Pubblicazione trimestrale - Marzo 2010 - Spedizione in A.P. 45% - Art. 2 comma 20/b Legge 662/96 - Filiale di Milano
IAMANTE
D
Anno 16 n°
APPLICAZIONI
& TECNOLOGIA
60
I marmi della Montagnola Senese
Aspetti geologico-petrografici e impiego
nell’edilizia monumentale
DI SONIA MUGNAINI, MARCO GIAMELLO, GIUSEPPE SABATINI
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENA, DIPARTIMENTO DI SCIENZE AMBIENTALI “G. SARFATTI”
INQUADRAMENTO GEOLOGICO DELLA
MONTAGNOLA SENESE
La Montagnola Senese consiste in una serie di modesti rilievi (al massimo superano di poco i 600 metri
s.l.m.) allineati in direzione all’incirca Nord-Sud lungo
una fascia che si estende a pochi chilometri ad Ovest
della città di Siena. Dal punto di vista geologico-strutturale, la Montagnola Senese si colloca nell’Appennino
settentrionale interno, ed occupa la parte centrale
della Dorsale Medio-Toscana, un importante allineamento di rilievi ad estensione regionale avente forma
di un arco concavo verso il Mar Tirreno, a cui appar-
tengono anche, più a nord, i Monti Pisani e le Alpi
Apuane (Fig.1).
L’Appennino settentrionale è una “catena a falde”, il
cui attuale assetto strutturale è il risultato di articolate vicende che, secondo gli studi più recenti, si sono
esplicate in due episodi deformativi principali a partire
dall’Oligocene superiore (circa 25 milioni di anni fa;
per approfondimenti si veda Decandia et al., 1998 e
bibliografia ivi citata). Il primo episodio è associato
alla collisione continentale tra Africa e Europa, in
particolare tra il massiccio sardo-corso, che costituiva
il paleomargine europeo, e la microplacca Adria, che
identificava il paleomargine africano, instaurando un
The Montagnola
Senese marbles
Geological-petrographic
features and use in stone
cultural heritage
SONIA MUGNAINI, MARCO GIAMELLO,
GIUSEPPE SABATINI
UNIVERSITY OF SIENA, DEPARTMENT OF
ENVIRONMENTAL SCIENCES “G. SARFATTI”
BY
Fig.1 Ubicazione dell’area della Montagnola Senese nel contesto morfologico-strutturale
dell’Appennino settentrionale (da Liotta, 2002 con modifiche)
Location of the Montagnola Senese area in the morphological-structural context of the northern
Apennines (modified after Liotta, 2002)
GEOLOGICAL OUTLINES OF THE
MONTAGNOLA SENESE AREA
The Montagnola Senese is composed by a series of
low hills (not exceeding 600 meters above sea level)
aligned in a north-south direction along a strip
extending for a few kilometres west of the city of Siena.
From a structural-geological point of view, the
Montagnola Senese belongs to the inner northern
Apennines, and it occupies the central part of the
Middle Tuscan Ridge-line, an important alignment of
mountains with a concave arch shape towards the
Tyrrhenian Sea, which includes, further north, also the
Monti Pisani and the Apuan Alps (Fig.1).
The northern Apennines are a “fold-and-thrust belt”,
whose present structural arrangement, according to
the most recent studies, resulted from two main regional deformational phases starting from Upper Oligocene
(about 25 million years ago; for information about this
topic see Decandia et al., 1998 and references therein). The first one corresponds to a compressive event
related to the convergence and subsequent continental
collision between Africa and Europe, in particular
between the Corsica-Sardinia Massif (European
palaeomargin) and the Adria microplate (African
palaeomargin). This compressive tectonic regime
continued up to the Middle Miocene (about 15 million
years ago), and produced the overlapping of the
tectonic units (“nappes”) which today constitute the
northern Apennines, composed by rocks attributable to
regime tettonico di tipo compressivo dall’Oligocene
superiore fino al Miocene medio (circa 15 milioni di
anni fa). Durante questo processo collisionale si è
verificato l’impilamento delle unità tettoniche (“falde”)
che oggi costituiscono l’ossatura della catena appenninica, ovvero la sovrapposizione di rocce originariamente formatisi in contesti paleogeografici diversi.
Il secondo episodio è correlato invece ad un’importante fase distensiva che ha coinvolto l’intero Appennino
settentrionale interno a partire dal Miocene medio, ed
ha provocato, tra l’altro, la riesumazione delle rocce
sepolte durante la prima fase deformativa rendendole
oggi visibili in affioramento. Gli studi geologici recentemente eseguiti nell’area della Montagnola Senese
hanno permesso di individuare sul campo evidenze di
tale complessa deformazione polifasica, dalla scala
metrica fino a quella ettometrica (per approfondimenti
sull’assetto strutturale della Montagnola Senese si
vedano Liotta, 2002, Meccheri et al., 2008).
Le rocce affioranti nella Montagnola Senese (Fig.2)
appartengono a tre differenti Unità (Giannini e
Lazzarotto, 1970; Liotta, 2002).
1. Unità di Monticiano-Roccastrada (o Complesso
Metamorfico): le rocce che compongono tale Unità
sono derivate da originari sedimenti marini silicoclastici e carbonatici di età compresa tra il Triassico medio
(circa 240 milioni di anni fa) e la base del Cretaceo
superiore (circa 95 milioni di anni fa). Tali sedimenti
hanno successivamente subito un metamorfismo di
basso grado (“facies scisti verdi”) nel corso del seppellimento connesso con la fase collisionale della nascita
della catena appenninica, raggiungendo temperature
dell’ordine dei 350-400°C e pressioni dell’ordine dei
9-10 kbar (Giorgetti et al., 1998).
In senso stratigrafico, dalla più antica alla più recente,
si riconoscono le seguenti formazioni:
a) Gruppo del Verrucano: si compone di due formazioni (Formazione delle Anageniti minute e Formazione
di Tocchi), caratterizzate da rocce quali metasiltiti,
quarziti, metareniti e metaconglomerati riferibili al
Triassico medio-superiore (circa 240-200 milioni di
anni fa); per complicazioni tettoniche, tali rocce si
possono trovare anche in piccoli lembi sovrapposti a
rocce più recenti;
b) Formazione dei “Grezzoni”: è prevalentemente
rappresentata da dolomie grigie più o meno scure
(Triassico superiore, circa 200 milioni di anni fa);
c) Marmi massivi, o Formazione dei marmi della
Montagnola Senese (base del Giurassico inferiore,
circa 200-195 milioni di anni fa): è la formazione da
cui derivano i marmi oggetto della presente trattazione, che saranno specificatamente descritti di seguito;
d) Gruppo delle formazioni metamorfiche sopra i
marmi: rientrano sotto questa denominazione (introdotta da Giannini e Lazzarotto, 1970) marmi con liste
e noduli di quarziti, calcescisti e filladi più recenti dei
marmi massivi e sovrapposti a questi, ai quali gli
Autori recenti assegnano differenti età e posizione
stratigrafica.
Tutti gli Autori a partire dagli anni Settanta del secolo
scorso hanno evidenziato l’esistenza di una ampia
lacuna di sedimentazione nell’Unità di MonticianoRoccastrada, da cui si evince che la Montagnola
Senese deve aver rappresentato, durante la maggior
parte del Giurassico e del Cretaceo (in un intervallo
temporale grossomodo compreso tra 180 e 100 milioni
di anni fa), una terra emersa o in parte soggetta a
cicli successivi di emersione e immersione.
Si fa cenno a tale episodio poiché esso può aver giocato un ruolo importante nello sviluppo di buona parte
dei caratteri cromatici dei marmi in questione.
2. Unità della Falda Toscana: tettonicamente sovrapposta alla precedente Unità, è prevalentemente rap-
Fig.2 Carta geologica schematica della Montagnola Senese (da Liotta, 2002 con
modifiche), con indicazione delle principali località di riferimento dei siti storici di
estrazione dei marmi / Sketch geological map of the Montagnola Senese (modified
after Liotta, 2002). The main historical quarrying sites of marbles are indicated
presentata, nella Montagnola Senese, dal Calcare
Cavernoso, un calcare dolomitico vacuolare che rappresenta il prodotto di una complessa trasformazione
della Formazione Anidritica di Burano (originariamente
costituita da evaporiti e dolomie), datata Triassico
superiore (circa 210-200 milioni di anni fa; Gandin et
al., 2000).
3. Sedimenti neogenici: ricoprono il Complesso
Metamorfico e il Calcare Cavernoso, e sono costituiti
da sedimenti continentali ad elementi di Calcare
Cavernoso prodottisi per rielaborazione in ambiente
fluvio-lacustre nel Miocene superiore - Pliocene inferiore (circa 10-4 milioni di anni fa), sabbie e conglomerati marini del Pliocene e sedimenti continentali più
recenti.
ASPETTI LITOLOGICO-PETROGRAFICI E
DENOMINAZIONI COMMERCIALI
I marmi della Montagnola Senese consistono in rocce
carbonatiche, originariamente calcari marini formatisi
in ambiente di piattaforma carbonatica (situazione
paleoambientale affine a quella attualmente esistente
nell’arcipelago delle Bahamas) nel Giurassico inferiore
(circa 200-195 milioni di anni fa), trasformatisi in
marmi per il metamorfismo di basso grado subìto
durante la nascita della catena appenninica.
La loro storia geologica non è disgiunta da quella dei
ben noti marmi giurassici delle Alpi Apuane, che sono
infatti correlabili dal punto di vista della genesi, della
posizione stratigrafica e dell’età con i marmi in oggetto. Il picco termico metamorfico ha provocato una
different palaeogeographic domains.
The second deformational episode is related to an
important distensive phase which interested the whole
inner northern Apennines starting from Middle Miocene.
Such stretching caused, among other effects, the
exhumation of previously buried rocks.
Geological studies recently carried out on the
Montagnola Senese area allowed to recognize
evidences on the field of such complex poly-phase
deformation, from the metric to the hectometric scale
(for a deeper information on the structural arrangement
of the Montagnola Senese see Liotta, 2002, Meccheri
et al., 2008).
The rocks cropping out in the Montagnola Senese area
(Fig.2) belong to three different tectonic Units (Giannini
and Lazzarotto, 1970; Liotta, 2002).
1. Monticiano-Roccastrada Unit (or Metamorphic
Complex): this Unit is made up of Middle Triassic
(about 240 million years ago) to Upper Cretaceous
(about 95 million years ago) sea silicoclastic and
carbonate rocks affected by a low grade metamorphism (“green schists facies”) related to the compressive event which produced the birth of the Apennines
chain, with temperature of about 350-400°C and
pressure of about 9-10 kbar (Giorgetti et al., 1998).
It is constituted by the following formations (from the
older to the more recent):
a) Verrucano Group: it is constituted by two formations
(Formazione delle Anageniti minute and Formazione di
Tocchi), represented by rocks as metasiltites,
quartzites, metarenites and metaconglomerates, dated
to Middle-Upper Triassic (about 240-200 million years
ago); such rocks can also be found overlying more
recent rocks due to local tectonic complications;
b) “Grezzoni” Formation: it is mainly represented by
more or less dark grey dolostones (Upper Triassic,
about 200 million years ago);
c) Massive marbles, or Montagnola Senese Marble
Formation (base of Lower Jurassic, about 200-195
million years ago): this is the formation hosting the
marbles object of this paper, which are specifically
described below;
d) Group of metamorphic formations overlying marbles:
this name, introduced by Giannini and Lazzarotto
(1970), includes marbles with bands and nodules of
quartzites, calcschists and phillites; such rocks are
more recent and placed upon Massive marbles and
they have been interpreted in different ways from
different Authors regarding their stratigraphic position
and age.
All recent Authors starting from the Seventies have
highlighted the presence of a stratigraphic unconformity
inside the Metamorphic Complex.
The characteristics of the unconformity suggest that the
Montagnola Senese must have been an emerged land,
or partially subjected to cycles of emersion and
submersion, during most of the Jurassic and the
Cretaceous (180-100 million years ago).
We quote such episode because it could have played
an important role in the development of great part of
the chromatic features of the marbles in issue.
2. Tuscan Nappe: this Unit is tectonically overlapped to
the precedent one. In the Montagnola Senese, it is
mainly represented by the Calcare Cavernoso
(Cavernous Limestone), a vacuolar dolomitic limestone
derived from a complex transformation of the Burano
Anhydrite Formation (originally evaporites and
dolostones), dated to Upper Triassic (about 210-200
million years ago; Gandin et al., 2000).
3. Neogene sediments: such Unit rests above the
Metamorphic Complex and the Calcare Cavernoso;
it is mostly composed of Upper Miocene - Lower
Pliocene (10-4 million years
ago) continental sediments
made of rock fragments
deriving from the underlying
Calcare Cavernoso, Pliocene
marine sands and conglomerates and more recent
continental sediments.
Fig.3 Le principali varietà merceologiche
dei marmi della Montagnola Senese (da
Micheluccini et al., 1981 con integrazioni).
L’ordinamento in figura riflette la posizione
stratigrafica di massima dei diversi litotipi
(marmi bardigli e grigi nel basso stratigrafico,
marmi gialli al tetto della serie).
Tale successione può, in affioramento,
presentarsi in diversa disposizione geometrica
per motivi tettonici locali. Inoltre la successione
non è mai completa, e differisce talora anche
notevolmente da luogo a luogo.
The main commercial varieties of Montagnola
Senese marbles (from Micheluccini et al., 1981
with integrations). The order in the list reflects
roughly the stratigraphic succession (bardiglio
and grey marbles at the bottom, yellow marbles
at the top). In the outcrop, this succession can
show a different geometric arrangement due to
local tectonic reasons. Besides, the succession
is never complete, and it is different from place
to place.
DIAMANTE Applicazioni & Tecnologia
9
Fig.4 Alcune immagini indicative dell’aspetto dei marmi della Montagnola Senese in affioramento
A) una delle cave di marmo inattive presenti presso Gallena. Il fronte di cava è prevalentemente
occupato dalla varietà giallo venato, al tetto della quale si osserva la formazione stratificata dei
marmi con liste e noduli di selce, sovrastante la formazione marmifera. L’arrossamento del fronte
di cava è prevalentemente legato al carsismo recente B) marmo giallo ocra in un’altra cava nella
località Gallena C) marmo giallo venato presso la cava di Cancello del Prete (Palazzo al Piano)
D) marmo bianco venato della cava di Val di Pescina E) marmo grigio venato/arabescato della
cava di Pagaccino F) marmo bardiglio in una delle cave presenti nella zona di Varco a Pelli
Some images representing Montagnola Senese marbles in the outcrop A) one of the inactive
quarries at Gallena. The front of excavation is mainly occupied by the veined yellow variety, at the
top of which the formation of layered marbles with cherts occurs. The reddening of the front is
mainly due to recent karst phenomena B) ochre yellow marble in another quarry at Gallena
C) veined yellow marble at Cancello del Prete quarry (Palazzo al Piano) D) veined white marble
in Val di Pescina quarry E) veined-arabesque grey marble in Pagaccino quarry F) bardiglio marble
in one of the quarries at Varco a Pelli
generale ricristallizzazione degli originari calcari,
con aumento delle dimensioni dei cristalli di
calcite da cui sono composti e formazione di
nuovi minerali. Esso è stato tuttavia di grado
insufficiente a cancellare completamente gran
parte dei caratteri primari degli originari calcari,
nonché le tracce della intensa deformazione
subìta da queste rocce antecedentemente e
contemporaneamente al picco termico stesso.
Tali caratteri sono ad oggi osservabili in questi
marmi dalla scala macroscopica a quella microscopica, sotto forma di variazioni cromatiche e
venature di vario tipo e di vario significato.
Anche eventi geologici più recenti, quali il
carsismo che ha interessato le rocce in oggetto a
partire dalle fratture createsi nella fase di tettonica fragile distensiva, hanno contribuito alla
creazione delle eterogeneità cromatiche che
caratterizzano questi marmi (Mugnaini, 2004).
Dal punto di vista merceologico ne deriva una
ampia gamma di varietà, che talora si susseguono in maniera anche rapida nell’ambito di un
medesimo affioramento o fronte di cava: si
passa da marmi di colore prevalentemente grigio
scuro (bardigli) alla base della Formazione
Marmifera, a marmi di colore grigio e bianco
nelle parti intermedie, fino a marmi prevalentemente gialli nelle porzioni sommitali della formazione (l’assai pregiato marmo “Giallo di Siena”, o
“Giallo Siena”), tutti irregolarmente attraversati
da venature e motivi di vario colore e forma
(Fig.3). A titolo di esempio, la Fig.4 riporta alcune immagini indicative dell’aspetto di alcune
varietà in affioramento.
Al microscopio, i marmi in questione sono caratterizzati da un mosaico di fondo costituito da cristalli di
calcite, su cui si pongono in evidenza vene e aggregati policristallini (costituiti da mosaici di calcite a
granulometria maggiore rispetto al mosaico di fondo),
nonché relitti di fossili e livelli costituiti da minerali
non carbonatici (Fig.5). La microstruttura è fortemente dipendente dai caratteri originari della roccia
precedentemente al metamorfismo, diversi nelle varie
località e ai vari livelli della successione stratigrafica,
e soprattutto dipende dall’ubicazione rispetto agli
elementi tettonici locali; risulta pertanto assai difficile
riassumere in breve i variegati aspetti petrografici per
l’intero areale della Montagnola Senese.
Tuttavia si rileva, in genere, che il mosaico di fondo
dei marmi con i maggiori contenuti in impurezze non
carbonatiche (e.g. marmi giallo ocra e bardiglio,
aventi quantitativi di frazione non carbonatica intorno
a 1-3% in peso, e broccatello e altre varietà brecciate, il cui contenuto in impurezze silicatiche sale
notevolmente), sono caratterizzati da granulometria
fine, da contatti intercristallini lobati e da un allungamento preferenziale dei cristalli. I marmi più puri
(marmi bianchi e grigi chiari, con contenuti in impurezze non carbonatiche inferiori a 0.1 % in peso)
sono invece caratterizzati da granulometria più grossolana, contatti intercristallini più netti e assenza di
orientazioni preferenziali (Fig.6). È da accennare che
microstrutture differenti comportano una diversa
durevolezza e un diverso comportamento al degrado
nelle opere d’arte (Mugnaini et al., 2004).
Le vene che attraversano il mosaico di fondo, createsi
prevalentemente nelle fasi precoci della deformazione, sono costituite per lo più da mosaici di cristalli
di calcite a granulometria grossolana, con indizi di
ricristallizzazione dinamica (e.g. bordi interlobati,
geminazioni spesse e discontinue) e di una successiva
ricristallizzazione statica, concomitante al picco termico metamorfico, che ha portato alla formazione di più
piccoli cristalli poligonali lungo i contatti tra i grandi
cristalli a bordi lobati (Fig.7).
Fig.5 Aspetto generale dei marmi della Montagnola Senese in sezione sottile (circa 35 µm di spessore)
al microscopio ottico polarizzatore (immagini ottenute con solo polarizzatore)
General appearance of Montagnola Senese marbles in thin section (about 35 µm thick) under
polarized light microscope (plane polarized light)
Fig.6 Due esempi di microstrutture dei mosaici di fondo. Le immagini sono ottenute al microscopio ottico
polarizzatore in sezione ultrasottile (2-6 µm di spessore), con Nicol incrociati A) marmo giallo ocra
proveniente da Varco a Pelli B) marmo bianco venato proveniente da una delle cave di Montarrenti.
Si apprezza la granulometria spiccatamente più grossolana del marmo bianco rispetto al marmo giallo
Two examples of microstructures of fundamental calcite mosaics. Images are obtained under polarized
light microscope in ultrathin section (2-6 µm thick), with crossed polarizers A) ochre yellow marble
from Varco a Pelli B) veined white marble from Montarrenti. The coarser grain size of white marble
as to ochre yellow marble is well visible
LITHOLOGICAL-PETROGRAPHIC FEATURES AND
COMMERCIAL DENOMINATIONS
1-3 wt%, and broccatello and breccia varieties, whose
content in silicate impurities can be also very high)
are characterized by a fine grain size, lobate grain
boundaries and a preferential orientation of crystals.
Instead, pure marbles (white and light grey varieties,
whose content in not-carbonate minerals is lower
that 0.1 wt%) are characterized by a coarser grain size,
The Montagnola Senese marbles are carbonate rocks,
originally sea limestones formed in carbonate platform
environment (similar to that existing today at Bahamas
archipelago) in the Lower Jurassic (about 200-195
million years ago). These limestones turned into
marbles after the low grade metamorphism
experienced during the genesis of the
Apennines chain. Their geological history is
related to the history of the well known
Jurassic marbles of Apuan Alps: all these
marbles, in fact, are correlated for their
genesis, stratigraphic position and age.
The metamorphic thermal peak caused a
widespread recrystallization of the original
limestones, with a growth of the dimensions of
calcite crystals and the formation of new
minerals. Nevertheless, the metamorphism
was not able to erase completely most of the
features of the original limestones, and the
traces of the strong deformation underwent
before and during the thermal peak itself.
These features are visible till today from the
macroscopic to the microscopic scale, in the
form of chromatic variations and veinings of
different types and petrological significance.
Fig.7 A) vena di calcite (in alto) che attraversa il mosaico di fondo del marmo giallo ocra di Gallena
Also more recent geological events, like the
(in basso; immagine ottenuta al microscopio polarizzatore in sezione sottile, solo polarizzatore)
B) stessa inquadratura dell’immagine precedente ripresa al microscopio da catodoluminescenza,
karst phenomena which interested these
tecnica analitica che consente di evidenziare meglio le caratteristiche microstrutturali di rocce carbonatirocks starting from fractures derived from the
che quali i marmi C) dettaglio dell’interno di una vena (marmo giallo ocra di Gallena). Si evidenziano
grandi cristalli di calcite con geminati spessi e ricurvi, e più piccoli cristalli in accrescimento lungo i bordi
second phase stretching brittle deformation,
degli individui di grandi dimensioni (sezione sottile, Nicol incrociati) D) Un altro dettaglio di una vena di
calcite (marmo giallo ocra di Varco a Pelli), in una immagine ottenuta al microscopio polarizzatore in
contributed to create the peculiar chromatic
sezione ultrasottile (Nicol incrociati)
heterogeneity of these marbles (Mugnaini,
A) a calcite vein (top) crossing the fundamental mosaic (bottom) in ochre yellow marble from
Gallena.
The
image
is
obtained
under
polarized
light
microscope (plane polarized light)
2004). From the commercial point of view,
B) the same frame as picture A obtained with a cathodeluminescence microscope, an analytical
Montagnola Senese marbles consist of many
technique which allows to highlight very well microstructures of carbonate rocks like marbles
C) a detail of the interior of a calcite vein (ochre yellow marble from Gallena). Coarse grained calcite
varieties, which are usually strictly associated
crystals are characterized by the presence of thick and curved twinnings; small polygonal grains are
distributed along grain boundaries (thin section, crossed polarizers) D) another detail of a calcite
in the same outcrop or quarry: from dark grey
vein (ochre yellow marble from Varco a Pelli; image obtained under polarized light microscope,
marbles (“bardiglio”) at the base of the Marble
ultrathin section, crossed polarizers)
Formation, the colour changes into grey and
straight grain boundaries and lack of preferential
white in the middle part of the formation, up to
orientations (Fig.6). It is to be mentioned that different
prevailing yellow varieties in the upper part, the well
microstructures imply different durability and decay
known and precious Siena Yellow Marble (“Giallo di
behaviour in works of art (Mugnaini et al., 2004).
Siena”, or “Giallo Siena”). All these chromatic varieties
are interested by the irregular presence of veinings and Veins crossing the fundamental mosaics mainly
developed in the early phases of deformation.
drawings of various colour and shape (Fig.3).
They are prevalently constituted by coarse grained
As an example, Fig.4 shows some images representacalcite mosaics showing signs of dynamic recrystallizative of the appearance of some varieties in the country.
tion (e.g. interlobate grain boundaries, thick and
Under the microscope, Montagnola Senese marbles
discontinuous twinnings) and a successive static
are characterized by a fundamental mosaic composed
recrystallization concomitant to the metamorphic
of calcite crystals, on which coarser grained veins and
thermal peak, which caused the formation of small
polycrystalline aggregates, fossil relics and levels conpolygonal crystals along boundaries of coarse grained
stituted by not-carbonate minerals stand out (Fig.5).
calcite (Fig.7). Also polycrystalline aggregates, mainly
Microstructure depends on the original characters of
interpretable as structures inherited from the original
the rock before metamorphism, which were different
rock, show similar characters.
according to locality and position in the stratigraphic
succession, and above all it depends on the location as In not-carbonate levels (mainly corresponding to
schistosity planes) low grade metamorphic silicate
regards local structural elements, so that it is difficult to
minerals are found, like chlorite and epidote, besides
summarize briefly the variegated petrographic features
quartz, muscovite, albite, apatite, hematite (in yellow
all over the Montagnola Senese area.
marbles) and pyrite (in grey and bardigli marbles).
Nevertheless, as a general rule, the calcite fundamenFossil relics are inherited from the parent rock, and
tal mosaic of marbles with the major contents in
they are mainly represented by parts of Crinoidea and
not-carbonate impurities (e.g. ochre yellow and
other echinoderms (sea-urchins).
bardiglio marbles, with a not-carbonate fraction around
DIAMANTE Applicazioni & Tecnologia
11
dalla necessità di disporre
di materiale ornamentale di
pregio per la costruzione
della Cattedrale senese
(Figg.10, 11), il cui inizio
risale alla seconda metà del
XIII secolo.
Documenti conservati
all’Archivio di Stato di Siena
e all’Archivio dell’Opera
della Metropolitana di Siena
(Giorgi e Moscadelli, 2005)
riportano le zone di provenienza dei marmi utilizzati
Fig.8 Peloidi e aculei di ricci di mare nel marmo bardiglio di
Fig.9 La colorazione gialla delle varietà di colore giallo è da riferire a
nella prima fase costruttiva
Montarrenti (immagine ottenuta al microscopio polarizzatore in
ossidrossidi di ferro (soprattutto goethite) presenti come spalmature
sezione sottile, solo polarizzatore)
e piccoli aggregati all’interfaccia tra i cristalli di calcite.
del Duomo. Si tratta di
Peloids and sea-urchins aculei in bardiglio marble from Montarrenti
Nella foto sono visibili anche due cristalli di ematite (immagine
diversi atti notarili, per lo
(image obtained under polarized light microscope in thin section,
ottenuta al microscopio polarizzatore in sezione sottile, solo
plane polarized light)
polarizzatore con lente convergente)
più risalenti agli anni comThe yellow colour of the yellow varieties is to be referred to iron
presi tra il 1225 e il 1327,
oxy-hydroxides (mainly goethite) as coatings and small aggregates
Anche gli aggregati policristallini,
con i quali l’Opera del
at the interfaces of calcite crystals. In this photograph also two
hematite crystals are visible (image obtained under polarized light
per lo più corrispondenti a strutture
Duomo si assicurò il diritto
microscope in thin section, converging polarized light)
ereditate dalla roccia originaria,
di sfruttamento di cave.
mostrano simili caratteri.
In base alle indicazioni toponomastiche presenti è
Nei livelli non carbonatici, corrispondenti prevalentepossibile ricavare alcune informazioni sommarie sulmente alle superfici di scistosità, si realizza la conl’ubicazione delle cave stesse, che è da ricondurre
centrazione di minerali non carbonatici indicativi di
essenzialmente alla porzione meridionale della dorsametamorfismo di basso grado, quali clorite ed epidoto, le nei pressi della valle di Rosia e degli abitati di
oltre che quarzo, muscovite, albite, apatite, ematite
Tonni-Montarrenti, segnatamente alla zona del torren(nei marmi gialli) e pirite (nei marmi grigi e bardigli).
te Pagaccino (il “Pian di Lepre” degli antichi manoRelitti di fossili, ereditati dalla roccia madre, sono
scritti): “[...] unam meam terre boscate positam in
prevalentemente rappresentati da parti di crinoidi ed
contrata Santi Quirici ad Tonni in loco dicto El Piano di
altri echinodermi (ricci di mare).
Lepri, cui ex uno latere est Heremi de Valle de Rusia
Presso Montarrenti si riconoscono anche marmi a
et ex alio est Fei Gheradi et de sutus est fossatus,
grana finissima con abbondanti peloidi (granuli sferici
[...] ad utendum et fruendum ea per dictum tempus
di calcite microcristallina, Fig.8).
ad fodiendum et extraendum inde lapides marmora
Vale la pena infine fare un cenno all’origine della
que sunt in ea” (Guido di Grazietto di San Quirico a
colorazione dei famosi marmi gialli. Essa è da attriTonni concede in affitto a Frate Chiaro, operaio
buire alla diffusa e pervasiva presenza di goethite
dell’Opera di Santa Maria, un pezzo di terra boscata
(α-FeOOH) sotto forma di minuti cristalli, o di ancor
posto in contrada San Quirico a Tonni, nel luogo detto
più fini colloidi di ossidi di ferro, ubicati all’interfaccia
Pian di Lepre, confinante con i possedimenti dell’eretra i cristalli di calcite (Fig.9). Tali elementi pigmenmo di Val di Rosia, di Feo di Gherardo e con un fossatanti, la cui quantità è sempre di gran lunga inferiore
to, per dieci anni e per la pigione annua di venti
all’1% in peso, erano già presenti nella roccia antecesoldi, dando la facoltà di estrarre marmi; 15 novemdentemente al metamorfismo e ivi sono rimasti al di
bre 1292).
fuori del proprio campo di stabilità termodinamica; in
In epoca posteriore, l’escavazione ha interessato un
parte si sono inoltre introdotti o ridistribuiti nella
areale ben più vasto, implicando l’intera fascia occimassa rocciosa attraverso fratture posteriori all’evento metamorfico (tettonica fragile distensiva).
Sulle rocce in oggetto si verifica pertanto l’intreccio di
articolati fenomeni pre-, sin- e post-metamorfici, che
hanno reso il “Giallo di Siena” una assoluta rarità in
natura, e pertanto un prodotto assai pregiato e ricercato come materiale lapideo ornamentale da molti
secoli.
LOCALITÀ STORICHE DI APPROVVIGIONAMENTO
E IMPIEGO NELL’EDILIZIA MONUMENTALE
Le diverse varietà cromatiche dei marmi della
Montagnola Senese sono state estratte fin da tempi
antichi per la realizzazione di opere di elevato pregio
artistico-architettonico, sia nel territorio senese che in
più vasto ambito nazionale ed internazionale.
Alcuni Autori ipotizzano che l’area della Montagnola
Senese possa essere stata sfruttata per l’estrazione di
materiale lapideo di pregio già in età romana imperiale, riferendosi alla Montagnola Senese come l’areale
di provenienza di breccia dorata, breccia gialla e
breccia gialla fibrosa, pregiate pietre policrome assai
diffuse in numerose chiese romane (Bruno e
Lazzarini, 1995).
Tuttavia è in epoca Medievale che si verifica una più
importante estrazione di questi marmi, stimolata
Fig.10 Il Duomo di Siena. La dicromia del paramento è ottenuta dall’accostamento di marmi
provenienti dalla Montagnola Senese (in prevalenza le varietà di colore grigio-bianco) e della
serpentinite, prevalentemente proveniente dal territorio di Murlo (circa venti chilometri a sud di
Siena). La maggior parte della statuaria è realizzata con marmi di provenienza apuana
The Cathedral of Siena. The peculiar black-white duotone is obtained with the combined
use of prevailing white-grey varieties of marbles from Montagnola Senese and dark
serpentinite, mainly deriving from Murlo territory (about twenty kilometres south of Siena).
Most of the marble sculptures are realized with Apuan marbles
cia), precious polychrome stones diffused in many
Roman churches (Bruno and Lazzarini, 1995).
However, an important exploitation of these marbles
began during the Middle Ages, stimulated by the
necessity of ornamental materials for the construction
of the Sienese Cathedral (Figs.10, 11), whose
beginning is dated back to the second half of the 13th
century. Historical documents kept at the State
Archives of Siena and at the Archives of Opera della
Metropolitana of Siena (Giorgi and Moscadelli, 2005)
quote the localities of provenance of marbles used in
the first building phase of the Cathedral.
These documents consist in notarial deeds, whose age
is comprised between 1225 and 1327, with which the
institution responsible of the construction of the
Cathedral (Opera del Duomo) got the right to exploit
Montagnola Senese quarries.
The ancient place-names reported on these documents
suggest that the quarrying activity in that age was
concentrated in the southern part of the Montagnola
Senese ridge in the Rosia valley near TonniHISTORICAL QUARRYING SITES AND USE IN
Montarrenti villages, in particular near Pagaccino
STONE CULTURAL HERITAGE
stream (quoted in the documents as “Pian di Lepre”):
The Montagnola Senese marbles have been quarried
“[...] unam meam terre boscate positam in contrata
since ancient times and used in valuable buildings not
Santi Quirici ad Tonni in loco dicto El Piano di Lepri,
only in the Sienese territory, but also in other Italian
cui ex uno latere est Heremi de Valle de Rusia et ex
and European cities.
alio est Fei Gheradi et de sutus est fossatus, [...] ad
Some Authors hypothesize that Montagnola Senese
utendum et fruendum ea per dictum tempus ad
could be exploited for the production of ornamental
fodiendum et extraendum inde lapides marmora que
stones starting from Imperial Roman age, referring to
sunt in ea” (Guido di Grazietto from San Quirico a
the Montagnola Senese as the zone of provenance of
Tonni leases a piece of land with wood to Frate Chiaro,
breccia dorata (golden breccia), breccia gialla (yellow
workman of the Cathedral building site. The land is in
breccia) e breccia gialla fibrosa (fibrous yellow brecSan Quirico a Tonni, in the place called Pian di Lepre,
and confines with the
properties of the Rosia
Valley monastery, with
the properties of Feo di
Gherardo and with a
ditch. The owner leases
it for ten years at the
price of twenty soldi
per year, giving the
possibility to quarry
marbles; 1292,
November the 15th).
In later times, the
quarrying activity was
extended to a wider
area, comprising the
whole western side of
the Montagnola Senese
ridge where the Marble
Formation crops out,
sometimes after
uncovering of the
overlying rocks.
Archives documents
from the beginning of
the 15th century quote
also sites in the northern
part of the ridge:
“[...] tertiam partem pro
Fig.11 Esempio di impiego delle diverse varietà dei marmi della Montagnola Senese in un settore rappresentativo del paramento del
Campanile del Duomo di Siena. L’uso combinato di diverse varietà cromatiche è dovuto prevalentemente a restauri successivi
indiviso unius sue
An example of use of different varieties of Montagnola Senese marbles in a representative portion of the external wall of the Siena
marmiere que dicitur la
Cathedral bell tower. The combined use of many chromatic varieties is mainly due to consecutive restoration interventions
At Montarrenti, also very fine grained marbles with
abundant peloids (spheric grains of microcrystalline
calcite) are present (Fig.8).
Finally, it is worth mentioning the origin of the colour
of the famous yellow marbles. Their colour is to be
attributed to the diffuse and pervasive presence of
goethite (α-FeOOH) as minute crystals or very fine iron
oxides colloids placed at the interfaces between calcite
crystals (Fig.9). These pigments, generally representing less than 1 wt% of the total rock, were present
before the metamorphic event (and there remained
out of their thermodinamic stability field), and partially
got in or redistributed in the rock starting from fractures
formed during late extensional brittle deformation.
Thus these marbles are the consequence of complex
pre-, sin- and post-metamorphic processes, which
have made the Siena yellow marble a very rare
product in nature and so very precious and soughtafter ornamental stone since long time ago.
DIAMANTE Applicazioni & Tecnologia
13
dentale della Montagnola Senese in cui affiora la
Formazione Marmifera, talora con scoperchiatura delle
formazioni soprastanti. Già nei primi anni del XV
secolo, infatti, i documenti di archivio sopra citati
fanno riferimento a cave ubicate nella porzione settentrionale della dorsale:
“[...] tertiam partem pro indiviso unius sue marmiere
que dicitur la Marmiera de Gallena, posite in curia de
Gallena predicta, cui totem marmiere ex uno via
comunis et ex alio dicti venditori set ex alio Nelli
Macthei Mei [...]” (Niccolò del fu messer Niccolò
Scotti da Siena, per il prezzo di otto fiorini d’oro,
vende a Niccolò del fu Francesco del Nero da Siena,
setaiolo, camerlengo dell’Opera di Santa Maria, la
terza parte pro indiviso di una sua cava, detta la
Cava di Gallena, posta nella curia di Gallena, confinante con i possedimenti del venditore, di Nello di
Matteo di Meo e con la via comune; 18 aprile 1402).
Per i marmi utilizzati nei ripetuti restauri e rifacimenti
della Cattedrale senese, documenti ottocenteschi
(Tommi, 1890) citano le zone di antica provenienza
ed inoltre le località di Gallena, Tegoia, Pegli (= Pelli),
Lucerena, Palazzo al Piano e Cerbaia (Fig.2).
L’impiego nel Duomo di Siena riguarda sia il rivestimento esterno che gli interni. Di particolare importanza è il pavimento: realizzato con le tecniche del
graffito, del commesso marmoreo e dell’intarsio,
occupa una superficie di circa 2500 metri quadrati e
si compone di 56 figure rappresentanti Scene
Bibliche, Sibille e Allegorie circoscritte da cornici
decorate (Fig.12). L’effetto policromo è ottenuto dall’accostamento delle molteplici varietà di marmi della
Montagnola Senese e di altre pietre ornamentali di
prevalente derivazione locale (Giamello et al., 2005).
I marmi della Montagnola Senese sono stati utilizzati
come materiali prevalenti anche in altre opere d’arte
del centro storico di Siena, quali la Cappella di Piazza
del Campo (XIV secolo, Fig.13), la Fonte Gaia di
Jacopo della Quercia (XV secolo), le Logge del Papa
(XV secolo), la Loggia della Mercanzia (XV-XVIII
secolo), la facciata della Chiesa di San Raimondo
(XVII secolo); in un numero ancor maggiore di casi,
in elementi architettonici decorativi di facciate di
chiese e palazzi (Giamello et al., 1992).
Oltre al massiccio impiego nel centro storico, è attestato anche l’uso nel contesto della Montagnola o di
zone limitrofe, come per esempio in alcune delle belle
pievi e canoniche del Romanico senese, anche se il
loro utilizzo in questi ambiti è subordinato a quello
della cosiddetta “pietra da torre” (Moretti e Stopani,
1981; Gandin et al., 2008).
Al di fuori del territorio senese, è noto l’impiego dei
marmi della Montagnola a Firenze per il cantiere di
Santa Maria del Fiore dalla metà del XIV secolo, e ad
Orvieto per la costruzione della facciata della
Cattedrale a partire dal 1321 (Parenti, 1995).
È tuttavia nel corso del XVII e del XVIII secolo e in
periodi successivi che si registra la più vasta diffusione dei marmi della Montagnola Senese, e segnatamente delle pregiate varietà di colore giallo, le quali
sono state massicciamente richieste in ambito nazionale ed internazionale per l’impiego in interni.
È proprio dalla unicità delle sue caratteristiche cromatiche che scaturisce il grande successo del “Giallo di
Siena”, usato come pietra ornamentale nelle decorazioni di palazzi nobiliari, corti e cattedrali di tutta
Europa (Borghini, 1997).
L’attività estrattiva della Montagnola Senese è stata
continua nei vari secoli, tant’è che ad oggi risulta
estremamente difficile riconoscere tracce di escavazione e lavorazione antiche, essendo la maggior parte
delle cave originarie oggetto di estrazione fino a
tempi molto recenti e, in parte, anche attuali.
BIBLIOGRAFIA / REFERENCES
- Borghini G. (a cura di) (1997). Marmi antichi. Ed. De Luca,
Roma.
- Bruno M., Lazzarini L. (1995). The discovery of the Sienese
provenance of “Breccia Dorata”, “Breccia Gialla”, “Breccia
Gialla Fibrosa” and the origin of “Breccia Rossa Appenninica”.
Actes IV Conference ASMOSIA, Bordeaux, 77-82.
- Decandia F.A., Lazzarotto A., Liotta D., Cernobori L.,
Nicolich R. (1998). The Crop 03 traverse: insights on postcollisional evolution of Northern Apennines. Memorie della
Società Geologica Italiana, 52, 427-439.
- Gandin A., Giamello M., Guasparri G., Mugnaini S., Sabatini
G. (2000). The Calcare Cavernoso of the Montagnola Senese
(Siena, Italy): mineralogical-petrographic and petrogenetic
features. Mineralogica et Petrographica Acta, 43, 271-289.
- Gandin A., Guasparri G., Mugnaini S., Sabatini G. (2008).
La “pietra da torre” nel centro storico di Siena.
Etrurianatura, 5, 82-94.
- Giamello M., Guasparri G., Neri R., Sabatini G. (1992).
Building materials in Siena architecture: type, distribution
and state of conservation. Science and Technology for
Cultural Heritage, 1, 55-65
- Giamello M., Droghini F., Mugnaini S., Guasparri G.,
Sabatini G., Scala A., Morandini M. (2005). Il Pavimento
marmoreo del Duomo di Siena. Caratterizzazione dei materiali e dello stato di conservazione. In Caciorgna M., Guerrini
R., Lorenzoni M. (a cura di) “Studi interdisciplinari sul
Pavimento del Duomo di Siena. Iconografia, stile, indagini
scientifiche”. Atti del Convegno internazionale di Studi
(Siena, 27-28 settembre 2002). Opera della Metropolitana di
Siena, Collana di studi e ricerche, 2, Edizioni Cantagalli,
Siena, 173-197.
- Giannini E., Lazzarotto A. (1970). Studio geologico della
Montagnola Senese. Memorie della Società Geologica
Italiana, 9, 451-495.
- Giorgetti G., Goffé B., Memmi I., Nieto F. (1998).
Metamorphic evolution of Verrucano metasediments in the
Northern Appennines: new petrological constraints. European
Journal of Mineralogy, 10, 1295-1308.
- Giorgi A., Moscadelli S. (2005). Costruire una cattedrale.
L’Opera di Santa Maria di Siena tra XII e XIV secolo. In Riedl
P.A., Seidel M. (a cura di) “Die Kirchen von Siena”, Vol. 3,
Deutscher Kuntsverlag, München, Germany.
- Liotta D. (2002). D2 asymmetric folds and their
vergence meaning in the Montagnola Senese metamorphic
rocks (inner northern Apennines, central Italy). Journal of
Structural Geology, 24, 1479-1490.
- Meccheri M., Brogi A., Liotta D. (2008). Strutture
polideformate in complessi metamorfici di basso grado:
esempi dalla Montagnola Senese, Toscana centrale.
Rendiconti online della Società Geologica Italiana, 1, Note
Brevi, 107-111.
- Micheluccini M., Moretti A., Panti F., Cartei B. (1981).
I marmi della Montagnola Senese. Amministrazione
Provinciale di Siena, Siena.
- Moretti I., Stopani R. (1981). Romanico Senese. Salimbeni
Libreria Editrice, Firenze.
- Mugnaini S. (2004). I marmi della Montagnola Senese
(Siena, Italia). Studio mineralogico-petrografico e geochimico, caratterizzazione delle sostanze pigmentanti e analisi
delle modalità di degrado. Tesi di Dottorato in Scienza per la
Conservazione dei Beni Culturali, XV Ciclo, Università degli
Studi di Firenze.
- Mugnaini S., Conti P., Giamello M., Guasparri G., Sabatini
G., Scala A. (2004). The Montagnola Senese marbles (Siena,
Italy). Study of the microfabric and physical decay processes. Proceedings of the 10th International Congress on
Deterioration and Conservation of Stone (Stockholm, 27
giugno - 2 luglio 2004), 147-154.
- Parenti R. (1995). Approvvigionamento e diffusione dei
materiali litici da costruzione di Siena e dintorni.
In Lamierini D. (a cura di) “Le pietre delle città d’Italia.
Atti della giornata di studi in onore di F. Rodolico”.
Le Monnier, Firenze, 87-108.
- Tommi C. (1890). I minerali delle prov. di Siena e
Grosseto. R. Camera di Commercio ed Arti di Siena, Stab.
Tip. Nava, Siena.
Chapel (14th century, Fig.13), Fonte Gaia from
Jacopo della Quercia (15th century), Logge del
Papa
(15th century), Loggia della Mercanzia (15th-18th
century), the façade of San Raimondo church (17th
century).
In a major number of cases they are found in
decorative elements of brick and/or stone façades
of churches and palaces (Giamello et al., 1992).
Besides the use in the historical centre, these
marbles are very diffused as building stones in the
Montagnola Senese area and in the surrounding
territory, like in some of the beautiful Romanesque
parish churches, even if their use is subordinate
compared with the so called “tower stone” (Moretti
e Stopani, 1981; Gandin et al., 2008).
Outside the Sienese territory, Montagnola marbles
have been used for example in Santa Maria del
Fiore Cathedral of Florence starting from the half of
the 14th century, and in the façade of the
Cathedral of Orvieto starting from 1321 (Parenti,
1995). Nevertheless, the major diffusion of these
marbles in Italy and outside of Italy happened
during 17th and 18th century and later, especially
regarding the valuable yellow varieties of “Giallo di
Siena”, a product in great demand especially for
Fig.12 Una scena del Pavimento del Duomo di Siena: Acab ferito a morte (Alessandro
Franchi, 1878), interamente realizzata con le diverse varietà cromatiche di marmi della
Montagnola Senese
A scene of Siena Cathedral floor: Acab mortally wounded (Alessandro Franchi, 1878),
entirely realized with different chromatic varieties of Montagnola marbles
Marmiera de Gallena, posite in curia de Gallena predicta, cui totem marmiere ex uno via
comunis et ex alio dicti venditori set ex alio Nelli
Macthei Mei” (Niccolò, son of Niccolò Scotti from
Siena, sells the third part of his quarry to Niccolò, son
of Francesco del Nero from Siena, silk worker and
chamberlain of the Opera del Duomo.
The quarry is in Gallena, adjoining the properties of the
vendor, the properties of Nello di Matteo di Meo and
the common road, and it is sold for the price of eight
golden florins; 1402, April 18).
Documents from 19th century (Tommi, 1890) quote the
ancient provenance sites and also Gallena, Tegoia,
Pegli (Pelli), Lucerena, Palazzo al Piano and Cerbaia
(see Fig.2) as quarrying sites of the marbles used in
the numerous restorations interventions of the
Cathedral. Montagnola Senese marbles are used in
both the inner and the outer parts of the Cathedral.
The floor is particularly valuable: spread over about
2500 square meters, it was realized with the
techniques of graffito, marble joining and inlay, and it is
composed by 56 panels representing Biblical stories,
Sibyls and Allegories surrounded by decorated frames.
The polychrome effect is obtained by the combination
of all the varieties of Montagnola Senese marbles and
other ornamental stones of local provenance (Giamello
et al., 2005). Montagnola Senese marbles have been
used as prevailing material also in other works of art of
the historical centre of Siena, like Piazza del Campo
Fig.13 Altro esempio di impiego prevalente di marmi della Montagnola
Senese nel centro storico di Siena: la Cappella di Piazza del Campo
Another example of use of Montagnola marbles as prevailing stone in the
historical centre of Siena: the Piazza del Campo Chapel
the ornamental use in interiors in noble palaces, courts
and cathedral all over Europe (Borghini, 1997).
Quarrying activity in Montagnola Senese has been
continuous since the Middle Ages, so that it is
difficult to recognize ancient working traces, since the
original quarries have been exploited up to very recent
times and, partly, they are exploited also today.
DIAMANTE Applicazioni & Tecnologia
15