— Le pli anticlinal de Mirabeau s'est structuré lors de la phase orogénique Pyrénéo-Provençale qui s'est déroulée du Campanien (Crétacé supérieur) au Bartonien (Éocène). Son sommet dont l'altitude varie entre 600 et 400 mètres, est tronqué par une surface d’érosion résultant de l’abrasion marine miocène. Ce pli a été incisé perpendiculairement par la Durance.

— Le lit de la Durance est aujourd'hui à 230 m d'altitude. Un sondage (Pont Mirabeau 1) a révélé que le substratum jurassique se trouve à 85 mètres d'altitude. Le profil de la paléo-vallée forme un canyon étroit. Des argilites marines, datés du Pliocène reposent directement sur le Jurassique. Elles sont surmontées de sables, galets et graviers plus récents. La puissance du remplissage quaternaire et pliocène atteindrait près de 200 m.

— Le creusement de la clue de Mirabeau a débuté dès la formation de l'anticlinal mais le surcreusement correspond à un abaissement du niveau marin lors de la crise de salinité messinienne (entre - 6 et - 5.5 Ma) lié à la fermeture du détroit de Gibraltar.

— Le remplissage de ce canyon a eu lieu lors de la remontée du niveau marin lorsque le détroit de Gibraltar s'est réouvert. L'érosion des chaînons alpins a alimenté les dépôts détritiques pliocènes (poudingue) du plateau de Valensole et les sédiments fins argileux ont colmaté la partie aval de la vallée de la Durance.

D'après Molliex (2009) et Clauzon et al., (2011), la succession des événements (schéma) ayant conduit à la structure actuelle de la clue de Mirabeau est la suivante :
a)  Mise en place d'un canyon antécédent synchrone de la construction du pli (9 à 6 Ma)
b) À l'époque pré-évaporitique, érosion d'une partie des roches miocènes (6 Ma) ;
c) Second creusement de canyon (environ 250 m) par érosion eustatique lors de la crise de salinité messinienne (5,4 Ma) ;
d) Transformation du canyon en ria lors de l'inondation du Pliocène. La surface d'érosion est fossilisée en une surface de dépôt (5,3 Ma) ;
e) Fin de la construction du Gilbert-delta de la Durance avec les deux prismes : le prisme inférieur est marin et constitué de marnes bleues le prisme supérieur est continental et constitué de conglomérats, appelés ici conglomérat de Valensole II (" Cailloutis de Valensole II "). Entre les deux prismes, la transition marine-continentale est caractérisée le dépôts de sables transformés en grès à laminations obliques lors de la diagenèse ;
f) Surrection uniforme d'environ 100 m vers 1 Ma ;
g) Situation actuelle. Le remplissage pliocène du canyon par le Gilbert-delta a été partiellement érodé par l'eustatisme glaciaire quaternaire.

— Près de la clue de Mirabeau, sous le château de Peyrolles-en-Provence, se trouve une grotte dite « Grotte aux palmiers », creusée dans des dépôts travertineux. Ces travertins se sont formés en milieu lacustre juste avant la le début de la chute du niveau marin au Messinien et de l'incision fluviale. Cette grotte est un témoin remarquable de la flore tropicale ou subtropicale du Miocène supérieur (Hippolyte et al., 2020). En effet, les parois de cette cavité présentent une quinzaine d’empreintes de stipes de palmiers en position de vie, le plus grand mesurant 1 m de diamètre et 2 m de hauteur. L'empreinte de l'insertion des feuilles en forme d'écusson est très bien conservée. Des empreintes de feuilles sont également visible. Cette végétation, datée entre 7 et 4 Ma, traduit le climat chaud et humide qui régnait à cette époque.

— Le creusement de la grotte de l'Adaouste, qui domine la clue de Mirabeau, a probablement une histoire commune avec de nombreuses grottes des massifs calcaires du pourtour méditerranéen (ex : Calanques du massif de Marseilleveyre). Une intense karstification a affecté les massifs calcaires pendant le Messinien. L’abaissement du niveau marin lors de cet épisode a profondément modifié le profil d’équilibre du cours de la Durance et donc le drainage des eaux d’infiltration dans le massif, engendrant ainsi un surcreusement de galeries.


Pour plus d'informations, consulter la page Grands événements consacrée à la crise de salinité messinienne sur la Lithothèque PACA.