Riassunto
Da millenni le pianure sono sede ideale per gli insediamenti umani rappresentando aree favorevoli all’agricoltura, agli scambi ed all’approvvigionamento idrico. L’evoluzione delle pianure ha subito, negli ultimi millenni, anche il forte controllo dell’attività antropica. Quindi lo studio dell’evoluzione recente delle pianure alluvionali riveste un notevole interesse pratico e rappresenta il luogo di incontro tra varie discipline come l’archeologia, la geologia e la geografia. Un esempio della lunga interazione tra l’uomo e la piana alluvionale è la pianura di Lucca, formata e modellata dal fiume Serchio.
Sulla base degli studi pregressi riguardo la ricostruzione dei possibili paleoalvei del Serchio, questa tesi propone una riorganizzazione delle informazioni esistenti (mappe storiche del fiume Serchio, prove penetrometriche, stratigrafie di pozzi, rete idrografica, ecc) in una banca dati logicamente strutturata e implementata con i nuovi risultati ottenuti tramite analisi di Telerilevamento ed interpretazione dei dati di campagna. In particolare, sono state analizzate sia ortofoto (a toni di grigio ed a colori) che immagini satellitari (Landsat 7 - ETM); entrambe sono risultate decisive nel riconoscimento di possibili paleoalvei in quanto hanno permesso l’identificazione di strutture con andamento meandriforme che, come suggerito da diversi lavori presenti in letteratura, possono indicare antichi corsi d’acqua. Queste analisi sono state integrate con il lavoro svolto sul terreno, volto al riconoscimento di quelle coperture litologiche significative per l’identificazione delle aree interessate da possibili tracce di paleoalvei.
La totalità dei dati, sia bibliografici che prodotti in questo studio, è stata organizzata in una banca dati digitale realizzata su piattaforma GIS. Essa, strutturata in più livelli informativi tematici (vettoriali e raster), rappresenta un sistema interrogabile in grado di gestire diverse tipologie di informazione.
Sono stati nel complesso riconosciuti due sistemi di paleoalvei, un sistema di primo ordine che
raggruppa tutti i paleoalvei di dimensioni maggiori e che possono essere fatti risalire a vere e
proprie ramificazioni primarie del corso d’acqua principale ed un sistema di secondo ordine che
raggruppa i paleoalvei di dimensioni più piccole e che possono essere fatti risalire a
ramificazioni minori dei corsi d’acqua principali.
Abstract
From thousands of years plains have been the ideal home for human settlements representing favorable areas for agriculture, for trade and water supply. The evolution of plains was effected, in the last millennia, from the human behavior. Therefore the study of recent evolution of alluvial plains represent a meeting point for the various disciplines such as archeology, geology and geography. An example of the long iteration between man and the alluvional plain can be seen in the plain of Lucca formed and shaped by the Serchio River.
On the basis of previous studies about the reconstruction of the possible paleoalvei of the River Serchio, this thesis proposes a reorganization of the existing information (historical maps of the River Serchio, penetrometric tests, stratigraphy of wells, hidrographyc line, etc.) in a logically organized database, implemented with the new results, obtained with the analysis of remote sensing and the interpretation of the data of the country. In particular, ortophoto and satellite images (Landsat 7 ETM) have been analyzed; they both were decisive in the recognition of the possible paleoalvei because they enabled the identification of structures meander-like shape.
This, as suggested in several works, can indicate earlier streams. These analyzes have been supplemented with the work carried out in the country, aiming at the recognition of those lithologic coverings which are significant for the identification of areas subjected to possible evidence of paleoalvei.
The whole of the data, both bibliographical and produced in this study, has been organized in a digital database realized with GIS platform. This has been structured into several informative- thematic levels (vector and raster), represents a queriable system able of organizing different typologies of information.
As a whole two systems of paleoalvei have been identified, a first system which assembles paleoalvei with high dimension, which belong to primary ramification of the main watercourse and another less important system which assembles smaller paleoalvei which belong to minor ramifications of the main flows of water.
Introduzione
Poichè il tracciato del fiume Auser, l’attuale Serchio, ha subito nel corso dei secoli innumerevoli
cambiamenti di direzione si è deciso di raccogliere ulteriori dati riguardanti la presenza di
paleoalvei sepolti nella pianura di Lucca al fine di definire con maggiore precisione l'andamento
nel tempo del corso del fiume Serchio e di integrare le informazioni pregresse. E’ infatti possibile
ampliare la nostra conoscenza rispetto a quanto noto in letteratura fino ad adesso sia perchè
disponiamo di molte nuove immagini telerilevate di ottima qualità rispetto a quelle usate negli
studi precedenti (Cosci, 2005), sia perchè abbiamo potuto usufruire di molti dati di sottosuolo
ricavati da penetrometrie e stratigrafie di pozzi sia perchè ci siamo avvalsi di uno strumento
(GIS) che ci ha permesso di ottimizzare l’uso dei dati descritti precedentemente. La ricerca si è
articolata in quattro fasi principali: inizialmente sono stati raccolti i dati geo-stratigrafici
pregressi relativi all'area di studio quali prove penetrometriche, sezioni stratigrafiche e
stratigrafie di pozzi al fine di evidenziare caratteristiche geologiche simili, successivamente tali
dati sono stati raccolti in una banca dati interfacciata ad un sistema GIS riportante l'ubicazione
dei campionamenti con la relativa documentazione. Una volta allestita la banca dati sono state
analizzate immagini satellitari ed ortofoto dell'area in esame in modo da portare alla luce tracce
che evidenziassero la presenza di paleoalvei sepolti ed infine si è cercato di sviluppare al meglio
le informazioni raccolte dall'esame delle immagini tramite il controllo di campagna.
1 - INQUADRAMENTO GENERALE DELL'AREA DI STUDIO
1.1 Inquadramento geografico
L'area nord-occidentale della Regione Toscana, occupata dalla Pianura di Lucca (Fig. 1.1.1) si estende in una fascia inserita tra la costa tirrenica ad ovest e lo spartiacque dell'Appennino Tosco-Emiliano a nord-est.
Morfologicamente, procedendo da Ovest verso Est, si distinguono la fascia litoranea pianeggiante della Versilia con la depressione a Sud del Lago di Massaciuccoli, la catena montuosa delle alpi Apuane e dei Monti Pisani e d’oltre Serchio che si ergono parallelamente alla costa, il bacino imbrifero del fiume Serchio che individua la Garfagnana con i rilievi a Nord Est della catena appenninica tosco-emiliana. Nello specifico la Pianura di Lucca è delimitata a Nord-Est dall'Altopiano delle Pizzorne, ad Est dai deboli rilievi di Montecarlo e delle Cerbaie, a
Fig. 1.1.1 Inquadramento geografico dell’area di studio. In figura è riportata l’immagine ombreggiata del modello digitale del terreno della regione Toscana (INGV - Sezione di Pisa) e i limiti amministrativi dei comuni maggiormente investigati. Le coordinate del reticolo sono memorizzate nel sistema cartografico WGS84 UTM Fuso 32.
Sud-Est dall'Alveo dell'ex lago di Bientina, a Sud dal versante settentrionale dei Monti pisani ed infine, ad Ovest, dai rilievi attenuati dei Monti d'oltre Serchio che si collegano alla parte meridionale della Catena Apuana.
Come già detto precedentemente la Pianura di Lucca è stata modellata dal fiume Serchio, esso è caratterizzato da un corso molto articolato, il suo ramo principale scende dalle pendici del monte Sillano (1864 m) e si riunisce ad altri rami presso il comune di Piazza al Serchio, successivamente percorre la Garfagnana da nord a sud ed è più volte sbarrato artificialmente.
Scende successivamente in Lucchesia dove raccoglie le acque del torrente Freddana, volge ad ovest attraverso le “strette” di Filettole, entra nella Provincia di Pisa scorrendo nei Comuni di San.Giuliano Terme e Vecchiano fino a terminare il suo corso gettandosi nel Mare Ligure, nella zona del Parco di S.Rossore, pochi chilometri a nord di Pisa.
Il Serchio ha un carattere essenzialmente torrentizio, e risulta essere il fiume dal regime più regolare di tutta Italia, ha una lunghezza di 111 km una portata media di 46 m
3/s. La superficie totale del bacino del Serchio è di 1565 km
2( Fig. 1.1.2) ed i comuni che ricadono in esso sono 36. Gli affluenti del Serchio sono molteplici (Fig. 1.1.3; 1.1.4) e tra questi il principale è il Torrente Lima.
Fig. 1.1.2 Rappresentazione ed ubicazione del bacino del Serchio (Autorità di Bacino del Fiume Serchio).
1.2 Inquadramento geologico
La pianura di Lucca costituisce la parte inferiore di uno dei numerosi bacini intermontani corrispondenti ad ampie depressioni tettoniche, che cominciarono a delinearsi nell'Appennino Settentrionale a partire dal Miocene superiore; tale depressione rappresenta il prolungamento verso SE della struttura del “Graben del Serchio” e sembra continuare, nella stessa direzione, con quella della val d'Elsa (Trevisan et al, 1971). Essa comprende due aree distinte: la Piana di Lucca vera e propria e la Piana del sistema Pescia-Nievole separate dalle colline di Montecarlo- Altopascio-Le Cerbaie, costituite da depositi di cicli lacustri e fluviali di età pliocenica. La depressione, corrispondente ad un’area tettonicamente subsidente a partire almeno dal Pliocene fu sede di una sedimentazione di ambiente prevalentemente salmastro nella porzione SE, come dimostrano i depositi posti alla base degli attuali rilievi delle Cerbaie.
Nel Pleistocene inferiore (Villafranchiano sup.) la depressione risulta occupata da un vasto lago, localizzato nella zona compresa tra il piede dei contrafforti appenninici a Nord, il Monte Albano ad Est, il Monte Pisano ad Ovest e le colline plioceniche tra Calcinaia e Vinci a Sud.
I sedimenti di questo tipo, oggi dislocati ai margini della pianura, sulle colline di Montecarlo per via della tettonica compressiva che fa sì che l’horst sollevi i margini laterali e che la parte centrale diventi subsidente, ma esistenti anche in profondità nel sottosuolo della piana, sono costituiti da materiali fini argillosi e da materiali grossolani (conglomerati, ciottoli e sabbie)
Fig. 1.1.3 Affluenti di destra del Fiume Serchio.
(Autorità di Bacino del Fiume Serchio).
Fig. 1.1.4 Affluenti di sinistra del Fiume Serchio.
(Autorità di Bacino del Fiume Serchio).
presenti per lo più in corrispondenza delle antiche aree marginali del bacino (Monte Albano) o come facies di chiusura del ciclo stesso (Montecarlo). I depositi di questo ciclo lacustre sono stati attribuiti al Villafranchiano sup. Sia per mezzo di generiche considerazioni stratigrafiche (Trevisan et al, 1971) sia sulla base di alcuni reperti paleontologici trovati in detta area.
I sedimenti affioranti nella piana possono essere suddivisi in due porzioni, quella inferiore costituita da sabbie ed argille con due intercalazioni conglomeratiche ed una superiore discordante formata da sabbie e ghiaie. I depositi inferiori vengono fatti risalire al Pliocene marino mentre quelli superiori al Quaternario. Da riferire a tale proposito l’esistenza di studi più recenti secondo i quali il ritrovamento di un frammento di metacarpo attribuito a Alephis lyrix (Dallan et al, 1988) nelle argille continentali affioranti nella cava disattivata S.A.L.L.A. presso Lappato (Lucca), considerato fino ad allora del Villafranchiano sup. ha messo in discussione parte dello schema stratigrafico accettato (Trevisan et al, 1971). In conseguenza di ciò è stata avanzata una nuova ricostruzione paleogeografica secondo la quale l’età basale dei depositi continentali potrebbe essere avanzata fino al Rusciniano sup. (Puccinelli, 1991). Studi successivi effettuati sui depositi esposti sul fianco sud-orientale delle Colline delle Cerbaie hanno permesso di chiarire meglio la natura dei depositi inferiori sottostanti alle coltri ghiaiose del Pleistocene medio costatandone l’origine prevalentemente continentale e non attribuibile, come desunto in precedenza, al ciclo marino Pliocenico (Zanchetta, 1995).
Nella zona tra Montecarlo ed Altopascio, sui depositi lacustri del Villafranchiano sup. dislocati
fino alla quota circa di 165 metri ed in parte già incisi da fasi erosive, si appoggiano, a quote
inferiori, quelli delle colline di Altopascio Cerbaie, costituite da facies ciottolose sabbiose, di
ambiente prevalentemente fluviale. Questi depositi, fortemente pedogenizzati, formano una
piatta superficie inclinata da Sud verso Nord, degradante in quota tra i rilievi della bassa Val
d’Arno e la zone di Altopascio. I rapporti di giacitura tra i depositi lacustri Villafranchiani (qui
indicati come ciclo di Montecarlo) con quelli della successione fluviale delle Cerbaie Altopascio
e considerazioni geomorfologiche in generale fanno credere che la regione dell’antica valle
Villafranchiana fosse stata successivamente interessata da importanti e diversificati periodi di
sollevamento tettonico e da cicli differenziati di erosione e sedimentazione fluviale
nell’intervallo compreso tra la fine del Pleistocene inf. e parte del Pleistocene sup. (Nardi et al,
1987). A partire dal tardo Pleistocene lo sviluppo della dorsale Montecarlo-Cerbaie condizionò
fortemente il sistema idrografico locale, prefigurando i due bacini attuali della piana di Lucca-
padule di Bientina ad Ovest della dorsale e della Pesce-Nievole-Padule di Fucecchio ad Est della
stessa. In tempi successivi, in concomitanza delle vicende climatiche dell’ultima fas glaciale,
l’area dell’attuale pianura lucchese fu percorsa, alluvionata e modellata dal Serchio il cui alveo,
oggi sepolto dai sedimenti più recenti della pianura, dirigeva il suo tracciato verso la zona già
depressa del bientinese, fino a confluire, come è noto, nell’Arno nei dintorni di Calcinaia (Trevisan & Tongiorgi, 1953).
Recenti speculazioni suggeriscono all’ultima fase glaciale l’età dei depositi ciottolosi suddetti nella bassa valle dell’Arno (Mazzanti et al, 1978; Bossio et al, 1986). Il progressivo innalzamento del letto dell’Arno portò successivamente ad un gioco alterno dei livelli delle acque dei due fiumi ed al colmamento della pianura lucchese con ristagni ed impaludimenti nella porzione Sud della stessa e, in particolare, nell’area del Bientina. Dal ramo principale del Serchio (Fig. 1.2.1) vennero a distaccarsi rami minori con direttrici NE-SW le cui acque riuscirono, prima a tracimare e poi ad incidere la soglia di Ripafratta, tra il monte Pisano ed il Monti d’Oltre Serchio, dando così al fiume un andamento indipendente verso il mare (Paderi, 1932; Masini, 1956; Mencacci & Zecchini, 1981).
Fig.1.2.1 Carta schematica del recente e dell’antico bacino del Serchio con evidenza dei Paleoalvei (www.comune.lucca.it)
1 - spartiacque idrografico del bacino; 2 - aree montuose; 3 - pianure alluvionali;
4 - antico alveo ciottoloso del Serchio.
In particolare si osserva il paleoalveo che scorreva attraverso la valle morta del Bientina.
In tempi ancora più recenti i rami minori assunsero ancora più importanza rispetto al corso primitivo finchè, in tempi storici (VII-XVI sec. d.C.), con una serie di interventi idraulici, tutto il sistema venne regimato, giungendo alla situazione attuale con il Serchio che scorre in un alveo arginato e pensile della pianura lucchese e su quella pisana fino alla foce presso Migliarino. Le aree più depresse della pianura, soggette ad impaludimenti e sommersioni (il lago di Bientina ne rappresenta l’esempio più importante) vennero progressivamente drenate e bonificate con apposite canalizzazioni che in gran parte furono realizzate in corrispondenza degli alvei abbandonati del Serchio. Tutta la zona compresa tra le colline di Montecarlo-Le Cerbaie ed il Monte Pisano ha assunto per tanto le caratteristiche di una valle morta (Trevisan et al, 1971).
1.3 Il Bacino idrogeologico del fiume Serchio
Alla unitarietà fisiografica del bacino montano del fiume Serchio non corrisponde un altrettanto ben individuabile bacino idrogeologico, ciò è dovuto non soltanto alle discordanze, spesso limitate e di segno opposto, tra spartiacque superficiali e sotterranei, ma soprattutto ai collegamenti con l'esterno attraverso le strutture profonde del Sistema Acquifero Carbonatico.
Il contributo di questa circolazione profonda, anche idrotermale, alle uscite sotterranee è difficilmente valutabile in maniera diretta, a partire cioè dall'infiltrazione efficace e dalla sua ripartizione tra contributi interni ed esterni al bacino; stime indirette possono invece essere effettuate, attraverso metodologie di bilancio idrico, quando siano disponibili dati di deflusso alla sezione di chiusura delle unità idrografiche considerate. Una rappresentazione del bacino idrogeologico è stata elaborata da Baldacci, (1993) (Fig.1.3.1). Come si vede da tale figura lungo il versante appenninico lo spartiacque superficiale corre in prevalenza sulla copertura impermeabile del sistema acquifero carbonatico, ed in particolare sulla formazione arenacea del
“Macigno”, limitatamente permeabile, sede di una circolazione idrica relativamente superficiale.
Lo spartiacque sotterraneo, pertanto, in tale settore, può essere ragionevolmente assunto come limite idrogeologico medio del bacino.
Nel rimanente tratto dello spartiacque superficiale (Alpi Apuane), corrispondente al sistema
acquifero carbonatico, sono stati invece individuati gli spartiacque sotterranei. Ne risultano
delimitate, internamente al bacino idrografico, una vasta area (km
219,9), tra il Pizzo d'Uccello e
il M. Altissimo, e quattro aree minori (km
23,4 complessivamente), situate in corrispondenza del
Pizzo d'Uccello, del M. Corchia, del M. Pigitene e a sud del M. Matanna che alimentano quindi i
deflussi sotterranei verso l'esterno. Nettamente subordinata (km
21,1) è l'area (tra M. Cerchia e
M. Matanna) attraverso la quale il bacino riceve contributi dall'esterno.
1.4 Inquadramento litostratigrafico della pianura di Lucca
Dal punto di vista litologico i depositi quaternari affioranti all’interno della Pianura di Lucca (Fig. 1.4.1), la cui genesi è riconducibile alle alterne vicende deposizionali del Fiume Serchio, sono essenzialmente riferibili a: “Depositi ghiaiosi e ciottolosi di S. Pietro a Vico” (Pleistocene sup.-Olocene), costituiti da ghiaie e sabbie in matrice sabbiosa: si rinvengono in affioramento immediatamente a valle dello sbocco del Serchio nella pianura (zona di Saltocchio-S.Pietro a Vico). Il loro spessore è compreso tra 10 e 15 metri in tale zona ed aumenta più a Sud, nell'area in cui questi depositi sono sormontati dai sedimenti più fini, fino ad un massimo di 40 metri.
Tali depositi sono caratterizzati da una permeabilità primaria alta. Depositi sabbiosi ed argilloso- limosi della pianura attuale (Olocene): nella porzione settentrionale e centrale della pianura sono rappresentati da limi sabbioso-argillosi (definiti comunemente “Bellettone”), mentre nella porzione sud orientale sono costituiti da livelli limoso-argillosi ed argille, fino ad argille
Fig. 1.3.1 Bacino idrogeologico del fiume Serchio ( Baldacci et al., 1993).
organiche e torbose che si rinvengono nell’ex alveo del padule di Bientina. Questi ultimi sono caratterizzati da un grado di permeabilità primaria da medio-basso a basso. Lo spessore di questi depositi di copertura aumenta da Nord verso Sud. Nel sottosuolo della pianura di Lucca i depositi alluvionali del Pleistocene Sup.- Olocene sono confinati verso il basso dalle argille lacustri villafranchiane, affioranti alla base delle colline di Marlia e di Porcari-Montecarlo. Un altro dato importante è rappresentato dalla continuità areale dell'orizzonte sabbioso - ghiaioso che formano un acquifero che si estende sotto tutta la pianura, anche se con spessori variabili. Il progressivo aumento dello spessore delle ghiaie, fino a valori massimi di oltre 40 metri, lungo la direttrice Saltocchio-Lammari Tassignano indica che questa direttrice è stata la paleovalle maggiormente incisa dal PaleoSerchio durante l’ultimo massimo glaciale anche se però mancano informazioni di dettaglio in merito (Ciampoltrini, 2005).
Fig. 1.4.1 Le principali formazioni dell’area di studio (Carta geologica 1:100.000 – IGM):
A - depositi alluvionali, Ql - Argille ,Qt - Sabbie, Mg - Macigno, P- Terreno Palustre, Qfl - depositi fluvio- lacustri.
