I DEPOSITI DEL PLEISTOCENE INFERIORE DELLA BASSA VAL DI CECINA (TOSCANA, ITALIA): RICOSTRUZIONE STRATIGRAFICO–DEPOSIZIONALE E PROPOSTA DI SUDDIVISIONE IN UNITA’ ALLOSTRATIGRAFICHE Giovanni Sarti1, Andrea Ciampalini2, Ilaria Consoloni1 & Andrea Cerrina Feroni3 1Dipartimento di Scienze della Terra, Via S. Maria 53, Pisa, sarti@dst.unipi.it 2Dipartimento per lo Studio del Territorio e delle sue Risorse, Corso Europa 26, Genova, andrea.ciampalini@dipteris.unige.it 3Istituto di Geoscienze e Georisorse, Via S. Maria 53, Pisa, cerrina@dst.unipi.it RIASSUNTO: Sarti et al. I depositi del Pleistocene inferiore della bassa Val di Cecina (Toscana, Italia): ricostruzione stratigrafico–depo- sizionale e proposta di suddivisione in Unita’ Allostratigrafiche (IT ISSN 0394-3356, 2007). Nella zona compresa fra gli abitati di Riparbella e Casale Marittimo (bassa Val di Cecina, Toscana, Italia) affiorano diffusamente depo- siti pleistocenici. Attraverso un rilevamento di dettaglio ed un’analisi di facies sono state individuate, all’interno dei depositi del Pleistocene inferiore, cinque unità litostratigrafiche successivamente raggruppate in tre Unità Allostratigrafiche (UA). La più antica (UA7), discordante sui depositi pre-quaternari, è costituita da due unità litostratigrafiche di ambiente marino-deltizio, in parziale etero- pia (“Conglomerati delle Ginepraie” e “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”) organizzate in un ciclo trasgressivo-regressivo. La seconda (UA6), che giace in discordanza angolare sulla UA7, è anch’essa costituita da due unità (“Conglomerati delle Lame” e “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”) di ambiente marino litorale delle quali è preservata solo la porzione trasgressiva. La terza (UA5, “Conglomerati di Serra all’Olio”) discordante sulle precedenti si è invece depositata in un ambiente fluviale di tipo braided. La posizio- ne stratigrafica di questa unità rende probabile una sua attribuzione al Pleistocene medio. Questo tipo di ricostruzione stratigrafico deposizionale differisce fortemente dalle precedenti interpretazioni. ABSTRACT: G. Sarti et.al., Stratigraphic and depositional reconstruction of the Lower Pleistocene deposits from lower Val di Cecina (Tuscany, Italy): a proposal of subdivision in Allostratigraphic Units. (IT ISSN 0394-3356, 2007). In the area comprised between the villages of Riparbella and Casale Marittimo (lower Cecina Valley, Tuscany, Italy) a large amount of Pleistocene deposits outcrops. Through a detailed geological survey integrated with facies analysis five litostratigraphic units, grouped in three Allostratigraphic Units (UA), have been detected. The oldest (UA7), lower pleistocenic in age, is formed by two litostratigraphic units (“Conglomerati delle Ginepraie” and “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”) showing latero-vertical relationships and are organi- zed in a transgressive-regressive cycle. The “Conglomerati delle Ginepraie” are arranged in a fining upwards trend and were deposited in small coalescent deltaic environments. Three depositional facies are recognized within the “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” recording a fining-coarsening and deepening shallowing upward trend. The UA7 lies in unconformity above pre-quaternary deposits. The second (UA6), lower pleistocenic in age, is also constituted by two heteropic and transgressive litostratigraphic units (“Conglomerati delle Lame” and “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”) lying in angular unconformity on the UA7. The “Conglomerati delle Lame”, showing a well developed imbrication, were deposited in a foreshore to upper shoreface depositional environment. The “Arenarie e Sabbie di Montescudaio” are characterized by a high to low planar-cross stratification and sometimes by overturned strati- fication and were deposited in a shallow marine environment. The regressive phase of this UA is not preserved due to erosive proces- ses. The youngest unit (UA4, “Conglomerati di Serra all’Olio”), was instead deposited in fluvial-braided environment and lies in angular unconformity on the others UA. The middle pleistocenic age of this unit has been inferred on the basis of its stratigraphic position. This stratigraphic reconstruction strongly conflict from previous interpretations. Important climatic and geological remarks derive from the finding of two taxa (Arctica islandica and the coral Cladocora caespitosa) at different stratigraphic positions within the oldest unit (“Sabbie ed argille ad Arctica islandica”). The Arctica islandica testifying cold temperatures (4°C to 13°C) characterizes the first 5 meters of the unit, while beds of Cladocora caespitosa (15°C to 22°C the temperature range of this coral) only occur upwards. We retain that the deposition of the “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” takes place during a warming phase and that the development of Cladocora caespitosa beds could be related to the maximum flooding conditions at the end of the transgressive phase. This inter- pretation leads to some notable chronostratigraphic implications. Parole chiave: rilevamento geologico, analisi di facies, Pleistocene inferiore, Unità Allostratigrafiche, Val di Cecina. Keywords: geological survey, facies analysis, Lower Pleistocene, Allostratigraphic Units, Val di Cecina. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 20(2), 2007 - 151-162 1. INTRODUZIONE L’area di studio ubicata nella bassa Val di Cecina, tra gli abitati di Riparbella e Casale Marittimo (Fig. 1), è stata rilevata alla scala 1:10.000 (CERRINA FERONI et al., 2003) nell’ambito del progetto CARG finanziato dalla Regione Toscana insieme a tutta la porzione costiera che si sviluppa da Piombino fino a Livorno, dove sono particolarmente sviluppati depositi quaternari. Da un punto di vista generale questa area è caratterizzata da un insieme di bacini estensionali, sviluppatisi nella Toscana a sud dell’Arno, come conseguenza di una tet- tonica a carattere prevalentemente distensivo che ha interessato, a partire dal Tortoniano superiore, l’intero versante occidentale della Catena Appenninica in rispo- sta ai processi di apertura del Mar Tirreno ed alla con- temporanea migrazione antioraria del sistema catena- avanfossa-avampaese (MALINVERNO & RYAN, 1986; SAR- TORI, 1990; MARTINI & SAGRI, 1993; PATACCA et al., 1993; MELETTI et al., 1995). La maggior parte di questi bacini, a direzione appenninica, è stata riempita, a partire dal Tortoniano superiore, da una notevole quantità di sedi- 152 G. Sarti et al. menti neogenico-quaternari (LAZZAROTTO & MAZZANTI, 1978; AMBROSETTI et al., 1979; BOSSIO et al., 1981; GIAN- NELLI et al., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZANTI & SANESI, 1987; BOSSIO et al., 1993; SARTI, 1995; BOSCHIAN et al., 2006. In particolare nell’area di studio sono distribuiti diffusamente sedimenti quaternari depostisi prevalente- mente in ambienti paralici caratterizzati da rapide varia- zioni latero-verticali, la cui restituzione cartografica, con- siderata anche la non eccel- lente qualità e quantità di affioramenti, non è sempre stata agevole. In questo senso seguire le linee guida raccomandate dal CARG, che suggeriscono di procedere alla suddivisione delle varie unità in Unconformity Boun- ded Stratigraphic Units UBSU (APAT, 1992) in accordo con le indicazioni dell’International Subcommission on Strati- graphic Classification (ISCC, SALVADOR, 1994) ha posto non pochi problemi. Il potenziale di applicabilità di tale tipo di unità nella Toscana Marittima è stato discusso in SARTI & GUIDI (2005), a cui si rimanda per approfondimenti, che pro- pongono di utilizzare una sud- divisione in Unità Allo- stratigrafiche (UA). In partico- lare SARTI & GUIDI (2005) pro- pongono di suddividere i de- positi quaternari estesi tra Piombino e Livorno in 7 UA (Fig. 2), numerate informal- mente dalla più giovane alla più antica, senza però entrare nel dettaglio della descrizione puntuale dei dati relativi alle caratteristiche stratigrafico- deposizionali di ciascuna UA. Nel presente lavoro vengono descritte le caratteristiche stratigrafico-deposizionali delle tre UA basali (UA7, UA6 e UA4 in SARTI & GUIDI, 2005), distribuite nella bassa Val di Cecina, nelle quali sono state ulteriormente divise ed accor- pate le formazioni corrispon- denti in letteratura (GIANNELLI et al., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZANTI & SANESI, 1987; BOS- SIO et al., 1993; BOSCHIAN et al., 2006 ) alle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”, ai “Conglomerati di Villa Magri- ni”, ai ”Conglomerati di Riparbella” ed ai “Calcari di Montescudaio”. Fig. 1 - Area di studio e carta geologica schematica. Study area and schematic geological map. 2. METODI Considerato che l’obiettivo dello studio è stato quello di definire e tracciare cartograficamente limiti che delimitassero unità inconformi si è cercato un approccio metodologico il più possibile interdisciplinare che permettesse di dedurre, laddove tali limiti non fos- sero visibili e seguibili sul terreno (così come invece richiederebbe la definizione di UBSU), cambiamenti bruschi di facies e dunque discontinuità. Essendo que- sta la situazione ricorrente è sembrato più corretto (SARTI & GUIDI, 2005) utilizzare le Unità Allostratigrafiche nella cui definizione viene ammessa la possibilità di poter tracciare limiti attraverso aree dove questi non siano visibili sul terreno. Il rilevamento, effettuato alla scala 1:10.000 delle sezioni 294040 (Riparbella) e 294080 (Guardistallo) della Carta Tecnica Regionale della Regione Toscana, inte- grato da fotointerpretazione, è stato compiuto produ- cendo inizialmente una carta degli affioramenti in modo da separare il più possibile il dato dall’interpretazione. Sono state misurate, campionate (oltre 200 i campioni raccolti ed analizzati) e ricostruite più sezioni stratigrafi- 153I depositi del Pleistocene inferiore ... che, che attraverso l’analisi di facies, integrata con i risultati del contenuto paleontologico, hanno permesso di definire l’evoluzione nel tempo e nello spazio dei vari ambienti deposizionali e di individuare così le relazioni geometriche tra le varie unità litostratigrafiche cartogra- fate. Infine, essendo varie unità costituite da conglome- rati, si è anche proceduto, utilizzando il metodo di HOWARD (1993), ad una analisi composizionale quantita- tiva dei clasti allo scopo di acquisire ulteriori elementi discriminanti circa le possibili correlazioni. 3. STRATIGRAFIA Per non incrementare il numero, peraltro già eccessivo, dei nomi attribuiti alle varie unità litostrati- grafiche cartografate si è cercato, dove possibile, di Fig. 2 - Proposta di suddivisione in unità allostratigrafiche nel tratto costiero compreso tra Piombino e Livorno (modificata da SARTI & GUIDI, 2005). Proposal of subdivision in Allostratigraphic Units in the zone comprised between Piombino and Livorno (modified after SARTI & GUIDI, 2005). 154 conservare la nomenclatura presente in letteratura (GIANNELLI et al., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZANTI & SANE- SI, 1987). Fatta questa premessa i raggruppamenti in UA proposti per i depositi del Pleistocene inferiore (GIANNELLI et al., 1981), sono di seguito descritti, dal basso verso l’alto, mantenendo la numerazione già pro- posta in SARTI & GUIDI (2005) (Fig. 2). 3.1 Unità allostratigrafica 7 (Pleistocene inferiore) Questa unità giace in discordanza angolare sui depositi pre-quaternari ed è costituita da due unità lito- stratigrafiche in reciproci rapporti di latero-verticalità: i “Conglomerati delle Ginepraie” che corrispondono alla parte basale dei “Conglomerati di Riparbella” di GIAN- NELLI et al. (1981) e a parte dei “Conglomerati di V.la Magrini” di BOSCHIAN et al. (2006) e le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” (Fig. 2). 3.1.1 “Conglomerati delle Ginepraie” Giacciono discordanti e con superficie erosiva sia direttamente sul substrato pre-neogenico sia sui depo- siti mio-pliocenici con uno spessore compreso tra 5 e 20 m ed hanno un’estensione limitata essendo presenti esclusivamente a nord del Fiume Cecina a ridosso dei rilievi costituiti dalle Unità Liguri (Fig. 1). L’inclinazione degli strati è piuttosto forte (25°÷30°) e può raggiungere anche 45° con immersione verso SW. Nel complesso si tratta di conglomerati mal clas- sati, organizzati in un trend generale fining upward, con clasti da angolari a sub-arrotondati, la cui dimensione può raggiungere i 25 cm, sostenuti prevalentemente da una matrice sabbiosa (Fig. 3). Procedendo verso S-SW la granulometria tende rapidamente a diminuire, i con- glomerati aumentano il proprio grado di classazione, di arrotondamento dei clasti, di organizzazione interna (presenza di stratificazione incrociata planare) e com- paiono intercalazioni di sabbia grossolana a stratifica- zione incrociata planare e concava, che progressivamente sostituiscono il conglomerato stesso e vengono a definire la base delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. Da un punto di vista composi- zionale il conglomerato riflette la natura del substrato affiorante. Così, mentre nella zona di Riparbella i cla- sti hanno una composizione pre- valentemente ofiolitica (90% circa) e subordinatamente derivano dalla loro copertura sedimentaria, verso est diminuiscono i clasti ofiolitici (40%) ed aumentano notevolmente quelli costituiti da diaspri (45%) (Tab. 1). Nella matrice sono dispersi fram- menti abrasi di Bivalvi e di Ga- steropodi oltre a numerosi microfos- sil i , prevalentemente Mil iol idi, anch’essi fluitati. I caratteri tessiturali e sedi- mentologici associati all’evidenza dei rapporti di latero-verticalità che i “Conglomerati delle Ginepraie” mostrano con l’unità marina delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandi- Fig. 3 - Affioramento dei “Conglomerati delle Ginepraie” nei pressi di Riparbella. “Conglomerati delle Ginepraie” outcrop near Riparbella. ca” suggeriscono una loro deposizione in ambienti di piccoli fan delta coalescenti, alimentati da aree distinte e localizzati allo sbocco di piccoli sistemi fluviali. L’eteropia con le “Sabbie ed argil le ad Arctica islandica” permette di datare questa UA al Pleistocene inferiore. 3.1.2 Sabbie ed argille ad Arctica islandica Le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”, il cui spessore è compreso tra 15 e 200 m, giacciono in discordanza sui terreni pre-pleistocenici e mostrano rapporti di latero-verticalità con i “Conglomerati delle Ginepraie” (Fig. 1). Gli strati, immergono mediamente di circa 25° verso SW. Sono state riconosciute tre facies deposizionali principali (a,b,c) che nel complesso descrivono un trend fining-coarsening e deepening-shallowing upward. La prima facies deposizionale (a), spessa pochi metri, caratterizza la base delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” ed è costituita da sabbie a granulo- metria medio-grossolana, bioturbate e massive, anche se localmente è stata osservata una stratificazione incrociata planare a basso angolo. Al passaggio con i “Conglomerati delle Ginepraie” si osservano frequente- mente dispersi, al loro interno, clasti di dimensioni rudi- tiche fini, comprese tra pochi millimetri e 2 cm, che riflettono la composizione del conglomerato stesso, e abbondanti macrofossili (Ostreidi, Pectinidi e Veneridi, tra cui Arctica islandica) in cattivo stato di conservazio- ne. Le microfaune sono anch’esse abbondanti anche se visibilmente trasportate. Le forme più frequenti sono rappresentate da Ammonia beccarii ed Elphidium cri- spum di grandi dimensioni e da Miliolidi. Verso l’alto queste sabbie passano gradualmente alla seconda facies deposizionale (b) costituita da alternanze fra livelli di arenarie e sabbie a granulometria media con stratifi- cazione incrociata planare ad alto angolo o piano-paral- G. Sarti et al. 155 lela e visibili prevalentemente a sud del Fiume Cecina. Contengono numerosi macrofossili costituiti principal- mente da Ostreidi e Pectinidi (Fig. 4) e subordinatamen- te da accumuli di Cladocora caespitosa. Le microfaune, anch’esse molto abbondanti, sono dominate da Ammonia beccarii ed Elphidium crispum, spesso asso- ciati ad altre forme come Florilus boueanum e Lobatula lobatula. La terza facies deposizionale (c) giace, laddo- ve visibile, con contatto netto sulla seconda facies deposizionale (b) ed è costituita da sabbie a granulo- metria medio-grossolana color grigio-arancio con strati- ficazione incrociata planare a basso angolo o stratifica- zione tipo wavy bedding. E’ osservabile in modo discontinuo prevalentemente a nord del Fiume Cecina dove sono stati osservati anche slump (Fig. 5). Da un punto di vista microfaunistico questa unità deposizio- nale è caratterizzata dalla presenza saltuaria di forami- niferi con evidenti segni di trasporto associata a rari esemplari di Ilyocypris gibba indicativi di ambiente dul- cicolo. Alcuni campioni sono invece caratterizzati da faune dominate dal gruppo Ammonia tepida - Ammonia parkinsoniana ed esemplari di Lobatula lobatula ad avvolgimento irregolare. Nell’insieme si tratta, dunque, di un’associazione faunistica tipica di un ambiente costiero soggetto a frequenti variazioni di salinità determinate da perio- dici influssi fluviali. Le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” registrano un ciclo trasgressivo-regressivo caratterizzato alla base (facies a) da depositi di ambiente mari- no litorale (shoreface superiore) in progressivo approfondimento fino ad uno di shoreface inferio- re (facies b. La facies (c) indica, invece, un trend regressivo testimoniato da depositi di fron- te deltizia. Le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” sono state attribuite ad un “Pleistocene inferiore non molto inoltrato” (GIANNELLI et al., 1981) per la presenza di ospiti nordici, tra cui Arctica islandica, e la contem- poranea presenza di Turritella vermicularis, sopravvissuto plio- cenico (GIANNELLI et al., 1981; RAGAINI & MENESINI, 1997) e di Nucula piacentina e Tellina cor- bis, estintesi nella parte termina- le del Siciliano sensu RUGGIERI & SPROVIERI (1975) secondo MAZ- ZANTI (1983) e MAZZANTI & SANESI (1987). Inoltre, il ritrovamento in livelli argillosi provenienti da sondaggi perforati nella piana di Vada, ad ovest dell’area di stu- dio, di nannofossili calcarei rife- rit i al la Zona Gephyrocapsa oceanica - Calcidiscus macinty- rei da GIANNELLI et al. (1981) consentono l’attribuzione di questa unità alla Zona ad Arctica islandica di RUGGIERI & SPROVIERI (1975 e 1977) e quindi sono riferiti da BOSSIO et al. (1993) al Santerniano sensu RUGGIERI & SPROVIERI (1975). Tuttavia è importante sottolineare che è stato recentemente proposto (CATAN- ZARITI et al., 2002) di anticipare la comparsa di Arctica islandica nel Mediterraneo al Gelasiano. 3.2 Unità allostratigrafica 6 (Pleistocene inferiore) Questa UA (Fig. 2) giace in discordanza angolare e con base erosiva sulla UA7 ed è costituita dai “Conglomerati delle Lame”, corrispondenti a parte dei “ Conglomerati di Riparbella “ di GIANNELLI et al. (1981) e di MAZZANTI & SANESI (1987) e dalle “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”, equivalenti a parte dei “Calcari sabbio- si di Montescudaio” degli stessi Aa.. Queste due unità litostratigrafiche mostrano reciproci rapporti di latero- verticalità. 3.2.1 Conglomerati delle Lame Giacciono in discordanza angolare e con base erosiva sulle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” con spessori compresi tra 10 e 20 m e sono organizzati Composizione dei conglomerati O D L T N A UA 7 Conglom. Delle Ginepraie Proggi (1) 97,75% 1,00% 0,50% 0,00% 0,00% 0,75% Serra all'Olio (2) 80,75% 6,50% 12,75% 0,00% 0,00% 0,00% Botro delle Ginepraie (3) 84,00% 1,50% 14,50% 0,00% 0,00% 0,00% Urlari (4) 41,25% 44,00% 14,50% 0,00% 0,00% 0,25% UA 6 Conglomerato delle Lame Botro Spadini (5) 1,25% 16,00% 70,75% 3,00% 2,25% 6,75% Riparbella (6) 3,00% 6,25% 69,00% 5,50% 3,50% 12,75% Le Giuncaie (7) 0,00% 4,00% 72,50% 2,00% 2,50% 19,00% Montescudaio Nord (8) 3,00% 12,00% 78,00% 2,00% 5,00% 0,00% Podere Fedeli (9) 1,75% 4,00% 77,50% 5,00% 3,25% 8,50% I Salacchi (10) 1,00% 10,00% 60,00% 7,00% 2,00% 20,00% Montescudaio Sud (11) 4,25% 9,00% 68,00% 0,00% 2,00% 16,75% Le Serre (12) 2,75% 11,50% 68,00% 7,75% 5,75% 4,25% UA 4 Conglom. di Serra all'Olio Pod. Felciaione (13) 9,00% 6,25% 75,25% 6,25% 2,25% 1,00% Serra all'Olio (14) 2,75% 11,50% 68,00% 7,75% 5,75% 4,25% Le Cerretelle (15) 0,25% 11,00% 65,25% 8,50% 5,00% 10,00% Tab. 1 - Composizione litologica dei conglomerati nelle località campionate. Per ogni località sono stati conteggiati 400 clasti. O = ofioliti, D = diaspri, L = Calcari e arenarie del Dominio Ligure, T = clasti delle Formazioni del Dominio Toscano, N = clasti delle Formazioni neogeni- che, A = indeterminabili e alterati. Il numero si riferisce alla Fig. 1. Conglomerates lithologic composition in the sampled areas. 400 clasts have been collected for each area. O = ophiolites, D = jasper, L = Limestone and sandstone of the Ligurian Domaine, T = Tuscan Formations clasts, N = Neogenic formations clasts, A = unknown or altered. Numbers refered to Fig. 1. I depositi del Pleistocene inferiore ... 156 segnalati in precedenza (Tab. 1). Tali clasti, anche se poco numerosi (4%), non sono stati ritrovati nei “Conglomerati delle Ginepraie” e testimoniano un qual- che cambiamento, sia dell’area di alimentazione sia del sistema di drenaggio. I “Conglomerati delle Lame” sono attribuiti al Pleistocene inferiore sulla base dei loro rap- porti eteropici con le “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”. 3.2.2 Arenarie e Sabbie di Montescudaio Mostrano rapporti di latero-verticalità (Fig. 2) coi “Conglomerati delle Lame” con inclinazioni modeste (intorno ai 5÷10°)” e sono in discordanza angolare sulle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. Questa unità litostratigrafica (Fig. 1), di spessore compreso tra 10 e 20 m, è caratterizzata da areniti con frazione carbonatica varia- bile e diverso grado di cementa- zione. L’analisi petrografica di alcuni campioni ha evidenziato come questi depositi siano più correttamente classif icabil i come arenarie ibride sensu ZUFFA (1980). Per questo motivo si è deciso di cambiare la deno- minazione litologica originaria (Calcari sabbiosi di Montescudaio, di GIANNELLI et al., 1981 o più recentemente “Calcari di Montescudaio” di BOSCHIAN et al ., 2006) in “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”. Insieme ai “Conglomerati delle Lame” costituiscono un nuovo ciclo Fig. 5 - Pieghe da slump nella porzione stratigraficamente alta delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. Slump structure in the upper portion of “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. in un trend complessivo f ining upward. Si tratta di un conglomera- to clasto-sostenuto, localmente matrice-sostenuto, moderatamente classato, con granulometria com- presa fra pebble e cobble con grado di arrotondamento variabile da subarrotondato ad arrotondato e forma dei clasti frequentemente tabulare. I clasti mostrano inoltre un embricamento che si sviluppa sia lungo l’asse maggiore sia lungo quello minore (ap; ai e at; bi sensu HARMS et al., 1982) e talvolta sono organizzati in lamine a gradazione inversa. Lateralmente i conglomera- ti sono eteropici con sabbie a strati- ficazione incrociata planare a basso angolo, che costituiscono la porzio- ne basale delle “Arenarie e Sabbie di Montescudaio” (Fig. 6); tale ete- ropia rappresenterebbe, secondo MASSARI & PAREA (1988), un elemen- to caratterizzante di un ambiente di shoreface superiore / foreshore tipi- co delle spiagge ghiaiose. L’ambiente marino litorale, verosi- milmente ad alta energia, è anche testimoniato dalla presenza seppur scarsa di microfaune oligotipiche (Elphididi e Rotalidi) e di Bivalvi marini (Ostreidi e Glycimeridi) fortemente abrasi e dalla gradazione inver- sa osservata in alcune lamine conglomeratiche indicati- va di processi di trazione da onda su battigia (RICCI LUC- CHI, 1980). Significativi i dati relativi alla composizione del conglomerato per la presenza, all’interno di un’ali- mentazione derivante prevalentemente dalla copertura sedimentaria delle ofioliti (circa 70%), di clasti prove- nienti dalla Falda Toscana e dal suo substrato mai G. Sarti et al. Fig. 4 - Accumulo di macrofossili nei livelli basali delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. Macrofossils’s accumulation at the base of “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. trasgressivo del quale non è visibile la porzione regres- siva sia perchè erosa delle UA sovrastanti (“Conglomerati di Serra all’Olio, “Conglomerati di Bolgheri”) sia perché sono preservati invariabilmente in posizioni strutturali alte (Fig. 1). Le “Arenarie e Sabbie di Montescudaio” sono caratterizzate da un passaggio per alternanza ai “Conglomerati delle Lame” e sono costituite da sabbie più o meno cementate a stratificazione incrociata pla- nare da basso ad alto angolo e localmente da stratifica- zione tipo overturned (Fig.7). Il contenuto faunistico è assente o caratterizzato da associazioni povere costi- tuite esclusivamente da Rotalidi ed Elphididi fortemente abrasi. Nel complesso, dunque, le “Arenarie e Sabbie di Montescudaio” registrano un nuovo ciclo trasgressivo caratterizzato da depositi di shoreface superiore che si interdigitano con i depositi di foreshore/shoreface superiore ghiaioso costituiti dai “Conglomerati delle Lame”. Interessante la presenza nella porzione basale di stratificazione overturned. Per questo tipo di stratifi- cazione è stata invocata da vari autori un’origine sismo- genetica (si veda ad esempio ALLEN & BANKS, 1972; OWEN, 1995; DAVIES et al., 2004) anche se DOE & DOTT (1980) indicano le medesime strutture come cau- sate dall’elevato tasso di appor- to sedimentario e dunque a meccanismi di soft deformation sinsedimentaria. Nel caso in esame la presenza latero-verti- cale di depositi riferibili a spiag- ge ghiaiose e dunque verosimil- mente alimentati da un sistema deltizio vicino, sono compatibili con il meccanismo deposiziona- le proposto da DOE & DOTT (1980), anche se la causa sismogenetica non può essere a priori esclusa. Come già accen- nato nella parte introduttiva le “Arenarie e Sabbie di Mon- tescudaio” corrispondono solo in parte ai “Calcari sabbiosi di Montescudaio” definiti da GIAN- NELLI et al., 1981 ed in particola- re solo alla porzione stratigrafi- camente più alta di questi. Infatti, sulla base dei dati acqui- siti, è evidente la riduzione di spessore delle “Arenarie e Sab- bie di Montescudaio”, stimata al massimo in 30 m, in accordo con MORATTI et al. (2003), rispet- to alla stima di 100 m dei lavori precedenti (GIANNELLI et al ., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZANTI & SANESI, 1987; BOSSIO et al., 1993; COSTANTINI et al., 1993; BOSCHIAN et al., 2006). In questi lavori il limite fra le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” e i “Calcari di Montescudaio” viene posto, sostanzialmente, in corri- spondenza di un cambiamento del grado di cementazione che coincide con la base dei “Calcari di Montescudaio” (BOSCHIAN et al ., 2006, cum biblio). Tuttavia, indipendente- mente dal grado di cementazio- ne, le caratteristiche stratigrafi- co-deposizionali, di facies ed il contenuto faunistico sono gli 157 Fig. 6 - Stratificazione incrociata planare a basso angolo e interdigitazioni sabbiose nei “Conglomerati delle Lame”. Low-angle planar cross-stratification in the “Conglomerato delle Lame”. Fig. 7 - Overturned cross-stratification nelle “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”. Overturned cross-stratification in the “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”. I depositi del Pleistocene inferiore ... stessi. Inoltre, anche in porzioni sicuramente attribuibil i al le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” anche da parte dei precedenti autori, si ritrovano, con relativa frequenza, livelli con un grado di cementazione asso- lutamente paragonabile a quello dei “Calcari di Montescudaio” Auct.. Il grado di cementazione e dunque la percolazione del carbonato di calcio è, a nostro avviso, imputabile spesso a cause secondarie, come ad esempio la forte decarbonata- zione dei sovrastanti depositi del Pleistocene medio (“Con- glomerati di Bolgheri”) che affio- rano proprio nelle zone dove i sedimenti del Pleistocene infe- riore appaiono più cementati. Riteniamo, dunque, che la distinzione tra i “Calcari di Mon- tescudaio” Auct. e le “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” sia stata basata su un criterio (grado di cementazione) non valido. Come conseguenza di queste considerazioni, confortate dai dati di rilevamento e di analisi di facies, buona parte dei “Calcari di Montescudaio” Auct., viene incorporata, nel presente lavoro, nella “Sabbie ed argil- le ad Arctica islandica”, mentre gli spessori modesti che rimangono di pertinenza del “ciclo di Montescudaio” (“Arenarie e Sabbie di Montescudaio”) sono separati, in evidente discordanza angolare, dalle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” dai “Conglomerati delle Lame” ed hanno caratteristiche deposizionali decisamente diffe- renti. L’implicazione cronostratigrafica di questo ragio- namento, che associa una posizione stratigrafica più alta alla base delle “Arenarie e Sabbie di Mon- tescudaio”, è il ringiovanimento dell’unità litostratigrafi- ca stessa rientrando, a nostro parere, nelle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” le associazioni emiliane (sensu RUGGIERI & SPROVIERI, 1975) di acque fredde (Arctica islandica e Mya truncata) segnalate alla base (si veda la Fig. 9) da GIANNELLI et al., 1981 158 Fig. 8 - Base erosiva e canalizzazione nei “Conglomerati di Serra all’Olio”. Channel basal erosion and channel fill in the “Conglomerati di Serra all’Olio”. Fig. 9 - Schema morfostratigrafico del Pleistocene della Toscana Costiera proposto nei precedenti lavori. (Ridisegnato da BOSCHIAN et al., 2006). La Fm. di San Marco, la Fm. di Bibbona la Fm. Case Saracino e la Fm. Delle Fabbriche non sono presenti nell’area di stu- dio. Morphostratigraphic sketch of the Pleistocene of the “Coastal Tuscany” based on previous interpretations. (Redrawn after BOSCHIAN et al., 2006). San Marco, Bibbona,. Case Saracino and Delle Fabbriche Fms. are not present in the studied area. G. Sarti et al. 3.3 Unità allostratigrafica 4 (Pleistocene medio?) Questa unità presente solo nella zona di studio è costituita da un'unica unità litostratigrafica denominata “Conglomerati di Serra all’Olio” (Fig. 2). Viene descritta perché i conglomerati che la costituiscono erano stati associati, nei precedenti lavori (GIANNELLI et al., 1981; MAZZANTI & SANESI, 1987; BOSCHIAN et al., 2006), ai “Conglomerati di Riparbella”. I dati acquisiti ne attesta- no invece la giacitura discordante ed erosiva sia sull’UA7 sia sulla UA6 (Fig.1). 3.3.1 Conglomerati di Serra all’Olio I “Conglomerati di Serra all’Olio” sono preservati soprattutto a nord del Fiume Cecina e costituiscono un corpo, a giacitura sub-orizzontale, che si sovrappone in discordanza angolare con base erosiva su entrambe le unità litostratigrafiche dell’UA6. Spesso circa 10÷15 m, è costituito da un conglomerato matrice-sostenuto, moderatamente classato (Fig. 8) con clasti da subarro- tondati ad arrotondati con dimensioni variabili da peb- ble a cobble, frequentemente embricati lungo l’asse minore (at; bi sensu HARMS et al., 1982). La matrice è costituita da sabbia a granulometria medio-grossolana di colore giallastro che localmente forma lenti o livelli di sabbia più o meno continui. In alcuni casi sono stati osservati livelli centimetrici di argilla al cui interno sono stati riconosciuti esemplari di Ostracodi dulcicoli (Candona spp. e Ilyocypris gibba). Stratificazione incro- ciata planare ad alto angolo o concava, canalizzazioni e sequenze di riempimento di canale costituiscono un elemento ricorrente dei “Conglomerati di Serra all’Olio”. Dal punto di vista composizionale, invece, questi risul- tano essere molto simili ai “Conglomerati delle Lame”, essendo i clasti costituiti in netta prevalenza dai calcari e dalle arenarie della copertura sedimentaria delle ofioli- ti, ma contenendo anche clasti provenienti dalle Formazioni del Dominio Toscano (Tab. 1). A questi si aggiungono localmente anche clasti appartenenti alle sottostanti “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”. L’insieme delle osservazioni e dei dati raccolti suggeri- sce che i “Conglomerati di Serra all’Olio” si siano depo- sti in ambiente continentale, all’interno di un sistema fluviale di tipo braided con trasporto al fondo prevalen- temente ghiaioso (sensu ORTON & READING, 1993). Non sono disponibili criteri paleontologici per inquadrare da un punto di vista cronostratigrafico questa nuova unità. Tuttavia la posizione stratigrafica discordante ed erosi- va al di sopra delle “Arenarie e Sabbie di Montescu- daio” e la presenza, nel conglomerato, di clasti appar- tenenti a queste ultime nel conglomerato implica un’età sicuramente più recente delle “Arenarie e Sabbie di Montescudaio” e probabilmente riferibile alla base del Pleistocene medio. 4. DISCUSSIONE E CONCLUSIONI Rilevamento ed analisi di facies hanno permesso di riconoscere, nei depositi del Pleistocene inferiore della bassa Val di Cecina, cinque unità litostratigrafiche raggruppabili in tre Unità Allostratigrafiche. La più antica (UA7) giace discordante sui depositi pre-pleistocenici ed è costituta nelle porzioni più pros- simali da conglomerati (“Conglomerati delle Ginepraie”) organizzati in trend fining-upward che composizional- mente riflettono la natura del substrato circostante e riferibili a depositi di fan delta che si interdigitano con sabbie grossolane (parte basale delle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”) di ambiente marino litorale. La porzione intermedia e sommitale delle “Sabbie ed argil- le ad Arctica islandica” registra un approfondimento del sistema deposizionale fino ad uno shoreface inferiore prima e successivamente una inversione del trend deposizionale con evidenze di progradazione deltizia. Data la scarsità di affioramenti di questa ultima facies deposizionale non può essere a priori esclusa la pre- senza di una eventuale discontinuità, seppur di ordine minore (CERRINA FERONI et al., 2005; SARTI & GUIDI, 2005), tra questa e le sottostanti. Su questa UA giace in discordanza angolare la UA6 della quale è conservata solo la porzione trasgres- siva caratterizzata alla base da conglomerati relativi a spiagge ghiaiose (“Conglomerati delle Lame”) alimenta- te da un sistema fluviale che doveva essere attivo nelle vicinanze. I conglomerati passano lateralmente e verso l’alto ad arenarie e sabbie (“Arenarie e Sabbie di Montescudaio”) deposte in uno shoreface superiore. E’ importante notare che la composizione dei “Conglomerati delle Lame” differisce da quella di “Conglomerati delle Ginepraie” per la presenza di ele- menti riferibili alla Falda Toscana (Tab. 1) che indicano, quindi, un cambio ed un ampliamento del bacino di drenaggio, la cui definizione necessita, però, di ulteriori studi in corso di svolgimento. Infine i “Conglomerati di Serra all’Olio” (UA4), che costituiscono l’unità più giovane illustrata in questo lavoro, giacciono discordanti su la UA6 e registrano un netto cambiamento dell’ambiente deposizionale con l’impostazione di un sistema fluviale di tipo braided, caratterizzato da prevalente trasporto al fondo ghiaioso. Questo tipo di ricostruzione stratigrafico-deposi- zionale differisce fortemente da quanto precedente- mente proposto in letteratura (GIANNELLI et al., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZANTI & SANESI, 1987; BOSSIO et al., 1993; BOSCHIAN et al., 2006) dove l’insieme di questi depositi (“Conglomerati di V.la Magrini”, “Conglomerati di Riparbella”, “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” e “Calcari sabbiosi di Montescudaio”) erano considerati come facenti parte di un unico ciclo trasgressivo- regressivo (Fig.9). Peraltro, già in questi lavori erano più o meno evidenti dati contrastanti con questo tipo di interpretazione (ciclo unico): ad esempio osservando la figura dei rapporti stratigrafici (BOSCHIAN et al., 2006) (Fig. 9) i “Calcari di Montescudaio” sono contempora- neamente trasgressivi e regressivi oppure osservando le carte geologiche di GIANNELLI et al. (1981), di MAZZANTI & SANESI (1987), e di COSTANTINI et al. (1993), e di dove la medesima unità, nonostante costituisca la porzione regressiva del ciclo, appoggia direttamente “trasgressi- va” sul substrato pre-pleistocenico. Comunque, in sin- tesi ed in modo più organico, le differenze rispetto ai precedenti lavori riguardano: i) la riorganizzazione dei “Conglomerati di Riparbella” e “Conglomerati di Villa Magrini” (GIANNELLI et al., 1981; MAZZANTI, 1983; MAZZAN- TI & SANESI, 1987; BOSCHIAN et al., 2006) in tre differenti unità litostratigrafiche (“Conglomerati delle Ginepraie”, “Conglomerati delle Lame”, “Conglomerati di Serra all’Olio”) con differenti caratteristiche deposizionali e composizionali ed appartenenti a tre unità a limiti inconformi distinte; ii) l’evidenza dei rapporti di latero- verticalità tra i “Conglomerati delle Ginepraie” con le 159I depositi del Pleistocene inferiore ... “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” nelle quali è stato individuato un ciclo trasgressivo-regressivo; iii) la presenza di una discordanza angolare tra questa UA e la soprastante (UA6) nella quale sono stati definiti i rap- porti di latero-verticalità tra i “Conglomerati delle Lame” e le “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”, e riconosciu- ta la base di un nuovo ciclo trasgressivo; iv) l’introdu- zione della denominazione “Arenarie e Sabbie di Montescudaio”, preferita ai termini “Calcari sabbiosi di Montescudaio” e “Calcari di Montescudaio” per la rile- vante frazione silicoclastica contenuta in questi deposi- ti, ed infine, v) l’introduzione di una nuova unità litostra- tigrafica “Conglomerati di Serra all’Olio” (UA4) discor- dante su tutte le altre unità. Fatte queste precisazioni, ulteriori considerazioni possono infine essere svolte riguardo all’inquadramen- to cronostratigrafico. Infatti, da questo punto di vista, elementi significativi possono essere derivati dalle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica”. Questa unità è stata attribuita al Santerniano (sensu RUGGIERI & SPRO- VIERI, 1975) sia sulla base delle associazioni nannoflori- stiche (Zona a Gephyrocapsa oceanica-Calcidiscus macintyrei, secondo GIANNELLI et al., 1981) sia sulla base della presenza degli ospiti freddi, in particolare Arctica islandica, precedentemente descritti, anche se, come già sottolineato, la comparsa di questa forma nel Mediterraneo (attualmente vive al di sopra 65° di latitu- dine con temperature comprese tra 4°C and 13°C) è stata recentemente anticipata al Gelasiano (CATANZARITI et al., 2002), e dunque a circa 2,2 milioni di anni fa. Nelle “Sabbie ed argille ad Arctica islandica” presenti nella bassa Val di Cecina (ma il dato può sicuramente essere esteso ad altre zone della Toscana: cfr. SARTI et al., submitted) la presenza di Arctica islandica è confi- nata solo alla parte basale dell’unità (primi 5 m). Stratigraficamente più in alto compaiono coralli della specie Cladocora caespitosa, taxon caratteristico di acque temperato-calde. Questa specie tuttora vivente nel Mediterraneo a temperature comprese tra 15°C e 22°C è stata segnalata anche nei sedimenti del Pleistocene inferiore della Valle di Crati in Calabria (BER- NASCONI et al., 1997). I ritrovamenti di livelli di notevole spessore di Cladocora caespitosa (PEIRANO et al., 2004) associati a Strombus bubonius nei sedimenti del Tirreniano (sensu RUGGIERI & SPROVIERI, 1975) conferma- no che questo corallo prediligeva temperature anche maggiori rispetto alle odierne. Sembrerebbero, dunque, esistere chiare evidenze di fluttuazioni climatiche durante la deposizione di questa unità litostratigrafica. In ogni caso riferendosi alla situazione “toscana”, ed in particolare a quella oggetto di studio, alcune considera- zioni ed ipotesi di lavoro di ordine più generale con implicazioni cronostratigrafiche possono comunque essere svolte. Nei bacini neogenici della Toscana Costiera la prima deposizione pleistocenica avverreb- be, secondo i dati di letteratura (DALLAN & SALVATORINI, 1967; BOSSIO et al., 1981; RIO et al., 1990; BOSCHIAN et al., 2006), dopo una fase di sollevamento generalizzato invocata per spiegare la sistematica assenza in tutta la Toscana di depositi marini riferibili al Pliocene superio- re. Con l’inizio del Pleistocene si attiverebbe invece una nuova fase di sprofondamento tettonico. Anche se non è ancora chiaro il contributo che separatamente tettoni- ca ed eustatismo quaternari avrebbero giocato nella determinazione della variazione relativa del livello mari- no, appare poco probabile che una fase trasgressiva si attivi, in un’area peraltro precedentemente soggetta a sollevamento, durante una fase fredda e dunque di caduta eustatica. Se a questo aggiungiamo che la pre- senza di Arctica islandica è confinata solo ai primissimi metri dell’unità ed è successivamente sostituita da coralli, indicativi di un clima temperato, sembra più logi- co supporre che la fase trasgressiva si attivi già durante o all’inizio di una fase di riscaldamento e dunque di rapida risalita eustatica. Sebbene ulteriori studi siano necessari per confermare tale ipotesi, ciò implichereb- be un ringiovanimento dell’età di questa unità litostrati- grafica. RINGRAZIAMENTI Si ringrazia S. C. Vaiani per le discussioni ed i sug- gerimenti relativi alle associazioni microfaunistiche. Si ringraziano inoltre anche i Prof. Carraro, il Prof. Ciaranfi ed il Prof Carrara per la lettura critica del manoscritto e per i loro contributo al miglioramento del lavoro. BIBLIOGRAFIA ALLEN J.R.L & BANKS N.L. (1972) - An interpretation and analysis of recumbent-folded deformed cross- bedding. - Sedimentology, 19, pp. 257-283. AMBROSETTI P., CARBONI M.G., CONTI M.A., COSTANTINI A., ESU D., GANDIN A., GIROTTI O., LAZZAROTTO A., MAZ- ZANTI R., NICOSIA U., PARISI G. & SANDRELLI F. (1979) - Evoluzione paleogeografica e tettonica nei bacini Tosco-Umbro-Laziali nel Pliocene e nel Pleistoce- ne inferiore - Mem. Soc. Geol. It., 19, pp. 573-580. APAT (1992) - Carta geologica d’Italia 1:50.000 – Guida al rilevamento - Quaderni, Serie III, 1/1992. BERNASCONI M.P., CORSELLI C. & CAROBENE L. (1997) - A bank of the scleractinian coral Cladocora caespi- tosa in the Pleistocene of the Crati valley (Calabria, Southern Italy): growth versus environ- mental conditions - Boll. Soc. Paleontol. 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