Geographie
La Châtelaine liegt auf 570 m ü. M., südöstlich von Arbois und etwa 30 km nordöstlich der Stadt Lons-le-Saunier (Luftlinie). Das Bauerndorf erstreckt sich im Jura, in einer Lichtung im nördlichen Teil des Plateau Lédonien (erstes Juraplateau), östlich des Erosionstals Val de la Cuisance oberhalb der Reculée des Planches.
Die Fläche des 13,17 km² großen Gemeindegebiets umfasst einen Abschnitt des französischen Juras. Fast das gesamte Gebiet wird von der Hochfläche des Plateau Lédonien eingenommen, die durchschnittlich auf 560 m ü. M. liegt und teils von Acker- und Wiesland, teils von Wald bestanden ist. Die westliche Grenze verläuft meist an der Oberkante des teils von Felswänden durchzogenen Steilhangs, der das tief eingeschnittene Tal der Cuisance umgibt. Besonders markant sind die Felswände der Reculée des Planches und des Cirque du Fer à Cheval, an deren Fuß sich die Karstquellen der Cuisance befinden. Im Westen reicht der Gemeindeboden in die Forêt d'Arbois. Nach Süden und Südosten erstreckt sich das Gemeindeareal in die Forêt des Moidons und in den Bois de la Châtelaine. Hier wird mit 633 m ü. M. die höchste Erhebung von La Châtelaine erreicht. Das Plateau besitzt keine oberirdischen Fließgewässer, weil das Niederschlagswasser im verkarsteten Untergrund versickert.
Nachbargemeinden von La Châtelaine sind Mesnay im Norden, Ivory und Chilly-sur-Salins im Osten, Valempoulières und Molain im Süden sowie Arbois und Les Planches-près-Arbois im Westen.
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