Corso di Analisi del Territorio e degli Insediamenti I caratteri geo‐morfologici della Toscana. Spunti per l’osservazione del paesaggio Firenze, 23 Ottobre 2014
Dott. Arch. Francesco Monacci Università di Pisa :: Dip. di Scienze Agrarie Alimentari e Agro‐Ambientali Cdl Progettazione e Gestione del Verde Urbano e del Paesaggio Riferimenti bibliogra8ici •
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A. Bosellini, 2005, Storia geologica d’Italia, Zanichelli, Bologna. L. Dallan Nardi, R. Nardi, 1972, Schema stratigraLico e strutturale dell’Appennino Settentrionale, in Memorie dell’Accademia Lunigianese di Scienze “G. Capellini”, vol. XLII, La Spezia. G.B. Dal Piaz, G. V. Dal Piaz, 1981, Sviluppo delle concezioni faldistiche nell'interpretazione tettonica delle Alpi (1840 ‐1940), in Società Geologica Italiana, Cento anni di geologia italiana. P. R. Federici, R. Mazzanti, 1988, L'evoluzione della paleogeograLia e della rete idrograLica del Valdarno inferiore, Società Geogra8ica Italiana. L. Trevisan, 1981, Autoctonismo e faldismo nella storia delle idee sulla tettonica dell’Appennino settentrionale, in Società Geologica Italiana, Cento anni di geologia italiana. L. Trevisan, E. Tongiorgi, 1976, La terra, Utet, Torino. 1 Caratteristiche geogra8iche del territorio regionale Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale Nella regione appenninica la rete idrogra3ica del versante adriatico è disposta a pettine mentre quella del versante tirrenico risulta parallela al crinale appenninico. Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale: allineamenti 1
M. Orsaro Forlì 2
Libro Aperto Alpe Tre Potenze Barga La Spezia 4
5
Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno 3
Arezzo Siena Piombino M. Amiata Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale: 5 allineamenti montani principali: man mano meno evidenti dall’Appennino alla costa M. Orsaro Forlì Alpe Tre Potenze La Spezia Barga Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno Arezzo Siena Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale: 4 sequenze vallive C
A
B
P
Mioannta di Lu
Fucececatin cca, chio i e D
Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale: 5 dorsali principali allineate NO – SE e 4 sequenze vallive Forlì Alpe Tre Potenze La Spezia Barga Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno Arezzo Siena Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale E’ piuttosto semplice distinguere la regione appenninica dalla Toscana centrale. La Toscana centrale appare però un insieme vasto e differenziato al suo interno Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale E’ piuttosto semplice distinguere la regione appenninica dalla Toscana centrale. La Toscana centrale appare però un insieme vasto e differenziato al suo interno anche in ragione degli utilizzi del suolo nel corso dei secoli. Caratteristiche geogra3iche del territorio regionale E’ piuttosto semplice distinguere la regione appenninica dalla Toscana centrale. La Toscana centrale appare però un insieme vasto e differenziato al suo interno anche in ragione degli utilizzi del suolo nel corso dei secoli. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Catena montuosa orientata da Nord‐Ovest a Sud‐Est. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Nella regione appenninica la rete idrogra3ica del versante adriatico è disposta a “pettine” mentre quella del versante tirrenico risulta parallela al crinale appenninico. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Tratto appenninico nei pressi dell’Alpe di Succiso Forma dei rilievi. In Appennino la parte sommitale è caratterizzata da pendii dolci e ondulati; mentre in basso i versanti appaiono più ripidi e solcati da profonde forre. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Tratto appenninico nei pressi del M. Sillara Forma dei rilievi. In Appennino la parte sommitale è caratterizzata da pendii dolci e ondulati; mentre in basso i versanti appaiono più ripidi e solcati da profonde forre. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Tratto appenninico nei pressi del M. Sillara Forma dei rilievi. In Appennino la parte sommitale è caratterizzata da pendii dolci e ondulati; mentre in basso i versanti appaiono più ripidi e solcati da profonde forre. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Tratto appenninico compreso tra la Cima dell’Omo e il M. Rondinaio Forma dei rilievi. In Appennino la parte sommitale è caratterizzata da pendii dolci e ondulati; mentre in basso i versanti appaiono più ripidi e solcati da profonde forre. Caratteristiche geogra3iche della regione appenninica Forma dei rilievi. In Apuane la parte sommitale della catena si presenta invece con un aspetto più accidentato. 2 Il percorso di comprensione della struttura geologica regionale In estrema sintesi … Le rocce che compongono l'intera ossatura appenninica sono state costruite da un lunghissimo processo di sedimentazione sul fondo del mare, protrattosi pressapoco per l'intera durata delle ere mesozoica e cenozoica (da 235 Ma a 25 Ma). In circa duecento milioni di anni, calcari, marne, argille, arenarie e le relative forme di transizione si sono depositate e cementate strato su strato sul fondo del mare. A partire dalla 8ine dell’era Cenozoica (65 Ma), questo pacco di strati sedimentari dello spessore di qualche chilometro, poggiante su un substrato profondo, è stato corrugato e sollevato al di sopra delle acque marine. Corrugamento e sollevamento hanno alterato profondamente l'originaria geometria degli strati, creando degli straordinari gerogli8ici della stratigra8ia. Il percorso di comprensione della struttura geologica regionale Il percorso di comprensione della struttura geologica regionale Origine della terra e della vita Venezia, Basilica di San Marco, Serie di mosaici della Genesi, XIII sec. Origine della terra e della vita Venezia, Basilica di San Marco, Serie di mosaici della Genesi, XIII sec. La nascita della moderna geologia La geologia si scontra 8in dall’inizio con le idee di molti esponenti della Chiesa cattolica riguardante l'età della Terra e soprattutto l’idea della creazione. Fino al Settecento in tutto il mondo cristiano si riteneva che la Bibbia contenesse un racconto veritiero sull’origine della vita sulla terra e che fosse addirittura possibile datare l’origine della Terra a circa 6000 anni fa. Cappella Sistina, Musei Vaticani, Roma La nascita della moderna geologia Michelangelo Buonarroti, Separazione della luce dalle tenebre, 1512 Michelangelo Buonarroti, Creazione degli astri e delle piante, 1511‐1512 Michelangelo Buonarroti, Separazione della terra dalle acque, 1511‐1512 Michelangelo Buonarroti, Creazione di Adamo, 1511‐1512 La nascita della moderna geologia Charles Lyell (1797‐1875) L’inizio della Geologia moderna viene identi8icato con l’affermazione delle teorie dell’attualismo secondo la quale le cause che operano le grandi trasformazioni del passato vanno identi8icate con le cause di trasformazione ancora oggi vigenti anche se gli effetti appaiono piccoli e lenti (Charles Lyell, Princples of Geology, 1833). Furono proprio i grandi geologi dell’Ottocento (Hutton e Lyell) a rendere il mondo scienti8ico consapevole che il tempo geologico aveva un estensione enorme. Nel 1795 Hutton propose che la Terra avesse un età ben superiore a quella proposta dalla dottrina cristiana. Osservando l’estrema lentezza dei fenomeni di erosione delle montagne e di sedimentazione nei bacini marini Hutton propose un origine della Terra molto più addietro rispetto al racconto biblico. La teoria di Lyell era una concezione uniformitarista e si scontrava con una visione catastro3ista (Cuvier) diffusa in quasi tutti gli ambienti intellettuali; quest’ultima teoria postulava che la terra fosse stata periodicamente sottoposta a grandi calamità naturali quali alluvioni, attività tettoniche e vulcanuche, ecc.). Questa visione si conciliava bene con una interpretazione letterale della Bibbia e in particolare con i racconti della Genesi. La nascita della moderna geologia I lavori di Lyell, e i principi di cronologia relativa ben noti e ben sviluppati all'epoca, hanno condotto Charles Darwin (1809–1882) a pubblicare nel 1859 la sua opera più conosciuta, intitolata The Origin of Species (L'origine delle specie) e più tardi, nel 1871, la sua non meno importante opera concernente gli antenati dell'uomo (The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex). L'osservazione di fossili in cima e ai piedi delle Ande spinge Darwin ad interrogarsi sulla serie di avvenimenti che avevano potuto portare a questa distribuzione disparata. Fu una copia del libro di Lyell sul Beagle a dare a C. Darwin un idea degli abissi del tempo che la terra e la vita avevano attraversati, tempo necessario per la lenta evoluzione degli organismi. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Le idee 3issiste (~1830/1850) sostenevano che la morfologia corrugata dei rilievi era fondata sul principio della contrazione della crosta terrestre per raffreddamento progressivo diverso da regione a regione: tutte le montagne, sia pure interessate da successivi fenomeni erosivi, da trasgressioni e regressioni del mare e da eventi vulcanici, sono saldamente ancorate nel substrato. Principio del radicamento o autoctonia: tutte le montagne, per quanto alterate da successive vicende geologiche (trasgressioni» e «regressioni») hanno le loro radici nel substrato, e dunque la spiegazione della loro pur complicata struttura stratigra8ica (pieghe, faglie, forti inclinazioni degli strati) e della loro eventuale problematica relazione con i terreni circostanti deve essere basata comunque sul principio del loro radicamento o «autoctonia». (L. E. De Beaumont, 1829‐1830). Ma come era possibile spiegare i sempre più frequenti casi di giacitura di formazioni più antiche al di sopra di altre più recenti rinvenuti nelle campagne di rilevamento? (Alpi, ma anche Apuane e sull'Appennino) Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Ma come era possibile spiegare i sempre più frequenti casi di giacitura di formazioni più antiche al di sopra di altre più recenti rinvenuti, ad esempio, nelle campagne di rilevamento sulle Apuane e sull'Appennino? Falda di ricoprimento nelle Alpi Apuane nella zona tra Il M. C r o c e e d i l M . Matanna. Le pareti rocciose sono costituite da c a l c a r i d e l T r i a s (235‐192 Ma). Q u e s t a p o t e n t e f o r m a z i o n e s t a sovrapposta a un complesso di arenarie e marne molto più recente (Oligocene, 37‐23 M.a) nella foto coperta dal bosco. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Falda di ricoprimento nelle Alpi Apuane nella zona tra Il M. Croce ed il M. Matanna. Le pareti rocciose sono costituite da calcari del Trias (235‐192 M.A.). Questa potente formazione (codici gr, Tcv, Tc, Gcm,Gs) sta sovrapposta a un complesso di arenarie e marne (codice pmg) molto più recente (Oligocene, 37‐23 M.a) nella foto coperta dal bosco, Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Falda di ricoprimento nelle Alpi Apuane nella zona tra Il M. Croce ed il M. Matanna. Le pareti rocciose sono costituite da calcari del Trias (235‐192 M.A.). Questa potente formazione (codici gr, Tcv, Tc, Gcm,Gs) sta sovrapposta a un complesso di arenarie e marne (codice pmg) molto più recente (Oligocene, 37‐23 M.a) nella foto coperta dal bosco, Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Di fronte ai sempre più numerosi casi di formazioni più antiche al di sopra di altre più recenti la visione autoctonista venne messa in crisi e poi abbandonata in favore delle teorie mobiliste. A cavallo tra Ottocento e Novecento si affermò sempre più la dottrina dei grandi ricoprimenti, la cui esistenza venne dimostrata per le Alpi e per i Carpazi: H. Schardt per gli scogli del lago dei Quattro Cantoni in Svizzera (1898); M. Lugeon per le Alpi Svizzere (1903); M. Lugeon e E. Argand per le Alpi Pennine (1905). La teoria sulle falde di ricoprimento venne a questo punto sperimentata (all’inizio da geologi stranieri) anche alla catena degli Appennini. Da Trevisan, 1981 Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: A. Distribuzione diffusa e casuale delle o3ioliti (rocce ignee basiche ed ultrabasiche tipiche della litosfera oceanica) su entrambi i versanti appenninici. Queste rocce di antica origine magmatica non presentano nessuna parentela stratigra8ica con le formazioni incassanti e sottostanti. Forlì La Spezia Lucca Firenze Pisa Per l'Appennino l'ipotesi faldista fu proposta da G. STEINMANN (1907) e da L. DE LAUNAY (1907) e riguardava: l'alloctonia del complesso delle «argille scagliose o8iolitifere», la sua giacitura sopra la formazione del «Macigno» e la mancanza di vie d'ascesa di materiale magmatico. N o n p o t e n d o v e n i r e d a l s u b s t a t o l e o 8 i o l i t i n o n potevano che essere alloctone Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: A. Distribuzione diffusa e casuale delle o3ioliti (rocce ignee basiche ed ultrabasiche tipiche della litosfera oceanica) su entrambi i versanti appenninici. Queste rocce di antica origine magmatica non presentano nessuna parentela stratigra8ica con le formazioni incassanti e sottostanti. Per l'Appennino l'ipotesi faldista fu proposta da G. STEINMANN (1907) e da L. DE LAUNAY (1907) e riguardava: l'alloctonia del complesso delle «argille scagliose o8iolitifere», la sua giacitura sopra la formazione del «Macigno» e la mancanza di vie d'ascesa di materiale magmatico. N o n p o t e n d o v e n i r e d a l s u b s t a t o l e o 8 i o l i t i n o n potevano che essere alloctone Sasso di San Zenobi (FI) Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: B. Raddoppio della Serie Toscana sulle Alpi Apuane In questa regione montuosa due successione stratigra8iche o m o l o g h e d a l T r i a s s i c o all’Oligocene appaiono, infatti, sovrapposte: quella superiore non metamor8ica e quella sottostante metamor8ica. E’ praticamente impossibile che due serie sedimentarie si possano ripetersi per due volte in modo uguale: quindi si deve supporre che un evento di sovrapposizione tettonica. Inoltre si può ipotizzare che il metamor8ismo fosse stato prodotto dal carico della sovrapposizione tettonica. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: C. Argille scagliose (blocchi di calcare e/o arenarie immersi in una matrice argillosa) Modena Bologna Forlì La Spezia Lucca Firenze Pisa Siena Sotto questo nome venivano raggruppate varie formazioni, la cui età è compresa in genere tra il Giurassico e l'Eocene (190‐50 MA). Sono un complesso talmente “caotico” che solo con dif8icoltà potevano essere considerati come il risultato di una regolare sedimentazione in sito. Gli autoctonisti (o 8issisti) ri8iutavano il principio che f o r m a z i o n i s e d i m e n t a r i e potessero essere scollate dal substrato e portate lontano dal loro originario bacino di sedimentazione. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: C. Argille scagliose (blocchi di calcare e/o arenarie immersi in una matrice argillosa) Modena Bologna Forlì La Spezia Lucca Firenze Pisa Siena L'incredulità verso l'alloctonia poggiava anche sull'obiettiva dif8icoltà di immaginare le forze ingenti capaci di spostare, sia pure in tempi calcolabili in m i l i o n i d i a n n i , m a s s e incalcolabili di vastità regionale. Il concetto di falda o coltre di c o p e r t u r a , i n t e s a c o m e formazione rigida sovra scorsa s u a l t r e , p o s t u l a v a necessariamente l'esistenza di poderose spinte da tergo di origine sconosciuta; e in ogni caso restava da spiegare come q u e l l e f o r z e p o t e s s e r o esercitarsi su formazioni come l e a r g i l l e s c a g l i o s e , scompaginate e di scarsa coesione. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: C. Argille scagliose (blocchi di calcare e/o arenarie immersi in una matrice argillosa) Teoria dei cunei composti (Migliorini, 1948) L’enorme traslazione di falde fu spiegata da Migliorini ipotizzando che questo enorme movimento fosse avvenuto per tappe separate dovute a successivi sollevamenti di limitate super8ici inclinate e non come erroneamente si credeva di un unico scorrimento di centinaia di chilometri su di un piano inclinato. Nel caso delle argille scagliose il processo a tappe successive spiegava inoltre il particolare aspetto caotico di questa formazione. Teorie 3issiste vs teorie mobiliste Fenomeni a favore dell’alloctonia delle falde di ricoprimento: A. Distribuzione diffusa e casuale delle o3ioliti B. Raddoppio della Serie Toscana sulle Alpi Apuane C. Argille scagliose (blocchi di calcare e/o arenarie immersi in una matrice argillosa) Il motore di questi imponenti spostamenti è la teoria della tettonica a zolle formulata a partire dalle intuizioni di Alfred Wegener (1880 – 1930) sulla deriva dei continenti. 3 Principi della tettonica globale Principi della tettonica globale • Wegener parte dall’osservazione della somiglianza tra le coste dell’Africa e quelle del Sud America, proponendo però l’ipotesi di una enorme frattura allargata che avrebbe separato i due continenti. • Generalizzando questa concetto propose che tutti i continenti attuali fossero riuniti in un unico blocco chiamato Pangea. Le sue teorie si basavano su argomenti di natura geologica ma anche paleontologica e paleoclimatica. (Wegener , 1915, Die Entstehung der Kontinente und Ozeane) • La ricostruzione dell’originale assetto è tutt’oggi dibattuta e in parte diversa da quella proposta da Wegener. • L’affermarsi della tettonica globale ha pertanto rovesciato le teorie 8issiste e ha fornito un motore per spiegare i movimenti delle formazioni geologiche che costituiscono i rilievi (orogenesi). Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 Principi della tettonica globale Secondo la teoria della tettonica a placche la parte super8iciale della Terra è costituita da un involucro relativamente rigido (litosfera) suddiviso in un certo numero di elementi (placche). Le placche si estendono verso il basso per circa 100 km, 8ino ad una zona dove le rocce sono sensibilmente più calde e plastiche. Le placche sono in continuo movimento l’una rispetto all’altra con una velocità di circa 2‐15 cm/anno. Da Bosellini, 2005 Suddivisione della Terra sulla base dello stato 8isico dei materiali. Mosaico globale delle placche litosferiche: alcune comprendono grandi blocchi continentali, altre (es. Paci8ico) sono interamente costituite da crosta oceanica Modello della parte super8iciale della Terra. Il guscio super8iciale (litosfera), rigido e resistente, è formato dalla crosta continentale (granitica) e crosta oceanica (basaltica). Principi della tettonica globale Il motore che fa muovere le placche va ricercato nei moti convettivi che rimescolano l’interno della Terra. La parte super8iciale delle placche è in larga parte costituita da materiale basaltico, cioè lava scura che fuoriesce nel mezzo degli oceani in corrispondenza di lunghissimi rilievi sottomarini costellati di vulcani, le cosiddette dorsali medio‐
oceaniche. I continenti (Europa, Africa, Asia, Americhe, Australia, Antartide) sono, invece, masse di materiale più leggero e sono inglobati in questa specie di nastro trasportatore costituito dalle placche e si spostano “galleggiando”. Morfologia sottomarina dell’Oceano Atlantico e Indiano. In corrispondenza delle dorsali medio‐
oceaniche risalgono le correnti convettive e si crea continuamente nuova crosta oceanica Da Bosellini, 2005 I moti convettivi sono il motore della tettonica a placche Principi della tettonica globale Le placche si accrescono in corrispondenza delle dorsali medio‐oceaniche. In corrispondenza delle fosse oceaniche una placca si immerge al di sotto di un’altra venendo inghiottita all’interno della Terra: questo processo è detto subduzione. Fossa oceanica
Da Bosellini, 2005 La litosfera, calda e plastica, che si forma in corrispondenza delle dorsali medio‐oceaniche ridiscende poi, fredda e pesante in corrispondenza delle fosse oceaniche Principi della tettonica globale Quando le placche in movimento trascinano blocchi continentali ancorati ad esse (ad es. Africa o Europa) questi una volta giunti “faccia a faccia” nella zona di subduzione entrano in collisione. Lo scontro tra due continenti implica la scomparsa dell’oceano che li separava e quindi non solo la massa d’acqua ma soprattutto il fondo oceanico con le sue rocce e i suoi sedimenti sovrastanti. La collisione porta ad un intensa deformazione della zona di contatto (in genere dalla forma lunga e stretta). Lungo la linea di collisione dei blocchi continentali le rocce ed i sedimenti dell’oceano interposto e le rocce dei due continenti prossime alla zona di contatto vengono piegate, rotte, sollevate dalle enormi forze in gioco (compressione e alte temperature). A la convergenza tra le due placche avviene a spese della subduzione della crosta oceanica. In prossimità della zona di subduzione si forma una serie di vulcani che derivano dalla fusione della placca inghiottita. B Il bacino oceanico intermedio tende a chiudersi, la crosta oceanica si rompe in cunei e i sedimenti marini cominciano a deformarsi C i continenti sono entrati in collisione: lembi di crosta oceanica (o8ioliti), sedimenti marini e rocce presenti nei due margini continentali si accavallano reciprocamente. Da Bosellini, 2005 Il risultato 8inale della collisione è la formazione di una catena di montagne (orogenesi) Principi della tettonica globale 230 Ma fa Trias 180 Ma fa Giurassico Tra la 8ine del Paleozoico e l'inizio del Mesozoico (250‐200 milioni di anni fa) le placche continentali paleoafricana e paleoeuroasiatica erano separate da un oceano equatoriale chiamato Tetide. Questo è stato la sede, in continua evoluzione, dei lunghi processi sedimentari che stanno all' origine dell' orogenesi alpino‐
himalayana. Qui le successive fasi di accumulo sedimentario si sono accompagnate a una progressiva generale frizione tra i margini continentali dei due blocchi, causata dal loro movimento reciproco in direzioni opposte: Paleoafrica verso oriente, Paleoeuropa verso occidente. Il bacino sedimentario di quello che solo nella fase 8inale del ciclo orogenetico alpino emergerà come Appennino era orientato allora in senso parallelo all'andamento equatoriale della Tetide. Principi della tettonica globale 135 Ma fa 60 Ma fa Questo movimento di compressione e subduzione di crosta oceanica continua, nella zona che ci interessa, 8ino a circa 60 Ma fa: siamo alla 8ine del Mesozoico e l’Oceano Tetide ormai è completamento scomparso, le zolle continentali africana ed europea arrivano in contatto diretto tra loro e la collisone tra i due continenti porta alla formazione della catena alpina e di tutte le altre catene collegate a questa fase orogenetica. Orogenesi alpina Nel Cretaceo la placca africana inizia a spostarsi verso nord ed entra in collisione con la placca euroasiatica dando origine al processo orogenetico che porta alla formazione della catena alpino‐himalayana e alla conseguente scomparsa dell’Oceano ligure‐piemontese. Il processo orogenetico si completerà nell’era cenozoica. La formazione della catena appenninica (orogenesi appenninica) La collisione tra il continente africano e quello euroasiatico portano in circa 50‐60 Ma alla formazione della catena alpina (marrone). Questa grande catene montuosa si estendeva da Vienna a Gibilterra. Di questa catena facevano parte il «dito» della Corsica, la Calabria, la parte nord occidentale della Sicilia. L’orogenesi appenninica è più recente rispetto a quella delle Apli. Da Bosellini, 2005 30 Ma fa Orogenesi appenninica: rotazione del massiccio sardo‐corso 30‐28 Ma fa Da Bosellini, 2005 Durante l’Oligocene (37‐23 Ma), a causa di nuove frizioni tra la placca euroasiatica e la placca africana, l’area balearico‐provenzale inizia a fratturarsi e a sprofondare: in breve tempo una porzione del continente europeo si stacca allontanandosi dalla regione catalano provenzale. Questo frammento di continente europeo, denominato Massiccio sardo‐corso, si muove con un movimento antiorario. La deriva di Sardegna e Corsica ha avuto due conseguenze fondamentali: • l’apertura di un “oceano” (bacino algero‐
provenzale) nel vuoto lasciato alle loro spalle. Questo bacino marino è la parte più antica del Mediterraneo attuale. • Uno scontro tra l’avanzante massiccio sardo‐
corso e il margine occidentale della placca africana: si crea così un nuovo sistema orogenetico (Appennini ancestrali) sul loro fronte. Circa 18‐16 Ma la Corsica e la Sardegna raggiungono la loro posizione attuale. La nascita degli Appennini ancestrali Da Bosellini, 2005 Evoluzione della zona compresa tra Provenza, blocco sardo‐corso e Appennino Settentrionale. (A) Durante l’Oligocene medio (30‐28 Ma) il blocco sardo‐corso è ancora unito al continente europeo (Provenza e Catalogna). Man mano la subduzione di crosta oceanica sotto il blocco sardo‐corso avvicina sempre di più il margine di Adria. (B) Durante il Miocene inferiore (22‐20 Ma) il blocco sardo‐corso si stacca dal continente e si forma il bacino algero‐
provenzale. Ad est del blocco sardo‐corso avviene lo scontro tra quest’ultimo e Adria dalla cui collisione nascono gli Appennini ancestrali. La rotazione del blocco sardo‐corso termina circa 17‐16 Ma fa. (C) Nel Miocene superiore (8 Ma) ad est del blocco sardo‐corso inizia una nuova distensione crostale che porta alla nascita del Mar Tirreno e alla de8initiva strutturazione dell’Appennino La nascita degli Appennini ancestrali Oligocene 30 Ma fa Miocene (Langhiano) 15 Ma fa La nascita degli Appennini ancestrali Miocene (Tortoniano) 10 Ma fa Miocene (Messiniano inf.)7 Ma fa La nascita degli Appennini ancestrali Miocene (Messiniano Sup.) 5 Ma fa Pliocene 3,5 Ma fa La nascita degli Appennini ancestrali Pliocene Sup. 2 Ma fa Pleistocene 0,7 Ma fa • pausa 4 Unità tettoniche principali «insieme più o meno esteso in ampiezza e spessore di formazioni (anche molto diverse tra loro) che nei movimenti tettonici tende a comportarsi come un corpo coerente»
Principali domini paleogeogra3ici dell’Appennino Settentrionale Principali domini paleogeogra3ici dell’Appennino Settentrionale Da Bosellini, 2005 Schema di formazione di una catena montuosa Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 Schema di formazione di una catena montuosa: (A) Porzione di crosta terrestre corrispondente a un continente. (B) A causa di movimenti di traslazione in senso opposto si formano due blocchi (a nord Europa ed Asia a sud Africa) che cominciano ad allontanarsi. Tra di loro si forma una geosinclinale, cioè un grande bacino marino di sedimentazione. (C) I due blocchi si riavvicinano comprimendo i sedimenti della geosinclinale e generando pieghe e faglie. Schema di formazione di una catena montuosa: Litogenesi, orogenesi, morfogenesi Litogenesi Molto spesso le rocce si sono formate durante lunghi periodi di sedimentazione in bacini marini accumulandosi sotto forma di ciottoli, sabbie, argille, limi. Schema di formazione di una catena montuosa: Litogenesi, orogenesi, morfogenesi Orogenesi Durante fasi di collisioni di blocchi continentali le rocce si s o l l e v a n o , s i p i e g a n o e s i deformano. Schema di formazione di una catena montuosa: Litogenesi, orogenesi, morfogenesi Morfogenesi Una volte sollevate al di sopra del livello delle acque vengono intaccate dall’erosione (acqua, vento, ghiaccio) Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana A
A. <230 Ma (dal Carbonifero al Permiano) Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 Lo scalino più profondo è costituito da scisti di origine argillosa e arenacea sicuramente attribuibili al Carbonifero‐Permiano 350 a 225 milioni di anni fa) poggianti su un substrato corrugato residuo di una antica catena corrugata per orogenesi precedente all’orogenesi alpina (zoccolo ercinico). Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana B
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 B. 220 Ma (Trias medio): Sull’area, in parte invasa dal mare, si estendono depositi ciottolosi di delta 8luviali, depositi detritici lagunari e 8luviali. Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana C
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 C. 200 Ma (Trias superiore): Comincia un lento abbassamento del fondale marino “subsidenza”. Scogliere coralline e depositi di lagune sovrassalate (“evaporiti”). Condizioni di mare “sottile” Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana C
Gessi triassici nella Alta Valle del Secchia C. 200 Ma (Trias superiore): Comincia un lento abbassamento del fondale marino “subsidenza”. Scogliere coralline e depositi di lagune sovrassalate (“evaporiti”). Condizioni di mare “sottile” Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana D
D. 180 Ma (Giurassico inferiore (Lias)): Condizioni di mare aperto e deposizione di potenti strati di calcari Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana Calcari giurassici alla Pania di Cor8ino D. 180 Ma (Giurassico inferiore (Lias)): Condizioni di mare aperto e deposizione di potenti strati di calcari Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana E
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 E. 40 Ma (Eocene): Nel lungo intervallo tra D ed E si depone una successione di sedimenti tipici di mare aperto in gran prevalenza calcarei e, in minor misura, argillosi e silicei. Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana F
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 F. 25 Ma (Miocene Inferiore): Nel breve intervallo tra E ed F si depone un forte spessore di torbiditi (Macigno) Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana F. 25 Ma (Miocene Inferiore): Nel breve intervallo tra E ed F si depone un forte spessore di torbiditi (Macigno) Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana G
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 G. 24 Ma (Miocene Inferiore): Il Macigno viene coperto per accavallamento da altri complessi rocciosi arrivati da SO più o meno scompaginati (Liguridi); termina il periodo di sedimentazione del Macigno Unità tettoniche principali. Evoluzione del ciclo sedimentario della Serie Toscana H
Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 H. 24 Ma (Miocene Medio): Il generale abbassamento(subsidenza) che ha permesso l’accumulo di grandi spessori di sedimenti e che era iniziato circa 200 Ma prima si conclude con una fase di corrugamento e di sollevamento che origina la catena appenninica Unità tettoniche principali Principali unità tettoniche • S e r i e T o s c a n a n o n m e t a m o r 8 i c a ( « F a l d a T o s c a n a » ) c o m p r e s a i l T r i a s s i c o s u p e r i o r e e l’Oligocene Superiore (da 200 a 25 Ma) • Serie Toscana metamor8ica composta da un basamento di era paleozoica (> 235 Ma) e d a u n a s e r i e d i u n i t à tettoniche comprese tra il Triassico e l’Oligocene (da 235 a 23 Ma) • Unità Cervarola –Falterona • F o r m a z i o n e M a r n o s o ‐
Arenacea • U n i t à a l l o c t o n e l i g u r i (Liguridi) 5 Processo orogenetico: sforzi distensivi Evoluzione tettonica Appennino Settentrionale: sforzi distensivi Paleoadriatico Da Pardi, 1991 Fase “parossistica” (Tortoniano 14‐10 Ma) A ovest dell’attuale linea di costa esiste un insieme di rilievi emersi (Appennini ancestrali) e un mare Adriatico molto più largo dell’attuale che copriva ancora quello che sarà poi il versante orientale della penisola. Quindi mentre a occidente si sollevavano i rilievi appenninici, a oriente la formazione marnoso‐arenacea era ancora in piena fase di sedimentazione marina. Miocene Sup. – Pliocene Inf. (10‐5 Ma) Durante questo periodo la spinta orogenetica si manifesta con due stili tettonici differenti: • Il fronte che avanza è il regno degli sforzi compressivi, conforme a una tettonica di tipo plastico con forti strutture a pieghe. • Alle spalle delle zone interessate da sforzi compressivi si manifesta invece un regime di sforzi distensivi Mentre la compressione determina un ispessimento della crosta terrestre, la distensione si accompagna al suo assottigliamento: la super8icie si abbassa (subsidenza) in una serie crescente di sprofondamenti tettonici via via che la compressione orogenetica migra verso oriente. Evoluzione tettonica Appennino Settentrionale: Da Trevisan, Tongiorgi, 1976 Paleoadriatico Da Pardi, 1991 La super8icie crostale, prima piegata e pressata, si frattura e collassa in lunghi sprofondamenti longitudinali, che si moltiplicano, paralleli tra loro, via via che la spinta compressiva procede verso oriente, dando origine alla tipica struttura costituita dall'alternanza tra Horst (pilastri) e Graben (fosse tettoniche). Evoluzione tettonica Appennino Settentrionale: evoluzione rete idrogra3ica Paleoadriatico Da Pardi, 1991 Lo spartiacque principale tra Tirreno e Adriatico migra v e r s o e s t s e g u e n d o l o s f o r z o c o m p r e s s i v o . Contemporaneamente nella parte occidentale della catena montuosa domina un regime di sforzi distensivi che provoca la formazione di fosse tettoniche nell’estrema parte occidentale della Toscana e nell’area attualmente occupata dal Mar Tirreno. Lo sprofondamento delle fosse tettoniche si manifesta a partire dal Tortoniano (10 Ma) e si è propagato verso est 8ino a raggiungere lo spartiacque appenninico attuale. La migrazione dello spartiacque verso est sottrae ai 8iumi, in origine 8luenti verso l’Adriatico, le porzioni più alte dei loro corsi (Garfagnana, Lunigiana, Mugello). Le aree in sprofondamento hanno favorito la formazione di laghi tettonici (sedimenti lacustri del Miocene sup. nella Toscana occidentale e sedimenti lacustri del Pliocene e Pleistocene Inf. Nella Toscana settentrionale e orientale). I laghi avevano emissari verso il Mar Tirreno. Nel versante tirrenico i 8iumi mostrano lunghi tratti longitudinali in corrispondenza delle fosse tettoniche colmate di sedimenti raccordati da af8luenti trasversali che tagliano i pilastri tettonici e che in molti casi rappresentano i relitti della più antica rete idraulica a de8lusso adriatico (PaleoLima, PaleoBisenzio, PaleoSieve) Evoluzione tettonica Appennino Settentrionale: bacini intermontani Le aree in sprofondamento hanno favorito la formazione di laghi tettonici (sedimenti lacustri del Miocene sup. nella T o s c a n a o c c i d e n t a l e e sedimenti lacustri del Pliocene e Pleistocene Inf. Nella Toscana settentrionale e orientale). I laghi avevano emissari verso il Mar Tirreno. Nel versante tirrenico i 8iumi m o s t r a n o l u n g h i t r a t t i longitudinali in corrispondenza delle fosse tettoniche colmate di s e d i m e n t i r a c c o r d a t i d a af8luenti trasversali che tagliano i pilastri tettonici e che in molti casi rappresentano i relitti della più antica rete idraulica a de8lusso adriatico (PaleoLima, PaleoBisenzio, PaleoSieve) Da Pardi, 1991 Da Bosellini, 2005 Evoluzione tettonica Appennino Settentrionale: bacini intermontani 1
M. Orsaro Forlì 2
Libro Aperto Alpe Tre Potenze Barga La Spezia 4
5
Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno 3
Arezzo Siena Piombino M. Amiata 5 Sedimentazione neogenica e quaternaria Sedimentazione neogenica e quaternaria Da Pardi, 1990 Sedimentazione neogenica e quaternaria Schema dell’ordine di sovrapposizione delle principali successioni della Toscana Forlì Alpe Tre Potenze La Spezia Barga Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno Arezzo Siena Schema dell’ordine di sovrapposizione delle principali successioni della Toscana Da Pardi, 1991 Effetti della tettonica distensiva Miocene Sup. (Messiniano da 7 a 5 Ma) Da Pardi, 1990 Da Federici, Mazzanti, 1982 Gli effetti della tettonica distensiva si veri8icano a partire dal Miocene Sup.: le fosse tettoniche sono occupate dal mare o da laghi e diventano, quindi, sedi di bacini di sedimentazione marina o lacustre. Il crinale appenninico si trova più ad Ovest rispetto ad oggi in corrispondenza dell’allineamento Alpi Apuane – Monte Pisano. La rete idrogra8ica è molto differente dall’attuale: tutti i 8 i u m i a d e s t d e l l e A l p i A p u a n e a d e s t dell’allineamento Montalbano –Chianti hanno un de8lusso verso l’Adriatico in quanto le fosse dell'alto Serchio‐Garfagnana, del Bacino di Firenze e quella del Mugello non si erano ancora aperte. Effetti della tettonica distensiva Miocene Sup. (Messiniano da 7 a 5 Ma) Da Federici, Mazzanti, 1982 Durante la trasgressione messiniana, si depositano una precisa sequenza stratigra8ica di sedimenti marini, af8ioranti principalmente in Val d’Era e nell‘Alta valle del Cecina, tra cui spicca la formazione Gessoso‐sol8ifera. La sua origine è stata attribuita ad un evento paleogeogra8ico molto discusso: la temporanea interruzione, per cause tettoniche , delle comunicazioni tra Atlantico e Mediterraneo. Trasformato in un mare chiuso, quest’ultimo evaporava dando origine a formazioni evaporitiche come i gessi. Da Pardi, 1990 Effetti della tettonica distensiva Pliocene Inferiore‐Pliocene Medio (5‐ 3 Ma) Da Pardi, 1990 Da Federici, Mazzanti, 1982 In questo periodo avvengono sprofondamenti ancora più accentuati e la trasgressione marina raggiunge il suo massimo livello. La Toscana centrale è in gran parte sommersa dal mare: si ritiene che emergessero i monti di Livorno, i monti di Castellina, vari segmenti isolati della Dorsale Medio Toscana e consistenti rilievi delle Colline Metallifere. Lo spartiacque appenninico corre lungo la linea Alpi Apuane‐Monte Pisano e sulla linea Montalbano‐
Chianti, poiché non si erano ancora formate le fosse tettoniche dell’Alto Serchio‐Garfagnana, di Firenze e del Mugello. Effetti della tettonica distensiva Pliocene Inferiore‐Pliocene Medio (5‐ 3 Ma) Da Pardi, 1990 Da Federici, Mazzanti, 1982 Al di sotto delle super8icie marine si esercita una sedimentazione vigorosa originata dai processi erosivi che interessano le terre emerse. Nel mare pliocenico si depositano argille, sabbie e conglomerati. Le argille rappresentano la fase dello sprofondamento alla massima trasgressione; le sovrastanti sabbie sono i depositi tipici della regressione marina. I sedimenti miocenici lacustri e le argille e sabbie p l i o c e n i c h e f o r m a n o i n s o v r a p p o s i z i o n e strati8icazioni di grande potenza che hanno colmato le fosse tettoniche nascondendo escursioni altimetriche molto notevoli. Effetti della tettonica distensiva: Pliocene Inferiore‐Pliocene Medio (5‐ 3 Ma) Il mare pliocenico Effetti della tettonica distensiva Pliocene medio (3‐1,7 Ma) Da Pardi, 1990 Da Federici, Mazzanti, 1982 Al di sotto delle super8icie marine si esercita una sedimentazione vigorosa originata dai processi erosivi che interessano le terre emerse. Nel mare pliocenico si depositano argille, sabbie e conglomerati. Le argille rappresentano la fase dello sprofondamento alla massima trasgressione; le sovrastanti sabbie sono i depositi tipici della regressione marina. I sedimenti miocenici lacustri e le argille e sabbie p l i o c e n i c h e f o r m a n o i n s o v r a p p o s i z i o n e strati8icazioni di grande potenza che hanno colmato le fosse tettoniche nascondendo escursioni altimetriche molto notevoli. Effetti della tettonica distensiva Pliocene Medio(3‐1,7 Ma) Da Pardi, 1990 Da Federici, Mazzanti, 1982 La presenza di un lago in Garfagnana è indizio che la tettonica distensiva ha raggiunto anche quest’area; in questo tratto il crinale appenninico si sposta quindi verso est in posizione simile a quella di oggi. Verso Sud‐Est il crinale appenninico risulta ancora lungo l’allineamento Montalbano –Rilievi del Chianti in quanto la fossa tettonica di Firenze non si era ancora aperta. Il PaleoArno proviene dai versanti ad ovest della linea Montalbano‐Chianti; la rete idrogra8ica, in sinistra, è piuttosto simile a quella attuale. In riva destra il PaleoSerchio drena il lago della Garfagnana , sbuca nella sedimentazione pliocenica nella zona di Ponte a Moriano e percorrendo il lato orientale del Monte Pisano si getta nel PaleoArno. Effetti della tettonica distensiva Pleistocene Inferiore (1,7‐ 0,7 Ma) Pleistocene Medio (0,7‐ 0,12 Ma) Nel Pleistocene Inferiore l’area del Valdarno inferiore è interessata da nuovi sprofondamenti: si forma un grande bacino lacustre compreso tra il Monte Pisano ed il Montalbano (Lago delle Pianore) nel quale si sedimentano argille, sabbie e ciottoli. (Rilievi delle Cerbaie) Nei bacini lacustri della bassa Val di Magra e della Garfagnana continua la sedimentazione. Si aprono le nuove fosse del Bacino di Firenze e del Mugello. Il crinale appenninico raggiunge la posizione attuale. Nel Pleistocene Medio l’area del Valdarno inferiore è quasi completamente emersa e la rete idrogra8ica piuttosto simile a quella attuale. Da Federici, Mazzanti, 1982 L’Appennino “sommerso” Nel Pleistocene Medio l’area del Valdarno inferiore è quasi completamente emersa e la rete idrogra8ica piuttosto simile a quella attuale. Da Federici, Mazzanti, 1982 Paesaggio 3isico e paesaggio storico Paesaggio 3isico e paesaggio storico M. Orsaro Forlì Alpe Tre Potenze La Spezia Barga Pistoia M. Falterona Lucca Firenze Pisa Livorno Arezzo Siena Paesaggio 3isico e paesaggio storico Le sistemazioni di versante: caratteristiche morfologiche Da Desplanques, 1977 Paesaggio 3isico e paesaggio storico Terrazzamenti a muro a secco Paesaggio 3isico e paesaggio storico Terrazzamenti a ciglioni erbosi Paesaggio 3isico e paesaggio storico Relazioni con le forme del terreno
