European standard: EN 12407:2007 Natural stone test methods Petrographic examination. Descrizione PIETRA SERENA. Denominazione: PIETRA SERENA

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1 PIETRA SERENA Pagina 1 di 15 European standard: EN 12407:2007 Natural stone test methods Petrographic examination Denominazione: Provenienza: PIETRA SERENA Firenzuola Descrizione PIETRA SERENA Litotipo sedimentario grigio, omogeneo, macchiettato da individui neri. (NB questa può essere la dida per una foto generale della pietra serena)

2 Pagina 2 di 15 Descrizione macroscopica ( Metodo: EN 12407:2007 Natural stone test methods Petrographic examination; Strumento: Stereo microscopio Olympus SZX-FOF 4J02049) analisi effettuata su lastrine differenti di materiale tal quale Operatore: Dr. Anna Maria Ferrari) Litotipo sedimentario di colore di insieme grigio, omogeneo, a grana fine, macchiettato da individui submillimetrici neri e da individui a lucentezza madreperlacea. Sono presenti rare venature o chiazze cromaticamente variabili dovute a probabili locali variazioni compositive. Il materiale si presenta molto compatto e duro pur essendo poroso. Si riga con una lama metallica, lasciando ipotizzare la presenza di costituenti con durezze localmente minori di 3 nella scala di Mohs; frigge più o meno abbondantemente a contatto di acido cloridrico, permettendo di supporre, almeno per parte, una composizione calcitica. La roccia appare molto sana e priva di condizioni superficiali di alterazione. Foto 1 aspetto tal quale della Litarenite Arcosica commercialmente denominata Pietra Serena. (Stereomicroscopio 40 I) Descrizione microscopica ( Metodo: EN 12407:2007 Natural stone test methods Petrographic examination) Strumento: Microscopio a luce polarizzata Olympus BX51TRF 4M23804; analisi effettuata su 2 sezioni sottili di dimensione standard; Operatore: Dr. Anna Maria Ferrari) Si tratta di un litotipo sedimentario calcareo a struttura eterogenea e a tessitura clastica. Le dimensioni dei clasti sono variabili tra 0,1 e 0,6 mm, il che, considerando la scala granulometria dei sedimenti adottata normalmente in geologia, ci permette di classificarli come arenitici. Il supporto è prevalentemente granulare.

3 Pagina 3 di 15 I componenti allochimici sono costituiti da rari frammenti di bioclasti quale tritume organogeno non definibile e da rari granuli intrabacinali solitamente aggregati. I componenti ortochimici sono dati da cemento carbonatico e probabili argillosi. Sono però i componenti terrigeni ad essere di gran lunga i maggiori costituenti la roccia. Essi sono costituiti prevalentemente da componenti terrigeni silicoclastici, (circa l 80% dei costituenti i componenti terrigeni secondo stima visiva), e litoclastici (circa il 20% dei costituenti i componenti terrigeni secondo stima visiva). Tra i silicoclasti si nota la presenza di: Quarzo: esso può essere sia sub spigoloso e sia sub arrotondato, in individui monocristallini e in individui policristallini, localmente deformato; Feldspati: in netto subordine rispetto il quarzo. Possono presentarsi anche essi sub spigolosi o sub arrotondati. Sono riconoscibili per le loro tipiche geminazioni polisintetiche; Granati: fratturati, incolori, riconoscibili per il loro rilievo elevato e la completa estinzione a Nicols incrociati. Sono talora in fase di alterazione; Miche: sono presenti sia come Muscovite, in individui, in lacinie anche deformate e come sericite, prodotto di alterazione di feldspati; Clorite prevalentemente di alterazione ed in subordine come individui di Biotite; Zirconi; Titanite. I componenti terrigeni costituiti da litoclasti, derivano da frammentazione e trasporto di rocce madri, si riconosce la presenza di litoclasti olocristallini di probabile origina magmatica e/o metamorfica. Si nota inoltre la presenza di frammenti di marmo, e quindi di composizione calcitica. I litoclasti possono presentare forme variabili da subarrotondate a sub spigolose, con dimensioni che possono raggiungere valori plurimillimetrici. Anche se quantitativamente in netto subordine, si nota la presenza di individui sedimentari micritici intrabacinali. Dimensioni, forme e genesi dei costituenti la roccia lasciano ipotizzare una loro bassa classazione e selezione. Micrite non osservabile. Discontinuità: sono presenti prevalentemente come porosità intergranulari. Non venature. si notano fratture o Alterazione: alcune fasi mineralogiche presnti lasciano ipotizzate una condizione di alterazione in essere di alcuni dei costituenti la roccia. Definizione petrografica* (secondo EN12670): LITARENITE ARCOSICA (Sedimentary Rocks Classification Charts) *Nota: la lettura di tale sezione sottile è stata eseguita secondo la normativa EN 12670, da utilizzarsi nell ambito della marcatura CE.

4 Pagina 4 di 15 Foto 2: aspetto dell arenaria fotografata a 2 ingrandimenti e a a Nicols paralleli. Essa è caratterizzata da una rilevante concentrazione di clasti da sub arrotondati a spigolosi prevalentemente chiari. (2 I. Nicols //) Foto 3: identica posa di foto 2 effettuata con Nicols incrociati. In grigio più o meno scuro si notano i clasti quarzosi e rari feldspati. (2 I. Nicols X)

5 Pagina 5 di 15 Foto 4: è possibile notare come individui cristallini differenti siano caratterizzati da rilievo differente. (10 I. Nicols //) Foto 5: tra i vari costituenti la roccia un frammento di bioclasto, al centro, circondato da granuli di quarzo. (10 I. Nicols //)

6 Pagina 6 di 15 Foto 6: nella parte centrale della foto, in colore bruniccio, un frammento di marmo. (10 I. Nicols //) Foto 7: identico scatto effettuato con i Nicols incrociati. Come si nota il frammento di marmo è costituito da un mosaico di cristalli calcitici. (10 I. Nicols X)

7 Pagina 7 di 15 Foto 8: nella parte centrale della foto un litoclasto ad elevata concentrazione di opachi. (2 I. Nicols //) Foto 9: come si può notare in questa foto, le dimensioni dei clasti costituenti la roccia sono molto variabili. (2 I. Nicols X)

8 Pagina 8 di 15 Foto 10: localmente alcuni granuli (in basso a destra della foto) possono presentare una microgranulazione che li intorbidisce. Tra i clasti di quarzo si notano lacinie di fillosilicati che risultano deformati. (10 I. Nicols //) Foto 11: frammenti di clorite (verde) e di muscovite (bianca). Il minerale a rilievo più elevato in alto nella foto è un granato. (20 I. Nicols //)

9 Pagina 9 di 15 Foto 14: frammenti di bioclasti, al centro della foto, dispersi tra i clasti. (20 I. Nicols //) Foto 15:lacinie muscovitiche che a Nicols incrociati appaiono di colore intenso addossate ad un granulo di quarzo con minutissimi inclusi. In alto ed in basso si notano dei litoclasti olocristallini di probabile origine magmatica e/o metamorfica. (10 I. Nicols X)

10 Le arenarie - geologia Pagina 10 di 15 Parlare di arenarie, significa in realtà parlare di rocce sedimentarie generatisi in seguito alla compattazione di sedimenti particellari di dimensioni pressoché simili a quelle della sabbia. Le arenarie possono formarsi all interno dei bacini sedimentari e quindi già in condizioni subacquee nel qual caso si parla di areniti intrabacinali. Dal punto di vista composizionale, esse sono, prevalentemente costituite da calcare, nel qual caso si parla di calcareniti. Quando invece i sedimenti si formano al di fuori dei bacini sedimentari, in seguito alla erosione di rocce extrabacinali, esse sono nella maggior parte dei casi di composizione silicoclastica. Si parla in questo caso di arenarie. Questo è il gruppo più ampio ed importante, ed i loro costituenti fondamentali, sui quali si effettua la classificazione del materiale, sono il quarzo, i feldspati ed i frammenti di roccia. Le arenarie, come rocce sedimentarie, sono costituite da componenti terrigeni, componenti allochimici e ortochimici. I componenti terrigeni si formano dalla disgregazione di rocce preesistenti in ambiente subaereo e vengono successivamente deposti negli ambienti di sedimentazione. Essi possono essere costituiti da silicoclasti come granuli di quarzo, feldspati, minerali pesanti, miche, minerali argillosi, calcite, selce, e/o da frammenti di rocce tout court. I componenti allochimici, invece sono le particelle che si formano per precipitazione diretta nel bacino di sedimentazione. Possono essere costituiti da bioclasti, ooliti, granuli di glauconite, cristalli di aragonite, di gesso, mentre i componenti ortochimici sono i precipitati chimici che si formano direttamente nel bacino di sedimentazione e che servono a provocare la compattazione della roccia (minerali evaporitici, cementi, concrezioni, minerali di sostituzione...) Pur non addentrandoci sul sistema classificativo di queste tipologie di pietre, possiamo dire che se in una arenaria ci sono tanti differenti frammenti di rocce, si presuppone che esse siano di provenienza sopracrostale, se invece sono caratterizzate da molti feldspati, si ipotizza che esse abbiano una genesi legata alla presenza di litotipi profondi, del tipo granitico. La netta preponderanza del quarzo sta invece ad indicare una maturità composizionale della roccia, dal momento che esso è il minerale che ha una resistenza maggiore alle aggressioni chimiche ed una durezza elevata.

11 Pagina 11 di 15 Le arenarie di Firenzuola. Le genesi e la geologia formazionale Foglio geologico n Vergato, con l ubicazione di Firenzuola, a destra del foglio, evidenziata in rosso. Le carte geologiche, tipico strumento di lavoro dei geologi, riportano i differenti litotipi che affiorano nelle diverse località. Per quanto riguarda il materiale che affiora a Firenzuola, e che nella carta vediamo segnato in grigio azzurrino, la legenda riporta: terreni caotici eterogenei costituiti da una matrice prevalente di argille plumbee associate a calcari palombini (cp), calcari a Tintinnidi (cc), radiolariti (di) e pietre verdi (,,, b, ecc) con frammenti e zolle inglobate di alberese (al), macigno (mc) ecc. [ ].

12 Pagina 12 di 15 Ubicazione del foglio geologico in analisi Sezioni geologiche tratte dal foglio geologico n. 98 Schema dei rapporti stratigrafici. Dal foglio geologico n. 98 La Pietra Serena proviene dalla Formazione del Macigno, Flysch marnoso-arenaceo che risale come formazione all Oligocene-Miocene inferiore. Questa formazione è data da una alternanza di bancate arenacee gradate, banchi cioè costituiti da arenarie caratterizzate da variazioni dimensionali dei granuli costituenti, e da livelli di argilliti e siltiti. In passato la letteratura geologica suddivideva questa sequenza litologica, in base allo spessore e alla sequenza dei banchi arenacei, alle dimensioni della grana dei clasti costituenti le arenarie delle varie bancate e alla loro composizione, in ben cinque diverse formazioni e precisamente: Macigno, Macigno del Chianti, Macigno del Mugello, Formazione di Londa e Arenarie del Monte Senario. Dal punto di vista geologico formazionale si ipotizza che la formazione di tale materiale sia legato a flysch di origine torbiditico, silicoclastico (di composizione prevalentemente data da quarzo e feldspati): una alternanza cioè di arenarie, la cui genesi viene collegata a correnti sottomarine che si sono generate per condizioni di differenti densità tra sospensione e liquido circostante in ambiente di conoide esterna. La formazione del Macigno viene quindi interpretata come la sovrapposizione di due grandi eventi corrispondenti a frane sottomarine. Lo spessore dei banchi di arenaria è solitamente rilevante: è raramente inferiore al mezzo metro, ma può raggiungere talora anche alcuni metri, mentre le argilliti e le siltiti, che sono caratterizzate da granulometria dei clasti costituenti rispettivamente minori di 3,9 e 62,5 micron, finissime quindi, e che si trovano al tetto di ogni strato torbiditico, hanno uno spessore solitamente inferiore di 15 cm che può ridursi anche a pochissimi centimetri quando i livelli di arenaria sono particolarmente potenti. Lo spessore dell unità formazionale del Macigno può arrivare localmente anche 3000 metri.

13 Pagina 13 di 15 Nella successione di queste due correnti di torbida sottomarine (megaslumps), si osserva come la granulometria dei vari strati sovrapposti sia molto variabile, per questo motivo si passa via via da Arenarie grossolane ad Arenarie medie, Arenarie fini, Peliti, (marne siltose)e torbiditi sottili. Da una analisi degli strati estrattivi, chiamati in gergo tecnico Filari, si può notare come a partire dalla frana più bassa della successione stratigrafica (megaslump SL I), lo strato giacimentologicamente più importante sia quello denominato CONTESSA, spesso 4-5 metri, considerato uno strato guida. La sua granulometria è variabile da grossolana verso la base, a fine nella parte alta, mentre la parte centrale, a grana media, uniforme e ben cementata, viene coltivata e commercializzata con il nome di Pietra Forte Colombino metri al di sopra di questo filare, nella seconda unità torbiditica (geologicamente definito megaslumps SL II) si trova la seconda bancata di grande importanza commerciale, denominata MASSO GROSSO che ha uno spessore compreso entro i 5 metri, e sul quale insistono una successione di strati di arenarie e di peliti commercialmente sterili che però, un centinaio di metri al di sopra, danno luogo ad una serie di strati arenacei di notevole interesse estrattivo, chiamati i Filaretti, mai però molto potenti. Una analisi petrografica dei costituenti delle varie arenarie della successione del macigno ha consentito di rilevare come la loro differenza consista generalmente in una spiccata variabilità della quantità e della qualità del cemento argilloso e calcareo che le costituisce.

14 Le caratteristiche fisico-meccaniche della pietra di Firenzuola Pagina 14 di 15 L arenaria Macigno s.l. ha un colore grigio azzurro se fresca, mentre nel caso in cui essa sia sottoposta ad agenti atmosferici che ne possono provocare una condizione di alterazione, tende ad assumere una colorazione via via più bruna. In tabella 1 si riportano una serie di dati tecnici tratti dal volume Pietra Serena, materia della città. Innanzi tutto è importante precisare come tali dati siano stati determinati su tipologie commerciali differenti di Pietra Serena (Colombino, Masso Grosso, Filaretti), il che ci consente di confrontarle dal punto di vista tecnologico per apprezzarne omogeneità e differenze.inoltre tali test sono stati eseguiti secondo la Normativa Europea che, nell ottica di un Mercato Comune vuol garantire la possibilità di analizzare i materiali seguendo metodiche identiche in tutta la comunità europea. A seguire, in tabella 2, una serie di dati tecnici di bibliografia, relativi ad altre famiglie di materiali, geneticamente differenti, tra cui una roccia metamorfica (Marmo di Carrara), una magmatica (granito generico) ed una sedimentaria (Rosso Verona). Il valore del loro confronto rimane comunque solo un arzigogolo stilistico puramente indicativo, poiché, come è risaputo, ogni pietra ha una sua storia genetica particolare che può influire in maniera più o meno rilevante sulle sue caratteristiche fisico-meccaniche anche in aree vicine o addirittura nella stessa cava ed inoltre per i materiali di confronto riportati la normativa di controllo non è certamente quella europea, essendo tali valori il frutto di ricerche bibliografiche talora non molto recenti. tabella 1 Colombino Masso Grosso Filaretti (media) (media) Massa volumica apparente (kg/m 3 ) Coefficiente di imbibizione (%) 0,46 2,16 1,72 Resistenza alla Compressione (MPa) Resistenza alla Compressione dopo gelo (MPa) Resistenza alla Flessione (MPa) Coefficiente di dilatazione lineare termica (x 10-6 x C -1 ) 8,86 11,4 11,66 Resistenza all urto (J) Resistenza all usura per attrito radente (mm) 2,7 4,6 3,5 Analisi comparative: tabella 2 Pietra serena Marmo di Carrara Granito Rosso Verona Massa volumica apparente (kg/m 3 ) Coefficiente di imbibizione (%) 0,46-2,16 1-1,88 per mille 0,4 1,85 per mille Resistenza alla Compressione (MPa) Resistenza alla Compressione dopo gelo disgelo (MPa) Resistenza alla Flessione (MPa) ,5 100 Resistenza all urto (J)

15 Pagina 15 di 15 Bibliografia Giannini Alessandro, Giuntini Luciano, Rossi Ivano - per Giunta Regionale Dipartimento Politiche Territoriali e Ambientali Area Infrastrutture - Piano Regionale delle attività estrattive di recupero delle aree escavate e di riutilizzo dei residui recuperabili (praer) Documento Preliminare Allegato F SETTORE II MATERIALI STORICI Relazione tecnica; Bartolomei Alberto, Montanari Franco (a cura di ) per Consorzio Pietra Serena di Firenzuola (2002) Pietra Serena materia della città Nuova Grafica Fiorentina, Firenze; Fratini F, Manganelli Del Fa, Secchioni E, Rescic S. (2002) Clay mineral associations in sandstone of Arezzo (Italy), a reliable tool for discrimination in architecture sta in L. Lazzarini (edited by)- Interdisciplinary studies on ancient stone - ASMOSIA VI Proceedings of the Sixth International Conference-Ausilio Arti Grafiche Editoriali Padova (AAGEP) Pd.; Maurice E. Tucker (2001) Sedimentary Petrology An introdution to the Origin of Sedimentary Rocks 3 rd edition, Blackwell Science, Oxford. AAVV (2000) - Carta Geologica d Italia Foglio 98 VERGATO - Casagli N., Focardi P., Lombardi L., Parenti I. (2000) Proprietà meccaniche della Pietra Serena estratta nel bacino di Brento Sanico (Firenzuola) sta in AA.VV. (2000) Le Cave di Pietre Ornamentali atti del convegno annuale del 2000 tenutosi a Torino novembre 2000; Di Battistini Gianfranco, Mandrone Giuseppe e Rapetti Caterina (2000) L Arenaria Macigno in Lunigiana - sta in AA.VV. (2000) Le Cave di Pietre Ornamentali atti del convegno annuale del 2000 tenutosi a Torino novembre 2000; Ferrari Anna Maria Meggiolaro Vito (1992) Pietra Dorata - AZ MARMI n. 79/80, pp ; Greensmith J.T. (1989) Petrology of the Sedimentary Rocks 7 th edition - University Printing House, Oxford, Great Britain; AA.VV. per I.C.E.(1982) Marmi Italiani - f.lli Vallardi ed., Milano; Borsellini Alfonso, Mutti Emiliano, Ricci Lucchi Franco (1989) Rocce e Successioni Sedimentarie Scienze della Terra, UTET; Pieri Mario (1966) Marmologia. Dizionario di marmi e graniti italiani ed esteri Hoepli ed., Milano Pieri Mario (1964) - I marmi d Italia Hoepli ed., Milano Rodolico Francesco (1953) Le pietre delle città d Italia ed. Le Monnier, Firenze.