Imp.Capezzuoli-Sand. II SSEEDDIIMMEENNTTII QQUUAATTEERRNNAARRII DDEELL SSEETTTTOORREE MMEERRIIDDIIOONNAALLEE DDEELLLLAA VVAALLDDEELLSSAA ((PPRROOVVIINNCCIIAA DDII SSIIEENNAA)) EEnnrriiccoo CCaappeezzzzuuoollii && FFaabbiioo SSaannddrreellllii Dipartimento di Scienze della Terra, Via Laterina 8, 53100, Siena. e.mail: capezzuoli@unisi.it; sandrelli@unisi.it RIASSUNTO: Capezzuoli E. & Sandrelli F., I sedimenti quaternari del settore meridionale della Valdelsa (Provincia di Siena). (IT ISSN 0394 – 3356, 2004). Gli studi condotti sul settore meridionale della Valdelsa (Toscana meridionale) hanno permesso di caratterizzare e definire tramite UBSU i locali depositi quaternari. Sono stati così riconosciuti sei sintemi (Sintema di Campiglia dei Foci – CDF, Sintema dell’Abbadia – ABB, Sintema di Calcinaia – CAL, Sintema del Torrente Foci – FOC, Sintema di Bellavista – BEL, Sintema di Poggibonsi – POG) che vengono riuniti sotto un unico supersintema indicato come Supersintema del Fiume Elsa. Il Sintema di Campiglia dei Foci, composto da quattro litofacies (litofacies argillosa, litofacies sabbiosa, litofacies conglomeratica, litofa- cies calcarea), viene interpretato come l’espressione di un episodio palustre/lacustre datato al Pleistocene inferiore-medio. I Sintemi dell’Abbadia, di Calcinaia, del Torrente Foci e di Bellavista sono riferiti ad una successione di terrazzi tutti caratterizzati da due litofacies (sedimenti calcarei concrezionari e sedimenti detritici) in proporzioni variabili nei vari sintemi e riferiti ad episodi di sedimenta- zione fluvio-palustre datati al Pleistocene superiore-Olocene sulla base di una datazione radiometrica. Il Sintema di Poggibonsi corrisponde alle alluvioni attuali ed è formato da sedimenti detritici e localmente da sedimenti calcarei tuttora in formazione. Mediante l’integrazione dei dati sedimentologici-stratigrafici con quelli geomorfologici, viene proposta una ricostruzione paleogeografica della Valdelsa meridionale dal Pleistocene inferiore-medio ad oggi. ABSTRACT: Capezzuoli E. & Sandrelli F., The Quaternary sediments of the Southern part of Valdelsa basin (Province of Siena). (IT ISSN 0394 – 3356, 2004). Stratigraphic and Geomorphological researches allow to characterize the Quaternary deposits cropping out in the southern part of the Valdelsa Basin and previously named “ancient travertines” and “recent travertines”. The Valdelsa Basin is a segment of a NW-SE orien- ted, tectonic depression extending from the Serchio Valley to the north, to the upper Tiber Valley to the south. This extensional structu- re, developed in Late Miocene, was filled up during Pliocene with thick terrigenous marine sediments. Afterwards, in the upper Middle Pliocene, the area, as well as most of southern Tuscany, emerged. During Quaternary the southern part of the Valdelsa Basin was cha- racterized by episodic calcareous sedimentation. Detailed geological investigations enable us to distinguish six Quaternary synthems. Campiglia dei Foci Synthem (CDF) – a palustrine/lacustrine synthem crops out in wide subhorizontal terraces with comparable altitudes (average quote 230 m). It is composed of four lithofacies: clayley lithofacies - grey clay and clayey silt (max 10 m thick), locally charac- terized by thin, plane laminations and carbonaceous plant remains. The fossil content is represented by sporadic freshwater and terre- strial Gastropods (Parmacella), stems and oogons of Charophyte and Ostracods. In the San Gimignano area, lignite-bearing beds, included in this lithofacies, were mined in the early XXth Century, up to the total exhaustion, with fossil remains of mammals of Early- Middle Pleistocene or of Galerian. This lithofacies can be referred to a palustrine environment. Calcareous lithofacies – compact, micri- tic limestone, locally rather vacuolar or with bioturbation (roots). The stratification is locally enhanced by thin silty-marly beds. It is inter- preted as a lacustrine environment with highly concentrated CaCO3 waters. Sandy lithofacies - poorly cemented, fine-grained, quartz- carbonate sands in beds or lenticular layers (up to 50 cm thick), with a sometimes abundant silty matrix and locally scattered centime- tric pebbles occur. In some outcrops, vegetable remains (grass stems and roots) encased in carbonate crusts are present. This lithofa- cies can be referred to the marginal part of the lacustrine/palustrine basin. Conglomeratic lithofacies – conglomerates and paraconglo- merates in variable amounts in the different areas of the Basin. They are characterized by a medium size, sandy matrix and a com- monly massive fabric, except for local moderate imbrication. This lithofacies is interpreted as alluvial fan deposit of small rivers. Abbadia Synthem (ABB); Calcinaia Synthem (CAL); Torrente Foci Synthem (FOC); Bellavista Synthem (BEL) – four fluvial/palustrine synthems developed in four orders of terraces upon the recent alluvial sediments and localized along the flanks of the valleys of Elsa River and torrents Foci and Staggia. The deposits of these syntems are represented by two lithofacies: calcareous deposits (t1) formed by bodies of concretionary phytoclastic-phytohermal calcareous tufas associated with compact micritic limestone and occasionally dark silty clays with organic matter; detritical deposits (t2) composed of mixed, terrigenous-carbonate silty sands and lenticular beds of gra- vels. The calcareous lithofacies are located in precise segments of the fluvial valleys; their origin is connected to springs with highly concentrated CaCO3 waters, perhaps hydrothermal. A Radiometric C14 dating of 25690±180 yr BP performed on a peat layer inside the Calcinaia Synthem (CAL) implies a probable Late Pleistocene-Holocene age for these four synthems. Poggibonsi Synthem (POG) – fluvial synthem corresponding to the recent alluvial deposits and composed of sand and silty-sand with gravels. Locally calcareous tufa are still in formation. These deposits are referred to the Holocene. The collected data show that this sector of the Valdelsa Basin, during the Early-Middle Pleistocene, was characterized by an episode of continental sedimentation. The initial clastic palustrine deposits (clayey lithofacies) and the following lacustrine carbonates (calcareous lithofacies) were both deposited in a probably tectonic depression. The uplifting of the area induced the rejuvenation of the local hydro- graphic system which cut deeply the Pliocene sediments and caused a relevant inversion of relief. Along this new hydrographic pattern, during the Late Pleistocene-Holocene, the interaction of tectonic uplift and climatic changes caused the formation of four terraced orders (palustrine/fluvial synthems) locally characterized by the deposition of calcareous tufas. Parole chiave: Unità stratigrafiche a limiti inconformi, Quaternario, travertini, Valdelsa, Italia. Keywords: UBSU, Quaternary, travertine, Valdelsa, Italy. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 1177(1), 2004, 33-40 34 E. Capezzuoli & F. Sandrelli 11.. IINNTTRROODDUUZZIIOONNEE Nell’ambito della cartografia geologica regionale alla scala 1:10.000 è stato effettuato uno studio multidi- sciplinare sul settore meridionale del Bacino della Valdelsa; in tale area compresa tra Poggibonsi a nord, Monteriggioni a sud, San Gimignano a ovest e Staggia Senese ad est, affiorano sedimenti recenti prevalente- mente carbonatici conosciuti in letteratura come Travertini della Valdelsa (Merla & Bortolotti, 1967). Tale studio, che si è avvalso di indagini sedimentologiche, stratigrafiche, geomorfologiche (fotointerpretazione) e geocronologiche, ha permesso la definizione delle for- mazioni quaternarie affioranti nell’area ed il loro inqua- dramento mediante Unità Stratigrafiche a Limiti Inconformi (UBSU). Gli studi stratigrafico-sedimentologi- ci permettono una caratterizzazione di questi depositi ed un loro inquadramento paleoambientale e paleogeogra- fico. 22.. IINNQQUUAADDRRAAMMEENNTTOO GGEEOOLLOOGGIICCOO Il Bacino della Valdelsa coincide con un tratto di una lunga depressione tettonica con orientazione NW- SE che si estende dalla Valle del Serchio a nord fino alla alta Valle del Tevere a sud (Fig. 1). Tale bacino è interessato trasversalmente da due importanti lineamen- ti tettonici: la Linea Livorno-Sillaro e la Linea Piombino- Faenza. La prima delimita a nord il bacino, mentre la seconda, che lo attraversa all’altezza di Poggibonsi, coincide con una forte diminuzione dell’ampiezza del bacino stesso da circa 25 Km nella parte settentrionale a circa 15 Km in quella meridionale (Costantini et al., 1988). Lateralmente il Bacino della Valdelsa è delimitato ad ovest dalla Dorsale Medio Toscana, dove affiora principalmente il Calcare cavernoso ed in misura minore Verrucano, Marmi, Ofioliti, Diaspri e Argille a Palombini, e ad est dalla Dorsale del Chianti con formazioni del Dominio Ligure esterno di età cretacica superiore-eoce- nica (Formazione di Santa Fiora, Formazione di Monte Morello). Il Bacino della Valdelsa, individuatosi in regime distensivo nel Miocene Superiore (Bossio et al., 1995b), è stato colmato da potenti spessori di sedimenti terrigeni continentali del Miocene Superiore a cui seguono sedi- menti terrigeni marini del Pliocene; questi ultimi, riferibili a due cicli sedimentari, sono formati principalmente da sabbie medio-fini (Sabbie di San Vivaldo) ed in misura minore da argille siltose (Argille azzurre) (Capezzuoli & Sandrelli, 2003). Nella parte alta del Pliocene Medio l’a- rea emerge come la maggior parte della Toscana meri- dionale (Bossio et al., 1995a) e solo nel Pleistocene- Olocene è documentata una ripresa della sedimentazio- ne con la deposizione di sedimenti continentali ed, in particolare, dei travertini. I primi Autori che si sono occupati di questi depo- siti recenti sono Pantanelli (1875) e Del Zanna (1901) che ne forniscono una prima generica caratterizzazione. Successivamente, negli anni ’20-’30, prima Trabucco (1920) e poi De Castro & Pilotti (1933), all’interno di relazioni sui giacimenti lignitiferi della Toscana, trattano marginalmente dei travertini valdelsani. Il primo studio si deve a Merla & Bortolotti (1967) che, nell’ambito della redazione del F°113 della carta geologica nazionale alla scala 1:100.000, distinguono, sulla base del loro conte- nuto in stronzio, i Travertini antichi, di origine lacustre ed attribuiti al Pleistocene superiore, dai Travertini recenti, formati per idrotermalismo e riferiti ad un generico Olocene. Berzi (1972) attribuisce i Travertini antichi al Pleistocene inferiore-medio sulla base di una fauna a Mammiferi rinvenuta al loro interno, fauna che Ambrosetti et al. (1972) collocano nel Galeriano. Più recentemente Fazzuoli et al. (1982) riconoscono cinque diversi ordini di terrazzi con travertini nel bacino idrogra- fico del T. Foci, (SE di San Gimignano). Ricerche pedo- logiche sui suoli e paleontologiche su malacofaune dei Travertini antichi sono stati condotti da Costantini & Carnicelli (1986) e Manganelli & Giusti (1993). Recentemente Bossio et al. (2000), nell’ambito di studi condotti nell’area di Monteriggioni, hanno studiato i Travertini antichi attribuendo loro il nome di Calcari di Pian del Casone. 33.. SSTTRRAATTIIGGRRAAFFIIAA DDEEII DDEEPPOOSSIITTII QQUUAATTEERRNNAARRII DDEELLLL’’AALLTTAA VVAALLDDEELLSSAA Lo studio di fotointerpretazione e la distribuzione dei sedimenti quaternari dell’alta Valdelsa, unitamente ai loro caratteri stratigrafico-sedimentologici, hanno per- messo il riconoscimento di sei sintemi i cui rapporti sono indicati in Fig. 2: un sintema lacustre-palustre (Sintema di Campiglia dei Foci – CDF), quattro fluvio-palustri (Sintema dell’Abbadia – ABB; Sintema di Calcinaia - CAL; Sintema del Torrente Foci – FOC; Sintema di Bellavista – BEL) ed uno fluviale (Sintema di Poggibonsi – POG). Questi sei sintemi vengono riuniti sotto un unico supersintema definito Supersintema del Fiume Elsa (ELS). 33..11.. IIll ssiinntteemmaa llaaccuussttrree--ppaalluussttrree:: SSiinntteemmaa ddii CCaammppiigglliiaa ddeeii FFooccii ((FFDDCC)) Si tratta di depositi localizzati principalmente in due placche suborizzontali (area di Campiglia dei Foci ed area compresa fra Colle Val d’Elsa e Staggia) ed altre di dimensioni inferiori, distribuiti a quote comprese tra 240 m (area di Campiglia dei Foci) e 230 m s.l.m. (area di Pian del Casone); nelle aree occidentali a ridos- so della Dorsale Medio Toscana le quote di affioramen- to, probabilmente per motivi tettonici, risultano superiori (quota massima 300 m s.l.m.). Tali depositi giacciono di norma su sabbie marine plioceniche o direttamente sul substrato preneogenico; i contatti di base sono rispetti- vamente di tipo disconformity e angular unconformity, mentre a tetto si rinvengono suoli intensamente rubefatti (Costantini & Carnicelli, 1986). In alcune aree, alla som- mità dei rilievi pliocenici, si osservano superfici relitte pseudorizzontali correlabili con la base dei depositi del sintema. La prevalente natura calcarea dei depositi del sintema (litofacies calcarea), meno erodibile dei sedi- menti terrigeni pliocenici, ha provocato una erosione selettiva e determinato in quest’area una inversione del rilievo (Bartolini & Peccerillo, 2002). Il Sintema di Campiglia dei Foci presenta spessori variabili, che dimi- nuiscono rapidamente verso nord; le potenze massime sono dell’ordine di 30 m. Tale sintema è caratterizzato da quattro litofacies (Fig. 2): - litofacies argillosa (litofacies a): consiste di argille ed argille siltose grigie, a luoghi con una sottile laminazio- 35I sedimenti quaternari ... F ig . 1 - S ch e m a g e o lo g ic o d e l s e tt o re m e ri d io n a le d e lla V a ld e ls a . t 1 - s e d im e n ti ca lc a re i; t2 - s e d im e n ti d e tr iti ci ; a - li to fa ci e s a rg ill o sa ; cg - li to fa ci e s co n g lo m e ra tic a ; s - lit o fa ci e s sa b b io sa ; cl - lit o fa ci e s ca lc a re a . L e li to fa ci e s d e l s in te m a C D F e i d e p o si ti d e i s in te m i A B B , C A L ,F O C e B E L , a q u e st a s ca la , n o n s o n o e vi d e n zi a b ili s in g o la rm e n te . G e o lo g ic a l sc h e m e o f th e s o u th e rn V a ld e ls a B a si n . t1 - c a lc a re o u s se d im e n ts ; t2 - d e tr iti ca l se d im e n ts ; a - c la yl e y lit h o fa ci e s ; cg - c o n g lo m e ra tic l ith o fa ci e s; s - s a n d y lit h o fa ci e s; c l - ca lc a - re o u s lit h o fa ci e s. T h e li th o fa ci e s o f th e C D F s yn th e m a n d t h e d e p o si ts o f th e A B B , C A L , F O C , B E L s yn th e m s a re n o t se p a ra te ly v is ib le a t th is s ca le . S in te m a d i C a m p ig lia d e i F o ci ( C D F ) cl s a cg _ _ _ F IR E N Z E P IS A D or sa le Me dio M . A lb an o I s o la d 'E lb a G R O S S E T O Ra pol ano M on ti Pr at om ag no S IE N A del l' A mia ta Si C hi an ti Cet ona Do rsa le A re e e m e rs e P ri n c ip a li d e p re s s io n i te tt o n ic h e in te re s s a te d a b a c in i m a ri n i e c o n ti n e n ta li n e o g e n ic i F a g lie F a g lie d i tr a s fe ri m e n to Mo nte Vo - R a - C h Ve C a de l D or . V e -C a -S i -B a c in o d e ll a V a ld e ls a -C a s in o -S ie n a To s c a n a A re a s tu d ia ta PF LS L S - L in e a L iv o rn o -S ill a ro P F - L in e a P io m b in o -F a e n z a 2 5 K m 0 V o -R a -C h - B a c in o d i V o lt e rr a -R a d ic o n d o li -C h iu s d in o P o g g ib o n si C o lle V a l d 'E ls a S a n G im ig n a n o S ta g g ia G ra cc ia n o M o n te ri g g io n i C a st e lli n a S ca lo C a m p ig lia d e i F o ci F. Els a S in te m a d e ll' A b b a d ia ( A B B ) S in te m a d i C a lc in a ia ( C A L ) S in te m a d e l T .F o ci ( F O C ) S in te m a d i B e lla vi st a ( B E L ) t2 t1 S in te m a d i P o g g ib o n si ( P O G ) F. Elsa F. Elsa 1 K m U n ità L ig u ri e T o sc a n a p re n e o g e n ic h e S e d im e n ti m a ri n i p lio ce n ic i S e d im e n ti co n tin e n ta li m io ce n ic i T. S ta gg ia T. F o ci T. Foci B . I m bo tro ni T. S ta gg ia 36 ne, caratterizzate da estensione variabile e spessore massimo di circa 10 m. Lateralmente questa litofacies è eteropica con le sabbie e i conglomerati delle litofa- cies (cg) e (s) (si veda Fig. 2), mentre al tetto è spesso visibile un passaggio graduale alla litofacies calcarea (cl). La sommità delle argille è caratterizzata da un livello pedogenizzato osservabile in due tagli artificiali. Il contenuto paleontologico è caratterizzato da frustoli carboniosi, scarsi ostracodi e Gasteropodi dulcicoli (Lymnea stagnalis L., Paludina contecta MÜLL. e Planorbis marginatus DRAP.) e terricoli (Parmacella sp.1 sensu Manganelli & Giusti, 1993). Nella zona a sud di San Gimignano è stata inoltre segnalata l’esi- stenza di lenti di lignite, oggetto di coltivazione ai primi del ‘900 fino al totale esaurimento (Trabucco, 1920; De Castro & Pilotti, 1933). Queste lenti hanno fornito una fauna a Mammiferi (Equus caballus L., Cervus elaphus L., Bos primigenius BOJ., Hippopotamus major CUV., Elephas antiquus FALC.) e Molluschi attribuiti da Berzi (1972) al Pleistocene inferiore- medio. Successivamente Ambrosetti et al. (1972), in un quadro classificativo più ampio dei depositi pleisto- cenici dell’Italia centrale, hanno riferito questa stessa fauna al Galeriano. Questa litofacies argillosa viene attribuita ad un ambiente di tipo palustre. - litofacies sabbiosa (litofacies s): consiste di sabbie fini calcaree con una frazione detritica silicea più o meno abbondante, ocracee e con occasionali nuvole o lenti di ciottoli centimetrici a basso grado di cementazione. I fossili presenti sono scarsi e rappresentati esclusiva- mente da resti vegetali incrostati (fitoclasti). Le sabbie hanno una stratificazione pianoparallela non sempre evidente con spessori massimi di 50 cm. Questa litofa- cies, che mostra rapporti di eteropia con tutte le altre litofacies (a) (cl) (cg), è riferibile ad aree marginali di lago/palude, nelle quali si avevano probabilmente spiagge legate a piccoli immissari. - litofacies conglomeratica (litofacies cg sinonimo dei Conglomerati di Poggibonsi di Merla & Bortolotti, 1967): si tratta di conglomerati e paraconglomerati la cui composizione degli elementi varia passando dal settore orientale, dove si hanno soprattutto calcari e calcari marnosi, a quella occidentale a ridosso della Dorsale Medio Toscana dove sono si hanno elementi derivati dal calcare cavernoso, “palombini”, diaspri ed ofioliti. Il conglomerato solitamente si presenta massi- vo ed eccezionalmente si osservano clasti embriciati; la matrice, a luoghi predominante, è sabbiosa. La lito- facies cg è interpretabile come l’espressione di piccoli delta posti prevalentemente sui lati occidentale ed orientale del lago/palude. - litofacies calcarea (litofacies cl): è rappresentata da un calcare micritico, a grana fine o medio-fine, di colore bianco sporco con sfumature nocciola e/o rosa. La stratificazione è spesso ben visibile ed è messa in evi- denza da sottili livelli siltoso-marnosi (max 15 cm nel- l’area di Campiglia dei Foci) interposti ai banchi calca- rei spessi da 40 cm a circa un metro. A luoghi il calca- re micritico è vacuolare, con evidenti bioturbazioni pro- vocate da apparati radicali, oppure è associato a pic- cole lenti con strutture fitoclastiche. Il contenuto paleontologico è sempre scarso; occasionalmente si ritrovano impronte interne di Gasteropodi, mentre in sezione sottile si osservano Ostracodi, steli ed oogoni di Characee. Il calcare giace generalmente sulle altre litofacies (a), (s), (cg) del Sintema di Campiglia dei Foci, o, in misura minore, direttamente sui sedimenti pre-quaternari, anche se talvolta mostra rapporti di eteropia con le litofacies (s) e (cg). La litofacies (cl) viene interpretata come una deposizione per decanta- zione, al disotto del livello di base d’onda, nelle zone più profonde di un lago caratterizzato da acque ricche in carbonato di calcio. I rapporti tra le litofacies del Sintema di Campiglia dei Foci (Fig. 2) evidenziano un passaggio, verso l’alto, dalla litofacies argillosa a quella calcarea; questa transi- zione viene interpretata come una evoluzione da un ambiente palustre, con scarse profondità e sedimenta- zione prevalentemente terrigena, ad uno lacustre carat- terizzato dalla sedimentazione di fanghi calcarei nelle aree centrali (litofacies cl) e la deposizione di materiali più grossolani nelle aree marginali, specialmente nelle vicinanze di piccoli immissari (litofacies s, cg). La variazione di sedimentazione da argillosa a cal- carea è legata all’apporto di notevoli quantità di acque ad alto contenuto di CaCO3, verosimilmente collegata Fig. 2 - Ricostruzione stratigrafica dei sei sintemi quaternari riconosciuti nel settore meridionale della Valdelsa (non in scala). Stratigraphic relationships of the six Quaternary synthems recognized in the southern Valdelsa Basin (not in scale). E. Capezzuoli & F. Sandrelli 37 ad una accentuata attività tettonica inserita nell’ambito del generale sollevamento che ha interessato l’intera Toscana meridionale dal Pliocene Medio ad oggi (Bossio et al., 1995a). La deposizione del calcare, lega- ta alla saturazione della acque, era favorita probabil- mente sia da condizioni di endoreicità del bacino (vedi Capitolo 4) che ne permetteva la progressiva concentra- zione, sia da condizioni climatiche calde, come docu- mentato dal ritrovamento di Parmacella (Manganelli & Giusti, 1993), che accentuava l’evaporazione delle acque. 33..22.. II ssiinntteemmii fflluuvviioo--ppaalluussttrrii:: SSiinntteemmaa ddeellll’’AAbbbbaaddiiaa ((AABBBB)),, SSiinntteemmaa ddii CCaallcciinnaaiiaa ((CCAALL)),, SSiinntteemmaa ddeeii FFooccii ((FFOOCC)),, SSiinntteemmaa ddii BBeellllaavviissttaa ((BBEELL)) Questi sintemi sono riferibili ad una successione di terrazzi presenti sui versanti dei principali corsi fluviali dell’area e formati da depositi detritici prevalentemente di tipo terrigeno (sabbie, silt e ciottolami), che in partico- lari tratti vallivi (lungo il T.Foci ad est di Campiglia dei Foci, lungo il Botro degli Imbotroni da Pod. Polveraria fino alla confluenza con il T.Foci, lungo il F.Elsa dall’a- bitato di Gracciano fino a Poggibonsi e lungo il T.Staggia da Castellina Scalo fino a Poggibonsi; Fig. 1) sono caratterizzati da litofacies calcaree (travertini recenti di Merla & Bortolotti, 1967). I depositi dei vari sintemi presentano estensioni variabili e spessori fino a circa 20 m. Fra i diversi ordini di terrazzo, soprattutto nell’area di Poggibonsi, affiorano le sabbie marine plio- ceniche (terrazzi a ripiani), anche se non mancano casi di terrazzi incastrati specialmente nella zona di Colle Val d’Elsa-Staggia e fra il Sintema di Bellavista ed il sotto- stante Sintema di Poggibonsi. Tutti i sintemi sono carat- terizzati da contatti basali erosivi (disconformity) e da una superficie superiore suborizzontale sulla quale si sono sviluppati suoli rubefatti o bruni. Le unità più alte risultano in gran parte smantellate dall’erosione, ma restano documentate da numerose superfici relitte senza depositi. I sedimenti sono riconducibili a due lito- facies che presentano gli stessi caratteri nei vari sinte- mi. Litologicamente i depositi calcarei (litofacies t1 in Fig. 1) si presentano come alternanze di calcare concre- zionario fitoclastico e fitoermale incrostato su corpi vegetali (cannucce, arbusti e fili d’erba) e livelli detritici granulari (calcrete, sabbie calcaree) disposti in livelli e lenti di spessori variabili a seconda delle località. A luo- ghi si rinvengono caratteristici mound di cannucce (fitoermale) dovuti alla crescita degli organismi vegetali su piccoli rialzi del fondo. In associazione a questi litotipi si hanno livelli lenticolari di calcari micritici, calcari lami- nari cristallini ed occasionali livelli argillitici torbosi. Tali caratteristiche permettono di classificare questi depositi come calcareous tufa di tipo “paludal model” o “fluviatile model” sensu Pedley (1990) e Pedley et al. (2003). I depositi detritici (litofacies t2 in Fig. 1) sono soli- tamente composti da sabbie calcaree e terrigene e silt di norma malstratificati con associati ciottoli che, a seconda del luogo, possono essere presenti in lenti o livelli. Le sabbie calcaree derivano dalla disgregazione, in regime turbolento, delle litofacies calcaree, mentre quelle terrigene dalle sabbie marine plioceniche; entrambe mostrano a luoghi banchi con sequenze di tipo fining-upward. I livelli a ciottoli sono presenti princi- palmente nella parte basale dei vari sintemi dove costi- tuiscono il riempimento di tasche erosionali. Sono com- posti da clasti eterogenei ben arrotondati di varie dimen- sioni (max 20 cm), che mostrano solo a luoghi una evi- dente embriciatura cui si accompagna una matrice sab- biosa variabile. Lo scarso contenuto paleontologico di entrambe le litofacies è rappresentato da impronte di foglie di Quercus ilex L. e Populus laecophylla UNG. (Del Zanna, 1901) e da Ostracodi con carapace liscio e sottile, oogo- ni di Carofite e calchi di Gasteropodi dulcicoli. I sedimenti di questi sintemi sono attribuiti da Merla & Bortolotti (1967) all’Olocene; recenti studi per- mettono un riferimento anche al Pleistocene superiore, poiché una datazione radiometrica C14 su livello argilloso organico del Sintema di Calcinaia ha fornito un’età radiometrica di 25.690±180 B.P. (Capezzuoli & Sandrelli, 2003). - Sintema dell’Abbadia (ABB): è il più antico fra i fluvio- palustri e corrisponde al terrazzo più alto, con una quota media di 30 m sull’attuale fondovalle. Nell’area di L’Abbadia (est di Colle Val d’Elsa), il sintema è par- ticolarmente sviluppato sia in estensione laterale sia come spessore (circa 18 m). In generale l’unità è ben conservata nelle aree di affioramento dei calcareous tufa, mentre si hanno solo deboli tracce in quelli di deposizione esclusivamente detritica e/o terrigena. - Sintema di Calcinaia (CAL): anch’esso è caratterizzato da calcareous tufa e depositi detritici e corrisponde ai terrazzi posti ad una altezza media di 25 m. Recenti lavori stradali nell’area di Calcinaia (sud di Poggibonsi) hanno evidenziato la presenza di un livel- lo argilloso organico nella parte basale della sezione che ha fornito una datazione radiometrica di 25690±180 B.P.. - Sintema dei Foci (FOC): corrisponde ai depositi ter- razzati presenti a quote medie di circa 15 m sul fondo- valle. Buoni esempi si hanno lungo il Torrente Foci (Fig. 3) dove è anche possibile apprezzare una dimi- nuzione nell’estensione dei depositi carbonatici rispet- to a quelli presenti nei sintemi fluvio-palustri più anti- chi. - Sintema di Bellavista (BEL): a questo sintema appar- tengono i depositi terrazzati più recenti posti ad una quota di circa 8 m. Anche qui continua il trend di dimi- nuzione dei depositi carbonatici già notato nel Sintema dei Foci che sono sempre meno presenti in estensio- ne lungo le valli. L’origine dei sintemi fluvio-palustri è probabilmente da riferire sia all’attività tettonica che ha accompagnato il sollevamento neogenico-quaternario della Toscana meridionale, sia a variazioni climatiche. Infatti alla prima sono da ricollegare la progressiva incisione delle valli fluviali e l’apporto di acque carbonatiche responsabili della sedimentazione dei calcareous tufa, mentre alle seconde vanno imputati i successivi episodi di sovrallu- vionamento e precipitazione dei calcareous tufa interval- lati da fasi erosionali. Questa precipitazione si realizza- va solo in corrispondenza di alcuni tratti fluviali nei quali erano localizzate le sorgenti, probabilmente idrotermali, associate a faglie, responsabili degli apporti carbonatici. La relazione di questi depositi calcarei con faglie pre- senti nell’area era già stata ipotizzata da Merla & Bortolotti (1967), a causa dell’elevato contenuto in stronzio dei Travertini recenti della valle del T. Staggia, e da Costantini et al. (1980). Le sorgenti fornivano le I sedimenti quaternari ... 38 acque ad alto contenuto di CaCO3 che innescavano il processo d’incrostazione lungo il corso d’acqua, dove i sedimenti carbonatici si interdigitavano con quelli terri- geni e detritici dando luogo a frequenti eteropie di facies. Lo studio dei depositi permette di individuare una variabilità degli ambienti deposizionali con passaggi da aree caratterizzate da ristagno delle acque (piccoli sbar- ramenti e stagni isolati con facies fitoermali o argille anche organiche) a zone di deflusso (aree di canale con accumuli fitoclastici, terrigeni o detritici). Procedendo verso valle si aveva una progressiva diluizione delle acque calcaree, fino all’esaurimento della capacità incrostante ed alla deposizione solamente di depositi detritici. Il minor sviluppo dei sedimenti carbonatici dai sintemi più antichi (Sintema dell’Abbadia) a quelli recen- ti (Sintema di Bellavista) indica, inoltre, una progressiva diminuzione degli apporti di acque carbonatiche che potrebbe essere messa in relazione ad una diminuzione dell’attività tettonica con l’occlusione delle vie di risalita. 33..33.. IIll ssiinntteemmaa fflluuvviiaallee:: SSiinntteemmaa ddii PPooggggiibboonnssii ((PPOOGG)) Corrisponde alle alluvioni recenti, talvolta ben svi- luppate nei fondovalle dei vari corsi d’acqua dell’area. Sono formate essenzialmente da sabbie e silt sabbiosi con associati ciottoli o lenti di ghiaie. Solo a Colle Val d’Elsa (lungo il corso dell’Elsa), localmente lungo il Torrente Staggia (a Staggia Senese) e in due località nei dintorni di San Gimignano (nelle vicinanze di una sorgente idrotermale di esigua portata) sono tuttora in formazione i calcareous tufa. L’età di questo sintema è riferita all’Olocene. 44.. IINNTTEERRPPRREETTAAZZIIOONNEE PPAALLEEOOGGEEOOGGRRAAFFIICCAA EEDD EEVVOOLLUUZZIIOONNEE DDEELL SSEETTTTOORREE MMEERRIIDDIIOONNAALLEE DDEELLLLAA VVAALLDDEELLSSAA NNEELL PPLLEEIISSTTOOCCEENNEE IINNFFEERRIIOORREE--MMEEDDIIOO -- OOLLOOCCEENNEE Con il generalizzato sollevamento della Toscana meridionale iniziato nel Pliocene Medio, vaste aree a sedimentazione marina furono portate in emersione. L’assenza, nella parte meridionale della Valdelsa, di depositi compresi fra il Pliocene Medio ed il Pleistocene inferiore-medio, permette di ipotizzare che in tale inter- vallo l’elevato sollevamento di quest’area abbia dato luogo essenzialmente a processi erosionali legati all’in- staurazione di un primo reticolo fluviale (paleo-Elsa) probabilmente con andamento NW-SE non dissimile dall’attuale. Nel Pleistocene inferiore-medio sono attual- mente documentati i primi depositi continentali dell’area, rappresentati dai sedimenti prima palustri e successiva- mente lacustri del Sintema di Campiglia dei Foci. Una lettura della carta geologica e del reticolo idrografico della porzione meridionale della Valdelsa permette una serie di ipotesi sulla paleogeografia dell’area in questa epoca. Infatti la posizione degli affioramenti della litofa- cies calcarea (cl) consente la definizione dell’estensione minima del bacino durante lo stadio lacustre (Fig. 4). Lo studio dell’attuale reticolo idrografico fornisce ulteriori indizi sull’evoluzione di quest’area. In particolare in riva sinistra del F. Elsa si osservano (Fig. 4) vari corsi d’ac- qua tra loro paralleli con percorso in parte rettilineo e orientato in direzione appenninica, ma con verso di scorrimento opposto al F. Elsa. Al contrario, gli affluenti in riva destra possiedono un andamento circa antiap- Fig. 4 - Schema del reticolo idrografico principale del settore meridionale della Valdelsa. Hydrographic pattern of the southern Valdelsa Basin. Fig. 3 - Visione da nord della valle del Torrente Foci ad est di Campiglia dei Foci. Nello schema superiore sono evidenziati i depositi e le superfici relitte dei vari sintemi visibili. View of the Torrente Foci valley, east of Campiglia dei Foci. In the upper scheme the deposits and the older surfaces of the Quaternary synthems are showed. FOC ABB CAL ABB POG CDF CDFCDF FOC ABB B.ro di Vergaia B.ro degli Im botroni T. Rig ua rdi T. Fo ci B.r o d el Co nio T. Fo ci T. F oc i T. S taggia F. E lsa F. E lsa F. E lsa B.ro delle Ferribbie Poggibonsi Colle Val d'Elsa Certaldo Staggia San Gimignano T. D ro ve Vico d'Elsa Ulignano Linea Piombino-Faenza Soglia Ulignano-Vico d'Elsa Cattura fluviale Limite alluvioni recenti Verso di scorrimento Possibile limite paleolago 1 Km E. Capezzuoli & F. Sandrelli penninico, ma anch’essi con una direzione preferenziale opposta al deflusso del F.Elsa e quindi diretta verso le aree meridionali. Questa peculiarità idrografica è pre- sente fino all’altezza degli abitati di Vico d’Elsa ed Ulignano, oltre i quale gli affluenti sia di destra che di sinistra assumono tracciati e deflussi verso i settori set- tentrionali. Si viene così ad individuare, in corrisponden- za di queste due località, un’area a sviluppo antiappen- ninico trasversale alla Valdelsa che di fatto delimita verso nord il bacino lacustre. La conferma di una proba- bile soglia è avvalorata dal fatto che, coincidente con questa fascia trasversale, si ha una forte diminuzione nell’estensione laterale delle alluvioni recenti (Sintema di Poggibonsi) ben sviluppate sia a nord sia a sud. Una possibile evoluzione di quest’area prevede un iniziale bacino di tipo endoreico formatosi per lo sbarramento del paleo-Elsa in corrispondenza dell’area di Ulignano- Vico d’Elsa ed il conseguente adattamento dei corsi flu- viali a defluire verso i settori meridionali. Le cause della formazione di questa soglia, parallela e non molto distante da una importante linea tettonica (Linea Piombino-Faenza; Costantini et al., 1980) è da riferire a movimenti tettonici, anche se preliminari rilevamenti geologici svolti in quell’area, caratterizzata da una forte omogeneità dei sedimenti pliocenici, non hanno eviden- ziato la presenza in superficie di faglie. Probabilmente gli stessi movimenti tettonici innescarono anche gli apporti di acque carbonatiche che variarono la sedimen- tazione del bacino da palustre/terrigena a lacustre/car- bonatica. Successivamente una probabile erosione regressi- va del tratto settentrionale del Paleo-Elsa incise tale soglia determinando lo svuotamento del bacino lacustre (non sono presenti facies di regressione dei depositi lacustri). Conseguentemente anche gli immissari del paleolago, pur mantenendo parziali tratti con l’originale pattern centripeto verso le aree lacustri, avrebbero subì- to la cattura da parte di altri corsi d’acqua, variando così il proprio percorso (Fig. 4). Questa nuova idrografia, impostatasi dopo l’aper- tura del bacino, ha subìto fino ad oggi un progressivo approfondimento, attuatosi sia per il continuo solleva- mento tettonico, sia a causa di variazioni climatiche. In gran parte dell’area si è quindi avuto un’inversione del rilievo con i sedimenti del paleolago, molto competenti, rimasti spesso inalterati in posizione rilevata. L’approfondimento, realizzatosi con meccanismi di sovraimposizione a scapito delle sabbie marine plioceni- che, è avvenuto lungo il nuovo pattern idrografico che si era impostato sulla base delle mutate condizioni paleo- geografiche (tratti sinuosi incassati del F. Elsa fra Colle Val d’Elsa e Poggibonsi e del T. Staggia fra Staggia Senese e Poggibonsi che documenterebbero estesi ambienti alluvionali successivi al paleolago) e tettoniche (tratti rettilinei del F. Elsa a Colle Val d’Elsa in corrispon- denza di faglie). Negli interstadi delle fasi di approfondi- mento fluviale si aveva la deposizione di sedimenti ter- razzati che in alcuni tratti erano di tipo calcareo (calca- reous tufa) grazie ad acque idrotermali carbonatiche risalite lungo alcune faglie. La formazione dei calca- reous tufa è diminuita nel tempo, come testimoniato dalla minore presenza di sedimenti calcarei nei sintemi più recenti (Sintema del T. Foci, Sintema di Bellavista), fino ad arrivare ai depositi attuali (Sintema di Poggibonsi) dove le acque del F. Elsa formano calca- reous tufa solo in poche località. La progressiva diminu- zione dei depositi “travertinosi” nel tardo Olocene è un fenomeno generalizzato sia in Italia che in molti siti dell’Europa centro occidentale e riconducibile a cause di tipo climatico o antropico (Goudie et al., 1993; Dramis et al., 1999). Tuttavia in Valdelsa potrebbe essere legata ad una risposta più locale e riferita ad una diminuzione dell’attività tettonica conseguente ad un possibile pro- gressivo arresto del sollevamento post-Pliocene Medio. RRIINNGGRRAAZZIIAAMMEENNTTII Gli Autori ringraziano la Prof.ssa A. Gandin per la collaborazione nello studio sedimentologico delle facies carbonatiche. Lavoro finanziato con fondi P.A.R. 2001 dell’ Università degli Studi di Siena (Responsabile Prof. F. Sandrelli). LLAAVVOORRII CCIITTAATTII Ambrosetti P., Azzaroli P., Bonadonna F.P. & Follieri M. 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