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Ce massif long chaînon cristallin prolonge vers le nord celui du Pelvoux.
Il correspondrait géologiquement à la crête d'un gros « bloc basculé », découpé par l'extension de la croûte terrestre au jurassique, puis conservé depuis sans que les mouvements tectoniques tertiaires liés à la surrection alpine lui aient fait subir de déformation importante. Dans le détail, la géologie est cependant beaucoup plus complexe, dans une région située à la charnière des Alpes externes et internes.
Cette partie des Grandes Alpes dauphinoises présente un relief abrupt et des vallées profondément encaissées.
Elle présente des conditions climatiques fraîches et humides, favorables à l’expansion de la forêt, par opposition à l’Oisans méridional et oriental plus sec et déboisé.
Le périmètre délimité inclut des secteurs périphériques de très grand intérêt biologique et paysager, tels que le plateau d’Emparis aux confins du massif du Galibier.
Le Massif des Grandes Rousses accueille désormais de multiples aménagements (notamment liés à la pratique des sports d’hiver).
Il recèle néanmoins encore des habitats naturels (pelouses riveraines arctico-alpines…), une flore (en particulier dans les tourbières d'altitude), une avifaune et une entomofaune remarquables.
On remarque ainsi la présence de nombreuses espèces remarquables en matière de flore (nombreuses androsaces, cypéracées caractéristiques des tourbières d’altitude et des formations arctico-alpines, Pensée du Mont Cenis, Clématite des Alpes, saules d’altitude, Saussurée déprimée, Woodsia des Alpes…).
C’est vrai également de la faune, associée aux écosystèmes de montagne (Lièvre variable, ongulés -dont le Cerf élaphe, le Chamois et le Bouquetin des Alpes-, galliformes, Chouettes de Tengmalm et Chevêchette, entomofaune très diversifiée, Omble chevalier …).
Le zonage de type II souligne les multiples interactions existant au sein de ce réseau de forêts d’altitude, de pelouses et de zones humides, dont les échantillons les plus représentatifs en terme d’habitats ou d’espèces remarquables sont retranscrits par un grand nombre de zones de type I.
En dehors de ces zones de type I, il existe par ailleurs souvent des indices forts de présences d’espèces ou d’habitats déterminants, qui justifieraient des prospections complémentaires.
Le zonage de type II englobe les zones abiotiques naturelles, permanentes ou transitoires de haute montagne, ou les éboulis instables correspondant à des milieux faiblement perturbés
Il souligne particulièrement les fonctionnalités naturelles liées à la préservation des populations animales ou végétales :
- en tant que zone d’alimentation ou de reproduction pour de multiples espèces, dont celles précédemment citées, ainsi que d’autres exigeant un large domaine vital (Bouquetin des Alpes, Aigle royal, Loup …) ;
- à travers les connections existant avec d’autres massifs voisins (Belledonne, Aiguille d’Arves, Oisans…).
L’ensemble présente par ailleurs un évident intérêt paysager (il est cité pour partie comme exceptionnel dans l’inventaire régional des paysages, et il inclut en particulier une partie du site classé du Plateau d’Emparis ).
Cet intérêt est également d’ordre géologique, géomorphologique, voire même historique (les anciennes mines de charbon de l’Herpie, ou les dalles à « ripple-marks » du Lac Besson, sont citées à l’inventaire des sites géologiques remarquables de la région Rhône-Alpes).
Certains sites font en outre l’objet d’un suivi glaciologique, permettant notamment une analyse de l’évolution climatique (glacier de Sarennes à proximité de l’Alpes d’Huez).
