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Ere primaire (600 millions d'années) :
Le socle rocheux (granit, gneiss, porphyres) est plissé (massif hercynien) ; il forme un massif montagneux qui dépasse les 4000 m d'altitude.
Ere secondaire (200 millions d'années) :
L'érosion rabote lentement le massif, que la mer envahit ; elle y dépose plusieurs couches de sédiments (calcaire, grès, argile)
Ere tertiaire (60 millions d'années) :
Le surgissement des Alpes et du Jura bouleverse le socle cristallin, qui se soulève. Un nouveau massif se forme, englobant les actuelles Vosges et Forêt-Noire, atteignant une altitude de 3000 m dans sa partie méridionale. Mais le soulèvement a fracturé l'ancien socle dont la partie centrale s'effondre. Elle est de nouveau envahie par la mer qui y dépose de nouveau des sédiments (pétrolifères au nord et potassiques au sud). Ainsi s'expliquent les ressemblances entre versant est des Vosges et versant ouest de la Forêt-Noire, et l'existence de la plaine d'effondrement devenue Alsace et Pays de Bade.A la fin du tertiaire (25 millions d'années), la mer s'est retirée et le Rhin coule dans la plaine centrale où avec les rivières descendant des Vosges il dépose des alluvions caillouteuses.
> voir l'animation
Ere quaternaire (2 millions d'années) :
Le climat se refroidit et les glaciers envahissent les Vosges, en proie à une érosion très forte qui emporte rapidement le manteau sédimentaire au sud et rabote encore le socle granitique, formant des falaises abruptes, des cirques, des moraines qui retiennent des lacs. L'altitude diminue au sud (maximum 1424 m). Au nord (Vosges du Nord, prolongées par les collines du Palatinat), l'ancien socle, peu soulevé, est fortement creusé de vallées, qui lui donnent l'aspect d'une juxtaposition de kugelhopfs, pendant que le vent apporte d'importants dépôts de lœss.