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Le massif du Jura est une ceinture de chevauchement formée à partir du Miocène dans le cadre de l'orogenèse alpine à la suite du chevauchement des massifs cristallins externes sur le socle jurassien. Le massif s'est construit par le décollement puis le plissement des couvertures sédimentaires du domaine paléogéographique du Jura. Ces couvertures mésozoïques correspondent à des dépôts essentiellement calcaires d'une mer épicontinentale peu profonde séparant l'avant-pays européen de la marge passive nord européenne de la Téthys alpine. Ils sont couverts, notamment au sud, par la molasse cénozoïque du bassin d'avant-pays nord alpin ou bassin molassique suisse.
Étudié depuis le XVIIIe siècle, le massif du Jura est rapidement devenu un modèle d'étude des massifs calcaires. Mais c'est grâce aux nombreuses prospections sismiques menées durant les années 1970 et 1980 par des compagnies pétrolières que fut compris la structure interne du massif du Jura. La description du plissement des séries calcaires ainsi que leur forte érosion a abouti au modèle de relief jurassien. Son importante série sédimentaire jurassique est à l'origine du nom de cette période et plusieurs étages du Crétacé inférieur ont été définis dans le Jura. Par actualisme, on considère que le massif du Jura est un équivalent géologique des plateformes carbonatées des Bahamas ou de la Barbade.