Lias

La séquence basale de l'Hettangien-Sinémurien est transgressive. C'est la première fois que dans le Bassin aquitain, apparaissent des sédiments pleinement marins, mais assez pauvres en fossiles. À partir du Sinémurien, qui est constitué des calcaires dolomitiques et parfois oolithiques, la transgression du Lias s'étend au fur au mesure sur l'intégralité de l'Aquitaine. À la fin du Lias et au début du Dogger, elle chevauche par 30 kilomètres la limite actuelle du socle hercynien (Massif Central et Vendée occidentale) malgré plusieurs régressions de petite ampleur au Pliensbachien. Au nord, se construit une plate-forme continentale interne jusqu'à la ligne La Rochelle-Angoulême-Périgueux-Figeac. Ici les sédiments transgressifs de l'Hettangien basal sont en général détritiques : conglomérats de base, arkoses, grès et argilites riches en plantes fossiles. Ces sédiments sont suivis pendant le reste de l'Hettangien par des dépôts confinés et marins de faciès lagunaire devenant lacustres : argiles vertes, marnes bariolées, calcaires dolomitiques et calcaires en plaquettes avec faunes naines et niveaux évaporitiques. C'est aussi à cette époque que s'établit une première communication entre le Bassin aquitain et le Bassin parisien via le seuil du Poitou^[1]. Les sédiments du Sinémurien sont franchement marins et possèdent une faune pélagique (calcaires rubanés et calcaires lithographiques durs). À la fin du Sinémurien apparaît une régression soudaine soulignée par des fonds indurés.

La deuxième séquence du Lias possède aussi un caractère marin-transgressif. Elle commence au Lotharingien/Carixien inférieur (fin du Sinémurien/début du Pliensbachien) et est bien datée par une faune très riche en ammonites (Arietites, Oxynoticeras, Deroceras et Uptonia jamesoni). Ses sédiments sont des calcaires riches en grains de quartz avec galets recyclés de Sinémurien. Le Carixien supérieur est constitué de calcaires argileux avec fossiles nombreux (Aegoceras capricornu), séparés par des lits de marnes grisâtres. Ensuite suivent les marnes à ammonites (Amaltheus margaritatus) et à ostracées^{[N 2]} (Gryphaea cymbium) indiquant une plate-forme ouverte vers l'Atlantique. Pendant le Domérien inférieur existe pour la première fois par l'intermédiaire du seuil du Poitou une connexion avec le Bassin parisien et, par les détroits de Rodez et de Carcassonne avec la mer jurassique du sud-est de la France. Le Domérien supérieur (fin du Pliensbachien) voit encore une régression avec un calcaire gréseux du littoral très fossilifère (Pleuroceras spinatum, Pecten aequivalvis) qui devient oolithique et ferrugineux sur les bordures.

La troisième et dernière séquence du Lias se développe au Toarcien ; presque sans dépôts détritiques grossiers, elle retourne rapidement à des dépôts à dominante argileuse :

• Schistes-carton du Toarcien inférieur^[2] ;
• marnes et calcaires à ammonites dont Harpoceras falciferum et Hildoceras bifrons du Toarcien inférieur et moyen ;
• marnes noires à ammonites dont des Pseudogrammoceras du Toarcien supérieur.

Avec des calcaires gréseux vers la fin du Toarcien et le début de l'Aalénien, les sédiments montrent un caractère régressif. Ces calcaires comprennent des bancs d'ostracées, des lits d'oolithes ferrugineuses et des intercalations de gypse; ils peuvent finir par une discontinuité avec érosion. Les fossiles Pleydellia aalensis et Leioceras opalinum confirment l'âge Toarcien terminal et Aalénien inférieur.

Dans le domaine sud du Bassin aquitain, le dépôt des évaporites (avec lits d'anhydrite) commencé au Trias, continue pendant tout le Lias ; leur épaisseur peut atteindre 500 mètres au Lias.

Dogger

L'épaisseur maximale du Dogger de 300 mètres se développe le long une zone allant d'Angoulême à Tarbes. Ici s'installe une barrière récifale qui divise le Bassin aquitain en deux domaines. Les récifs principaux se trouvent à l'est d'Angoulême, au nord-ouest de Périgueux et à l'est de Pau. Ils sont associés aux calcaires oolithiques signalant un environnement de haute énergie. Sur une plate-forme peu profonde à l'est de cette barrière se sédimentent des calcaires néritiques, des dolomies plus au sud et dans le Quercy même des calcaires ligniteux. Le domaine à l'ouest de la barrière est ouvert vers l'Atlantique et montre une sédimentation pélagique avec des calcaires marneux à ammonites très riches en micro-filaments.

La première séquence du Dogger commence à l'est de la barrière avec la transgression bajocienne qui dépose des dolomies d'un milieu confiné. Parfois ces sédiments contiennent de l'Aalénien recyclé. Le Bathonien comprend des calcaires au nord-est et des dolomies au sud-est. Vers la fin du cycle au Bathonien inférieur des conditions régressives apparaissent avec des lignites et des brèches et même des fossiles lacustres au Quercy. Dans le domaine oriental il n'y aura plus d'ammonites jusqu'au Kimmeridgien aggravant la corrélation. Le domaine pyrénéen au sud connaît une lacune.

La deuxième séquence du Dogger débute au Bathonien moyen avec des calcaires lacustres et des faciès bréchiques graveleux. Au nord-est suivent ensuite des calcaires néritiques peu profonds, au sud les dolomies continuent. À la fin du cycle au Callovien naissent des faciès localement littoraux à saumâtres avec des surfaces rubéfiées.

Malm

L'importante barrière récifale délimitant les faciès néritiques et pélagiques persiste au Malm. Dans le domaine occidental plus profond s'accumulent des marnes à ammonites et des calcaires, par contre dans le domaine oriental des dolomies calcaires. Le recul de la mer jurassique se fait sentir à partir du Tithonien avec l'apparition des dolomies et des brèches dans le bassin de l'Adour, des évaporites dans la Charente, des sédiments extrêmement littoraux dans le Quercy, des calcaires lacustres dans le bassin de Parentis et des anhydrites dans le Gers. Les seuils et les détroits se referment et dans le Périgord persiste un dernier récif près de La Tour-Blanche. Finalement la mer se retire au sud derrière la Garonne.

À l'Oxfordien inférieur, la première séquence du Malm paraît suivre le Callovien sans interruption. Mais des fausses cargneules et quelques brèches pourraient correspondre à une discontinuité ou aux remaniements (établis pour les Grands Causses). Pendant l'Oxforien moyen et supérieur des calcaires de mer ouverte vers l'Atlantique se déposent incluant des formations récifales très fréquentes. Le Kimméridgien inférieur montre des conditions plus littorales avec ostracés, oursins et "ripple-marks".

La deuxième séquence du Malm commence au Kimméridgien supérieur avec quelques régressions localisées qui délaissent des rares calcaires lacustres. Mais le type de sédimentation semble subir un profond changement avec l'apparition des faciès bréchiques, des remaniements synsédimentaires, des successions rythmiques de calcaires et d'argiles et des passées ligniteuses. Le Kimméridgien est daté par les ammonites Aulacostephanus et Aspidoceras orthocera. Cette sédimentation très troublée qui montre à la fois un faciès mer ouverte et un faciès confiné avec des vasières à tendance réductrice paraît correspondre au début de l'individualisation des Pyrénées. Cet étage était aussi appelé Virgulien après l'ostracé Exogyra virgula. Pendant le Tithonien le confinement devient plus poussé encore pour finir avec l'émersion de la plus grande partie du bassin d'Aquitaine avant le Crétacé (les sillons du front septentrional des Pyrénées faisant exception). Ainsi on voit se sédimenter des calcaires à oolithes ferrugineuses avec des lits marneux à Gravesia portlandicum, des dolomies et des faciès saumâtres.

Crétacé inférieur

La sédimentation pendant le Crétacé inférieur reste restreinte aux confins septentrionaux des Pyrénées. Probablement l'échange des eaux était toujours beaucoup plus important avec la mer de Téthys qu'avec l'Atlantique.

Après un hiatus la sédimentation reprend au Crétacé inférieur. Cependant elle n'affecte que le bassin de Parentis et le bassin de l'Adour. Ces deux bassins possèdent une subsidence énorme pendant le Crétacé inférieur : 2 000 mètres pour le bassin de Parentis et même 4 000 mètres pour le bassin de l'Adour !

Le reste du Bassin aquitain subit une érosion très forte pendant le Crétacé inférieur.

Les premiers dépôts dans les deux bassins sont des sédiments littoraux du faciès wealdien, surtout des grès et des argiles.

Pendant le Barrémien s'installent des calcaires du milieu marin peu profond qui deviennent détritiques dans la partie septentrionale du bassin de Parentis et même lagunaires à Lacq (anhydrites).

À l'Aptien supérieur s'établit dans les deux bassins le faciès partiellement récifal de l'Urgonien avec des calcaires fossilifères à algues, polypiers et rudistes. Le faciès Urgonien entoure complètement le Bassin de Parentis et se poursuit jusqu'à l'Albien.

Dès l'Albien apparaissent des fortes déformations halocinétiques dans le sud du Bassin aquitain qui influent sur la distribution des sédiments. Il se forme des brèches, des conglomérats puissants et des turbidites; dans le bassin de Parentis règne le régime érosif avec une discontinuité bien développée. Au nord du Bassin aquitain la couverture sédimentaire est légèrement plissée suivant la direction hercynienne (NO-SE), avec plis très ouverts. Tous ces événements sont reliés aux premiers mouvements tectoniques dans les Pyrénées occidentales. Vers la fin de l'Albien le niveau de la mer monte, ils se dépose des argiles qui noient les reliefs récifaux de l'Urgonien.

Crétacé supérieur

La transgression déjà amorcée à la fin de l'Albien se répand assez vite vers le nord pendant le Cénomanien. L'aire de sédimentation au nord est presque identique avec celle du Jurassique, par contre à l'est la mer cénomanienne avance seulement à la ligne Brive-Cahors-Agen-Muret-Carcassonne. La faille nord-pyrénéenne délimite à ce moment faciès plate-forme au nord et sillons profonds au sud. Ces sillons sont remplis par des flyschs (et même par des "wildflyschs" bréchiques) d'origine pyrénéenne. Près de Saint-Gaudens les flyschs sont accompagnés par des roches volcaniques — trachytes allant jusqu'au laves ultrabasiques. Les flyschs — successions rythmiques des grès et des argiles, avec quelques intercalations calcaires — continuent pendant le Turonien et le Coniacien avec une sédimentation assez troublée. Ils perdurent jusqu'à la fin du Crétacé quand les tendances régressives se multiplient. Le recul de la mer s'effectue normalement avant la limite Crétacé/Tertiaire, mais dans le Bassin sous-pyrénéen aux Petites Pyrénées la mer ne se retire qu'avant le début du Paléocène (Danien).

Dans le reste septentrional du Bassin aquitain se sédimentent pendant le Crétacé supérieur des calcaires pélagiques avec les localités types pour le Coniacien, le Santonien et le Campanien en Charente.

À cause de sa position saumâtre la ceinture au nord connaît des faciès différenciés. Ainsi le Cénomanien peut être divisé ici en trois cycles sédimentaires:

• un cycle supérieur légèrement régressif; avec des calcaires gréseux à rudistes et des marnes à huitres au nord-ouest et des sédiments peu profonds au nord-est (marnes à gypse et sables),
• un cycle moyen avançant vers le Quercy; avec des marnes plus profondes (exception font plusieurs paléoreliefs au Périgord avec sédiments littoraux et lignites),
• un cycle inférieur de faciès peu profond; avec récifs à rudistes au nord-ouest et influence continentale (lignites) au nord-est.

Pendant le Turonien la mer avance dans le Lot. Ces sédiments marins transgressifs peuvent être divisés en deux parties:

• en haut l'Angoumien. L'Angoumien est très massif et forme des côtes. Il est composé des calcaires bréchiques à rudistes à sa base suivis par des sables ocre riches en calcaire.
• à la base le Ligérien. Le Ligérien consiste surtout des marnes crayeuses.

Vers la fin du Turonien le Massif central subit un léger bombement, ce qui se traduit par des épandages de sables assez extensifs.

Le Coniacien et le Santonien se présentent dans le nord du Bassin aquitain généralement comme des calcaires, qui deviennent gréseux à l'est de Périgueux.

Le Campanien suit avec une discontinuité marquée. Au sud le sillon de flysch commence à s'élargir vers le nord. Dans la région de Pau avant la déposition des flyschs tout le Crétacé inférieur et tout le Jurassique étaient enlevés par l'érosion, par endroits même le socle était atteint. Au nord de Pau le Campanien comprend l'Aturien, un faciès marneux. Plus au nord les sédiments s'uniformisent en calcaires micritiques à silex pleinement marins.

Pendant le Maastrichtien débute la régression de la mer du Crétacé. Après la déposition initiale des calcaires bioclastiques à rudistes et la construction de quelques récifs épars à rudistes et polypiers le niveau de la mer baisse de manière drastique jusqu'à l'émersion. Successivement la mer recule derrière la ligne Arcachon-Toulouse. Au même temps un plissement léger suivant la direction hercynienne reprend le long la frange nord du Bassin aquitain.

Paléogène

Pendant le Paléocène le rivage suit à peu près la ligne Arcachon-Toulouse. Au nord dans la zone nord-aquitaine, la sédimentation est continentale avec des argiles rouges, des sables et des calcaires lacustres. La mer fait une avancée de courte durée dans cette zone et délaisse des calcaires à échinides. Au sud dans la zone centre-aquitaine se construit une plate-forme peu profonde jusqu'à la ligne Audignon-Carcassonne. Dans la zone sud-aquitaine tout à fait au sud règnent des conditions pélagiques. Dans sa partie profonde à l'ouest – le golfe Aturien – se sédimentent des calcaires pélagiques à globigérines, operculines et alvéolines. La partie orientale s'aplatit plus en plus – ainsi près les Petites Pyrénées se déposent déjà des calcaires peu profonds à madréporaires, échinides et operculines. Dans l'Ariège et dans les Corbières plus à l'est encore les sédiments deviennent complètement continentaux et lacustres.

La mer entreprend une nouvelle transgression à l'Éocène inférieur (Yprésien) et avance au Médoc et jusqu'au sud d'Oléron, au sud-est elle touche presque la Montagne Noire. Des marnes à globorotalia apparaissent dans le golfe Aturien, plus à l'est des marnes et calcaires à turitelles. Dans les aires nouvellement gagnées se déposent des sables et des calcaires riches en alvéolines et nummulites. Le nord-est par contre reste sous l'influence continentale avec des sables riches en fer dans la Charente et des molasses au Libournais (molasses du Fronsadais) et en Agenais. La provenance de cette sédimentation continentale est liée au Massif central jusqu'à l'Yprésien moyen.

La montée de la mer continue pendant l'Éocène moyen (Lutétien et Bartonien). Les calcaires à alvéolines et nummulites se répandent au nord jusqu'à Blaye et à Saint-Palais et à l'est ils affectent l'Agenais. Le sillon nord-pyrénéen s'approfondit et se remplit à l'est par les Poudingues de Palassou. Cet évènement marque le début de l'émersion des Pyrénées et au même temps un déplacement de la provenance des sédiments détritiques vers le sud. Des cônes de déjection s'installent, coalescent et avancent vers le nord dans le Castrais. Autour d'eux naissent des lacs qui sédimentent des calcaires lacustres. Les sédiments avec provenance du Massif central très aplani, surtout des argiles, des sables et des graviers, se restreignent maintenant à une zone étroite au nord-est. Le Périgord et le Quercy connaissent à cette époque le Sidérolithique – sédiments riches en fer sortis des latérites. Le climat était donc subtropical.

La mer se retire pendant l'Éocène supérieur (Priabonien. Le sillon nord-pyrénéen est complètement rempli avec les produits de la chaîne naissante des Pyrénées. Au Médoc subsistent encore des calcaires et des marnes à nummulites, mais à l'est de Bordeaux la sédimentation devient déjà continentale avec des molasses qui changent plus au sud aux formations gypsifères.

L'Oligocène inférieur (Rupélien) voit un milieu marin permanent au sud avec des marnes et sables à nummulites, lamellibranches et échinides. Par contre les calcaires à anomies dans le Médoc sont lagunaires. Après une poussée de courte durée au début du Chattien, qui dépose des calcaires à astéries au Médoc septentrional et au Libournais et des molasses à mammifères dans l'Agenais, la mer fait un recul assez important à la fin de l'Oligocène. Ce recul est accompagné par des mouvements tectoniques qui créent des rides anticlinales au nord et au centre. Les cônes de déjection sortant des Pyrénées avancent maintenant jusqu'à l'Albigeois et atteignent leur expansion maximale. Ils repoussent la ceinture des lacs devant eux au nord; leurs sédiments se retrouvent ensuite au Quercy, aux Causses et même aux confins du Massif central.

Néogène

À partir de son aire de recul dans les Landes la mer transgresse à nouveau pendant le Miocène inférieur (Aquitanien) vers le nord et vers l'est. Il s'établit une alternance des faciès marins, lagunaires et lacustres. Pendant un léger recul s'installe près de Condom un immense lac, le lac des Saucats, ou se dépose le calcaire gris de l'Agenais. Ensuite la mer atteint son maximum d'extension. Elle est limitée par une série continentale dont la puissance augmente vers le sud-est. Les cônes de déjection aux Pyrénées montrent pour la première fois une tendance régressive à cause d'une subsidence très forte auprès de l'orogène, mais ils atteignent toujours l'Agenais.

Les cônes de déjection continuent à reculer pendant le Miocène moyen (Langhien et Serravallien). La ceinture des lacs peut ainsi avancer vers le sud dans l'Armagnac.

Le Miocène supérieur (Tortonien et Messinien) est caractérisé par un recul drastique de la mer vers l'ouest. D'abord la mer se retire du Bordelais et du Bazadais pour finir avec un retrait presque total du Bassin aquitain. Les aires délaissées par la mer dans l'Armagnac se remplissent avec des sables et des argiles très pauvres en fossiles. Aux régions émergées au nord et à l'est s'établit déjà le réseau hydrologique actuel drainant le Massif central.

Au Pliocène (Zancléen) la mer occupe seulement une bande étroite près du bassin d'Arcachon au sud de Soustons. Elle dépose des marnes sableuses contenant une très riche microfaune benthique. Ailleurs règne la sédimentation continentale avec des sables fauves. Les cônes de déjection reculent maintenant tout près du front pyrénéen, mais ils bâtissent ici toujours des édifices importants (par exemple les cônes de déjection de Ger, d'Orignac-Cieutat et de Lannemezan). Le réseau hydrologique de la Garonne avec ses confluents achève déjà son organisation actuelle; la Garonne évite les molasses miocènes en les contournant et suit après entre Toulouse, Agen et Bordeaux un graben légèrement subsidant.

La continentalisation progressive du Bassin aquitain à partir de sa bordure nord-est était accompagnée d'une érosion subaérienne très forte qui dégageait plusieurs surfaces d'aplanissement des épandages détritiques :

• une surface d'aplanissement datant de l'Éocène ;
• une surface d'aplanissement aquitanien. Elle est souvent silicifiée – bien visible dans l'Agenais, en Périgord et en Quercy ;
• une surface d'aplanissement datant du Pliocène (Zancléen), marquée par des argiles graveleuses en Bordelais et dans les Landes.

Sur la surface du Pliocène s'installa le réseau hydrologique actuel.

Quaternaire

La Vénus de Brassempouy, Paléolithique supérieur. Première représentation d'un visage humain.

Les trois dernières glaciations Mindel, Riss et Würm laissèrent leurs traces aussi dans le Bassin aquitain en créant différents niveaux de terrasses fluviatiles et autres phénomènes comme :

• remplissages des grottes, cavernes et abris sous roche ; ceux-ci sont très importants pour la datation des sites archéologiques ;
• dépôts d'origine éolienne ; ces dépôts couvrent plus qu'un tiers de la surface d'Aquitaine, surtout au Médoc et dans les Landes ; ils furent déposés pendant les deux derniers stades de la glaciation Würm ; le cordon dunaire le long le littoral actuel date de l'Holocène ;
• colluvions des plateaux et des versants ;
• dépôts de pentes d'origine cryoclastique ; ils sont développés surtout dans le Périgord et en Charente où ils renferment parfois des outillages préhistoriques.

L'évolution de l'estuaire de la Gironde débuta à la fin de la dernière glaciation Würm il y a 20 000 ans.

Pour conclure, on doit mentionner les sites préhistoriques mondialement reconnus, surtout en Dordogne.