nombre d'affluents de l'Oignon et de la Saône proviennent des flancs de l'anticlinal Pesmes-Lure. Un grand nombre de sources proviennent des niveaux aquifères déterminés par les marnes du trias supérieur, du lias moyen, lias supérieur, oxfordien et astertien. Dans les calcaires, on trouve plusieurs sources vauclusiennes. Sur les régions granitiques, porphyriques et gréseuses croissent les Conifères (Ballons), le chêne, le hêtre. Les céréales y poussent bien. La vigne est bien développée sur les marnes irisées, infraliasiques et oxfordiennes, tandis que les terrains trop calcaires sont assez stériles. D'autres argiles (gault), les terrains sableux ou sablo-argileux (pliocène, alluvions) sont plantés en bois. 

Hydrologie

Régime des eaux. 
On a dit plus haut, à propos des Vosges, que ces montagnes séparent ici les deux grands bassins du Rhin et du Rhône. Comme elles bornent de leur faite le département, il s'ensuit que celui-ci ne peut appartenir qu'à un seul versant, et c'est celui du Rhône, par l'entremise Saône, qui boit finalement toutes les eaux du territoire.

La Saône, arrivée du département des Vosges, entre en Haute-Saône par 234 m au-dessus de la mer, en humble rivière en temps humide, en gros ruisseau en temps sec, quand son volume descend à 258 litres par seconde. Elle y parcourt 150 km, très sinueusement, et l'on peut dire vers tous les horizons, avec le Sud-Sud-Ouest pour résultante moyenne; et dans ce long voyage errant, elle ne descend que de 48 m; c'est déjà, si près de ses origines, la plus que paisible rivière, classique en son calme comme le Rhône en sa turbulence. Elle boit le Coney, qui lui transmet le canal de l'Est et à partir duquel elle est réellement navigable : beaucoup moins naturellement que par le secours de l'industrie humaine, à force de travaux, à l'aide d'écluses, avec 2,20 m de profondeur régularisée. ce qui permet aux embarcations un enfoncement de 1,80 m à 2 m; on l'a mise, en fait de navigation, dans les mêmes conditions que ce canal de l'Est, qui relie, par la Meuse et la Moselle, la Saône an réseau des canaux du Nord et du Nord-Est. Elle hume l'Amance dans le bassin de prairies de Jussey, absorbe l'Ougeotte la Superbe, puis la Lanterne, baigne Port-sur-Saône, confisque Scyotte et Durgeon, passe devant Scey-sur-Saône, devant Vellexon, lieu d'embouchure de la Romaine, que suivent de près la Gourgeonne et le Vannon, puis le Saôlon, devant Gray où finissent la Morthe et les Ecoulottes, s'empare de la Sousfroide, de la Tenise, de la Vingeanne, et déjà « bourguignonne », ce qui veut dire ici relevant de la Côte-d'Or par sa rive droite (pendant une dizaine de km), passe par l'autre rive dans ce même département, au confluent de l'Ognon, par 186 m au-dessus de la mer. En ce lieu « terminal », elle est déjà notable rivière, grâce surtout au Coney, à la Lanterne, à l'Ognon, avec 16 mètres cubes par seconde en étiage, 40 en bonnes eaux, 80 (plus ou moins) en module, c.-à-d. avec compensation de tous les débits de l'année, tant des eaux plus basses que l'étiage que des crues qui peuvent dépasser 1000 mètres cubes et peut-être atteindre 1500. Coulant dans un pays calcaire avec fontaines puissantes, une partie de son flot lui vient de sources de fond et de courts mais intarissables ruisseaux.

Parmi ses tributaires, le Coney, rivière venue du département des Vosges et abreuvée par la montagne des Vosges, n'a dans la Haute-Saône qu'un parcours de 20 km. Plus fort, semble-t-il, que la Saône à leur commune rencontre, il roule 3 mètres cubes par seconde en volume normal, 1500 litres en étiage. 

L'Amance est une fille du plateau de Langres envoyée par le département de la Haute-Marne; c'est le cours d'eau de Vitrey, de Jussey, qui serpente dans la Haute-Saône pendant 22 à 23 km et qui, mal pourvu par les lias de son bassin, pauvre en sources, doit beaucoup à son dernier affluent, à la Jacquenelle : celle-ci, fournie par l'oolithe infraliasique, sort avec abondance du Trou de Jacquenelle, gour profond  l'Amance apporte à la Saône 400 litres en étiage, avec portée coutumière de 1200.

L'Ougeotte (à tort nommée aussi Lougeotte, par agglomération de l'article) est un ruisseau du lias, long de 25 km, tout entier dans la Haute-Saône, et dont la force n'est que de 300 litres, avec étiage de 100, tribut de 17.200 hectares.

La Superbe écoule 10.300 hectares, longue de 25 km, elle rencontre en route le bourg d'Amance.

La Lanterne, dont le vrai nom, sans agglutination de l'article, est Antenne, parcourt 50 km, draine 106.000 hectares (dont 25.800 dans le département des Vosges); au confluent, elle double à peu près la Saône, en vertu de son volume normal de 6 mètres cubes, l'étiage étant de 3. Elle boit des eaux d'étangs, s'augmente de charmants torrents nés dans la montagne des Vosges : Breuchin (25 km, 23.600 hectares, 1600 litres par seconde, 800 en étiage) qui passe à Faucogney et tout près de la célèbre Luxeuil; Semouse ou Seymouse, venue du département des Vosges, ainsi que ses deux affluents, l'Augrogne ou Eaugrogne, qui est le torrent de Plombières, et la Combeauté; elle coule dans les vastes campagnes alluvionnaires de Saint-Loup-sur-Semouse et s'ouvre au Planey, rivière de source issue d'un gour à raison de 500 litres en belles eaux et jusqu'à 1300 en saison très humide. Ainsi accrue, c'est un courant de 1400 littres en eau basse, de 3 mètres cubes en temps ordinaire, à peu près égale à la Lanterne, laquelle va passer au bourg de Faverney avant de s'unir, froide et limpide, à la Saône. 

La Scyotte n'est qu'un ru de 15 à 16 km, mais le Drageon, riviérette de Vesoul, a 46 km de déroulement dans une conque de 40.100 hectares et il amène 1500 litres par seconde à la Saône, et rarement moins de 600; son maître tributaire, la Colombine, reçoit, dans la banlieue de Vesoul, la font de Champdamois, gour d'eau bleue d'où s'échappent 600 litres à la seconde, abaissés à 200 par la longue sécheresse, portés à 15.000 par les crues : à vrai dire, ces crues ne sont pas une expansion de la fontaine, mais bel et bien l'avalanche d'eau amenée par le ru, sec d'habitude, qui va du Frais Puits à Champdamois. On avait grandement exagéré la puissance de crue du Frais Puits en disant que les eaux vomies par lui couvraient parfois toute la contrée et allaient jusqu'à faire déborder au loin la Saône; il n'en est pas moins vrai qu'un torrent redoutable sort, après les orages subits, de cet entonnoir de 17 m de profondeur, de 20 m de diamètre, qui domine de près la ligne de Vesoul à Besançon et qui est un « regard » d'un réseau cryptique auquel descendent une foule d'entonnoirs des plateaux de Noroy-le-Bourg : la font de Champdamois est l'issue normale de ce réseau, mais, quand il y a trop plu, elle ne suffit pas à l'écoulement de toutes les eaux souterraines : alors le Frais Puits « éternue » son torrent avec une exaspération conforme à la fureur  de l'orage. 

La Romaine, qui baigne Fresne-Saint-Mamès, apporte à la Saône l'hommage d'un cours de 25 km, d'un territoire de 17.900 hectares, sous forme d'un apport de 400 litres par seconde, l'étiage étant de 150. La Gourgeonne s'épanche d'un gour avec abondance; elle verse en Saône 400 litres avec étiage de 100, elle se promène pendant 29 km, elle draine 10.900 hectares Le Vannon (13.500 m jusqu'au gouffre initial, 35 km jusqu'à l'extrémité supérieure de sa coulière) ramène au jour, par le puits d'eau de Fouvent-le-Bas, gouffre bleu, la Rigotte et le ru de Tornay, deux cours d'eau de la Haute-Marne, qui se sont enfouis plus haut sous terre; ses 500 litres à la seconde (100 au plus bas), sont l' « expression » finale de 16.770 hectares.

Le Saôlon (Saulon, Salon), arrivé du plateau de Langres, de la Haute-Marne, a dans la Haute-Saône 43 km, sur 73 en tout, et 17.600 hectares sur 41.000; c'est un cours d'eau de 10 m de largeur, de 1000 litres de portée coutumière, de 350 d'étiage; il arrose les villes de Champlitte et de Dampierre, et tout près de la première des deux hume le courant du Trou de Jaleux, gour de 5 m, de diamètre auquel on attribue de 20 à 25 m de profondeur. La Morthe, riviérette de 8 m entre-rives, part de la grande fontaine de la Roche, à Bucey, et passe au Nord du bourg de Gy; elle tombe en Saône par plusieurs branches, dont une à Gray même, avec une « puissance » de 800 litres, au bout de 23 km, en un bassin de 23.600 hectares; son étiage est de 300 litres 

Les Ecoulottes ont leur perte, puis leur renaissance à Auvet et s'achèvent en face de Gray elles roulent de 50 à 400 lit.

La Sousfroide est un ru de 10 à 12 km, fort de 20 à 200 litres par seconde.

La Tenise, à la source abondante, circule pendant 18 km et égoutte 6300 hectares, qui lui valent de 40 à 300 litres.

La Vingeanne, appartenant essentiellement à la Haute-Marne et à la Côte-d'Or, ne relève de la Haute-Saône que pour 9600 m sur 86 km, et 4200 hectares sur 70.639; c'est un courant de 4500 litres par seconde, qui descend très bas en saison sèche (330 littres, seulement) et qui amène à la rivière de Gray le canal de navigation de la Marne.

L'Ognon, la seconde rivière du département comme longueur, comme débit, a perdu son l initial, contrairement à tant de cours d'eau français dont le nom a été défiguré par l'incorporation de l'article : c'était autrefois le Lignon, Tous ses versants supérieurs sont propriété du département, mais au delà de Villersexel sa rive gauche et par conséquent ses affluents de gauche dépendent du Doubs, du Jura, de la Côte-d'Or, et sur 225.000 hectares il n'y en a que 155.200 pour la Haute-Saône. Ses sources, dans le massif des Vosges, non loin de la vallée de la naissante Moselle (3 km à travers monts), jaillissent par 695 m d'altitude, dans le massif spécial du Ballon de Servance; il a pour horizon le Sud-Sud-Ouest puis l'Ouest un peu Sud, enfin le Nord-Ouest. Au bourg de Melisey, il n'est déjà plus qu'à 350 m; il s' « enterre », en tout ou en partie suivant la saison, aux environs de Lure, vers Froideterre, par enfouissement dans les sables et graviers de son lit, laisse Lure à 1 km à droite et, réparé par des fontaines qui sont la réapparition des eaux perdues en amont, il s'augmente de la Reigne, du Rahin près de Gouhenans, du Scey au bourg de Villersexel et cesse d'appartenir à la Haute-Saône par sa rive gauche, sa rive droite frôlant (ou frôlant presque) les villes de Montbozon, Marnay, Pesmes. Il s'ouvre à de nombreux rus vifs, au Lozain, à la Linotte, au Buthier, à la Tounolle, à la Résie, tous rus bien pérennes, étant abreuvés par les cavernes de l'oolithe, au bas de plateaux et coteaux où les eaux superficielles descendent sous terre par le crible des « entonnoirs ». Long  de 185 km, il contribue à la Saône pour 4 mètres cubes en flot très bas, 10 en temps normal, 800 en crue. C'est un courant frais et pur, une charmante rivière.

La Reigne naît dans Lure même, sur la place de la sous-préfecture, d'un gour de 500 m de tour : onde en tout temps abondante, c'est évidemment  une des régurgitations du flot perdu par l'Ognon dans la banlieue d'amont de la ville.

Le Rahin (50 km), plus long que l'Ognon de 2 km à leur commun confluent, écoule 14.800 hectares contre les 26.000 du dit Ognon; fille, elle aussi, du Ballon de Servance, cette riviérette du bassin houiller de Ronchamp arrose le bourg de Champagney : 600 litres à la seconde, 200 en étiage, c'est sa part dans la portée de l'Ognon.

L'une des deux rivières de Villersexel, le Scey, fort de 1200 littres par seconde (400 en étiage), fait du Scey proprement dit et du Rognon, est court, mais il draine 21.900 hectares.

Le Lozain, issu de belles fontaines, a 14 km et verse de 50 à 400 litres.

La Linotte (17 km, 20.700 hectares) doit ses 300 l/s d'étiage; ses 900 de portée normale, à des terrains extraordinairement fissurés, prodigues de belles fontaines; un de ses affluents, la Quenoche, boit la font de Courboux, qui, profonde de 10 m avec diamètre de 50, est un autre Frais Puits avec expansions terribles. 

Le Buthiers (13 km) passe à Rioz et donne de 100 à 300 lit/s. 

La Tonnelle (17 km, 9622 hectares, 500 l/s) disparaît près de Boult, puis reparaît. 

La Résie (14 km, 6500 hectares) s'achève avec 150 litres de portée estivale, 300 de portée ordinaire.

Une grande rivière, égale ou probablement supérieure à la Saône quand elles se rejoignent, le Doubs, parallèle à l'Ognon au Sud, ne touche pas le département, mais il en reçoit la Luzine, par l'intermédiaire de l'Allaine, rivière helvético-française. La Luzine, Lusine, Luzaine, Luzène Lisaine descend d'avant-Vosges, à l'Est extrême de la Haute-Saône et baigne Héricourt. Quand elle quitte le territoire pour celui du Doubs, où elle s'achève à Montbéliard, elle a parcouru 28 km, drainé 11.300 hectares  et elle roule 800 litres par seconde (400 en eau basse).

Climat

ll va sans dire qu'un territoire où il y a plus de 1000 m de différence de niveau (de 1210 à 186) ne peut avoir un seul climat, mais beaucoup de climats divers, suivant les altitudes et aussi selon les natures de roche et les expositions diverses. En moyenne, vu la présence ou la proximité des Vosges, et surtout en raison de l'éloignement de la mer, c'est un climat continental, donc très brusque avec excès dans le froid, dans la chaleur, et il l'est surtout dans la région vosgienne, dans l'arrondissement de Lure; le climat de l'arrondissement de Vesoul, et plus encore celui de l'arrondissement de Gray, au plus bas du département, a moins de rudesse, moins de variabilité, d'une part à cause de la moindre altitude, d'autre part à cause de la nature des roches et de la perméabilité du sol et du sous-sol qui ne permet pas à l'eau de séjourner en mares, en étangs et de répandre des brouillards glacés. 10°C à 14°C, telle est la moyenne annuelle des lieux de cette région comparativement tempérée : elle égale plus ou moins celle de Paris, mais avec des hivers plus froids compensés par plus de chaleur durant les autres saisons. La précipitation augmente de l'Ouest à l'Est : 791 mm par an à Gray, et probablement plus d'un mètre dans la montagne des Vosges. (O. Reclus / Ph. Glangeaud).
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