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Chamoson appartient à un secteur géologique qui se distingue par des affleurements importants de calcaire et de schistes argileux et marneux (ardoises) recouvrant le socle continental européen constitué lui de granites et de gneiss. Le vignoble de Chamoson appartient à des entités géologiques distinctes et présente une grande diversité de sols et de reliefs. Le 90 % du vignoble de Chamoson est planté sur le grand cône de déjection et d'alluvions formé pour l'essentiel il y a 5 000 ans et constitué de schistes argileux aaléniens (Jurassique moyen ou Dogger) et de calcaires métamorphiques provenant du Haut-de-Cry et de l'Ardèvaz, charriés par les torrents (Losentse, Cry, Saint-André). Le cône ne contient plus aucune trace de moraines rhodaniennes. De déclivité relativement faible, il est assez perméable à l'eau. La dernière partie du vignoble est cultivée en terrasses sur les dépôts glaciaires ou moraines qui datent de la fin de la dernière période glaciaire du Quaternaire. Ce sont des moraines de glaciers locaux qui se sont développées après le retrait du glacier rhodanien sur les restes détruits par l'érosion des moraines du grand glacier du Rhône. Elles se caractérisent par une abondance d'éléments calcaires, de structure assez chaotique, de silts, de sable grossier, de graviers et de cailloux, parfois mêlés d'argiles. D'autre part, une étude sur l'alimentation en eau effectuée dans le vignoble local a mis en évidence deux terroirs typiques du vignoble de Chamoson et confirme le rôle déterminant d'une contrainte hydrique modérée pour la maturité du raisin : a) des terrains riches en alluvions fins et matières organiques, idéaux pour la culture des cépages rouges. Situés plutôt en bordure de la Losentse, ces terrains profitent notamment de l'apport des eaux limoneuses caractéristiques du Torrent de Cry et du Tséné. b) des terrains calcaires, secs, rocailleux, avec schistes ardoisés noirs, idéaux notamment pour la culture du Johannisberg, le vin emblématique de Chamoson. Ces terrains se trouvent sur les crêtes et coteaux bien exposés à la chaleur du soleil. Les alluvions de la rivière Losentse ont conféré aux différents sols une composition calcaire et relativement acide, source d'une multitude de terroirs différents, expliquant en partie la grande variété des vins. En effet, ce vignoble se divise en 19 secteurs d'encépagement correspondant à 19 terroirs qui portent encore aujourd'hui les noms des lieux-dits attribués par nos ancêtres, précieux héritage de leurs observations et de leur savoir empirique :
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