SESS 2_16022011_TPR2.pub Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 24, (Abstract AIQUA, Roma 02/2011), Congresso AIQUA Il Quaternario Italiano: conoscenze e prospettive Roma 24 e 25 febbraio 2011 I CIOTTOLI DI VERRUCANO DEI DEPOSITI QUATERNARI SITUATI AD OVEST DEL MONTE ALBANO E LE LORO AREE SORGENTI Carlo Bartolini Dip. Sc. Della Terra, Università di Firenze Corresponding author: C. Bartolini RIASSUNTO: Bartolini C., I ciottoli di Verrucano dei depositi quaternari situati ad ovest del Monte Albano e le loro aree sorgenti. (IT ISSN 0394-3356, 2011) Sulla base delle caratteristiche litologiche e sedimentologiche dei depositi di conoide e fluviali dell’area, viene delineata una possibile evoluzione dell’idrografia fra il Pliocene Superiore e l’Olocene. ABSTRACT: Bartolini C., The Verrucano pebbles in the Quaternary deposits outcropping to the West of Monte Albano and their source areas. (IT ISSN 0394-3356, 2011) The fan and fluvial deposits of the area are investigated, mostly referring to their lithologic and sedimentologic features, of in order to work out the hydrographic pattern evolution since Upper Pliocene times. Parole chiave: Verrucano, fluvial deposits, Monte Albano, Monte Pisano, Cerbaie Key words: Verrucano clasts, Monte Albano, Monte Pisano, Cerbaie. La vasta area compresa fra Monte Albano, ad est, e Monte Pisano-Monti d’oltre Serchio, ad ovest, e delimitata a nord dalle propaggini dell’Appennino e a sud dalle colline in sinistra d’Arno (Fig. 1) è stata oggetto di numerosi studi, fino al più recente di SARTI et al. (2008). L’interesse è motivato dal fatto che essa ospita una successione neogenica assai articolata, anche se solo parzialmente affiorante, il cui spessore totale supera, nel Graben dell’Elsa, i 2000 m (GHELARDONI et al., 1968). Le successioni clastiche sia tardo plioceniche che quaternarie sono fortemente caratterizzate dalla ricorrente abbondanza di clasti di Verrucano, la cui area sorgente è stata identificata nei conglomerati Fig. 1, Area di studio. / Studied area . 75 - 78 76 quarzosi della Formazione della Verruca (TREVISAN et al., 1971), tuttora estesamente affioranti sul Monte Pisano e il cui spessore supera i 600 m. Data la considerevole resistenza del Verrucano all’alterazione sia fisica che chimica, è tuttavia alta- mente probabile, come vedremo più avanti, che depositi più antichi (in particolare i “Ciottoli di Mon- tecarlo”, Qfl1 in C.G.I., F. 105) siano stati riciclati nelle unità più recenti e segnatamente nei depositi del “Ciclo di Altopascio-Cerbaie”, Qt in C.G.I. Tale ipotesi comporta un’analisi dell’idrografia e della sua evoluzione, oggetto specifico del presente stu- dio. In sintesi, e trascurando le numerose unità di am- bito soprattutto locale, le formazioni affioranti sono: Successione medio pliocenica – infra pleistocenica marina con episodi salmastri e continentali (Ps in C.G.I.). Affiora sul margine meridionale delle Cer- baie, sulle colline di Cerreto Guidi ed estesamente sulle colline di S. Miniato e Montopoli. Sulla scar- pata meridionale delle Cerbaie, due livelli conglo- meratici riferibili al Villafranchiano inferiore Auctt. sono caratterizzati dalla presenza di clasti derivati sia dalle unità toscane non metamorfiche, Macigno incluso (a quel tempo ancora affioranti sul M. Pisa- no), che dal Verrucano (MENETTI, 1978; ZANCHET- TA, 1995). •Unità fluvio-lacustre (Ql in C.G.I.), limitata all’area centro settentrionale del bacino, dove è stata loca- lizzata anche nei sondaggi (CHETONI in FAVENZA CERASA et al., 1980). L’età è compresa fra il Plio- cene inferiore (Rusciniano, DALLAN, 1989) e il Plei- stocene inferiore. L’unità è vistosamente tettoniz- zata. “Ciclo di Montecarlo” (Qfl1 in C.G.I). Depositi fluviali (granulometria dai limi ai massi) affioranti sulle col- line di Montecarlo, Porcari e Gragnano e a nord di Lucca. I clasti sono costituiti esclusivamente da Verrucano a Montecarlo e Porcari, da elementi delle Unità toscane a Gragnano e da elementi del- le Unità liguri a nord di Lucca. L’unità giace in di- scordanza sul lacustre. La base è tiltata di 2°– 3° verso sud (BRACCINI, 1984). La loro età, per la col- locazione stratigrafica, è compresa fra il Pleistoce- ne inferiore p.p. e il Pleistocene Medio p.p. La for- mazione si caratterizza, come la precedente, per una vistosa pedogenesi plintitica (MAGALDI et al, 1983). •“Ciclo delle Cerbaie-Altopascio” (Qt in C.G.I.): depositi fluviali fortemente caratterizzati dalla pre- senza di clasti di Verrucano. Giacciono in discor- danza sulle tre unità precedenti. Il top deposiziona- le, localmente conservato, corrisponde alla sommi- tà delle colline delle Cerbaie, dolcemente degra- dante verso ONO. Per la loro posizione stratigrafi- ca, sono attribuiti al Pleistocene Medio. L’età è confermata dalla datazione (0,6 Ma, ARIAS et al., 1981; 0,4 Ma, MARCOLINI et al., 2003) di uno spes- so orizzonte di tufiti cineritiche affiorante presso Montopoli all’interno della ”Formazione di Casa Poggio ai Lecci”, ritenuta correlabile (e.g. MAZZAN- TI, 1983), per facies ed età, con i depositi del “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio”. Come si è visto, i clasti di Verrucano sono presen- ti, fin dal Pleistocene inferiore, in almeno tre delle unità sopraelencate. Fatta eccezione per i depositi del “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio”, quasi intera- mente conservati, le loro attuali aree di affioramen- to costituiscono una evidenza molto parziale della loro distribuzione originaria. La paleogeografia del Pliocene e del Pleistocene inferiore è stata descritta, fra gli altri, da DALLAN (1988) e da PUCCINELLI (1991). L’area in oggetto doveva essere largamente occupata da un bacino prima in gran parte marino e salmastro e poi lacu- stre. Il Monte Pisano, più esteso di oggi - come appare anche dallo schizzo paleogeografico di GHELARDONI et al. (1968) – doveva costituire di gran lunga la principale fonte di alimentazione. Anche i ciottoli di unità toscane, sia metamorfiche che non, rinvenuti sulla scarpata meridionale delle Cerbaie (ZANCHETTA, 1995), dovevano avere que- sta provenienza. Le unità della Successione tosca- na non metamorfica sono presenti infatti nei son- daggi Poggio, Zannone e Pontetetto, limitrofi al M. Pisano, sotto le coperture plio-pleistoceniche (GHELARDONI, et al., ibidem). Quanto ai marmi, essi affiorano tuttora nel settore settentrionale dello stesso rilievo. Si può viceversa escludere che vi fosse allora un apporto da parte del Serchio, instauratosi – come vedremo – successivamente. Fra il Pleistocene inferiore p.p. e il Pleisto- cene Medio p.p. (età attribuita ai conglo- merati del “Ciclo di Montecarlo”) il solleva- mento generalizzato che caratterizza l’Appennino Settentrionale in questo lasso di tempo (BARTOLINI, 2003) interessa il anche il M. Pisano. Ai suoi margini si for- mano apparati di conoide la cui estensio- ne complessiva doveva essere, sulla ba- se dei residui affioramenti, dell’ordine di C. Bartolini Fig. 2, Fisiografia schematica dei corpi sedimentari pertinenti al “Ciclo di Montecarlo” (Pleistocene Inferiore – Medio). Schematic physiography of the alluvial fan complex related to the “Ciclo di Montecarlo” (Early-Middle Pleistocene). 77 un centinaio di km2 (Fig. 2). La facies sedimentaria del deposito (MENETTI, 1978), la dimensione dei clasti, la presenza esclu- siva di clasti di Verrucano negli affioramenti dell’area centro meridionale (Montecarlo) e la loro prevalente provenienza da ovest (MENETTI, cit.) inducono ad escludere un contributo del F. Serchio che, se attivo – come ritengono FEDERICI & MAZ- ZANTI (1988) - avrebbe apportato clasti di minori dimensioni, caratterizzati da una considerevole varietà di litotipi. Il pervenire del Serchio nella piana di Lucca (Fig. 3) è stato successivamente proprio la causa dell’interruzione della messa in posto degli appara- ti di conoide e dell’erosione della loro porzione prossimale, corrispondente alla piana di Lucca e, in parte, al Padule di Bientina, nel cui sottosuolo sono presenti i depositi lacustri Ql (MAGALDI et al., 1983). L’evento è cronologi-camente riferibile a quando il sollevamento della dorsale appenninica ha iniziato a produrre un apporto clastico. Solo allora si sono create le condizioni fisiogra- fiche per lo sviluppo di un collettore inter- posto fra il rilievo apuano e quello appen- ninico (COLTORTI et al. 2008). L’età dei depositi di provenienza appenninica in Garfagnana e, per conseguenza del Ser- chio, è generalmente riferita dagli autori ad un generico Pleistocene Medio. Il fatto che lo sviluppo del F. Serchio, in quanto legato al sollevamento della dor- sale appenninica prospiciente la Garfa- gnana, sia avvenuto posteriormente al sollevamento del Monte Pisano (i cui co- spicui ed esclusivi apporti caratterizzano il Ciclo di Montecarlo) appare coerente con la ben accertata migrazione verso NE dei processi geodinamici in Appennino Set- tentrionale. I depositi fluviali del Serchio corrispondono al “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio”, caratterizzato da spessori variabili, generalmente modesti ed allora estesi anche all’area di Bientina, dove ne rimane traccia (MAGALDI et al., 1983). Sulle Cerbaie i depositi poggiano direttamente sul Pliocene, senza l’interposizione del Pleistocene lacustre (Ql in C.G.I.), estesamente affiorante, in- vece, sui margini della pianura di Pescia e sulle pendici del M. Albano (“Argille e sabbie di Mastro- marco”, CAREDIO et al., 1995) e presente nei sondaggi di quella pianura per uno spessore di almeno 150 m (MENETTI, 1978). Secondo CAREDIO et al. (cit.) il ba- cino lacustre villanfranchiano doveva e- stendersi, verso sud, fino al Valdarno; la lacuna dovrebbe essere quindi imputabi- le, piuttosto che a mancata sedimentazio- ne, ad un processo erosivo che il Serchio avrebbe potuto svolgere prima o conte- stualmente alla messa in posto del “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio”. L’attività erosi- va del Serchio nell’area in sollevamento, costituita dalle pendici occidentali del Monte Albano, può essere stata determi- nata dal fatto che il livello di base di que- sto corso d’acqua era ormai condizionato da quello dell’Arno, i cui depositi, a ripro- va di una considerevole stabilità del suo profilo, hanno uno spessore complessivo di appena una ventina di metri (pozzi Cer- taldo 2 e 3 e Pontedera, GHELARDONI et al., 1968). Nel sottosuolo del Padule Fucecchio (CHETONI in FAVENZA CERASA et al., 1980), i depositi palustri olocenici poggiano direttamente, a circa 20 di pro- fondità dal p.c., sul Pliocene. La lacuna riguarda qui, dunque, non solo il Villafranchiano lacustre, come sulle Cerbaie, ma anche il Pleistocene Me- dio. Il processo erosivo che in questa depressione ha interessato i sedimenti del “Ciclo delle Cerbaie- Altopascio” potrebbe essere stato operato con- I ciottoli di Verrucano dei depositi quaternari ... Fig. 3, Schema della messa in posto del “Ciclo delle Cerbaie- Altopascio” ad opera del Serchio (Pleistocene Medio). Pattern of the “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio” layout, carried out by the Serchio River (Middle Pleistocene). Fig. 4, Ipotetico percorso del F. Serchio in una prima fase di incisio- ne, successiva alla messa in posto del “Ciclo delle Cerbaie- Altopascio” (Pleistocene Medio-Superiore). Possible former Serchio River pattern, following the layout of the “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio” (Middle-Late Pleistocene). 78 Ms. received: Testo ricevuto il giuntamente dalle Pescie e dal Nievole, che oggi si impaludano, oppure dal Serchio. Le dimensioni e la forma del solco vallivo farebbero propendere per questa seconda ipotesi (Fig. 4), sebbene manchi- no prove dirette. A monte del Padule di Fucecchio, il Serchio avrebbe dovuto transitare dalla zona di Altopascio fra il margine meridionale dei depositi del “Ciclo di Montecarlo” e quello settentrionale dei depositi del “Ciclo delle Cerbaie-Altopascio”. Le evidenze di questa eventuale sella di valle morta, orientativamente databile alla seconda metà del Pleistocene Medio, potrebbero essere state oblite- rate dai conoidi tardo pleistocenici del Rio Leccio e del Rio S. Gallo, situati ad ovest di Montecarlo. Il Lago di Sibolla potrebbe essere una residua testi- monianza del solco vallivo non colmato – per la sua ubicazione al margine della pianura – dagli apporti delle Pescie. L’ultima fase evolutiva corrisponde al ben noto transito del F. Serchio nel Padule di Bientina quale affluente dell’Arno (Fig. 5). Se questa ricostruzione evolutiva ha senso, il rilie- vo delle Cerbaie, che tutti gli autori (e.g. BARTOLINI & PRANZINI, 1979) hanno interpretato come delimi- tato su due lati da faglie, sarebbe invece una for- ma erosiva e precisamente, secondo la definizione di CARRARO et al. (1995), un “terrazzo libero privo di omologo”. LAVORI CITATI ARIAS C., BIGAZZI G. & BONADONNA F.P. (1981) - Studio cronologico di alcune serie sedimentarie dell’Italia ap- penninica. Contr. Prelim. Realizz. Carta Neotett. d’I- talia. C.N.R., P.F. Geodinamica, 356, 1441-1448. BARTOLINI C. (2003) - When did the Northern Apennine become a mountain chain? Quat. Int., 101 – 102, 75 – 80. BARTOLINI C. & PRANZINI G. (1979) - Dati preliminari sulla neotettonica dei fogli 97 (S. Marcello Pistoiese), 105 (Lucca) e 106 (Firenze). Contributi preliminari alla rea- lizzazione della Carta Neotettonica d'Italia, Pubbl. n. 251 del P.F. Geodinamica, 481-523. 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Il Quaternario, 8, (2), 291-304. Fig. 5, Percorso del Serchio nel Pleistocene Superiore-Olocene. Serchio River pattern in Late Pleistocene – Holocene C. Bartolini January 15, 2011 15 gennaio 2011