S C M Capitolo 6

Capitolo 6

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La Cava Marmolaio, attualmente attiva e di proprietà dell’azienda Knauf, è ubicata lungo il margine orientale del bacino del Fiume Fine in Toscana, a sud di Pisa, e precisamente nel comune di Castellina Marittima. La successione sedimentaria gessifera affiorante descritta e analizzata è datata interamente al Messiniano (Esteban et al., 1993).

Figura 6.1: Carta geologica della zona del Bacino del fiume Fine e localizzazione della Cava Marmolaio (da

Nei bacini Toscani le successioni gessifere affioranti sono suddivise in due unità: Gessi Inferiori, stratigraficamente collocati nella porzione basale delle sezioni, e Gessi Superiori, giacenti al di sopra (Lazzarotto & Mazzanti, 1978); tali unità sono separate dalle Argille a

Pycnodonta, costituite da depositi marini di piattaforma. La suddivisione dei corpi evaporitici

messiniani in due unità è largamente estesa in tutto il Mediterraneo (Decima & Wezel, 1971); in Italia inoltre l’unità inferiore è rappresentata dai Gessi di Cattolica in Sicilia e dalla Formazione Gessoso-Solfifera nelle Marche, mentre quella superiore dai Gessi di Pasquasia (Sicilia) e dalla Formazione a Colombacci (Marche), separate da depositi non evaporitici o da superfici di unconformity. Sarti e Testa (1993) hanno tentato una correlazione tra le unità evaporitiche messiniane della Sicilia, delle Marche e della Toscana, come mostrato in figura 1 (da Testa e Lugli…).

Figura xx: Colonna stratigrafica schematica delle correlazioni tra le unità evaporitiche messiniane della Sicilia,

delle Marche e della Toscana. (da Sarti & Testa, 1993).

6.1 Descrizione della successione sedimentaria di cava Marmolaio

La successione gessifera affiorante nella cava Marmolaio ha uno spessore di circa 52 metri ed è caratterizzata dall’alternanza ciclica di livelli gessiferi e argillosi lateralmente continui in tutta l’area della cava. L’alternanza regolare dei livelli di gesso e di argilla laminata attraverso

l’intera sezione implica lo sviluppo di una ciclicità deposizionale, e la disposizione ritmica delle diverse facies gessose conferma tale ipotesi.

In dettaglio, un ciclo deposizionale completo inizia con la deposizione di argilla e/o silt argilloso laminato di spessore e colore variabili sui quali poggiano attraverso un contatto netto livelli gessosi di spessore metrico variabile. La porzione inferiore di questi ultimi è rappresentata da gesso microcristallino selenitico, costituito alla base da cristalli di dimensioni centimetriche (da pochi cm sino a 30 cm in lunghezza), per la cui forma comunemente definiti in questa facies a “coda di rondine”. Essi si presentano in posizione di crescita, talvolta penetranti nelle argille sottostanti. Normalmente i cristalli mostrano un nucleo grigio scuro associato alle tipiche strutture millimetriche algali o ciano-batteriche “tipo-spaghetti” (Testa & Lugli, 1993), mentre i bordi appaiono trasparenti. Tali caratteristiche sono state descritte anche da Vai & Ricci Lucchi (1976) nelle successioni della Vena del Gesso dell’Appennino Settentrionale. Verso l’alto della sezione i cristalli selenitici si dispongono in livelli di spessore centimetrico e le loro dimensioni diminuiscono gradualmente fino a pochi centimetri; tale facies è presumibilmente riconducibile alla facies del “gesso bandato” di Vai & Ricci Lucchi (1976).

Un contatto erosionale netto segna il passaggio dal gesso microcristallino alle facies di gesso rimaneggiato soprastanti; queste sono costituite da cristalli di gesso millimetrici immersi in una matrice argillosa. I cristalli si dispongono verticalmente, orizzontalmente e talvolta in maniera chiaramente caotica; alcuni livelli di gesso rimaneggiato sono inoltre caratterizzati nella loro porzione superiore dalla presenza di sferoidi di gesso alabastrino, con diametro di dimensioni che variano da alcuni centimetri fino ad oltre un metro. Questa facies gessifera passa infine attraverso un contatto netto al livello argilloso laminitico del ciclo successivo. L’intera sezione termina con un livello di circa 60 cm di calcarenite biogenica bianco-giallo, non continua lateralmente. Nel complesso l’analisi stratigrafica effettuata ha portato al riconoscimento di 9 cicli deposizionali.

1° Ciclo

La base affiorante dell’intera successione è rappresentata da uno spessore di 4,55 metri di gesso microcristallino di colore variabile dal bianco al grigio scuro, nel quale sono visibili cristalli pseudomorfi di gesso selenitico.

2° Ciclo

Un livello di argilla laminitica grigio chiaro (spessore 0,30 m) segna l’inizio del secondo ciclo; tale argilla risulta ricca di resti di sostanza organica (foglie e frustoli carboniosi). Su questo poggiano 2,80 metri di gesso microcristallino bianco-grigio, sormontato da una bancata

di gesso rimaneggiato dello spessore di 2,15 metri contenente sferoidi di alabastro di diametro variabile da pochi centimetri a circa 0,50 metri.

3° ciclo

La base di questo ciclo è rappresentata da un’alternanza di livelli argillosi grigio chiaro (spessore ca 0.25 metri) e livelli di gesso microcristallino di spessore di ca. 0,40 metri, seguiti da un livello di argilla grigio scuro dello spessore di ca 1,30. Sopra questo poggia un banco di gesso microcristallino bianco (spessore 4,10 m); sormontato da 5 metri di gesso rimaneggiato con sferoidi di alabastro il cui diametro aumenta verso l’alto fino ad un massimo di ca. 1 metro.

4° Ciclo

La porzione basale è qui composta da 1,60 metri di argilla laminitica; all’incirca a metà di tale spessore è ben visibile una netta variazione cromatica, dal grigio chiaro per la metà inferiore al bianco-giallo chiaro per quella superiore, la quale risulta maggiormente consolidata rispetto alla prima e presenta wavy lamination e deformazioni gravitative centimetriche (slumps). Il livello è caratterizzato dalla presenta di abbondante sostanza organica costituita da foglie e frustoli vegetali, unitamente a rari resti scheletrici del ciprinodontide Aphanius crassicaudus. Il livello argilloso è chiuso al tetto da un livello di 0,35 metri costituito da un’alternanza millimetrica di gesso e argilla sul quale poggiano 1,20 metri di gesso microcristallino; alla base di questo sono presenti cristalli di gesso selenitico in posizione di crescita (lunghezza 0,10-0,20 m). Il ciclo si chiude con 0,90 metri di gesso rimaneggiato.

5° Ciclo

La base del 5° ciclo è rappresentata da un livello di argilla laminitica grigio chiaro (spessore 0,90 m) caratterizzata da abbondante materia organica e frequenti resti scheletrici del ciprinodontidae Aphanius crassicaudus. La successione prosegue con 1,70 m di gesso microcristallino, del quale i primi 0,30 m sono composti da cristalli di gesso selenitico in posizione di crescita talvolta penetranti nelle argille sottostanti; la lunghezza dei cristalli è di ca. 0,20-0,30 m.

La successione prosegue con 3,20 m di gesso rimaneggiato, nella cui porzione terminale sono presenti sferoidi di alabastro del diametro di ca. 0,8-1,00 m.

Figura 1 contatto tra il livello argilloso e i cristalli selenitici del livello di gesso soprastante (5° ciclo)

6° Ciclo

Un livello di 3,50 m di argilla laminitica ricca in sostanza organica (foglie e frustoli carboniosi) rappresenta l’inizio di questo ciclo. Anche in questo livello si riscontra una netta variazione cromatica fra i primi 1,60 m di colore grigio scuro, e i restanti 1,90 m di colore giallo-grigio. Uno spessore di ca. 1,5 m di terreno di riporto costituito da blocchi metrici di gesso, maschera il contatto tra le suddette argille e i 0,90 m di gesso microcristallino bianco posto al di sopra. Il ciclo termina con 2,35 m di gesso rimaneggiato contenente sferoidi di alabastro; la quantità di matrice argillosa che racchiude i microcristalli di gesso selenitico in questa facies subisce un visibile incremento rispetto ai precedenti cicli. Al di sopra 8 m di terreno di riporto nascondono la successione, che riprende con 1,20 m di gesso rimaneggiato di colore rosso chiaro nel quale è visibile una laminazione pianoparallela.

7° Ciclo

Al di sopra di uno spessore di ca 1,50 m di terreno di riporto è presente il livello basale del sesto ciclo, rappresentato da un livello di argilla giallo-rossa (0.30 m di spessore), sul quale poggia 1 m di gesso microcristallino bianco con cristalli selenitici di lunghezza 0,03-0,04 m in posizione di crescita. Verso l’alto il ciclo si chiude con 0,55 m di gesso rimaneggiato.

8° Ciclo

Un livello di argilla giallo-rossa finemente laminata e ricca in sostanza organica (foglie, frustoli) dello spessore di 1,10 m segna l’inizio di questo ciclo; in questo livello sono stati rinvenuti abbondanti resti scheletrici del ciprinodontide Aphanius crassicaudus, fortemente rappresentato nell suo fenotipo pachiostotico. La porzione superiore dell’argilla risulta visibilmente ricca inoltre di piccoli cristalli di gesso approssimativamente sferici di dimensioni massime di 0.03 m. Una potente bancata di gesso microcristallino (4,50 m) chiude questo ciclo.

9° Ciclo

L’ultimo ciclo della sezione è rappresentato inferiormente da uno spessore di 3,80 m di argilla laminitica prevalentemente rossa, caratterizzata da resti organici e in alcuni tratti, lungo l’intero spessore, da alternanze decimetriche di colore grigio tendente al giallo (campioni CC7 e CC8). Verso l’alto sono visibili all’interno della laminazione sottili strati (0,5-1 cm di spessore) bianchi continui lateralmente anche per diversi metri di carbonato di calcio (caliche). L’intera successione termina con un livello di 0,65 m non continuo lateralmente di calcarenite grossolana evolvente verso l’alto in un calcare grigio-nocciola leggermente cariato e più compatto del sottostante, dove sono ben visibili gasteropodi a guscio liscio.