I TRAVERTINI DELLE TERME DI S.GIOVANNI (RAPOLANO TERME, APPENNINO SETTENTRIONALE) E LORO IMPLICAZIONE NEOTETTONICA Andrea Brogi1*, Enrico Capezzuoli1, Anna Gandin1 1Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Siena, Via Laterina, 8. 53100 Siena; *Corresponding author: e-mail: brogiandrea@unisi.it: tel. 0577233972; fax: 0577233938 RIASSUNTO: A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin, I travertini delle Terme di S.Giovanni (Rapolano Terme, Appennino Settentrionale) e loro implicazione neotettonica (IT ISSN 0394-3356, 2007). Lo studio dei travertini affioranti nell’area di S.Giovanni (Rapolano Terme) e dell’assetto geologico dell’area ha permesso di riconosce- re un importante controllo tettonico, durante il Quaternario, nella deposizione di queste rocce calcaree. Esse sono state depositate intorno a sorgenti termali attive in periodi diversi, a partire da 24±3 ka. Attualmente la deposizione del travertino è molto scarsa ed è collegata a sorgenti di modesta portata a causa della captazione delle acque nello stabilimento termale. Il deposito di travertino rag- giunge il suo massimo spessore (25 metri) nell’area archeologica di Campo Muri, dove anche oggi è attiva una cava per il reperimento di travertino per uso ornamentale. La deposizione dei travertini più antichi sembra derivare da una o più sorgenti, in coincidenza della mofeta del Bossoleto, una dolina a pianta circolare dal diametro di circa 80m dalla quale oggi fuoriesce solo abbondante CO2 unita- mente ad altri gas venefici. Tale sorgente era collocata sulla superficie di un terrazzo fluviale collegato con l’evoluzione idrografica del fiume Ombrone. L’attività sorgiva ha permesso la deposizione di calcare che ha ricoperto, in parte, i depositi fluviali e quelli che costi- tuivano il loro substrato, rappresentato dai sedimenti marini limoso-argillosi del Pliocene medio. I depositi pliocenici e quelli alluvionali quaternari, così come i travertini che li ricoprono, sono dislocati, per una decina di metri al massimo, da una faglia diretta orientata in direzione ONO-ESE. Una serie di piccole sorgenti allineate lungo un tratto della faglia ha dato origine ad un elemento morfo-tettonico (fissure-ridge), lungo circa 250 metri, a seguito della deposizione di travertino. La faglia, sicuramente più recente di 24±3 ka, età più antica dei travertini dislocati, può essere ritenuta potenzialmente attiva anche oggi per due motivi: a) vi è una evidente attività idroter- male che indica la presenza di fratture beanti non ancora ostruite da minerali di neoformazione; b) i travertini depositati nel Marzo 2003 sono stati localmente fessurati e dislocati di qualche millimetro. Queste evidenze non solo hanno importanti implicazioni di carat- tere neotettonico per l’area di Rapolano Terme e per il margine orientale del Bacino di Siena, ma sono indicative anche dell’esistenza di probabili faglie attive e dunque potenzialmente sismogenetiche. ABSTRACT: A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin, Travertines at Terme San Giovanni (Rapolano Terme, Northern Apennines) and their neotectonic implications. (IT ISSN 0394-3356, 2007). The travertines cropping out in the S.Giovanni Terme area (Rapolano Terme) were deposited from thermal springs with different ages, active from 24±3 ka. Presently, the travertine deposition scarcely occurs. It is related to thermal springs with scarce flow due to the hot water pumped by the thermal resort. The travertines are better exposed in the Campo Muri archaeological area where they are expo- sed up to 25m in thickness. Here a quarry is presently active. The most ancient travertines were deposited from thermal springs, pre- sently inactive, and coinciding with the Bossoleto mofet. This is a circular doline with diameter of about 80m, from which the CO2 and other poisonous gas rise up. This thermal spring was located on a fluvial terrace developed together with the hydrological evolution of the Ombrone river. The travertine deposited from these thermal springs overlies on the alluvial deposits and bedrock here represented by the Middle Pliocene marine clays. These sediments and the alluvial deposits, as well as the travertines, were dissected by a normal fault, WNW-ESE striking, characterised by about 10 meters of displacement. Along the trace of this fault a travertine fissure-ridge, about 250 meters long, developed. The fault, younger than 24±3 ka, could be considered as presently active for the reason that: a) a widespread hydrothermal activity is concentrated along the trace of the fault, suggesting open fractures within the damage zone; b) the travertines deposited in March 2003 were fissured and displaced of some millimetres. A parallel normal fault has been recognised North of the travertine fissure-ridge. Its kinematics has been inferred in Jurassic rocks affected by the fault. Fault activity controlled hydrothermal circulation, as attested by three main thermal springs presently inactive, aligned along the fault trace, and related traverti- ne deposits. Faults produced upwelling of hydrothermal fluids which show peculiar geochemical features with respect to all the fluids flowing from all the thermal springs occurring in the Rapolano area and surroundings. This is indicative for a different fluid pathway which can be explained considering the structural setting and the deeply occurrence of a structural high formed by carbonate rocks coinciding with an overturned and detached anticline. This structural high represents a reservoir supplied by fluids migrating along the detachment surface of the fold and thus with a different provenance. All these evidences, symptomatic of active faulting, indicate neo- tectonics in the Rapolano Terme area and the eastern side of the Siena Basin. Parole chiave: Neotettonica, dorsale di travertino, circolazione di fluidi, sorgenti termali, Appennino Settentrionale. Keywords: Neotectonics, travertine fissure-ridge, fluid flow, hot-springs, Northern Apennines. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 20(2), 2007 - 107-124 1. INTRODUZIONE Negli ultimi decenni lo studio dei depositi conti- nentali carbonatici ed in particolare dei travertini ha subito un importante incremento, grazie allo sviluppo di nuove tecnologie d’indagine ed all’acquisizione di nuove metodologie di studio. La geochimica isotopica, per esempio, applicata ai depositi di travertino può for- nire informazioni sul paleoclima, sulla origine e prove- nienza delle acque termominerali da cui hanno avuto origine, sul loro percorso di risalita e sui processi di interazione del fluido con le rocce attraversate (LIVNAT & 108 A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin KRONFELD, 1985; JANSSEN et al., 1999; KHARAKA et al., 2000; MINISSALE et al. 2000, 2002a, 2002b, MARTÌN- ALGARRA et al., 2003; DU et al., 2005). Da pochi anni a questa parte, tuttavia, i travertini collegati alle sorgenti termominerali sono considerati anche ottimi elementi per studi di natura tettonica, principalmente riguardanti l’attività di faglie distensive o trascorrenti (HANCOCK et al., 1999; ALTUNEL, 2005). Infatti, proprio per la loro natura, i travertini si depositano in prossimità di sorgen- ti termali strettamente collegate con la presenza di frat- ture nel substrato, attraverso le quali i fluidi idrotermali possono risalire verso la superficie (CUREWITZ & KARSON, 1997; HANCOCK et al., 1999 cum bibl). Tali fratture, infat- ti, sviluppate in risposta a sollecitazioni tettoniche, danno luogo ad una permeabilità secondaria che può permettere la circolazione di fluidi in aree caratterizzate da un gradiente geotermico anomalo e quindi favorire la loro emergenza in superficie. Tuttavia, l’alto potere incrostante delle acque termominerali in circolazione, se sovrassature, può causare, in breve tempo, il riempi- mento e l’occlusione delle fratture mediante la deposi- zione di minerali di neoformazione (self-sealing) (BRUHN et al., 1990). Ne consegue che la circolazione idroter- male può manifestarsi durante periodi relativamente brevi, la cui durata è funzione della salinità dei fluidi. Inoltre, anche l’attività tettonica gioca un ruolo fonda- mentale per la durata dei sistemi idrotermali. Le conti- nue sollecitazioni dovute all’attività prolungata nel tempo delle faglie, così come la sismicità ad esse colle- gate, possono garantire la continuità di ampliamento di fratture beanti, favorendo la circolazione idrotermale anche per lunghi periodi. Per questo motivo idrotermali- smo ed attività tettonica costituiscono un binomio inscindibile (ALTUNEL & HANCOCK, 1993a; CUREWITZ & KARSON, 1997; HANCOCK et al., 1999; ALTUNEL, 2005). Ne consegue che i travertini collegati alle sorgenti termali costituiscono ottimi indicatori tettonici e la loro età di deposizione diviene indicativa per quella dell’attività tet- tonica (HANCOCK et al., 1999; ALTUNEL, 2005). L’analisi morfo- logica dei travertini, così come la loro collocazione, possono insieme fornire importanti infor- mazioni anche sulla geometria e cinematica delle faglie. Numerosi studi (ALTUNEL & HAN- COCK, 1993a, 1993b; CAKIR, 1999; HANCOCK et al., 1999; ATA- BEY 2002) condotti in varie parti del mondo, infatti, hanno messo in evidenza come le sorgenti idrotermali siano collocate lungo tratti ben precisi di faglie o frat- ture ad esse associate, e come la loro collocazione rispetto alle strutture possa fornire importan- ti informazioni sulla cinematica delle faglie (Fig. 1). Le travertine fissure-ridge (HANCOCK et al., 1999), in particolare, sono ele- menti morfo-strutturali collegati alla deposizione del travertino che possono fornire molteplici informazioni di carattere struttu- rale. Esse, infatti, sono collegate a sorgenti idrotermali allineate lungo una frattura, che consentono la deposizione di travertino con geometria centrifuga rispetto alla zona di emergenza. La progres- siva deposizione di travertino porta alla formazione di un rilievo (ridge), generalmente simmetrico, che può raggiungere la lunghezza di svariate centinaia di metri, la larghezza di qualche decina di metri e l’altezza di 10- 20 metri. Sulla sommità di tale rilievo è presente una fessura più o meno larga (fino a qualche metro), che coincide precisamente con la frattura del substrato lungo la quale risalgono le acque termali. In varie parti del mondo (Turchia, USA, Kenya ecc…) sono descritte travertine fissure-ridge fossili, cioè strutture in corri- spondenza delle quali non avviene più circolazione e quindi deposizione di travertino. Tali strutture testimo- niano una attività idrotermale avvenuta in passato ed il loro studio può contribuire alla ricostruzione dell’asset- to tettonico ed idrogeologico da cui hanno avuto origi- ne. Esempi di fissure-ridge attive, invece, sono molto rari e di notevole importanza perché la loro presenza può indicare l’attività di faglie e quindi l’esistenza di strutture potenzialmente attive. In questo lavoro vengono descritte le facies depo- sizionali e le implicazioni tettoniche dei travertini pre- senti nell’area termale di S.Giovanni, presso Rapolano Terme (Fig. 2), ed in particolare un esempio di dorsale (travertine fissure-ridge) attiva. Tale struttura, descritta da vari autori dal punto di vista sedimentologico e geo- chimico (CIPRIANI et al., 1972; GUO & RIDING, 1992, 1994; 1998; ANDREWS & RIDING, 2001; FOUKE, 2001; MINISSALE et al., 2002a), ha un importante significato strutturale ed implicazioni neotettoniche che permettono di riconside- rare il quadro strutturale del margine orientale del Bacino di Siena, dove tale struttura si colloca, e di porre l’attenzione su un’area che dal punto di vista della pericolosità geologica e del rischio sismico dovrebbe essere presa maggiormente in considerazione. Fig. 1 - Rapporti tra la geometria e cinematica delle faglie e la collocazione di sorgenti termali la cui presenza è dovuta a circolazione idrotermale lungo zone permeabili di faglia. In grigio i depositi di travertino. 1) le sorgenti termali si collocano in corrispondenza della terminazione della faglia (fault tip), siano esse trascorrenti o dirette; 2) le sorgenti si collocano in corrispon- denza di zone di raccordo tra faglie trascorrenti; 3) le sorgenti termali si collocano in corrispon- denza dell’incontro di tre faglie trascorrenti; 4) le sorgenti termali si collocano all’intersezione tra faglie di età diversa; 5) le sorgenti termali si collocano in corrispondenza di alcuni tratti lungo la traccia di una faglia diretta (da CUREWITZ & KARSON, 1997 con modifiche). Relationships between geometry, kinematics and location of the thermal springs due to the hydrothermal circulation along the fault zones. The grey colour indicated the travertine masses; 1) the thermal springs are located in correspondence of the tip points of both normal and strike slip faults; 2) the thermal springs are located in the relay zones of strike-slip faults; 3) the ther- mal springs are located at the strike-slip faults intersection; 4) the thermal springs are located where normal faults have been dissected by a new generation of faults; 5) the thermal springs are located along the trace of a normal fault (after CUREWITZ & KARSON, 1997 modified). 2. GEOLOGIA DELL’AREA DI RAPOLANO TERME L’area di Rapolano Terme (Fig. 2) si colloca in un tratto del margine orientale del Bacino neogenico-qua- ternario di Siena, depressione strutturale (Graben di Siena; in COSTANTINI et al., 1982) collegata all’attività tet- tonica distensiva miocenico-pliocenica (MARTINI & SAGRI, 1993). Tale depressione strutturale è stata interpretata da alcuni autori anche come thrust-top basin collegato allo sviluppo di thrust crostali attivi fino al Pleistocene (FINETTI et al., 2001; BONINI & SANI, 2002). Tuttavia la maggior parte degli Autori sono concordi nel ritenere che il Bacino di Siena, così come la sua prosecuzione meridionale (Bacino di Radicofani) siano collegati con l’attività tettonica distensiva miocenico-quaternaria (COSTANTINI et al., 1982; BERTINI et al., 1991; BALDI et al., 1994; LIOTTA, 1994, 1996, LIOTTA & SALVATORINI, 1994; MANTOVANI et al., 1995, 1997; DALLMEYER & LIOTTA, 1998; ACOCELLA et al., 2002; BROGI et al., 2005b; PASCUCCI et al., 2005; COLLETTINI et al., 2006; BROGI & LIOTTA, 2006; VITI et al., 2006) come dettagliatamente discusso in BROGI et al., (2005a,b), BROGI (2006) e BROGI & LIOTTA (2006). Il margine orientale di tale bacino è rappresenta- to da un importante elemento morfo-strutturale, che nell’area di Rapolano è noto in letteratura come dorsale Rapolano-Trequanda (LOSACCO, 1952; LOSACCO & DEL GIUDICE, 1958; LAZZAROTTO, 1973; BROGI et al., 2002). Tale dorsale, a sua volta, costituisce il tratto di una con- tinua struttura positiva, orientata in direzione media NNW-SSE, nota come Dorsale Monti del Chianti – Monte Cetona (BERTINI et al., 1991) (Fig. 2a). Essa è costituita principalmente dalle formazioni appartenenti alla Successione Toscana non metamorfica che, nell’a- rea di Rapolano Terme, è rappresentata da rocce di età 109I travertini delle Terme di S. Giovanni ... compresa tra il Triassico superiore ed il Miocene inferio- re (Calcari a Rhaetavicula contorta – Macigno) (LOSACCO & DEL GIUDICE, 1958; LAZZAROTTO, 1973; COSTANTINI et al., 1982; BROGI et al., 1999; 2002) (Fig. 3). Le rocce apparte- nenti alla Successione Toscana sono state intensamente deformate durante la tettogenesi dell’Appennino Settentrionale, ed hanno così registrato le deformazioni collegate con l’intera evoluzione tettonica. Le rocce affioranti nella dorsale Rapolano- Trequanda sono separate dai depositi di riempimento del Bacino di Siena, principalmente costituiti da argille, sabbie, arenarie, ghiaie e conglomerati di ambiente marino, da una importante faglia diretta immergente verso ovest, orientata circa parallelamente alla dorsale stessa (COSTANTINI et al., 1982; BARAZZUOLI et al., 1991; BROGI et al., 1999). Tale faglia, nota in letteratura come Faglia di Rapolano, è stata attiva fino al Pliocene medio (BROGI, 2002; BROGI et al., 2005c) e risulta, quindi, a trat- ti sepolta dai depositi più recenti. Ne consegue che la sua traccia in superficie è di difficile localizzazione, seb- bene l’allineamento di sorgenti di acque termali e gas ne permettano l’individuazione (BROGI et al., 1999) (Fig. 4). I depositi continentali di età pleistocenica ed oloce- nica sono rappresentati da ghiaie, sabbie e limi lacustri e fluvio-lacustri a cui sono associate placche di traverti- no con le quali mostrano rapporti eteropici. Nel loro insieme, i depositi continentali quaternari ricoprono sia i depositi neogenici marini sia le rocce della Successione Toscana. 2.1 - I travertini dell’area di Rapolano I travertini presenti nell’area di Rapolano Terme costituiscono estesi affioramenti che ricoprono un’area Fig. 2 - a) collocazione dell’area di studio; il rettangolo indica l’area ingrandita in b; b) schema geologico dell’area di Rapolano e della Dorsale di Rapolano-Trequanda. Il rettangolo illustra l’area riportata in Figura 4. a) location of the study area; the black rectangle indicates the enlarged area in b; b) geological sketch map of the Rapolano area and Rapolano-Trequanda ridge. The black rectangle indicates the enlarged area given in Figure 4. 110 di circa 14 Km2 sotto forma di placche isolate, collocate principalmente lungo la traccia della Faglia di Rapolano (BROGI et al., 1999) (Fig. 4). In altri casi, affioramenti ridotti di travertino sono localizzati in prossimità di faglie minori. Le placche più estese e spesse compaio- no nell’area di Serre di Rapolano e sono ancora oggi interessate da una intensa attività estrattiva finalizzata principalmente al reperimento di travertino come pietra ornamentale. L’attività estrattiva del travertino nell’area in esame è attestata almeno dal periodo etrusco. Il pro- cesso di estrazione, notevolmente intensificato negli ultimi decenni e realizzato mediante tagli effettuati con il filo elicoidale e diamantato, ha permesso l’esposizio- ne di ampi fronti di cava che mettono in evidenza la sovrapposizione di diverse generazioni di episodi depo- sizionali di travertino che formano corpi complessi, caratterizzati da discordanze talvolta angolari e spesso separati da paleosuoli e/o colluvi fino a qualche metro di spessore (Fig. 5). I diversi eventi deposizionali, caratterizzati da facies che denotano ambienti di sedimentazione diffe- renti, suggeriscono la presenza di numerose sorgenti associate a bacini palustri isolati, da esse alimentate. Le litofacies che costituiscono questi corpi sedimentari, assai variabili da luogo a luogo, sono state descritte nei lavori di CIPRIANI et al. (1972), GUO & RIDING (1992), (1994), (1998), (1999) ai quali si rimanda per un maggior approfondimento. Tuttavia, sui travertini di Rapolano manca ancora uno studio stratigrafico paleombienta- le/paleogeografico e dati cronostratigrafici completi. Recenti lavori di geocronologia effettuati su alcuni inter- valli relativi ai depositi affioranti nella cava attiva, collo- cata nell’area archeologica di Campo Muri (nord dell’a- rea termale di S.Giovanni), hanno permesso di riferire al Pleistocene superiore-Olocene (24±3 Ka – attuale, CAR- RARA et al., 1998). Tuttavia l’età dell’insieme dei depositi rimane incerta. Più generalmente tutti i travertini pre- senti nell’area di Rapolano sono stati r iferit i al Pleistocene-Olocene sulla base di studi macropaleon- tologici basati su conchiglie di gasteropodi polmonati, ossa di mammiferi e soprattutto filliti, rinvenute in modo sporadico in cave differenti. L’età quaternaria dei tra- vertini, comunque, è indicativa di tettonica recente che avrebbe caratterizzato l’area di Rapolano e quindi il margine orientale del Bacino di Siena (BROGI et al., 2005a). Le relazioni tra le strutture distensive ed i depo- siti di travertino nell’area di Rapolano sono state descritte in recenti lavori (BROGI, 2002; 2004) che sotto- lineano come i depositi di travertino siano principal- mente collocati all’intersezione di faglie con prevalente movimento verticale, attive durante il Quaternario, con la Faglia di Rapolano, più vecchia ed orientata circa ortogonalmente rispetto alle prime (Fig. 4). 3. I TRAVERTINI DI CAMPO MURI E DELL’AREA TERMALE DI S.GIOVANNI Campo Muri è una importante località archeologi- ca collocata qualche centinaio di metri a nord dello sta- bilimento termale di S.Giovanni (Fig. 6). Presso Campo Muri l’attività estrattiva del travertino ha riportato alla luce un insediamento di epoca etrusco-romana (LECCHI- NI & MAZZINI, 1986) (III Sec. a.C – IV Sec. d.C.) sviluppa- tosi attorno ad emergenze termali, rappresentate per lo più da una sorgente (Buca delle Fate) oggi non più atti- va (a in Figura 6), venerata ed utilizzata per scopi ludici e terapeutici. La cava di Campo Muri offre una buona opportu- nità per lo studio dei rapporti geometrici e cronologici dei corpi travertinosi presenti in quest’area. L’attività estrattiva interessa un deposito di travertino spesso fino a circa 25 metri che costituisce il riempimento di una valle orientata in direzione NO-SE (CARRARA et al., 1998), coincidente circa con l’attuale corso del Fosso Nibbiaia (Fig. 6). Le sorgenti termali che hanno permes- so la deposizione dei travertini più antichi osservabili in cava sembra fossero collocate in corrispondenza degli attuali stabilimenti termali di S.Giovanni Terme. In parti- Fig. 3 - Rapporti tettono-stratigrafici tra i depositi neogenico- quaternari e la Successione Toscana. Sigle: Dq – depositi con- tinentali quaternari; Tr – travertini; Ps-Pc – Sabbie e conglome- rati marini del Pliocene inferiore-medio; Pa – Argille e argille sabbiose del Pliocene inferiore-medio; Mac – Macigno; Sca – Scaglia Toscana; Mai – Maiolica; Apt – Calcari ad Aptici; Rad – Diaspri; Pod – Marne a Posidonomya; Sel – Calcare Selcifero; Rsa – Calcare Rosso ammonitico; Mas – Calcare Massiccio; Cre – Calcare a Rhaetavicula contorta. Relationships between the Neogene-Quaternary deposits and the Tuscan Nappe. Symbols: Dq – Quaternary continental deposits; Tr – travertines; Ps-Pc – Early-Middle Pliocene mari- ne sands and conglomerates; Pa – Early-Middle Pliocene clays and sandy clays; Mac – Macigno Fm; Sca – Scaglia Toscana Fm; Mai – Maiolica Fm; Apt – Calcari ad Aptici Fm; Rad – Diaspri Fm; Pod – Marne a Posidonomya Fm; Sel – Calcare Selcifero Fm; Rsa – Calcare Rosso ammonitico Fm; Mas – Calcare Massiccio; Cre – Calcare a Rhatavicula contorta. A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin 111 colare, è possibile ipotizza- re, con buona approssima- zione, che la sorgente più importante coincidesse con l’attuale mofeta del Bossoleto, situata in una dolina dal diametro di circa 80m e profonda 10m, dalla quale fuoriesce abbondante CO2 (99%) unitamente ad altri gas venefici (1%) (H2S e SO2) (VAN GARDINGEN et al., 1997). La mofeta del Bossoleto, infatti, si trova nella parte morfologica- mente più elevata dell’area suggerendo che quella doveva essere l’area sor- gente delle acque termali. Questa ipotesi è conferma- ta anche dalla giacitura degli strati di travertino che sono inclinati con disposi- zione centrifuga rispetto alla mofeta ed in particolar modo immergono verso le aree morfologicamente depresse di Campo Muri (verso nord), dove scorre il Fosso Nibbiaia, ed il Borro di Canatoppa (verso sud) (Fig. 6). La mofeta del Bossoleto è collocata su di un terrazzo fluviale svilup- pato a seguito dell’evolu- zione idrografica del Fiume Ombrone che scorre pochi chilometri ad ovest di que- sta area (Fig. 6). Tale terraz- zo costituisce una superfi- cie morfologicamente piat- ta, collocata alla quota media di 280 metri sul livel- lo del mare. Essa è costitui- ta da depositi fluviali princi- palmente limoso-sabbiosi a cui s’intercalano livelli di calcari incrostanti (Fig. 7) che, nell’area delle Terme di S.Giovanni raggiungono lo spessore di 15-20 metri. Tali depositi poggiano direttamente sulle argille marine del Pliocene medio del Bacino di Siena. Le manifestazioni termali colle- gate con l’antica sorgente del Bossoleto hanno per- messo la deposizione di travertino che ha ricoperto parzialmente la superficie terrazzata (Fig. 6). Allo stes- so tempo, la presenza delle due valli orientate in dire- zione NO-SE, attualmente Fig. 4 - Schema geologico dell’area di Rapolano; i principali depositi di travertino e le attuali sor- genti termali si collocano lungo la traccia della Faglia di Rapolano laddove questa è stata dislocata da faglie circa ortogonali, di età quaternaria (da BROGI, 2004). Geological sketch map of the Rapolano area; the travertine deposits and the present thermal springs are located along the Rapolano Fault where this latter has been dissected by Quaternary, near orthogonal faults (from BROGI, 2004). I travertini delle Terme di S. Giovanni ... 112 coincidenti con quella del Fosso di Nibbiaia e del Fosso di Canatoppa, hanno influito notevolmente sul deflusso delle acque e sulla conseguente deposizione del traver- tino. Questo ultimo, infatti, ha riempito quasi totalmente la paleovalle del Fosso di Nibbiaia ed in parte quella del Borro di Canatoppa. L’evoluzione paleogeogra- fica e paleoambientale dei tra- vertini presenti nell’area delle Terme di S.Giovanni è stata det- tagliatamente ricostruita da CAR- RARA et al. (1998) sulla base di osservazioni effettuate nei fronti della cava di Campo Muri. La sezione studiata da CARRARA et al. (1988), ben esposta nel mar- gine occidentale della cava (Fig. 8), è collocata nel punto più spesso del deposito di traverti- no ed ha permesso, così, l’anali- si di tutti gli eventi deposizionali qui presenti. La successione carbonatica risulta discontinua, poichè nei fronti di cava si rico- noscono diversi livelli calcarei separati da paleosuoli e colluvi indicativi di periodi di stasi del- l’attività deposizionale dei tra- vertini. Lo studio geocronologi- co basato su datazioni 230Th/234U e sugli isotopi del carbonio ha permesso di attribuire un’età di 24±3 ka ai depositi di travertino più antichi affioranti. Tali traver- tini, tuttavia, costituiscono il punto più basso esposto nella cava, ma non costituiscono la base del giacimento che si trova a pochi metri sotto al piano di cava. Le datazioni effettuate da CARRARA et al. (1998), infatti, hanno messo in evidenza un intervallo di tempo piuttosto lungo (24±3 - 9±1.7 ka) caratte- rizzato da una sedimentazione sub-aerea, sostanzialmente continua, che avrebbe permes- so la deposizione della massa più importante di travertino (tr.d.A1 in Figura 8). A questo episodio sarebbe seguito un evento erosivo, perdurato qual- che migliaia di anni, testimonia- to da una intensa brecciatura dei livelli di travertino più super- ficiali. Ad esso è seguito nuova- mente la deposizione di traverti- no (tr.d.A2 in Figura 8) in un periodo di tempo, compreso tra 6.7±1.4 e 3.24±0.55 ka, caratte- rizzato da un evento alluvionale molto importante che ha causa- to la deposizione, nella parte alta, di uno spessore di qualche Fig. 5 - Le pareti tagliate a filo elicoidale delle numerose cave presenti nell’area di Rapolano permettono di riconoscere l’architettura dei depositi di travertino. Si riconoscono diversi episo- di deposizionali separati da discordanze angolari e da depositi colluviali e paleosuoli. The quarry fresh-cuts occurring in the Rapolano area allow to recognise the internal architectu- re of the travertine deposits. We can recognise different depositional episodes separated by angular unconformities, colluvial deposits and paleosols. Fig. 6 - Schema geomorfologico dell’area delle Terme di S.Giovanni. Il significato di a, b e c è riportato nel testo. Geomorphologic sketch of the Terme S.Giovanni area. a, b and c points are discussed in the text. metro di sedimenti alluvionali. La deposizione di traver- tino è continuata, poi, ininterrottamente fino al III Sec. a.C. – IV Sec. d.C., periodo al quale vengono riferiti i reperti di un insediamento etrusco-romano presente A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin nell’area (LECCHINI & MAZZINI, 1986). In questa fase il flusso delle acque era regimentato per uso termale e la deposizione del travertino fu quindi interrotta. Tali reperti, tuttavia, furono in parte ricoperti da travertino a seguito dell’abbandono del sito, a testimonianza di una attività termale prolungata nel tempo (Fig. 9A). Durante il periodo dell’insediamento etrusco-romano, abbiamo testimonianze dell’attività di una sorgente collocata in prossimità del sito (Buca della Fate, a in Figura 6), la quale potrebbe aver contribuito alla deposizione dell’ul- timo livello di travertino riconoscibile in cava che, per altro, ha una giacitura orizzontale. Naturalmente non abbiamo la possibilità di escludere la concomitante atti- vità della sorgente collocata in corrispondenza dell’at- tuale mofeta del Bossoleto. Collegata con la sorgente della Buca delle Fate vi è una complessa rete di canali di travertino autocostrui- ti (self-built channel, VIOLANTE et al., 1994) conseguenti al deflusso delle acque sorgive verso i l Fiume Ombrone. Tali canali raggiungono l’altezza massima di 6 metri e sono riconoscibili per una lunghezza di 150 metri (Figs 9B e 9C). Lungo alcuni tratti del canale più importante, laddove esso raggiunge la maggiore lar- ghezza ed altezza, sono stati effettuati, probabilmente durante il periodo dell’insediamento di Campo Muri, alcuni tagli per il reperimento di materiale da costruzio- ne. L’antichità di questa attività estrattiva è confermata dall’alterazione delle pareti tagliate, nonché dalla meto- dologia con cui sono stati realizzati gli scavi stessi, sostanzialmente effettuati mediante percussione come dimostrano le tracce lasciate in alcuni tratti delle pareti. Sulla base dell’età più antica dei travertini di Campo Muri si può ritenere che l’inizio dell’attività sor- giva della sorgente del Bossoleto risalga a 24±3 ka. Ne consegue che questa età possa coincidere con quella più antica dei travertini presenti nelle aree circostanti alla sorgente e che corrisponderebbe a quella dei depositi calcarei collocati sul terrazzo fluviale sul quale 113 Fig. 7 - I depositi alluvionali riconoscibili nella scarpata del terrazzo fluviale sul quale è collocato lo stabilimento termale di S.Giovanni sono caratterizzati da alternanze di livelli sabbiosi con ghiaie e strati di calcari incrostanti. A) Alternanza di calcari incrostanti e livelli sabbiosi; la freccia indica l’area da cui proviene il dettaglio mostrato in B. B) dettaglio di A. The alluvial deposits exposed in the scarp of the fluvial terrace on which the S.Giovanni thermal resorts are located, are characterised by sands and gravels with interbedded encrusting carbonates. A) Alternation of encrusting carbonates and sandy layers; the arrow indi- cates the enlarged area illustrated in detail in B. B) detail of A. Fig. 8 - Fronte occidentale della Cava di travertino di Campo Muri con evidenziate le discordanze angolari e con le età di ciascun epi- sodio deposizionale come ricavato dalle analisi radiometriche 230Th/234U realizzate da CARRARA et al. (1998). Western fresh-cut of the Campo Muri travertine quarry. The angular unconformities and the 230Th/234U radiometric ages of the depositio- nal systems (from CARRARA et al., 1998) are given. I travertini delle Terme di S. Giovanni ... sono presenti gli attuali stabilimenti termali. Tuttavia il loro spessore risulterebbe molto ridotto sugli alti morfo- logici poiché più vicini all’area sorgiva. Lo spessore del travertino che ricopre il terrazzo fluviale, infatti, è stato ricostruito mediante una perforazione recentemente effettuata per la captazione di acque termali (Fig. 6), realizzata in prossimità della mofeta. Il sondaggio ha attraversato circa 24 metri di travertino chiaro, stratifi- cato, sovrastante una alternanza di livelli travertinoso- sabbiosi di colore grigio e grigio scuro caratterizzati da una importante componente detritica costituita da gra- nuli di quarzo e miche bianche. Tale successione è stata perforata fino a 37 metri; al di sotto di questa quota sono state incontrate le argille marine del Pliocene medio. 3.1 - La dorsale di travertino (travertine fissure-ridge) Questo elemento morfo-strutturale (Fig. 10) si col- loca circa 100 metri a sud dalla mofeta del Bossoleto (Fig. 6) e si estende per circa 250 metri in direzione ONO-ESE. La sua edificazione appare essenzialmente legata all’esistenza di sorgenti allineate, caratterizzate da attività intermittente che hanno dato luogo alla deposizione di travertino in una dorsale allungata (Fig. 10) che raggiunge localmente la larghezza di circa 40 metri ed un’altezza massima di 10 metri. La fuoriuscita delle acque termali dalla frattura sommitale e dai conet- ti associati, e lo scorrimento lungo i fianchi della dorsa- le, ne ha determinato la crescita e lo sviluppo (Fig. 11). Il suo profilo è asimmetrico: la parte meridionale è più alta, mentre quella settentrionale non supera i 5 metri. Essa, infatti, si è sviluppata in corrispondenza di un gra- dino morfologico che raccorda due superfici orizzontali il cui dislivello è di circa 8 metri (Fig. 10). Tale gradino morfologico è riconoscibile anche agli estremi della fis- sure-ridge ed è particolarmente evidente, nelle foto aeree, per circa 300 metri verso la sua prosecuzione orientale. Questo gradino morfologico è riferibile alla scarpata di una faglia che avrebbe dislocato il terrazzo fluviale di quota 280 metri e che, in corrispondenza della zona ribassata dalla faglia, raggiunge la quota media di 270 metri. 3.1.1 - Facies deposizionali Lo studio delle facies deposizionali dei travertini delle Terme di S.Giovanni è stato condotto da diversi autori che hanno concentrato le loro attenzioni soprat- tutto sulla definizione litologica e geochimica delle facies in formazione e della distribuzione di quelle più antiche presenti nel complesso calcareo di origine ter- male (GUO & RIDING, 1992, 1994; FOLK et al., 1985; FOUKE et al., 2000). Nell’insieme, la fissure-ridge è caratterizzata da tre principali morfologie deposizionali: liscia (Fig. 11f), microterrazzata (Fig. 11g) e macroterrazzata (Fig. 11h), corrispondenti a strutture deposizionali riconosciute da GUO & RIDING (1998). I fianchi lisci sono formati dalla sovrapposizione di croste cristalline da bianche a grigie composte da larghi cristalli di calcite che crescono perpendicolari alla superficie deposizionale. I fianchi microterrazzati si caratterizzano per la presenza di piccoli terrazzi disposti fittamente con un piccolo bordo liscio rialzato di alcuni millimetri e che creano micropiscine (rimstone pool, WARWICK, 1952) lar- ghe alcuni centimetri quadrati. Identica strutturazione è presente nei macroter- razzi; la differenza risiede nelle maggiori dimensioni. Le porzioni della dorsale dove la deposizione è attiva o inattiva, possono essere riconosciute dalla colorazione dei travertini e dalla colonizzazione delle piante. Le aree con recentissima deposizione sono di colore chiaro, talvolta bianco, e caratterizzate dalla totale assenza di piante. Questo “deserto bianco” con- trasta totalmente con le superfici attive, caratterizzate da colorazioni grigie scure e presenza talvolta massic- cia di giunchi ed altre macrofite. La colorazione scura è data dalla presenza di colonie batteriche. Cespugli di macrofite, talora associate a muschi ed alghe, riescono ad insediarsi in questo ambiente ostile quando le con- dizioni chimico-fisiche iniziali (temperatura, gas disciolti, pH…) vengono mitigate dalla diluizione di acque “fred- de” o di origine meteorica/fluviale. L’assetto interno della fissure-ridge è osservabile in piccoli saggi di cava presenti nel profilo trasversale 114 Fig. 9 - A) Canale di epoca etrusco-romana (III Sec. a.C. – IV Sec. d.C.) riempito da travertino a seguito dell’abbandono dello stabili- mento termale e conseguente mancanza di regimazione del flusso delle acque delle sorgenti; B) e C) particolare di canali autocostruiti dovuti al deflusso delle acque emergenti dalla sorgente “Buca delle Fate” (a in Figura 6) che alimentava lo stabilimento termale di epoca etrusco-romana presso Campo Muri. A) Anthropic channel (III Sec. a.C. – IV Sec. d.C.) filled by travertine due to the abandon of the thermal resort; B) and C) self built chan- nels developed from the thermal waters running toward the Ombrone river from the “Buca delle Fate” thermal spring (point a in Figure 6). This thermal spring fed the Campo Muri thermal resort during the Etruscan-Roman period. A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin (Fig. 11a). Esso risulta formato principalmente dalla sovrapposizione di croste cristalline (Crystalline crust) parallele alla superficie deposizionale, che formano set di lamine composte da cristalli di calcite disposti a ven- tagli (Ray Crystals in CHAFETZ & FOLK, 1984; FOLK et al., 1985) o a piuma (Feather Calcite Crystals in GUO & RIDING, 1992). Queste lamine si alternano con: - livelli formati da strutture a “cespugli” (shrub) compo- sti principalmente da calcite macrocristallina (Needle Crystal Shrub: GUO & RIDING 1994, 1998) talora asso- ciati a porzioni micritiche (Micrite/Spar-Rhomb Shrub; GUO & RIDING 1994, 1998). L’origine di questa struttu- ra, tipica di ambienti con scarsa energia, viene inter- pretata sia come organica (CHAFETZ & FOLK 1984) sia come inorganica (PENTECOST, 1990). - livelli formati dalla sovrapposizione di lamine millime- triche cristalline (paper-thin rafts) che si depositano all’interfaccia acqua/aria di piccole pozze con scarsa energia. Quando l’energia è maggiore, le lamine si rompono depositandosi in accumuli sul fondo delle pozze. - accumuli lenticolari di pisoidi (Pisoids) di differenti misure, densamente impacchettati ed intercalati a livelli micritici. GUO & RIDING (1998) ne riconoscono tre tipi basandosi sulle microstrutture: i) laminati concen- tricamente e di origine inorganica, anche se con par- ziali componenti organiche, formati in ambienti turbo- lenti di alta energia; ii) Radial Shrub, con delicata struttura dendritica ed associati batteri, cianobatteri e 115 Fig. 10 - La fissure-ridge di travertino presente presso lo stabilimento termale di S.Giovanni. Tale struttura è orientata circa ONO-ESE e mostra un profilo asimmetrico. Lungo la sommità è presente una frattura la cui larghezza varia da 17cm a qualche millimetro. The travertine fissure-ridge located close to the S.Giovanni thermal resort. This structure, ESE striking, shows an asymmetrical profile. On the top of the fissure-ridge, a fissure ranging from 0,1 to 17 cm , is located. I travertini delle Terme di S. Giovanni ... 116 Fig. 11 - Particolari del travertino che costituisce la fissure-ridge delle Terme di S.Giovanni; a1) lungo la sommità della dorsale sono presenti alcune cavette che mettono in evidenza la struttura interna della dorsale; a2) particolare di a1; b) la fessura che attraversa tutta la dorsale è massima in corrispondenza della sua zona mediana, dove raggiunge 17 cm; c) in corrispondenza degli estremi, invece, la fessura è larga al massimo qualche millimetro; d1) agli estremi sono presenti coni dai quali fuoriesce acqua ad intervalli oppure dove gorgoglia anidride carbonica; d2) alcune volte i coni sono fessurati e (d3) la fessura li divide a metà per tutta la lunghezza della dorsale (d4); e) in corrispondenza dell’estremità occidentale della dorsale la fessura che attraversa la sommità dell’intera struttura ha dislocato un manufatto collocato sulla dorsale a circa metà degli anni 50, testimoniando una recentissima fessurazione del travertino. f) in alcuni tratti il travertino che costituisce la dorsale è liscio (f), mentre altre volte è microterrazzato (g1 e g2) o macroterrazzato (h1, h2); i terrazzi di ordine maggiore possono raggiungere il metro di diametro e dar luogo a piccole vasche sospese, riempite d’acqua (h3). Travertine features of the S.Giovanni fissure-ridge: a1) small quarries located along the fissure-ridge highlight the internal architecture of the ridge.; a2) particular of a1; b) the width of the fissure at the top of the ridge is maximum (17 cm) in the middle part of the fissure- ridge; c) the fissure located at the top of the fissure-ridge is about 1-2 mm wide at the extremities of the fissure-ridge; d1) at the extremi- ties of the fissure-ridge cones from which thermal water and carbon dioxide rise up, are located; d2) cones can be fissured and (d3) the fissure divides into two halves the cones along the fissure-ridge (d4); e) in the western extremity of the fissure-ridge, a man-made feature located at the top of the ridge during 50s has been widely fissured; f) the travertine of the fissure-ridge can be smooth (f), microterraced (g1 e g2) o macroterraced (h1, h2); the macroterraces can reach one metre and can give rise to pools containing thermal water (h3). A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin diatomiti, formati in pools saltuariamente agitate; iii) mammellonati, stromatolitici con concrescimenti irre- golari, spesso coperti da filamenti cianobatteriali di ambienti a bassa energia. - livelli con cavità sferiche o circolari, di varia misura, aperte o chiuse corrispondenti a bolle di gas ricoperte da calcite (coated bubble) secondo un meccanismo illustrato da CHAFETZ et al., 1991. Il gas probabilmente deriva principalmente da attività microbica dei sedi- menti sottostanti (GUO & RIDING, 1998) o per locale tur- bolenza delle acque. - strutture isolate (mounds) costituite da rilievi formati dalla concentrazione di steli incrostati (manicotti cal- carei cristallini di giunchi (reed) in posizione di vita. Si formano principalmente in ambienti palustri (pozze o laghetti distali) dove le acque termali raffreddate o diluite da altre acque di origine fluvio-meteorica per- mettono la colonizzazione delle piante superiori. L’elevata presenza di queste piante costituisce una barriera al fluire dell’acqua e determina variazioni morfologiche del sistema. - accumuli lenticolari di granuli carbonati (lithoclast tra- vertine) derivanti dalla rielaborazione penecontempo- ranea delle altre macrofacies calcaree. Possono con- tenere anche frammenti di vegetali incrostati e local- mente gasteropodi, ostracodi (skeletal grains), ossa di vertebrati e materiale extrabacinale apportato dal vento, da corsi d’acqua ecc. - livelli continui, talvolta ben sviluppati, di silt argillosi ocra scuri o rossi (Paleosols). Questi si formano in corrispondenza di superfici in erosione durante perio- di di prolungata inattività del sistema deposizionale/ sorgivo. 4. IL CONTROLLO STRUTTURALE DELLA CIRCOLAZIONE IDROTERMALE I depositi di travertino e le sorgenti termali di S.Giovanni Terme mostrano alcune caratteristiche peculiari che li differenziano dagli altri depositi di traver- tino e dalle sorgenti presenti nell’area di Rapolano Terme. Infatti, mentre la circolazione idrotermale che caratterizza l’area di Rapolano è più o meno concentra- ta lungo la Faglia di Rapolano, dove quest’ultima è stata dislocata dalle faglie più recenti, le emergenze ter- mali di S.Giovanni si collocano a circa 2 km dalla sud- detta struttura. Inoltre, le caratteristiche chimiche delle acque che oggi fuoriescono nell’area di S.Giovanni suggeriscono un loro percorso di circolazione e risalita diverso da quello delle acque che emergono in corri- spondenza delle altre sorgenti termali (MINISSALE et al., 2002b). In particolare, i rapporti isotopici dell’elio (3He/4He), così come quelli del carbonio (13C/12C) indica- no a S. Giovanni la presenza di gas provenienti da zone profonde della crosta, probabilmente originati da pro- cessi metamorfici e/o magmatici, che si sono mescolati con fluidi e gas provenienti da livelli strutturali più superficiali (MINISSALE et al. 2002b cum bibl.). Lo studio geologico condotto nell’area ha per- messo di individuare l’esistenza di alcune faglie dirette che hanno giocato un ruolo fondamentale per la circo- lazione idrotermale negli ultimi 25 ka e per la loro risali- ta verso la superficie. Per quanto l’attività di queste faglie sia molto recente, esse sono di difficile individua- zione a causa di due principali fattori: a) le loro tracce in superficie sono state largamente ricoperte dal travertino che si è depositato dalle sorgenti; b) l’attività antropica ha modellato il paesaggio soprattutto a causa delle intense coltivazioni. Tuttavia la loro presenza è convali- data da alcuni indizi, quali l’allineamento di sorgenti attive e non, la dislocazione di corpi geologici più anti- chi dei travertini ed infine l’esposizione di alcune strut- ture minori (faglie e fratture) associate alla faglia princi- pale. L’analisi integrata di tali elementi ha permesso di ricostruire la geometria e la cinematica delle faglie che costituiscono il sistema principale delle strutture responsabili del termalismo e della deposizione del tra- vertino nell’area di S. Giovanni Terme. Poche centinaia di metri a nord-ovest dell’area di Campo Muri è presente un deposito di travertino che costituisce un elemento morfologico positivo a sezione circolare, di circa 150 metri di diametro, che si eleva circa 25 metri rispetto alle aree circostanti (punto b in Figura 6). Il travertino che costituisce tale rilievo è ben stratificato ed è disposto con simmetria centrifuga rispetto alla parte sommitale, suggerendo che esso è stato depositato da acque che defluivano da una sor- gente posta nella zona apicale del rilievo verso le aree morfologicamente più depresse. Questa sorgente e quella della Buca delle Fate (punto a in Figura 6) sono allineate parallelamente alla fissure-ridge di travertino presente presso lo stabilimento termale di S.Giovanni. Verso est, i punti (a) e (b) si allineano con un’altra sor- gente, anch’essa non più attiva, che è stata responsa- bile dello sviluppo di un deposito di travertino poco esteso arealmente, spesso fino a 10 metri (punto c in Figura 6). Tale deposito di travertino è adiacente alla traccia della faglia di Rapolano che in questo tratto è sepolta da una spessa coltre di detrito. Queste eviden- ze indicano, con buona probabilità, l’esistenza di una faglia di età pleistocenica, orientata in direzione ONO- ESE, la cui attività ha permesso una importante circola- zione idrotermale lungo alcuni suoi tratti e all’intersezio- ne con la faglia di Rapolano, come documentato anche per altre faglie collocate più a sud presso Serre di Rapolano (BROGI, 2004). L’esistenza di questa faglia è inoltre dimostrata dalla evidente dislocazione della superficie di contatto tra i depositi limoso-argillosi di ambiente pelagico e le sovrastanti sabbie costiere del Pliocene Medio. Tale contatto, infatti, la cui giacitura è pressoché sempre orizzontale, affiora alla quota di 275 metri s.l.m. nel blocco ribassato dalla faglia (punto 1 in Figura 12), mentre nell’altro blocco affiora alla quota di 325 metri s.l.m (punto 2 in Figura 12). Questo permette di ipotizzare che il blocco ribassato coincida con la parte settentrionale dell’area di Campo Muri. Allo stes- so modo è possibile stimare il rigetto verticale minimo di tale struttura che, sulla base delle differenze di quota del contatto tra argille e sabbie plioceniche, risulta essere di circa 50 metri. Informazioni più precise sulla cinematica di questa faglia sono state ricavate laddove questa struttura interseca la Faglia di Rapolano ed inte- ressa la successione giurassica della Falda Toscana (punto A in Figura 12). Qui essa è costituita da una zona di deformazione piuttosto ampia, definita da numerose faglie dirette a rigetto metrico alle quali sono collegate numerose fratture ed evidenti fenomeni di idrotermaliz- zazione. In Figura 13 sono riportati alcuni particolari delle faglie minori studiate e la loro analisi cinematica: 117I travertini delle Terme di S. Giovanni ... 118 F ig . 1 2 - C a rt a g eo lo g ic a d el l’a - re a d e lle T e rm e d i S . G io va nn i. Il p u n to A i n d ic a l’a re a ov e è st at a re al iz za ta l ’a na lis i ci n em at ic a n el le fa g li e m in o ri a s s o c ia te a l si st em a d i fa g lie d ire tt e ch e at tr a- ve rs an o l ’a re a d i st ud io . I p un ti 1 e 2 s o n o d is c u ss i ne l t es to . G e o lo g ic al m ap o f th e T e rm e S .G io va n n i ar ea . T h e p o in t A , in d ic at es t he a re a w h e re t h e k in e - m at ic s an al ys is o f th e m in o r fa u lt s a n d fr a c tu re s re la te d to th e S .G io va n n i fa u lt sy st e m s h a s b ee n p er fo rm ed . P o in ts 1 a n d 2 ar e d is cu ss ed i n th e te xt . A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin sono riportati i diagrammi stereografici delle faglie e delle fratture e sono messi in evidenza quelle fratture lungo le quali vi è stata circolazione dei fluidi idrotermali collegati con la deposizione del travertino. Tali fratture, infatti, sono caratterizzate da vistosi fenomeni di ossi- do-riduzione del ferro. I processi chimico-fisici che favoriscono questo processo sono legati alla circolazio- ne di fluidi contenenti composti chimici extra-formazio- nali quali, per esempio, idrocarburi, acidi organici, metano ed idrogeno solforato. Di questi, l’ultimo è quel- lo che caratterizza tutte le acque termali dell’area di Rapolano (MINISSALE et al., 2002b). I l diverso chimismo delle acque termali di S.Giovanni Terme ed il conseguente percorso di circo- lazione e risalita, può trovare una spiegazione nell’as- setto tettonico dell’area, come già descritto da COSTAN- TINI et al. (1982) e da BROGI et al. (2002). E’ noto infatti che l’importante piega rovesciata che ha deformato la Falda Toscana e che affiora lungo la dorsale Monti del Chianti-Monte Cetona dalla zona di Montalceto (a sud di Serre di Rapolano) fino al Monte Cetona (PASSERINI, 1964; LAZZAROTTO, 1973) risulta dislocata dalla Faglia di Rapolano immediatamente a sud di Serre di Rapolano (BROGI et al, 2002). Nell’area di S.Giovanni, quindi, tale struttura rimane sepolta al di sotto dei depositi neoge- nico-quaternari del Bacino di Siena. Tale piega risulta sradicata al livello della successione evaporitica del Trias (Formazione anidritica di Burano) ed è sovrascor- sa sui termini più recenti (Macigno) della Falda Toscana, costituente il blocco di muro. Questo assetto strutturale, già ipotizzato da COSTANTINI et al. (1982), ha trovato conferma negli studi di BROGI et al. (2002) e negli ultimi rilevamenti geologici realizzati a sud di Serre di Rapolano nell’ambito della nuova cartografia geologi- ca della Regione Toscana alla scala 1:10000 (F. 309010). Tale assetto risulta di estrema importanza alla luce del fatto che l’anticlinale in parola potrebbe trovar- si proprio sepolta sotto l’area di S.Giovanni, come illu- strato nella Figura 14. Tale elemento costituirebbe una struttura positiva caratterizzata da carbonati fratturati ed evaporiti che vanno a costituire un serbatoio alimen- tato, almeno in parte, da fluidi di origine profonda. La loro circolazione risente fortemente del controllo strut- turale conseguente alla presenza di un livello cataclasti- co che coincide con la zona di detachment della piega. Tali fluidi, quindi, avrebbero una provenienza diversa rispetto a quelli che risalgono lungo la faglia di Rapolano e che, al contrario, circolano in livelli struttu- rali più superficiali. Naturalmente per le acque che risal- gono nell’area di S.Giovanni non possono essere esclu- si fenomeni di mixing con le acque meteoriche e con quelle che circolano al contatto con la copertura imper- meabile rappresentata dalla argille del Pliocene (Fig. 14), come confermato dai dati geochimici di MINISSALE et al. (2002a). Fig. 13 - Analisi strutturale del sistema di faglie dirette minori associate alla faglia lungo la quale si collocano tre sorgenti termali non più attive, tra cui quella della Buca delle Fate che alimentava lo stabilimento termale di epoca etrusco-romana presso Campo Muri. Le rocce dislocate sono le radiolariti giurassiche della Formazione dei Diaspri. Lungo le zone di faglia sono presenti numerosissime frat- ture sub-verticali o molto inclinate che hanno costituito i condotti di risalita dei fluidi idrotermali, come testimoniato dalla mineralizza- zione presente lungo le zone fratturate. I diagrammi stereografici (Diagramma di Schmidt, emisfero inferiore) indicano: 1) ciclografiche, poli e pitch delle strie riconosciute lungo i piani di faglia; 2) contouring dei dati riportati in 1; 3) fratture presenti nel tetto delle faglie con traccia di mineralizzazione; 4) contouring di 3. Structural analysis of the minor normal faults related to the main fault along which the three inactive thermal springs are aligned. The dissected rocks consist of the Jurassic radiolarites belonging to the Diaspri Fm. The fault zone is characterised by numerous sub-verti- cal fractures along which idrothermal fluids circulated, as attested by the mineralization occurring along some fractures. The stereo- graphic diagrams (Schmidt diagram, lower hemisphere) indicate: 1) cyclographic traces, poles and pitch of the mechanical striae along the fault planes; 2) contouring of data given in 1; 3) cyclographic traces of the mineralised fractures occurring in the hangingwall of the normal faults; 4) contouring of the data given in 3. I travertini delle Terme di S. Giovanni ... 119 120 Fig. 14 - Sezione geologica schematica, non in scala, orientata circa ovest-est che mostra la relazione tra l’assetto tettonico dell’area delle Terme di S. Giovanni e la circolazione dei fluidi idrotermali. Mentre i fluidi che risalgono lungo la zona di danneggiamento della faglia di Rapolano hanno un percorso di circolazione piuttosto superficiale, quelli che risalgono alle Terme di S.Giovanni sono guidati da elementi strutturali diversi. Dal serbatoio costituito essenzialmente dal nucleo dell’anticlinale rovesciata del Monte Cetona (disloca- ta dalla Faglia di Rapolano in questo settore) i fluidi raggiungono la superficie attraverso le fratture collegate con la zona di danneggia- mento del sistema di faglie a cui appartiene quella lungo la quale si è sviluppata la fissure-ridge. Tali faglie sono circa parallele alla sezione geologica e quindi non riportate nello schema. Si veda il testo per la discussione. Schematic, not to scale, geological cross-section, W-E oriented, showing the relationships between the tectonic setting of the Terme S.Giovanni area and the hydrothermal fluid circulation. The fluids arising along the damaged zone of the Rapolano Fault follow a shal- low pathway; in contrast, the hydrothermal fluids flowing from the Terme S.Giovanni thermal springs circulate at deepest levels. They are stocked within the nucleus of the Mt. Cetona anticline (dissected by the Rapolano Fault in this zone) which give rise to a reservoir due to the highly fractured carbonate rocks. The fluids can escape toward the surface through vertical fractures related to the dama- ged zone of a fault system to which the normal fault giving rise to the travertine fissure-ridge belongs. All these faults are about parallel to the geological section and thus they cannot be reported. See the text for discussion. Fig. 15 - Schema che mostra come la fissure-ridge delle Terme di S.Giovanni si sia sviluppata lungo la traccia di una faglia di età molto recente, probabilmente ancora attiva, che ha dislocato i depositi di un terrazzo fluviale collegato con l’evoluzione idrografica del Fiume Ombrone. Cartoon showing the relationships between the travertine fissure-ridge and the normal fault, probably active, dissecting the alluvial deposits of a fluvial terrace developed together with the hydrographic evolution of the Ombrone River. A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin 4. DISCUSSIONE E CONCLUSIONI L’evoluzione deposizionale del travertino nell’area delle Terme di S.Giovanni testimonia un’attività idroter- male prolungata nel tempo, iniziata circa 24±3 ka e caratterizzata da periodi di attività alternati a momenti di stasi. Per il significato tettonico che le manifestazioni idrotermali rivestono, è quindi possibile ritenere che l’a- rea in studio sia stata caratterizzata da una attività tet- tonica intermittente dal Pleistocene superiore all’Olocene. In particolare, sulla base delle caratteristi- che morfo-strutturali e dell’attività idrotermale collegata alla travertine fissure-ridge è possibile ipotizzare l’esi- stenza di attività tettonica probabilmente tuttora in atto. La fissure-ridge, infatti, si è sviluppata lungo la traccia di una faglia presumibilmente con cinematica normale che ha dislocato un terrazzo fluviale di età pleistoceni- ca, nonché i depositi di traverti- no collegati con l’attività della sorgente del Bossoleto, la cui età più antica è riferibile con buona probabilità a 24±3 ka (Fig. 15). La faglia lungo la quale si è sviluppata la fissure-ridge ha una età necessariamente più recente di 24±3 ka, poiché disloca i travertini collegati con l’attività della sorgente del Bossoleto. La circolazione di fluidi, ancora attiva in corrispon- denza di tale struttura, conferma che la zona di fratturazione col- legata al movimento della faglia è ancora permeabile, implican- do l’esistenza di fratture beanti a sostegno dell’attività molto recente della struttura conside- rando anche l’elevato potere incrostante di queste acque molto saline (MINISSALE et al., 2002b). L’attività molto recente della faglia troverebbe inoltre conferma nella dislocazione dei travertini che si sono depositati nel Marzo 2003 in corrisponden- za del margine orientale della fissure-ridge ed interessati da una fessurazione che fino a Novembre 2005 ha raggiunto localmente i 2 mm (Fig. 16). Sulla base di questi dati è pos- sibile determinare il tasso di dilatazione degli ultimi 2,5 anni che risulta pari a circa 0,16 mm/anno. Tuttavia analoghe valutazioni possono essere fatte prendendo in considerazione un manufatto che è stato collocato circa nella metà del secolo scor- so sulla sommità della fissure- ridge. Tale manufatto coincide con il bocca-pozzo di un son- daggio poco profondo dal quale veniva captata acqua termale, che oggi risulta vistosamente dislocato (Fig. 11e). La dilatazione massima è di 1,1 cm implicando un tasso medio di dislocazione orizzontale pari a circa 0,02 mm/anno, considerando un movimen- to costante nel tempo. La dislocazione orizzontale della fessura che attraversa interamente la sommità della fis- sure-ridge, è apparentemente in contraddizione con la natura di faglia diretta della struttura dalla quale la fis- sure-ridge ha avuto origine. Essa, infatti, sulla base della differente quota del terrazzo dislocato, ha prodot- to un rigetto verticale di circa 8 metri in almeno 24 ka, considerando l’età più antica dei travertini dislocati dalla faglia. Sulla base di questa considerazione è pos- sibile ricavare il tasso, sia pure indicativo, di rigetto ver- ticale della faglia, che risulterebbe pari a 0,33 mm/anno. Questo dato, tuttavia, è da considerarsi il valore minimo della faglia, per il fatto che per il calcolo è stata utilizzata l’età più antica dei travertini dislocati 121 Fig. 16 - Il travertino che si è depositato nel Marzo del 2003 in corrispondenza delle due estre- mità della dorsale è stato interessato da fratturazione lungo la direzione della fessura principa- le che attraversa per intero tutta la struttura. I numeri 1, 2, 3 e 4 indicano gli stessi coni foto- grafati nel Marzo 2003 (a sinistra) e nel Novembre del 2005 (a destra) mostrando come il tra- vertino depositato nel 2003 sia già stato attraversato da una fessura larga qualche millimetro. The travertine deposited in March 2003 at the extremities of the travertine fissure-ridge has been broadly fissured. The numbers 1, 2, 3 and 4 indicate the same cones photographed at different times (March 2003, to the left and November 2005, to the right), highlighting how the new travertine has been fissured for some millimetres in 2.5 years. I travertini delle Terme di S. Giovanni ... dalla faglia. D’altra parte il movimento dilatante lungo la traccia della faglia, testimoniato con certezza almeno per gli ultimi 50 anni, inducono ad ipotizzare che nell’ul- timo periodo la faglia potrebbe essere stata sottoposta ad un accumulo di tensioni che hanno prodotto soltan- to una dilatazione orizzontale, ma che potrebbero preannunciare l’imminente riattivazione della faglia. Naturalmente la faglia potrebbe essere caratterizzata da un comportamento asismico che tuttavia, ad oggi, non siamo in grado di dimostrare. Nell’insieme, comunque, le relazioni esistenti tra l’attività idrotermale e la deposizione di travertino costi- tuiscono un buon esempio di correlazione tra travertini ed elementi strutturali che rappresentano l’espressione superficiale di tensioni accumulatisi nella crosta supe- riore a seguito di sollecitazioni tettoniche. Ne deriva un quadro geologico piuttosto chiaro con importanti impli- cazioni di carattere neotettonico, che mette in evidenza strutture attive e potenzialmente sismogenetiche. Per questo motivo, è nostro parere la necessità di un moni- toraggio finalizzato al controllo dei movimenti lungo la faglia delle Terme di S.Giovanni mediante l’applicazione di sensori che possano analizzare il progressivo movi- mento nel tempo attraverso la fissure-ridge, ottimo indi- catore tettonico. RINGRAZIAMENTI Gli autori ringraziano A. Costantini e A. Lazzarotto per gli innumerevoli scambi di opinione in merito allo sviluppo della fissure-ridge ed alla deposizione dei tra- vertini nell’area di S. Giovanni; gli autori ringraziano, inoltre, C. Carrara per la discussione scientifica sui tra- vertini di Campo Muri. Si ringraziano inoltre due revisori anonimi per i consigli ed i suggerimenti utili a migliorare la versione originale del manoscritto. Questo lavoro è stato eseguito con i finanziamenti dell’Università di Siena (PAR 2005, coordinatore scien- tifico A. Lazzarotto) e della Regione Toscana – Servizio Geologico Regionale (Progetto Cartografia Geologica della Regione Toscana, scala 1:10.000). LAVORI CITATI ACOCELLA V., PASCUCCI V. & DOMINICI G. (2002) - Basin deformation due to laccolith emplacement at Radicofani (Southern Tuscany, Italy). Boll. Soc. Geol. It., Volume speciale, 1, pp. 749-756. ALTUNEL E. (2005) - Travertines: neotectonic indicators. In: Ozkul, M., Yagiz, S. and Jones, B. (eds.): Proceedings of 1st International Symposium on Travertine, September 21-25, 2005, Denizli- Turkey, pp. 105-106, Kozan Ofset, Ankara. ALTUNEL E. & HANCOCK P.L. (1993a) - Morphology and structural setting of Quaternary travertines at Pamukkale, Turkey. Geological Journal, 28. pp. 335-346. ALTUNEL E. & HANCOCK P.L. (1993b) - Active fissuring and faulting in Quaternary travertines at Pamukkale, western Turkey. Z.Geomorph.N.F., 94, pp. 285- 302. ANDREWS J. & RIDING R. (2001) - Depositional facies and acqueous-solid geochemestry of travertine-depo- siting hot spring (Angel terrace, Mammoth Hot Springs, Yellowstone National park, U.S.A.): Discussion. Journal of Sedimentary Research, 71, 496-497. ATABEY E. (2002) - The formation of fissure ridge type laminated travertine-tufa deposits microscopical characteristics and diagenesis, Kirşehir, central Anatolia. Bullettin of the Mineral Research and Exploration, 123-124, pp. 59-65. BALDI P., BERTINI G., CAMELI G.M., DECANDIA F.A., DINI I., LAZZAROTTO A. & LIOTTA D. (1994) - Tettonica distensiva post-collisionale nell'area geotermica di Larderello (Toscana meridionale). Studi Geologici Camerti. Vol. Spec. 1, pp. 183-193. BARAZZUOLI P., IZZO S., MENICORI P., MICHELUCCINI M. & SALLEOLINI M. (1991) - Un esempio di acquifero superficiale al imentato da acqua termale (Rapolano Terme, Siena). Boll. Soc. Geol. It., 110, pp. 3-14. BERTINI G., CAMELI G.M., COSTANTINI A., DECANDIA F.A., DI FILIPPO M., DINI I., ELTER F.M., LAZZAROTTO A., LIOT- TA D., PANDELI E., SANDRELLI F. & TORO B. (1991) - Struttura geologica fra i monti di Campiglia e Rapolano Terme (Toscana meridionale): stato attuale delle conoscenze e problematiche. Studi Geologici Camerti, Vol. Spec.1 (1991), pp. 155- 178. BONINI M. & SANI F. (2002) - Extension and compression in the Northern Apennines (Italy) hinterland: evi- dence from the Late Miocene-Pliocene Siena- Radicofani Basin and relations with basement structures. Tectonics, 21(3), pp. 1- 35. BROGI A. (2002) - Relazione tra strutture distensive neo- genico-quaternarie ed i depositi di travertino nel- l’area di Rapolano Terme (Appennino Setten- trionale). Atti Tic. Sc. Terra, 43, pp. 41-54. BROGI A. (2004) - Faults linkage, damage rocks and hydrothermal fluid circulation: tectonic interpreta- tion of the Rapolano Terme travertines (southern Tuscany, Italy) in the context of Northern Apennines Neogene-Quaternary extension. Eclogae Geologicae Helvetiae, 97, pp. 307-320. BROGI A. (2006) - Neogene extension in the Northern Apennines (Italy): insights from the southern part of the Mt. Amiata geothermal area. Geodinamica Acta, 19, pp. 33-50. BROGI A., CAPEZZUOLI E., COSTANTINI A., GANDIN A. & LAZ- ZAROTTO A. (2005a) - Tectonics and travertine rela- tionships in the Rapolano Terme area (Northern Apennines, Italy). Proceedings of 1st International Symposium on Travertine. September 21-25, 2005, Denizli Turkey, pp. 142-148, Kozan Offset, Ankara. BROGI A., COSTANTINI A. & LAZZAROTTO A. (1999) - Carta geologica dell’area di Rapolano Terme. S.El.Ca Firenze. BROGI A., COSTANTINI A. & LAZZAROTTO A. (2002) - Structural setting of the Rapolano-Trequanda Ridge (southern Tuscany, Italy). Boll. Soc. Geol. It., Vol. Spec. 1, pp. 757-767. BROGI A., GHINASSI M., ALDINUCCI M., BAMBINI A.M., FORESI L.M. (2005c) - New constraints for age determina- tion of the Pliocene normal faults affecting the Rapolano-Trequanda ridge (southern Tuscany). 122 A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin Rend. Soc. Geol. It., 1, 34-36. BROGI A., LAZZAROTTO A., LIOTTA D. & CROP-18 WORKING GROUP (2005b) - Structural features of southern Tuscany and geological interpretation of the CROP 18 Seismic Reflection Survey (Italy). Boll. Soc. Geol. It., 3, pp. 213-236. BROGI A. & LIOTTA D. (2006) - Understanding the crustal structures of southern Tuscany: the contribution of the CROP18 Project. Bollettino di Geofisica Teorica e Applicata, 47, pp. 401-424. BRUHN R.L., YONKEE W.A. & PARRY W.T. (1990) - Structural and fluid-chemical properties of sei- smogenic normal faults: Tectonophysics, 175, pp. 139–157. ÇAKIR Z. (1999) - Along-strike discontinuity of active nor- mal faults and its influence on Quaternary traverti- ne deposition: examples from Western Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 8, pp. 67-80. CARRARA C., CIUFFARELLA L. & PAGANIN G. (1998) - Inquadramento geomorfologico e climatico- ambientale dei travertini di Rapolano Terme (SI). Il Quaternario, 11, pp. 319-329. CHAFETZ H.S. & FOLK R.L. (1984) - Travertines: depositio- nal morphology and the bacterially constructed constituents. J. Sedim. Petrol., 54, pp. 289-316. CHAFETZ, H.S., RUSH, P.F. & UTECH, N.M. (1991) - Microenvironmental controls on mineralogy and habit of CaCO3 precipitates: An example from an active travertine system: Sedimentology, 38, pp. 107-126. CIPRIANI N., ERCOLI A., MALESANI P. & VANNUCCI S. (1972) - I travertini di Rapolano Terme (Siena). Mem. Soc. Geol. It., 11, pp. 31-46. COLLETTINI C., DE PAOLA N., HOLDSWORTH R.E. & BARCHI M. (2006) - The development and behaviour of low-angle normal faults during Cenozoic asymme- tric extension in the Northern Apennines, Italy. Journal of Structural Geology, 28, pp. 333-352. COSTANTINI A., LAZZAROTTO A. & SANDRELLI F. (1982) - Conoscenze geologico strutturali. In: Il Graben di Siena. CNR-PFE-RF 9, pp. 11-32. CUREWITZ D. & KARSON J.A. (1997) - Structural settings of hydrothermal outflow: fracture permeability main- tained by fault propagation and interaction. Journ. Volcan. and Geother. Res., 79, pp. 149-168. DALLMEYER R.D. & LIOTTA D. (1998) - Extension, uplift of rocks and cooling ages in thinned crustal provin- ces: the Larderello geothermal area ( inner Northern Apennines, Italy). Geol. Mag., 135, pp. 193-202. DU J., LIU C., FU B., NINOMIYA Y., ZHANG Y., WANG C., WANG H. & SUN Z. (2005) - Variations of geother- mometry and chemical-isotopic compositions of hot spring fluids in the Rehai geothermal field, southwestern China. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 142, pp.243– 261. FINETTI I.R., BOCCALETTI M., BONINI M., DEL BEN A., GELETTI R., PIPAN M. & SANI F. (2001) - Crustal section based on CROP seismic data across the North Tyrrhenian–Northern Apennines–Adriatic Sea. Tectonophysics, 343, pp. 135-163. FOLK R., CHAFETZ H.S. & TIEZZI P.A. (1985) - Bizarre forms of depositional and diagenetic calcite in hot-spring travertines, Central Italy. In SCHNEIDER- MANN N. & HARRIS P. (Eds): The Biology of Blue- Green Algae. Oxford, Blackwell Scientif ic Publication, pp. 434-472. FOUKE B.W., FARMER J.D., DES MARAIS D.J., PRATT L., STURCHIO N.C., BURNS P.C. & DISCIPULO M.K. (2000) - Depositional facies and acqueous-solid geoche- mestry of travertine-depositing hot spring (Angel Terrace, Mammoth Hot Spring, Yellostone National Park, U.S.A.). Journal of Sedimentary Research, 70(3), pp. 565-585. FOUKE B.W. (2001) - Reply - Depositional facies and Acqueou-Solid gechemestry of travertine-deposi- ting hot spring (Angel terrace, Mammoth Hot Springs, Yellowstone National park, U.S.A.). Journal of Sedimentary Research, 71, 496-497. GUO L. & RIDING R. (1992) - Micritic aragonite laminae in hot water travertine crust, Rapolano Terme. Sedimentology, 39, pp. 1067-1079. GUO L. & RIDING R. (1994) - Origin and diagenesis of Quaternary travertine shrub facies, Rapolano Terme, central Italy. Sedimentology, 41, pp. 499- 520. GUO L. & RIDING R. (1998) - Hot-spring travertine facies and sequences, late Pleistocene, Rapolano Terme, Italy. Sedimentology, 45, pp. 163-180. GUO L. & RIDING R. (1999) - Rapid facies change in Holocene fissure ridge hot spring travertines, Rapolano Terme, Italy. Sedimentology, 46, pp. 1145-1158. HANCOCK P.L., CHALMERS R.M.L., ALTUNEL E. & ÇAKIR Z. (1999) - Travitonics: using travertines in active fault studies. Journ. Struct. Geol., 21, pp. 903- 916. JANSSEN A., SWENNEN R., PODOOR N. & KEPPENS E. (1999) - Biological and diagenetic influence in Recent and fossil tufa deposits from Belgium. Sedimentary Geology, 126, pp. 75–95. KHARAKA Y.K., SOREY M.L. & THORDSEN J.J. (2000) - Large-scale hydrothermal fluid discharges in the Norris–Mammoth corridor, Yellowstone National Park, USA. Journal of Geochemical Exploration, 69–70, pp. 201–205. LAZZAROTTO A. (1973) - Caratteri strutturali dei nuclei mesozoici di Montalceto, Trequanda e Piazza di Siena (Prov. di Siena). Atti Soc. Tosc. Sc. Nat., Mem., Serie A, 79, pp. 251-266. LECCHINI F. & MAZZINI D. (1986) - Rapolano ed il suo terri- torio, Vol. 2, Al.sa.Ba. 1986, pp. 236. LIOTTA D. (1994) - Structural features of the Radicofani basin along the Piancastagnaio (Mt. Amiata) – S.Casciano dei Bagni (Mt. Cetona) cross section - Mem. Soc. Geol. It., 48, pp. 401-408. LIOTTA D. (1996) - Analisi del settore centro-meridionale del bacino pliocenico di Radicofani (Toscana meridionale) - Boll. Soc. Geol. It., 115, pp. 115- 143. LIOTTA D. & SALVATORINI G. (1994) - Evoluzione sedimen- taria e tettonica della parte centro-meridionale del bacino pliocenico di Radicofani - Studi Geologici Cemerti, Vol. Spec. 1994/1, pp. 65-77. LIVNAT A. & KRONFELD J. (1985) - Paleoclimatic implica- tions of U-series dates for lake sediments and tra- vertines in the Arava Rift Valley, Israel - Quater- nary Research, 24, pp. 164-172. 123I travertini delle Terme di S. Giovanni ... LOSACCO U. (1952) - La struttura del territorio di Rapo- lano e Lucignano (Siena e Arezzo) - Boll. Soc. Geol. It., 70(2), pp. 402-434. LOSACCO U. & DEL GIUDICE D. (1958) - Stratigrafia e tetto- nica degli affioramenti mesozoici posti fra le colli- ne di Rapolano ed il Monte Cetona (Siena) - Boll. Soc. Geol. It., 77, pp. 1-32. MANTOVANI E., ALBARELLO D., TAMBURELLI C. & BABBUCCI D. (1995) - Evolution Of The Tyrrhenian Basin And Surrounding Regions As A Result Of The Africa- Eurasia Convergence - Journal Geodinamics, 21, pp. 35-72. MANTOVANI E., ALBARELLO D., TAMBURELLI C. & BABBUCCI D. (1997) - Recent/Present tectonic processe in the Italian region and their relation with seismic and volcanic activity. Ann. Tect., XI, 27-57. MARTÌN-ALGARRA A., MARTÌN-MARTÌNA M., ANDREOC B., JULIÀ R. & GONZÀLEZ-GÒMEZ C. (2003) - Sedimentary patterns in perched spring traverti- nes near Granada (Spain) as indicators of the paleohydrological and paleoclimatological evolu- tion of a karst massif - Sedimentary Geology, 161, pp. 217–228. MARTINI I.P. & SAGRI M. (1993) - Tectono-sedimentary characteristics of Late Miocene-Quaternary exten- sional basins of the Northern Apennines - Earth Sciences Rewiews, 34, pp. 197-233. MINISSALE A., KERRICK D.M., MAGRO G., MURRELL M.T., PALADINI M., RIHS S., STURCHIO N.C., TASSI F. & VASELLI O. (2002b) - Geochemistry of Quaternary travertines in the region north of Rome (Italy): structural, hydrologic and paleoclimatic implica- tions - Earth and Planetary Science Letters, 203, pp. 709-728. MINISSALE A., MAGRO G., MARTINELLI G., VASELLI O. & TASSI G.F. (2000) - Fluid geochemical transect in the Northern Apennines (central-northern Italy): fluid genesis and migration and tectonic implications - Tectonophysics, 319, pp. 199–222. MINISSALE A., VASELLI O., TASSI F., MAGRO G. & GRECHI G.P. (2002a) - Fluid mixing in carbonate aquifers near Rapolano (central Italy): chemical and isoto- pic constraints - Applied Geochemistry, 17, pp. 1329–1342. PASCUCCI V., COSTANTINI A., MARTINI IP. & DRINGOLI R. (2005) - Tectono-sedimentary analysis of a com- plex, extensional, Neogene basin formed on thru- st-faulted, Northern Apennines hinterland: Radicofani Basin, Italy. Sed. Geol., 183, 71-97. PASSERINI P. (1964) - Il Monte Cetona (Provincia di Siena) - Boll. Soc. Geol. It., 83, pp. 219-238. PENTECOST A. (1990) - The formation of travertine shrubs: Mammoth Hot Springs, Wyoming - Geological Magazine, 127(2), pp. 159-168. VAN GARDINGEN P.R., GRACE J., JEFFREE C.E., BYARI S.H., MIGLIETTA F., RASCHI A. & BETTARINI I. (1997) - Long- term effects of enhanced CO2 concentrations of leaf gas exchange: research opportunities using CO2 springs - In RASCHI A., MIGLIETTA F., TOGNETTI R., VAN GARDINGEN P.R. (eds), Plant responses to elevated CO2 evidence from natural springs. Cambridge University Press. 272 pp. VIOLANTE C., FERRERI V., D’ARGENIO B. & GOLUBIC S. (1994) - Quaternary travertines at Rocchetta a Volturno (Isernia, Central Italy). Facies analysis and sedimentary model of an organogenic carbonate system - I.A.S. 15th Reg. Meet., April, 1994, Ischia, Guide book to the field trip, pp. 3-23. VITI M., MANTOVANI E., BABBUCCI D. & TAMBURELLI C (2006) - Quaternary geodynamics and deformation pat- tern in the southern Apennines: implications for seismic activity - Boll. Soc. Geol. It., 125, pp. 273- 291. WARWICK G.T. (1952) - Rimstone pools and associated phenomena - Trans. Cave. Res. Group. GB., 2, pp. 153-165. 124 Ms. ricevuto il 5 giugno 2007 Testo definitivo ricevuto il 24 luglio 2007 Ms. received: June 5, 2007 Final text received: July 24, 2007 A. Brogi, E. Capezzuoli & A. Gandin