• Appennino Settentrionale
• bacini tardo-collisionali
• evoluzione tettono-sedimentaria
• interpretazione sismica
• late-collisional basins
• Northern Apennines
• seismic interpretation
• tectono-sedimentary evolution

I bacini del hinterland dell'Appennino settentrionale si sono formati e sviluppati durante il Neogene e il Quaternario. Essi hanno accomodato spesse successioni clastiche marine e continentali variamente esposte in superficie. L’esposizione limitata spesso impedisce una piena comprensione dell'architettura stratigrafica e delle strutture profonde di questi bacini, i quali hanno alimentato un vivace dibattito scientifico sulla loro origine e lo sviluppo. Negli ultimi decenni sono state proposte due principali ipotesi contrastanti. Quella “classica” inquadra questi bacini in meccanismi di continua estensione crostale post- o tardo-orogenica. La seconda ipotesi inquadra questi bacini in un contesto compressivo continuo o pulsante, con strutture estensionali rappresentanti elementi strutturali recenti che dislocano le strutture più antiche.
Il presente lavoro mira a fornire nuovi modelli tettono-stratigrafici per il Bacino della Valdera-Volterra e il Bacino della Valdelsa (Toscana centrale), due dei più grandi bacini dell'entroterra dell'Appennino settentrionale, per offrire nuovi spunti di riflessione in questo dibattito scientifico ma anche per creare un quadro più solido per la futura ricerca di risorse. È stato portato avanti un approccio integrato basato sull'analisi di un'ampia banca dati geofisica e geologica. Il database geofisico, precedentemente acquisito e fornito per questo lavoro da Eni S.p.A., comprendeva una griglia di profili sismici 2D, dati di pozzi, log wireline e una mappa delle anomalie gravitazionali di Bouguer. L'analisi è iniziata con l'interpretazione sismica dell'intero reticolo sismico dopo che è stato eseguito il seismic well tie su due pozzi per bacino. I risultati sono stati confrontati con la mappa delle anomalie gravitazionali e integrati con i dati geologici di superficie e di sottosuolo provenienti sia da fonti aperte che non pubblicate anche attraverso la generazione di sezioni geologiche superficiali. Sono stati considerati anche i dati micropaleontologici pubblicati da fonti aperte. Inoltre, è stato analizzato il contenuto micropaleontologico dei campioni di carota e di cutting di due pozzi profondi, uno per ciascun bacino, fornendo ulteriori indizi per considerazioni stratigrafiche.
Entrambi i bacini sono caratterizzati da un'evoluzione articolata e complessa. Nel caso del bacino della Valdera-Volterra, dove la successione sedimentaria è divisa in cinque unità sismo-stratigrafiche principali, è stata riconosciuta una tettonica compressiva durante il Tortoniano superiore-Zancleano. La deposizione dei sedimenti è stata controllata dalla crescita di anticlinali legate a sovrascorrimenti che delimitano il bacino. L'accorciamento crostale ha determinato la progressiva formazione di una sinclinale parallela al bacino. L'acme della deformazione si è verificato durante il Messiniano, mentre una progressiva diminuzione dell'accorciamento si è verificata durante lo Zancleano. Dopo l'arresto dell'accorciamento alla fine dello Zancleano, il bacino ha subito un ampio collasso gravitazionale nel Piacenziano con la formazione di faglie normali bordiere che tagliano la successione sedimentaria del Miocene superiore-Pliocene inferiore e il sottostante substrato Pre-Neogenico su entrambi i lati del bacino. Infine, una lieve inversione positiva si è verificata durante la fine del Pliocene-Pleistocene Inferiore.
Nel caso del Bacino della Valdelsa, dove la successione sedimentaria è divisa in sei unità sismo-stratigrafiche principali, dopo una prima fase di collasso nel Tortoniano superiore-Messiniano inferiore che ha determinato la formazione di un horst nella porzione settentrionale del bacino e di una zona di trasferimento accomodante il diverso collasso tra la porzione settentrionale e quella meridionale del bacino, si è verificata una complessa fase compressiva nel Messiniano superiore-Zancleano. Questa fase è stata favorita dall'attività di sovrascorrimenti e retro-sovrascorrimenti fuori sequenza e dall'inversione di numerose faglie con stili diversi. La fase compressiva è stata seguita da una quiescenza tettonica nel Piacenziano. Dopo una fase compressiva durante il tardo Piacenziano, si è verificato un collasso post-Gelasiano accomodato da diverse faglie normali.
Considerando le caratteristiche dei due bacini e i dati geotermici provenienti da fonti pubblicate e da pozzi profondi, sono state inoltre suggerite possibili aree adatte al futuro sfruttamento dell'energia geotermica.

The hinterland basins of the Northern Apennines formed and developed during the Neogene and the Quaternary. They accommodated thick clastic marine and continental successions variably exposed at the surface. Limited exposures often prevent a full comprehension of the stratigraphic architecture and the deep structures of these basins which have fed a lively scientific debate regarding their origin and development. Two main contrasting hypotheses have been proposed in the last decades. The “classic” one frames these basins within post- or late-orogenic continuous crustal extension mechanisms. The second hypothesis frames these basins in a continuous or pulsing compressive setting with extensional structures representing recent structural elements dislocating the older structures.
The present work aims to provide new tectono-stratigraphic models for the Valdera-Volterra Basin and the Valdelsa Basin (Central Tuscany), two of the largest hinterland basins of the Northern Apennines, to offer new insights into this scientific debate but also to create a more solid framework for future research of resources. An integrated approach based on the analysis of a wide geophysical and geological database was carried on. The geophysical database, previously acquired and provided for this work by Eni S.p.A, included a grid of 2D seismic profiles, wells data, wireline logs and a Gravity Bouguer Anomaly Map. The analysis started with the seismic interpretation of the entire seismic grid after seismic well tie were performed on two wells per basin. The results were compared with the gravity anomaly map and integrated with surface and subsurface geological data from both published open sources and unpublished sources also through the generation of shallow geological cross-sections. Published micropaleontological data from open sources were also considered. In addition, the micropaleontological content of the core and cutting samples from two deep wells, one for each basin, were analyzed giving further clues for stratigraphic considerations.
Both basins are characterized by articulated and complex evolution. In the case of the Valdera-Volterra Basin, where the sedimentary succession is divided into five main seismo-stratigraphic units, compressive tectonics during the late Tortonian-Zanclean has been recognized. The sediment deposition was controlled by the growth of thrust-related anticlines bordering the basin. The crustal shortening determined a progressive formation of a basin parallel syncline. The acme of the deformation occurred during the Messinian, while a progressive decrease in the shortening occurred during the Zanclean. After the stop in the shortening at the end of the Zanclean, the basin underwent a wide Piacenzian gravitational collapse with the formation of border normal faults cutting the upper Miocene-lower Pliocene sedimentary succession and the underlying Pre-Neogene substratum on both sides of the basin. Finally, a mild positive inversion occurred during the latest Pliocene-early Pleistocene.
In the Valdelsa Basin case, where the sedimentary succession is divided into six main seismo-stratigraphic units, after an initial phase of collapse in the late Tortonian-early Messinian determining the formation of a horst in the northern portion of the basin and a transfer zone, accommodating the different collapse between the northern and southern portions of the basin, a complex late Messinian-Zanclean compressive phase occurred. This phase was accommodated by the activity of out-of-sequence thrusts and backthrusts and by the inversion of several faults with different styles. The compressive phase was followed by tectonic quiescence in the Piacenzian. After a compressive phase during the late Piacenzian-Gelasian, a post-Gelasian collapse accommodated by several normal faults occurred.
Considering the characteristics of the two basins and the geothermal data from published sources and deep wells, possible areas suitable for future geothermal energy exploitation are also suggested.