Geologia dell'area di Rapolano Terme in Provincia di Siena (Appennino Settentrionale)

Anna Maria Bambini(*), Andrea Brogi(*), Gianluca Cornamusini(*), Armando Costantini(*), Luca Maria Foresi(*) & Antonio Lazzarotto(*)
(*) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Siena, Via Laterina, 8 - 53100 Siena. E-mail: lazzarotto@unisi.it

In questa nota è illustrata la geologia dell'area di Rapolano Terme in Provincia di Siena. Tale area costituisce un segmento di un importante lineamento morfotettonico che, con direzione NNO-SSE, si estende dai Monti del Chianti al Monte Cetona e separa il bacino di Siena-Radicofani ad ovest da quello della Valdichiana ad est. Nell'area di Rapolano affiorano le formazioni triassico-mioceniche della Successione toscana non metamorfica, la Formazione di M. Morello (qui segnalata per la prima volta) ed i sedimenti marini e continentali plio-quaternari, che si sono depositati successivamente alle ultime fasi tettogenetiche del versante occidentale dell'Appennino Settentrionale. Il termine più antico della Successione toscana, affiorante nell'area in esame, è la Formazione dei Calcari e marne a Rhaetavicula contorta, la cui appartenenza al Retico è documentata dalla presenza di Triasina hantkeni MAIZON. La sottostante Formazione anidritica di Burano non compare mai in affioramento ma è stata incontrata dal sondaggio Rapolano 1, alla profondità di circa 900 metri, ed è stata perforata per circa 114 metri senza che sia stata raggiunta la base. Sui Calcari e marne a Rhaetavicula contorta poggia il Calcare massiccio del Lias inferiore, che affiora estesamente nella parte meridionale dell'area in studio. È costituito prevalentemente da calcari di colore grigio chiaro, talvolta dolomitici, massicci o grossolanamente stratificati. Al Calcare massiccio segue il Calcare selcifero, costituito da calcari di colore grigio, più o meno scuro, stratificati e contenenti liste e noduli di selce grigio scura. La sua età è compresa nell'intervallo Hettangiano superiore - Domeriano. In una posizione stratigrafica anomala rispetto agli affioramenti della successione toscana più occidentali, segue il Calcare rosso ammonitico, che mostra rapporti di eteropia sia con la parte sommitale del Calcare selcifero sia con la base delle Marne a Posidonomya. I suoi rapporti di giacitura permettono di assegnare questa formazione all'intervallo Toarciano-Aaleniano. La Formazione delle Marne a Posidonomya compare, in affioramenti poco estesi e discontinui, nella parte settentrionale dell'area in esame, dove sormonta direttamente il Calcare selcifero. Più a sud è presente con spessori sempre più ridotti e, per alcuni chilometri, è sostituita quasi totalmente dal Calcare rosso ammonitico. Essa è costituita da marne e calcari marnosi di colore rosso, giallo o grigio ed è attribuita all'intervallo Toarciano-Calloviano. I Diaspri poggiano sulle Marne a Posidonomya oppure sul Calcare rosso ammonitico oppure direttamente sul Calcare selcifero, mentre passano alla sovrastante Formazione dei Calcari ad Aptici mediante un contatto per alternanza. La loro età è riferita, su basi stratigrafiche, al Calloviano superiore-Titonico inferiore. I Calcariad Aptici sormontano la Formazione dei Diaspri, alla quale sono legati anche da rapporti laterali. Sono costituiti prevalentemente da calcari di colore giallo, a grana medio-fine con liste di selce rossa, e da calcari marnosi di colore rosso e grigio. Sulla base di una ricca fauna ad Aptici, sono attribuiti al Titonico. I Calcari ad Aptici passano con gradualità alla Maiolica che, nell'area di Rapolano, presenta spessori inusuali per la Toscana meridionale. La formazione è costituita da calcilutiti selcifere, di colore grigio chiaro, ben stratificate. La sua età è compresa fra il Berriasiano e l'Aptiano. Con un contatto netto si passa al Gruppo della Scaglia, qui rappresentata dalle Argilliti di Brolio, dalle Marne siltose ed argilliti marnose rosse di Pod. Le Rossole (correlabili con le Marne del Sugame dei Monti del Chianti), dalle Calcareniti di Montegrossi, all'interno delle quali sono stati segnalati blocchi di una megabreccia ad elementi di vulcaniti alcaline, e dalle Argilliti e calcareniti di Dudda. L'età complessiva della Scaglia va dall'Albiano all'Eocene Superiore (Priaboniano). Nell'area in esame è stata documentata, su basi micropaleontologiche, l'esistenza di una lunga lacuna di sedimentazione, comprendente gran parte del Cretaceo superiore e tutto il Paleocene. La Successione toscana termina con la formazione del Macigno che affiora estesamente nel settore nord-orientale dell'area cartografata. Il Macigno è costituito da strati di arenarie torbiditiche silicoclastiche alle quali si alternano livelli di peliti micacee. L'età del Macigno in quest'area è riferita, su basi paleontologiche, all'Oligocene superiore-Miocene inferiore. Le Unità liguri sono rappresentate, nell'area di Rapolano Terme, da due piccoli affioramenti della Formazione di Monte Morello, appartenente all'Unità di S. Fiora, che compaiono nel settore sudorientale dell'area rilevata e che, nella Carta geologica allegata, sono stati erroneamente associati al Gruppo della Scaglia ed contrassegnati con la sigla Mc. La formazione è costituita prevalentemente da marne nocciola e grigie che si alternano a calcilutiti e calcari marnosi grigi e nocciola con intercalati rari strati di arenarie torbiditiche, ofiolitifere. La parte affiorante di tale successione assume, presso il Pod. di S. Bernardino, uno spessore di circa 50 m e, sulla base dello studio micropaleontologico, è assegnabile all'Eocene Inferiore-Medio. Trasgressivi e discordanti sulle unità mesozoico-terziarie sopra descritte, poggiano i depositi marini pliocenici, che costituiscono i sedimenti più orientali del Bacino di Siena. Lo studio geologico ha permesso di riconoscere tre principali formazioni, che, pur caratterizzate da rapporti laterali, possono essere collocate nel seguente ordine stratigrafico, dall'alto al basso: - Argille e argille sabbiose grigie, talvolta fossilifere; - Sabbie talvolta argillose ed arenarie poco cementate gialle a luoghi arrossate, Arenarie ben cementate gialle; - Conglomerati e ciottolami poligenici, non classati, saltuariamente con fori di Litodomi. Sulla base dello studio biostratigrafico, la successione pliocenica, affiorante in carta, è riferibile al Piano Piacenziano, anche se non è possibile escludere che i depositi marginali del settore orientale si siano deposti alla base del Gelasiano. I depositi quaternari ricoprono ovunque, in discordanza angolare, le formazioni neogeniche e pre-neogeniche ed affiorano in maniera discontinua dalla quota 190 m s.l.m. fino a quella massima di circa 375 m s.l.m. A questo gruppo appartengono i noti giacimenti di travertino, affioranti principalmente a Serre di Rapolano e a Rapolano Terme, nonché i depositi alluvionali del Piano del Sentino, del Piano della Bestina e di Borgo ai Piani. In merito all'assetto strutturale, nell'area in esame sono state riconosciute strutture sviluppate durante eventi deformativi sovrapposti, riconducibili all'evoluzione strutturale dell'Appennino Settentrionale. Le strutture relative a ciascun evento deformativo, a partire da quello più recente, sono le seguenti: - faglie transtensive e trascorrenti, che, nell'area in esame, sono ritenute le principali responsabili della circolazione idrotermale, della deposizione dei travertini e della naturale liberazione di CO2 in atmosfera; - faglie dirette ad alto angolo, la cui attività è coeva alla sedimentazione pliocenica del Bacino di Siena e localmente ha interferito con essa. Le faglie più importanti, collegate con questo evento deformativo, appartengono ad un sistema di faglie dirette, orientato circa N150°-N180° ed immergente verso ovest; la più importante è la Faglia di Rapolano che attraversa completamente l'area in esame in direzione N-S, separando i depositi pliocenici, ad ovest, da quelli pre-neogenici, ad est. Traccia di questa struttura è ben definita dall'allineamento delle sorgenti termali e degli estesi depositi di travertino; - detachment estensionali che hanno causato l'elisione parziale o totale di intere formazioni («serie ridotta» Auctt.). Gli attuali rapporti geometrici tra le diverse unità tettoniche, affioranti nell'area di Rapolano, sono conseguenti all'azione di detachment estensionali a basso angolo. Il loro sviluppo, infatti, si è sovrimposto ai sovrascorrimenti che separavano le diverse unità tettoniche impilate durante le fasi di convergenza e collisione della catena; - sistemi di pieghe a vergenza orientale, riconoscibili sia alla scala cartografica sia mesoscopica. Queste strutture si sono sviluppate dopo l'edificazione dell'edificio a falde e quindi successivamente alla messa in posto delle Unità Liguri al di sopra della Falda Toscana: - sovrascorrimenti ed impilamento delle unità tettoniche che nell'area in esame hanno formato l'edificio a falde. Quest'ultimo, in questo settore di catena, è caratterizzato, in superficie, dalla successione delle seguenti unità tettoniche, dall'alto verso il basso: Unità Morello, Unità delle Argille e calcari (non affiorante nell'area in esame), Falda toscana. Nell'ultima parte del lavoro vengono esaminati i rapporti tra attività tettonica, deposizione di travertino ed emergenze termali.

Stratigrafia, Tettonica, Cartografia geologica, Toscana meridionale, Appennino Settentrionale.