Sur le plan géologique, les Sables du Cénomanien correspondent à des dépôts détritiques d’origine deltaïque, sur des terres émergées correspondant aux Massif armoricain et Massif central. Au Sud, ils poursuivent une sédimentation fluviatile (sable et argile ) de l’Albien. A l’Ouest, ils débordent sur les terrains plus anciens constitués par les calcaires du Jurassique. Au Nord et à l’Est, le domaine deltaïque passe à un domaine marin où l’on trouve les dépôts marneux ou crayeux.
De haut en bas, on distingue :
- Cénomanien supérieur : caractérisé par un niveau peu perméable de marnes à Ostracées passant latéralement à des marnes crayeuses et à de la craie blanche dans le Gâtinais. A noter que dans le Perche, ce niveau est essentiellement sableux (sables du Perche surmontés par des marnes et des sables gréseux) ;
- Cénomanien moyen : sables et grès plus ou moins glauconieux (sables de Varennes et de Vierzon) avec des équivalents latéraux comme la craie blanche du Gâtinais ;
- Cénomanien inférieur : peut être représenté par des argiles glauconieuses à minerai de fer surmontées par des sables et des grès (Perche), ou bien des argiles à lignite, des gaizes ou des marnes glauconieuses (Touraine, Berry, Sancerrois) ou encore des marnes crayeuses (Gâtinais).
Le réservoir aquifère du Cénomanien est constitué principalement par les niveaux sableux du Cénomanien moyen et supérieur (Sables du Perche, de Varennes et de Vierzon). Les marnes à Ostracées recouvrent et protègent ceux-ci, sur la majeure partie de l’aquifère , assurant la mise en charge de la nappe. Le système aquifère correspond aux unités sableuses, en continuité hydraulique. En région Centre, ils sont désignés par les termes de Sables du Perche à l’Ouest, et de Sables de Vierzon au Sud.
- Schémas des faciès du Cénomanien (d’après la synthèse géologique du bassin de Paris, 1980)
Les formations sableuses affleurent essentiellement dans le nord de l’Indre et du Cher (bordure nord du Berry), à l’ouest de l’Eure et Loir (Perche) et à l’extrême sud-ouest de l’Indre et Loire. Sinon, les principales zones d’affleurement sont en dehors de la région Centre (Sarthe, Maine-et-Loire). Ce réservoir s’étend en profondeur sur près des trois-quarts de la région Centre, renfermant une importante nappe captive.
- Extension des sables du Cénomanien - bassin Loire-Bretagne (rapport BRGM R 38582)
Les sables affleurant dans la Sarthe et le Maine-et-Loire forment un ensemble assez homogène d’une puissance atteignant 70 m. En s’enfonçant vers le cœur du bassin jusqu’à plus de 200 m de profondeur, ils se divisent en plusieurs bancs intercalés dans des lits argileux ; à Tours, l’épaisseur est d’environ 30 m. Par contre, au Sud du bassin, les sables de Vierzon ont une épaisseur réduite, moins de 10 m aux affleurements.
