La natura geologica dell'area casentinese-romagnola
Il versante toscano delle Foreste Demaniali Casentinesi dove è situato l'Arboreto appare dal punto di vista geologico molto diverso da quello romagnolo. Mentre quest'ultimo è caratterizzato esclusivamente da affioramenti rocciosi rappresentati dalla Marnoso-Arenacea del Burdigaliano sup.-Tortoniano sup., quello toscano risulta essere più eterogeneo e frammentato. 
L’area su cui è situato l'abitato di Badia Prataglia e le zone ad essa adiacenti sono caratterizzate dall’affioramento di varie formazioni quali le Arenarie del Monte Falterona (Acquitaniano-Langhiano), dalle Arenarie del Monte Cervarola (Acquitaniano-Langhiano sup.) e gli scisti varicolori (Eocene medio-Acquitaniano).
Badia sorge in particolare lungo la fascia in corrispondenza della quale si hanno le deformazioni tettoniche, legate al sovrascorrimento delle Unità Cervarola-Falterona (costituite dalle Arenarie del Monte Cervarola, le Arenarie del Monte Falterona e gli Scisti Varicolori), sull'Unità di Monte Nero (rappresentata, intorno a Badia, dalla Marnoso Arenacea).
In corrispondenza dei sovrascorrimenti affiorano gli Scisti Varicolori, che costituiscono il livello principale su cui si ha lo scollamento tra le due Unità.Per quanto riguarda l'Arboreto, la natura geologica del terreno è caratterizzata dalla presenza degli scisti varicolori (argilliti, argilliti marnose e marne siltose di colore rosso vinaccia, grigio e grigio-verdastre a fratturazione scheggiosa).

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