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Mario Guerrini
Ricerche paleontologiche del Valdarno
superiore-medio-inferiore
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Mario Guerrini
PALEONTOLOGIA
Parte introduttiva
“Progetto Arno”
REPERTI FOSSILI
E PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE
1

Panoramica fotografica dei sedimenti argillosi e sabbiosi del Miocene e Pliocene in località
"Spicchio, frazione di Empoli”.
I sedimenti sono ricchi di conchiglie neogeniche. Si tratta di numerose specie soprattutto
Lamellibranche i Gasteropodi.
2

I fossili presenti nei sedimenti sono per la maggior parte fratturati probabilmente a
causa di azioni meccaniche dovute all’estrazioni in questo sito dell’argilla impiegata
dalla ex Fornace di laterizi qui ubicata. I fossili di piccole dimensioni sono, al contrario,
perfettamente integri; è nata pertanto l’idea di eseguire sui medesimi una fotocopia diretta
e produrre poi una serie di ingrandimenti successivi consentendo così una più efficace
documentazione della specie. Riportiamo qui a seguito un esempio di ciò con le
tavole N° 1 e N° 2 . Mediante fotocopie ingrandite sono state catalogate infine alcune
specie e riportate nelle rispettive tavole N° 3 e N° 4 N° 5 e N° 6.
TAVOLA N° 1
1)
2)
4

TAVOLA N° 2
3)
4)
5)
5

TAVOLA N° 3
Turbo Tornatus.
6

Turbo Imbrigatarius.
Turbo Varicosus.
7

TAVOLA N° 4
Murex Longiroster.
Murex Cataphractus.
Murex Dimidiatus.
8

TAVOLA N° 5
Murex Bracteatus.
Murex Turricula.
Murex Interruptus.
9

TAVOLA N° 6
VOLUTA coronata.
VOLUTA affinis.
BUCCINUM gibbum.
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I processi di fossilizzazione
In tafonomia (dal greco taphos = seppellimento) studia i processi di fossilizzazione, cioè
tutto ciò che accade ad un essere vivente dalla sua morte al suo ritrovamento come fossile
comprendendone in successione i vari processi quali: morte, decomposizione, trasporto,
seppellimento e fossilizzazione.
La fossilizzazione è un processo conservativo in quanto che i resti vengono modificati in
una entità in grado di resistere al tempo che trascorre.
La fossilizzazione interessa in special modo le parti scheletriche di un organismo, mentre
le parti molli vengono distrutte per decomposizione, fossilizzando solamente in particolari
condizioni. Quando le parti dure sono ricoperte da sedimenti, vengono a contatto
con le acque circostanti all’interno del sedimento stesso e potranno disciogliersi oppure
mineralizzarsi. La dissoluzione dipende dalla composizione chimica delle acque circolanti
e da quella dei resti organici. Fra i gusci carbonatici degli invertebrati, i più delicati
sono quelli di aragonite, poi quelli di calcite ed infine quelli di fosfato di calcio.
Il chinismo delle acque circolanti dipende soprattutto dal tino di sedimento percolato.
Le acque che passano attraverso i sedimenti carbonatici si arricchiscono in carbonato di
calcio e tendono a preservare i gusci carbonatici. Al contrario, nei sedimenti silicei, le
acque risulteranno sottosature rispetto ai carbonati e tenderanno a solubilizzare ogni
tipo di guscio calcareo. La mineralizzazione può avvenire con diverse modalità: per le
ossa dei vertebrati il processo è classificato come "impregnazione”; si verifica la precipitazione
diretta dei minerali negli spazi lasciati liberi dalla decomposizione della sostanza
organica all’interno delle ossa. Con un processo definito appunto di "sostituzione"
la sostanza che costituiva la parte scheletrica viene decomposta e sostituita dal minerale.
Comunemente i minerali più comuni che intervengono alla sostituzione oltre alla
calcite sono la silice e la pirite. In ambiente acido è favorita la deposizione della silice,
in ambiente riducente è probabile quella della pirite. Se la dissoluzione della parte organica
si verifica quando il sedimento circostante è parzialmente litificato si possono
ottenere impronte, modelli interni e pseudogusci.
I processi per i quali si può ottenere una trasformazione conservativa della parte organica
sono: permineralizzazione e carbonificazione.
La permineralizzazione avviene con un’impregnazione dei tessuti molli da parte di soluzioni
saline fortemente concentrate. Se ciò si manifesta nella fase iniziale di decomposizione,
il tessuto molle può risultare perfettamente conservato. La carbonificazione si
verifica in ambienti carenti di ossigeno cioè anossici; si instaura una fermentazione che
comporta l’eliminazione di sostanze volatili ed arricchimento relativo in carbonio. La
parte organica si trasforma in sottili lamine carboniose chiamate antracoleimmi.
Particolari casi di conservazione dei tessuti molli sono dovuti sia a mummificazione che
a criconservazione oppure ad inglobamento in quella resina naturale che è appunto
l’ambra.
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Mario Guerrini
PALEONTOLOGIA
1^ Parte
“Progetto Arno”
FAUNE FOSSILI PLIOCENICHE NEI DEDIMENTI
SABBIOSO-ARGILLOSI
DEL VALDARNO INFERIORE
12

Nel Pliocene inferiore (5 - 3,5 milioni di anni), la regione Toscana è interessata da una vasta trasgressione
marina che raggiunge le pendici dei monti del Chianti e del monte cibano, ad oriente giunge fino alla Val di
Chiana. Questo ciclo marino è caratterizzato inoltre da grandi conoidi di deiezione alle foci dei rispettivi
fiumi.
Da 1,8 a 0,9 milioni di anni fa, periodo denominato Villafranchiano superiore, la Toscana è quasi tutta emersa
a seguito della regressione marina Pliocenica; le parti interne sono caratterizzate da bacini lacustri
intermontani mentre il valdarno inferiore presenta zone di passaggio tra ambienti fluviolacustri ed ambienti
costieri. Il clima ha un netto raffreddamento.
Nel periodo denominato Post- Villafranchiano, databile intorno ai 100000 anni fa, la morfologia della Toscana,
con la trasformazione della rete idrografica si avvicina alla morfologia attuale.
L’Arno, proveniente dal Casentino e dal bacino lacustre noto come lago del Valdarno superiore (il più grande
di tutti i laghi italiani del Pliocene con i suoi 20 Km di lunghezza), alimenta il bacino lacustre sottostante
ubicato in quella estesa superficie che attualmente comprende le città di Firenze,Prato,Pistoia.
Nei pressi di Signa, nella dorsale del monte si apre un emissario che inizia a scorrere verso il mare.
I sedimenti neogenici italiani, le sabbie e le argille del Miocene e del Pliocene contengono numerose conchiglie
fossili, perciò molte zone di affioramento di questi terreni sono considerati luoghi ideali per lo studio
dei depositi marini e lacustri che caratterizzano queste epoche. E' il caso di un affioramento di una cava per
laterizzi in località Spicchio nei pressi di Empoli, che fa parte del riempimento del bacino della Valle
dell’Elsa. L'affioramento ha uno spessore di circa 40 metri costituito di strati argillosi e sabbiosi di ambiente
marino poco profondo; verso l’alto si evidenzia una progressiva diminuzione della profondità di sedimentazione,
fino ad ambiente deltizio di transizione. I primi trenta metri della successione sono costituiti da terreni
limosabbiosi di colore grigio, con più livelli fossiliferi. Alcuni livelli conchigliari mostrano
un’associazione di turridi e naticidi ( gasteropodi ) dominata da Haustator vermicularis (Fig. n° 1), scafopodi
(Dentalium fossile - Fig. n° 2), Glans intermedia (bivalve) (fig. n° 3), e resti di cefalopodi (sepidi).
La parte superiore della successione mostra un passaggio netto ad ambienti meno profondi corrispondenti
alla parte sommersa di una formazione deltizia. La vicinanza di lagune costiere è resa significativa dalla presenza
di un’associazione a molluschi di ambiente salmastro.
Questa e dominata dal bivalve Cerastoderma edule. (Fig. n° 4).
La successione inerente all'affioramento della cava nei pressi di Bipoli è grosso modo coeva a quella di San
Miniato. L’ex Convento dei Cappuccini sorge sul lato orientale di questo paese lungo il crinale che lo congiunge
con la valle dell’Elsa. L’alternanza degli strati di coesione diversa rende il terreno delle colline attorno
a San Miniato franoso ed instabile, con strati sabbiosi a forma di rapidi contrafforti e quelli argillosi erosi
in forme più dolci.
I fianchi di uno dei contrafforti sabbiosi, tra il convento ed il paese, hanno restituito una tra le faune fossili
più interessanti.
Si tratta di una notevole varietà di resti di molluschi marini di età Pliocenica che hanno attirato l’attenzione
dei naturalisti fino dai secoli scorsi.
L’affioramento presenta una successione di sedimenti incoerenti sabbiosi ed argillosi per uno spessore
complessivo di cinquanta metri circa. Nella parte inferiore sono presenti strati a granulometria fine (argille
e limi) con rari fossili ed una associazione dominata da Haustator vermicularis. Seguono sabbie con un livello
conchigliare caratterizzato da bivalvi di ambiente marino non molto profondo (Chlamys varia Fig. n° 5 ,
Glans inermedia ed altri bivalvi) e quindi delle argille grigie con molluschi sparsi (echinodemi, bivalvi tellinidi
e lo scafopode Dentalium fossile). Queste forme indicano un ambiente a bassa energia, posto a profondità
maggiore rispetto a quella testimoniata dalle sabbie sottostanti.
La metà superiore dell’affioramento è formato da potenti strati prevalentemente sabbiosi con tre livelli fossiliferi
principali: il livello inferiore è caratterizzato dalla presenza di Ostrea edulis. I due livelli superiori, distanti
circa due metri l’uno dall’altro, sono caratterizzati da una ricca fauna fossile di ambiente costiero.
L’associazione è ben diversificata: Panopea glicymeris (Fig. n° 6), Timoclea ovata (Fig. n° 7), Pelecyora gigas
(Fig. n° 8), Chamelea gallina (Fig.n° 9), Gonus mercati (Fig. n° 10), Aporrhais pespelecani (Fig.n° 11), Neverita
josephinia (Fig. n° 12), Scaphander lignarius (Fig. n° 13), Strioterebrum reticolatum (Fig.n° 14) caratterizzano
il primo livello; Callista chione (Fig. n° 15), Callista italica (Fig. n° 16), Pterynotus veranji (Fig. n° 17),
Flabellipecten flabelliformis (Fig. n° 18), Dentalium fossile, Mitra sp. (Fig. n° 19) caratterizzano il secondo.
13

La successione di associazioni fossili è indicativa di un aumento di profondità delle acque, con il passaggio
da una zona di spiaggia sommersa ad una di mare più aperto. L’aumento di profondità sarebbe caratterizzato
dai episodi trasgressivi marcati dai vari livelli conchigliari. Infine possiamo dire che la parte superiore di
questa successione è costituita da sabbie grossolane a stratificazione obliqua rispetto al piano orizzontale a
significare una nuova diminuzione della profondità ed il passaggio ad un ambiente di di fronte deltizio ad alta
energia.
(Fig. n° 1) Haustator vermicularis.
14

(Fig. n° 2) Dentalium fossile.
15

(Fig. n° 3) Glans intermedia. (Brocchi)
16

(Fig. n° 4) Cerastoderma edule.
17

(Fig. n° 5) Chlamys varia.
18

(Fig. n° 6) Panopea glycimeris.
19

(Fig. n° 7) Timoclea ovata.
20

(Fig. n° 8) Pelecyora gigas (Lamarck 1818)
21

(Fig. n° 9) Chamelea gallina.
22

(Fig. n° 10) Conus mercati.
23

(Fig. n° 11) Aporrhais pespelecani.
24

(Fig. n° 12) Neverita josephinia.
25

(Fig. n° 13) Scaphander lignarius.
26

(Fig. n° 14) Strioterebrum reticolatum. (Pecchi)
27

(Fig. n° 15) Callista chione.
(Fig. n° 16) Callista italica.
28

(Fig. n° 17) Pterynotus veranyi. (Paulucci; 1866)
29

(Fig. n° 18) Flabellipecten flabelliformis.
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(Fig. n° 19) Mitra Sp.
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Mario Guerrini
PALEONTOLOGIA
2^ Parte
“Progetto Arno”
PIANTE FOSSILI PLIOCENICHE NEI SEDIMENTI
LACUSTRO-ARGILLOSI
DEL VALDARNO SUPERIORE
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Il paesaggio del Pliocene inferiore è caratterizzato da ambienti di foreste caldo umide. Questo tipo di ecosistema
cambia attorno a 2,5 milioni di anni fa. Siamo cioè all’inizio dell’era Pleistocenica, la vegetazione durante
il pleistocene varia, mostrando un paesaggio da boscoso ad uno caratterizzato da associazioni di vegetali
specifici delle savane e delle foreste aperte.
Uno dei metodi di riferimento per la valutazione dei climi del passato è quello che utilizza i rapporti isotopici
dell’ossigeno. Alcuni elementi naturali presentano atomi , detti isotopi, che hanno le stesse proprietà
chimiche ma peso atomico diverso; l’analisi delle piccole variazioni nel rapporto di due isotopi di alcuni elementi
(in particolare l’ossigeno con gli isotopi 16 O e 18 O ed il carbonio con gli isotopi 13 C e 13 C) risultano di
grande importanza per le ricerche paleoclimatiche.
Per le ricostruzioni paleocologiche e paleoambientali, un metodo ancora non estensivamente applicato ai
fossili è l’analisi del δ 13 C ( è chiamato delta e rappresenta il rapporto 13 C / 12 C) misurato nello smalto del
denti degli erbivori. Le variazioni di questo valore riflettono le differenze nella composizione isotopica delle
piante che hanno rappresentato la fonte del cibo degli animali. I valori della composizione isotopica dei vegetali
sono a loro volta influenzati dal tipo di fotosintesi di ciascuna pianta. Esiste un gruppo di vegetali (le
così dette piante C3) costituito essenzialmente da alberi, arbusti ed erbe di clima freddo ed umido che presenta
valori del δ 13 C bassi; al contrario le piante (soprattutto le erbacee) di clima caldo e secco (le così dette
piante C4) presentano valori del δ 13 C nettamente più alti.
I valori del rapporto isotopico δ 13 C osservato nel carbonio contenuto nella idrossiapatite dei denti degli erbivori
rispecchia il valore degli elementi che costituiscono la loro dieta.
Quando accade di poter disporre di reperti fossili, allora siamo proprio nelle condizioni ideali per una indagine
paleoclimatica.
Per il periodo Pliocenico, questo è stato possibile grazie al ritrovamento di piante fossili nelle argille lacustri
Plioceniche del lago del Valdarno Superiore che ha permesso di conoscere la vegetazione terrestre che si affacciava
su questo antico specchio di acqua di 20 Km di lunghezza e quindi considerato uno dei più grandi
laghi del Pliocene. Le sue acque occupavano la conca del Valdarno Superiore fra il Pliocene ed il Pleistocene
ed i sedimenti che vi si depositarono contengono i resti fossili del Cenozoico Superiore e del Neozoico inferiore.
La vegetazione fossile rinvenuta testimonia appunto per il Pliocene un clima assai più caldo di quello
attuale come appunto era stato constatato per via indiretta. Ecco qual è stato il contributo della flora fossile
del Valdarno Superiore:
Pìnus de-stefanii
Callitrites brongniarti
Potamogeton anconai
Fagus incerta
Fagus gaudini
Fagus pseudo-cordifolia
Carpinus grandis
Quercus figulinensis
Quercus sp.
Quercus daniellii
Salix decurrens
33
Ulmus quercifolia
Cinnamomum polymorphum
Cinnamomum lanceolatum
Cinnamomum targionii
Magnolia fraterna
Acer integrilobum
Ilex massalongi
Carya elaenoides
Populus mutabilis oblonga
Leguminosites sp.
Acer sp.

Pìnus de-stefanii
Callitrites brongniarti
34

Potamogeton anconai
Fagus incerta
35

Fagus gaudini
Fagus pseudo-cordifolia
36

Carpinus grandis
Quercus figulinensis
Quercus sp.
37

Quercus daniellii
38

Salix decurrens
Ulmus quercifolia
39

Cinnamomum polymorphum
Cinnamomum lanceolatum
40

Cinnamomum targionii
Magnolia fraterna
41

Acer integrilobum
Ilex massalongi
42

Carya elaenoides
Populus mutabilis oblonga
43

Leguminosites sp.
Acer sp.
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Mario Guerrini
PALEONTOLOGIA
3^ Parte
“Progetto Arno”
REPERTI FOSSILI DI ANIMALI
IN TERRENI PLIOCENICI
DELL’ALTO E MEDIO-BASSO VALDARNO
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Il bacino lacustre conosciuto come Lago del Valdarno superiore risultava, con ben 20 Km di lunghezza, il più
grande di tutti i laghi italiani del Pliocene. Le acque riempivano la conca del Valdarno superiore fra il periodo
Pliocenico e quello Pleistocenico ed i sedimenti che vi si depositarono celano resti di animali del Cenozoico
superiore e del Neozoico inferiore.
Dai sedimenti del Pliocene provengono i resti ossei di rettili riportati nelle tavole n. 1; 2; 3; 4; 5.
Gli esemplari meglio conservati sono i cheloni non rari anche nei giacimenti terziari rinvenuti sul suolo italiano.
Qui a seguito riportiamo le tavole sopra elencate:
Tavola n. 1
TESTUDO GLOBOSA, carapace visto in norma dorsale.
46

Tavola n. 2
47

TESTUDO GLOBOSA, carapace visto in norma laterale.
Tavola n. 3
TESTUDO GLOBOSA, piastrone nucale.
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TESTUDO GLOBOSA, piastrone visto in norma inferiore.
Tavola n. 4
49

PROGONOSAURUS PERTINAX (varanide), vertebra sacrale vista in norma laterale.
PROGONOSAURUS PERTINAX, vertebra sacrale vista in norma posteriore.
PROGONOSAURUS PERTINAX, vertebra caudale.
Tavola n. 5
50

COLUBER ETRURIAE (colubride) vertebra dorsale.
51

All'inizio dell’Era Neozoica, nel Pleistocene, il lago del Valdarno superiore aumentò notevolmente di dimensioni
raggiungendo 60 Km di lunghezza. Si formarono ingenti depositi di sedimenti che attualmente contengono
i resti della fauna pleistocenica regionale.
Fra gli animali trovati nei sedimenti neozoici del Valdarno compare una tigre dai denti a sciabola: il notevole
prolungamento dei canini rendeva tale felino un predatore di estrema pericolosità.
Gli esemplari delle tavole n. 6; 7; 8; 9 appartengono al Meganterion, genere denominato anche Tuscanius a
causa dei ritrovamenti del Valdarno.
Qui a seguito riportiamo le tavole sopra elencate:
Tavola n. 6
MEGANTERION cultridens, dente canino superiore destro.
Tavola n. 7
MEGANTERION crenatidens, branca mandibolare sinistra.
52

Tavola n. 8
MEGANTERION nestianus, cranio.
Tavola n. 9
MEGANTERION nestianus, mandibola.
53

Nel Cenozoico superiore e nell'Era Neozoica, il rinoceronte abitava l'Italia. Erano presenti le specie: Rhinoceros
megarhinus del Pliocene, Rhinoceros etruscus , Rhinoceros hemitoechus e Rhinoceros mercki del Pleistocene
insieme al Rhinoceros tichorhinus ricoperto dì lana perché di clima freddo del pleistocene superiore.
I resti di questi animali sono stati trovati oltre che nel bacino del Valdarno anche in quello della Val di Chiana.
Nelle Tavole n. 10; 11; 12 è raffigurato il cranio di Rhinoceros etruscus (o Dicerorhinus etruscus), conservato
nel Museo di Paleontologia dell'Università di Firenze, proveniente dai sedimenti pleistocenici del Valdarno
superiore.
Qui a seguito riportiamo le tavole sopra elencate:
Tavola n. 10
Dicerorhinus etruscus, cranio in norma dorsale.
Tavola n. 11
Dicerorhinus etruscus, cranio in norma laterale.
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Tavola n. 12
Dicerorhinus etruscus, cranio in norma palatina.
55

Dal Medio-Basso Valdarno ci pervengono i reperti fossili estratti dai sedimenti che hanno a suo tempo
riempito e colmato una caverna del Monte Pisano.
I sedimenti hanno conservato resti ossei qui raffigurati: tavole n. 13; 14, 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21.
I resti ossei sono rispettivamente quelli della iena delle caverne, oltre a quelli del lupo, leone, lince ed elefante.
Qui a seguito riportiamo le tavole sopra elencate:
tavola n. 13
Hyaena crocuta spelaea, cranio.
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Tavola n. 14
Hyaena crocuta spelaea, cranio.
57

Tavola n. 15
Canis lupus.
Tavola n. 16
Canis aureus.
58

Tavola n. 17
Felis leo.
Tavola n. 18
Felis antiqua.
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Tavola n. 19
Felis linx.
Tavola n. 20
Elephas antiquus, forma nana.
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Tavola n. 21
Elephas antiquus, forma nana.
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Bibliografia
Tutte le tavole in questa sede raffigurate provengono dal Museo di Paleontologia dell’Università di Firenze.
- Faune fossili Plioceniche nei sedimenti sabbioso-argillosi del Valdarno inferiore
Piante fossili Plioceniche in sedimenti lacustro-argillosi del Valdarno superiore
- Reperti fossili in terreni Pliocenici dell’alto e medio-basso Valdarno.
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