La connaissance du patrimoine géologique de la réserve naturelle est liée au remaniement des terres (sables et argiles) recouvrant la couche de lignite alors exploitée dans la mine d’Arjuzanx, jusqu'en 1992.
Ce patrimoine géologique est discret, mais tellement instructif sur l'histoire locale.
L'affleurement de lignite
Le lignite est contenu dans les Glaises bigarrées du Miocène supérieur (Tortonien, 9 Ma). Il est formé de restes végétaux compactés, dominés par les espèces arborescentes, dont on peut voir le système racinaire s'enfoncer à la base des argiles silteuses sous-jacentes (sédimentation in situ).
Il était exploité dans des mines à ciel ouvert.
Le site « Lignite du Miocène supérieur d'Arjuzanx » est un site majeur classé « deux étoiles » au titre du patrimoine géologique néo-aquitain.
Âge du phénomène :
- Le plus récent : Tortonien (7.246 millions d'années)
- Le plus ancien : Tortonien (11.63 millions d'années)
Formation des Glaises bigarrées
L'ancien front de taille permet d'observer le lignite en place au sein des Glaises bigarrées, formées d'argiles bariolées ocres avec des teintes grises ou rouge brique. Les Glaises sont surmontées de sables, souvent remaniés (dépôts de couverture). Dans le second site du fossé, le sable est absent de la coupe, mais la stratification des dépôts apparaît clairement.
La formation des Glaises bigarrées sur le site d'Arjuzanx constitue la coupe de référence.
Les paysages diversifiés
Le modelé actuel du paysage permet d'observer l'impact de l'action de l'Homme (gestion écologique en vigueur et exploitation minière passée).
Les paysages très anciens
Les dépôts géologiques permettent d’identifier les conditions environnementales et climatiques au moment de la formation des roches de lignite ou des glaises bigarrées.
Localement, il y a 11 millions d'années régnait un climat chaud et humide. Le paysage de l'époque correspond à un milieu assez plat comme une vaste plaine d'inondation. En effet, la ligne de rivage était alors proche d'Arjuzanx et un cours d'eau important coulait à proximité, charriant des quantités importantes de sédiments. Les sédiments ont permis la fossilisation de l'ancienne forêt.
Les restes végétaux (pollens, feuilles, fruits, troncs entiers...), étudiés notamment par le paléobotaniste Jean Huard, permettent de reconstituer la végétation de l'époque qui est formée essentiellement de Conifères (nombreux séquoïas, des cyprès, des sapins, des pins) ainsi que de quelques lauriers, noyers, des mousses, fougères... Les affinités de ces taxons sont à rechercher avec des espèces actuelles vivant sous d'autres latitudes, en climat de type chaud et humide. Plusieurs de ces taxons correspondent même à des températures subtropicales.
Mais, les restes végétaux contiennent peu de fossiles animaux, difficilement conservés du fait des phases successives de crues et de décrues. Toutefois, il n'y a pas eu d'études paléontologiques.
La découverte fortuite de la mâchoire inférieure d'un Dorcatherium, petit mammifère de la famille des Tragulidés nous confirme ces éléments. Ce genre de ruminant est aujourd'hui éteint ; il existait en Europe, en Afrique de l'Est et au nord de l'Inde au Miocène. Ses plus proches parents, les Tragules, sorte de petits chevrotains, vivent de nos jours dans les forêts tropicales humides d'Asie du Sud-Est, notamment en Inde, Sri Lanka, Malaisie et Indonésie.
La faune et la flore du Miocène sont illustrées dans l'exposition permanente de la Maison de site par la thématique : Jadis, une forêt subtropicale.
Les paysages actuels
L'évolution paysagère du site d'Arjuzanx, du fait de l'activité de la mine à ciel ouvert de 1959 à 1992, est très marquante.
L'activité humaine et des machines ont métamorphosé le pays landais en le mettant en relief. En résulte un paysage complexe. On pourrait parler même d'un grand paysage formé de collines, plateaux, dépressions lacustres et marécageuses. Dans cette topographie singulière, est apparue une mosaïque de milieux naturels caractérisés chacun par des cortèges floristiques et faunistiques particuliers.
Ce qui fonde l'identité du site, c'est l'eau et les grandes étendues qui illuminent et magnifient le paysage.