The growth of the Chianti Ridge: progressive unconformities and depositional sequences in the S. Barbara Basin (Upper Valdarno, Italy)

The Chianti Ridge, elongated in a NW-SE direction, separates the Upper Valdarno from the Siena Basins. It is made of Macigno and Scaglia Toscana Fms. belonging to the Tuscan Nappe that underlies the Ligurian Units. Inside the Upper Valdarno basin three main synthems have been identified, separated by major unconformities; from the bottom: 1. Castelnuovo synthem, subdivided into Spedalino and Meleto subsynthems, 2. Montevarchi synthem and 3. Bucine synthem. The Spedalino subsynthem, that unconformably lies over the pre-Pliocene bedrock, is made up of thin and laterally discontinuous coarse gravels. The Meleto subsynthem, commonly referred to a lacustrine environment, is made of alluvial plain lithofacies, including channel, crevasse splay and swamp depositional systems where a Taxodium forest developed and peat accumulated. Close to the western margin of the basin these subsynthems are tilted up to 60°. The Montevarchi synthem, mainly made of sands and gravels accumulated inside a wide braidplain, and lies unconformably over the previous units. This synthem is tilted eastward up to 20°. Finally, the Bucine synthem lies unconformably over the previuos synthems generating a fluvial terrace of the Arno River. The two lower units date back to the Early Pliocene. In fact the Meleto clays contain mammal remains that can be found in the Triversa Faunal Unit (Early Villafranchian, late Early - Middle Pliocene) as well as in the Ruscinian (Early Pliocene). They are also negatively magnetized and could correspond to the Gilbert Chron.
Palaeomagnetic investigations and the presence of aeolian sediments in the Montevarchi synthem and cold pollen flora allowed its attribution to the Middle and Late Pliocene. The relationships between the different synthems and the dominant unconformities coupled with thermochronological data recently obtained in the Apennine ridge to the east (BALESTRIERI et al., 2003) allow us to establish that the Chianti Ridge, after a major planation, became the eastern edge of a moderate relief (Spedalino subsynthem) that was later transformed into a wide alluvial plain (Meleto subsynthem). Updoming tilted the previous units before the modelling of a second major unconformity that preceed the deposition of the Montevarchi synthem. It is possible that during this period the Valdarno was still connected to the Siena Basin to the west. A third major unconformity followed finally separating the two basins. These deformations  occurred almost at sea level. During the Early and Middle Pliocene, the Apennine Ridge to the east did not exist and the Upper Valdarno represented the western part of the peri-Adriatic Basin. The deepening of the drainage network is due to the generalised uplift that in the nearby areas started during the Early Pleistocene. Finally the creation of the present-day Apennine watershed was not gradual but very rapid in the geological time scale and started mostly during the Early Pleistocene.

La dorsale dei Monti del Chianti, orientata in direzione NO-SE, separa il bacino della Valdarno Superiore dal bacino di Siena. Essa è costituita dai termini più recenti della Serie Toscana (Macigno e Scaglia Toscana) che sovrascorrono le Unità Liguri. Nel bacino della Valdarno superiore sono stati riconosciuti tre sintemi delimitati da importanti superfici di discordanza, dal basso verso l’alto: 1, sintema di Castelnuovo, suddiviso nei subsintemi di Spedalino e di Meleto; 2, sintema di Montevarchi; 3, sintema di Bucine. Il subsintema di Spedalino, che giace in discordanza sul substrato pre-pliocenico, è costituito da ghiaie grossolane di modesto spessore e lateralmente discontinue. Il subsintema di Meleto, generalmente interpretato come un sistema deposizionale lacustre, è caratterizzato da litofacies di pianura alluvionale, differenziate in vari sistemi deposizionali (canali, tracimazioni, paludi, ecc.) dove si depositavano torbe e si sviluppava una foresta a Taxodium. Nei pressi del margine occidentale del bacino entrambi questi subsintemi sono piegati fino a 60°. Il sintema di Montevarchi, costituito prevalentemente da sabbie e ghiaie deposte in un’ampia pianura a canali intrecciati, giace in discordanza sulle unità precedenti. Questo sintema è piegato verso est fino a 20°. Infine, il sintema di Bucine giace in discordanza sui precendenti sintemi generando un terrazzo fluviale del fiume Arno. Le due unità inferiori sono datate al Pliocene Inferiore. Infatti le argille di Meleto contengono faune a mammiferi che possono essere attribuite sia al Villafranchiano Inferiore (tardo Pliocene Inferiore – Pliocene Medio, Unità di Triversa), sia al Rusciniano (Pliocene Inferiore). Questi subsintemi sono magnetizzati negativamente e sono attribuiti all’evento di Gilbert. Le indagini paleomagnetiche, la presenza di depositi eolici e le associazioni polliniche fredde hanno permesso di attribuire il sintema di Montevarchi al Pliocene Medio e Superiore. Le relazioni esistenti tra i sintemi individuati e le varie discordanze, unitamente ai dati termocronologici, ottenuti recentemente nella dorsale appenninica a Est (BALESTRIERI et al., 2003) hanno permesso di stabilire che la dorsale del Chianti, dopo un importante spianamento è diventata il margine orientale di un modesto rilievo (subsintema di Spedalino) e più tardi un’ampia pianura alluvionale (subsintema di Meleto). Il sollevamento della dorsale ha piegato le unità precedenti prima del modellamento di una seconda discordanza che ha preceduto la deposizione del sintema di Montevarchi. È possibile che durante questo periodo la Valdarno fosse ancora connessa con l’adiacente bacino di Siena posto più a ovest. Successivamente si modella una terza principale discordanza che separa nettamente i due bacini. Queste deformazioni avvenivano all’incirca al livello del mare. Durante il Pliocene inferiore e medio la dorsale appenninica ad est non emergeva e il Valdarno superiore rappresentava il settore occidentale del bacino peri-adriatico. L’approfondimento del reticolo di drenaggio è dovuto al sollevamento generalizzato che, nelle aree limitrofe, è iniziato durante il Pleistocene inferiore. Infine, la creazione dell’attuale spartiacque appenninico non è stata graduale ma molto rapida, a scala dei tempi geologici, ed è iniziata soprattutto durante il Pleistocene inferiore.