Le bassin de Mulhouse constitue la partie méridionale du Rift Rhénan Supérieur (URG) d'âge Cénozoïque et représente une dépression orientée NNE-SSW, large de 35 km et long de 50 km. Il forme un basin assymétrique en demi-graben bordé par des failles normales majeures en marge du massif cristallin des Vosges à l'Ouest et de la Forêt Noire à l'Est. Le remplissage syn-rift daté Barthonien (?)Priabonien à Rupélien montre une sédimentation hypersaline dominée par plus de 2 kms de dépots salifères et marnes anhydritiques dans le bassin. Le long des bordures, des cônes alluvionaires et deltas conglomératiques et sableux s'épandent sur de courtes distances (<3 kms).

La base du Rupélien est marquée par les marnes anhydritiques de la Zone Fossilifère (ZF), traduisant une inondation majeure en empiètement le long de l'URG et de ses bordures. Là où les ravinements de base de cones terrigènes sus-jacents sont amoindris ou absents, le toit de la ZF révèle une surface d'émersion régionale qui coincide stratigraphiquement à un prisme de bas niveau en fond de rift. Ce prisme est constitué par des dépots stratifiés, d'une puissance de 80 mètres, composés de marnes anhydritiques (CaSO4), halite (NaCl) et sels de potasses (sylvite KCl avec accéssoirement carnallite KMgCl3, 6H2O).

Bien que les analyses palynomorphiques nous révèlent une phase d'aridité marquée, les modélisations climatiques indiquent que l'évaporation solaire ne peut être l'unique facteur de contrôle responsable d'un budget hydrologique négatif et de la baisse générale du niveau d'eau. Les variations de saturation des saumures en relation avec le retrait en bas niveau du lac doit sans doute d'avantage se rapprocher d'un confinement d'origine tectonique, de l'influence de la composition des flux rentrants pendant les recharges et des fluctuations climatiques à haute fréquence.