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Le Bois de Morrière et les bois adjacents (Bois de la Grande Mare, Bois Bourdon, Garennes de la Chapelle et de la Justice...), ainsi que les prairies des environs de Thiers-sur-Thève (Les Prés, Le Plat d'eau, les prairies de Charlepont), s'inscrivent dans la continuité du massif forestier de Chantilly-Ermenonville, au contact entre le sud du plateau du Valois et le Pays de France.
Les milieux se développent en grande partie sur des buttes de sables couvrant la plateforme du calcaire lutétien. Sur les buttes de sables lessivés (buttes formant des reliefs comparables à ceux d'anciennes dunes) dominent les landes à Ericacées, avec des systèmes de sables plus ou moins mobiles et humides. Ceux-ci sont largement développés vers le parc Astérix.
L'existence de calcaire, mêlé aux sables auversiens ou sous-jacent aux placages sableux permet la présence de végétations silico-calcaricoles (pelouses, prairies maigres), par exemple sur des buttes proches de Thiers-sur-Thève ou en bordure du plateau de plailly.
Des chênaies-charmaies-hêtraies acidoclines atlantiques traitées en futaies pour la plus grande partie, sont présentes sur les sols les moins lessivés, et des chênaies sessiliflores sur les sols podzolisés.
Le fond de vallée de la Thève est couvert d’alluvions récentes (sableuses et limoneuses). Des sources alimentent la Thève, laquelle est rejointe par quelques fossés à écoulements intermittents, au niveau des prairies de Charlepont à l’amont et au niveau de de la zone prairiale du Plat d'eau à l’aval du site.
Quelques lentilles tourbeuses alcalines sont disséminées le long des aflluents de la Thève (ru de la Batarde, marais d’Arras). Des faciès paratourbeux plus acides existent ponctuellement dans les dépressions du Bois de Morrière. A ce niveau, se maintiennent des bas-marais alcalins paratourbeux, quelques mégaphorbiaies, des fourrés de saules et des aulnaies marécageuses. Des prairies mésohygrophiles et méso-eutrophes acidoclines sont également présentes.
Quelques mares subsistent, aux environs du parc Astérix notamment, et quelques étangs ont été aménagés récemment. Ces milieux aquatiques augmentent la diversité des biotopes, particulièrement dans ces milieux essentiellement secs.
Le périmètre de la ZNIEFF intègre les habitats landicoles, forestiers et prairiaux les plus précieux pour leur patrimoine biologique. Les zones urbanisées et cultivées sont évitées autant que possible. les prairies de Charlepont à l'amont du site sont intégrées à l'exception des secteurs comprenant des habitations et/ou des espaces fortement anthropisés (jardins, paddocks à chevaux)
