Il Territorio di Nettuno e dintorni, fino ai rilievi dei Monti Lepini, presenta una morfologia piuttosto piatta con dune che non superano gli ottanta metri di altezza ed alcune depressioni, con quota negativa, intorno al metro.
La costa è a falesia in alcuni punti del Territorio di Anzio ed è formata, litologicamente, da una calcarenite fossilifera chiamata "Macco"; va gradualmente appiattendosi avvicinandosi a Nettuno, ed è piutttosto piatta, tranne in alcuni punti, con rilevamenti sabbiosi, avvicinandosi a Torre Altura.
Ad una morfologia piatta, semplice corrisponde invece, in profondità, una struttura complessa, costituita da più cicli sedimentari e "a gradinata" con rialzamenti ed abbassamenti, che ripete la formazione del basamento calcareo (fig. 1).

La storia geologica di Nettuno inizia quando si hanno le prime avvisaglie di emersione di un mare "Pliocenico" che ricopriva tutta la regione ed era più alto del livello attuale di circa 100 -120 metri.
Testimonianza della linea di riva di questo mare sono i fori di Litodomi (molluschi marini) che si osservano nella grotta del Fossellone a quota 100-120 metri sul livello del mare nel Monte Circeo che costituiva allora una isola emersa.
In questo mare profondo qualche centinaio di metri si andavano depositando potenti serie di argille grigio azzurre (Piacenziane).
Il fondo di questo mare non era stabile, ma cedeva al peso dei materiali di accumulo.
Infatti lo spessore del corpo argilloso, in alcuni punti raggiunge alcune centinaia di metri. Siamo in un periodo lontano 5 -6 milioni di anni, le correnti convettive subcrostali della Terra spingevano il "cratone" (zatterone) Africa verso il Continente Europeo; le Alpi e gli Appennini completavano la loro formazione.
Con il passar del tempo, la fossa di deposito delle argille si andava riempiendo; il mare diventava sempre meno profondo ed i sedimenti da argillosi si trasformavano in sabbiosi, ricchi di conchiglie e dei loro resti.
Alla fine del Periodo Pliocene (1. 800. 000 anni fa ) qualche regione del territorio emergeva. In alcune perforazioni (Colle Parito), nel Macco alterato, a circa 60 m. di profondità, si sono trovate concrezioni travertinose con impronte di canne di palude. I depositi di argille azzurre "piacenziane" del Periodo Pliocene Inferiore ( 5-6 milioni di anni ) affiorano ad Anzio, in una culminazione "anticlinale" in località Tor Caldara.
Esse costituiscono anche il basamento impermeabile che si trova ad un centinaio di metri e più, non solo nella zona di Nettuno, ma anche in quasi tutta la costa Tirrenica, fino alle pendici degli Appennini.
Queste argille, nel Territorio, sono poco ricche di fossili macroscopici, si possono trovare alcuni livelli di Ostrea coclear, Cidaris (echinide), Clamys, Angeloni, Nucule, Turritelle, Venus, Dentalium, mentre, più numerosi sono i microfossili planctonici: Globigerine, Amphistegine, Bulimine, Cassiduline, Discorbis.
La parte detritica delle argille non organica, contiene: pirite, glauconite, quarzo, calcite, e pochissimi elementi vulcanici. In quell' epoca, l'attività vulcanica dei Colli Albani non si era ancora svegliata pur essendo in atto movimenti orogenetici, d'innalzamento e abbassamento del suolo.

La struttura morfologica e geologica originaria delle argille azzurre, formatosi sotto le spinte delle onde orogenetiche dovute all' avvicinarsi dell'Africa alla zolla Eurasiatica, è costituita da una serie di "anticlinali" (dossi) e "sinclinali" (avvallamenti) e precisamente: una culminazione anticlinale ad Anzio - Lavinio, una sinclinale a Nettuno nella zona del Fosso Loricina; un' anticlinale nella zona Acciarella, Casale Nuovo, Colle S. Antonio, Borgo S. Maria, Borgo Sabotino, una sinclinale a Latina, un'anticlinale a Capo Portiere ed una sinclinale ad Aprilia.
Queste strutture abbastanza regolari sono state sconvolte dagli ultimi contraccolpi dell' Orogenesi Alpina con "faglie" (fratture) di compressione lungo la direttrice: Lavinio - Albano - Tivoli, Fosso Loricina - La Campana - Fonte dell' Ermellino - Lanuvio - Albano - Grottacce - Le Ferriere - Cisterna - Cori - Colleferro - Astura - Ferriere - Albano - Capo Portiere - Borgo Piave - Borgo Podgora - Cisterna - Tivoli; faglie distensive con direzione NW-SE, lungo le direttrici Terracina - Latina - Borgo Montello - Le Ferriere - Ardea e Tor Caldara - Acciarella - Borgo Sabotino - Borgo Grappa.

Le linee tettoniche si sono formate dopo il Pliocene, interessando probabilmente, oltre che il Pliocene argilloso e gli strati sopra di esso, anche il substrato calcareo, sotto il Pliocene, ripetendo il motivo di struttura a grandinata con Hòrst e Gralven, attirando tutta una serie di vulcani, dai Sabatini ai Colli Albani. Vulcani e spaccature che hanno ricoperto la zona di lave, pozzolane e ceneri per quasi un milione di anni fino ad epoca a noi vicina.
(Si veda la fig. 2).

Le argille "piacenziane" sono, dal punto di vista geotecnico, buoni materiali per fondazioni sia superficiali che profonde risultando terreni preconsolidati con modulo di compressibilità molto elevato, si prestano anche bene per laterizi.

Sulle argille si è depositato nei periodo Pliocene medio -superiore (2 -4- milioni di anni) il " Macco ", una biocalcarenite fossilifera più o meno cementata con piccoli ciotoli di selce e calcare del Cretaceo. Nel Borgo di Nettuno il "Macco" si trova fino all' altezza di12 m circa sul livello del mare, affiora vicino alla Scuola di Pubblica Sicurezza, a Villa Borghese, dietro al Cimitero Americano, lungo la sponda destra del Fosso Cacamele, nel Fosso Dell' Ermellino a Cadolino. A Torre dei Monumento, dove l' altezza topografica è sui 4Om, il Macco si trova a debole profondità, così pure alla Campana.

Ad un centinaio di metri, a ovest del Parco Loricina, attraversato dal corso d'acqua Loricina, il Macco è quasi affiorante, (l'altezza topografica è sugli otto metri), mentre nel Parco Loricina il Macco si trova ad una profondità di 25 - 30m. Solo una frattura può spiegare un dislivello fra le due parti per una distanza in superficie cosi breve. Nella zona di S. Rocco e a Cretarossa (dove l' altezza topografica è sui 6 -10m) il Macco si trova sui 30m di profondità; andando verso Torre Astura, non sì può parlare di un aumento costante detta profondità del Macco, poiché, in alcuni punti, come Tre Cancelli, Scopone, Borgo Montello; la biocalcarenite si trova da zero a 20m sul livello del mare con una superficie topografica di 40 - 50m. In altre zone, limitrofe alle precedenti, il Macco è stato apportato via dall'erosione, o a causa di faglie si trova a maggiore profondità sotto un pacco di argille del Piano Siciliano, successivo a quello di nascita del Macco.

Ben sanno di questa situazione i contadini della zona dello Scopone, della Verdiana e di Tre Cancelli, in quanto, scavando pozzi per la ricerca della falda idrica, incontrano il Macco dai 35 ai 60m di profondità, mentre, a solo un centinaio di metri di distanza, a quella profondità, incontrano solo le argille del Piano Siciliano, per un notevole spessore. Per tutte queste considerazioni, piuttosto che una monoclinale integra, con inclinazione media di circa 20° VERSO Est-Sud Est, e culminazione assiale ad Anzio - Lavinio, come indicato dalla letteratura corrente, il Macco appare come una serie di blocchi fagliati, rialzati, come tra il fosso Calcamele e fosso del Quinto,con una faglia lungo il fosso Cacamele sulparallela alla costa, e un'altra faglia trasversale lungo il fosso del Quinto perpendicolarmente alla costa e tra Anzio e Nettuno (compreso il Borgo). In altri punti i blocchi si sono infossati incominciando da Via Lucania, Via Piemonte, Via Palermo fino al cantiere navale del Porto, con una faglia in corrispondenza del corso d'acqua Loricina, faglia che prosegue verso il Fosso del Quinto. Altre fratture sono state precedentemente segnalate. ( fig: 3).

Il Macco è notevolmente fossilifero. Tra i macrofossili si possono osservare: livelli a Terebratula, ampolla, a Pecten Jacobeus Pecten flabelliformis, Acquipecten Opercularis, Chlamis varia, Ostrea lamellosa, Spondylus concentricus, Arca barbata, Thracia, Natica millepunctata, Turritella vermicularis, Schizechinus serialis, Cidaris florigemma, Dorocidaris, Spatangus purpureos cioè Brachiopodi, Lamellibranchi, Gasteropodi ed Echinidi. Tra i microfossili: Elphidium crispum, Hastigerina planorbis, Cibecides pseudanugerianus, Discorbis globuralis, Texularia sagittula, nonioncitai, Rotalia perlucida, Eponides frigidus, Briozoi

A Nettuno il Macco si presenta sotto diverse facies o aspetti: una facies limosa argillosa sabbiosa di colore grigio od avana, una facies sabbiosa concrezionata di colore giallino, similitoide, una facies litoide. Le diverse facies si possono trovare in alternanza. Lo spessore del Macco può arrivare fino a 80 - 100 m.
Nella zona del corso d'acqua Loricina, in un pozzo profondo 93m, si è attraversato il Macco nella facies litoide e semilitoide di colore grigio e avana per 63 m, il pozzo è attestato a 93m nel Macco litoide grigio ed eroga circa 2300 l min.; l'acqua risale in superficie di circa 2m rispetto al livello topografico.
Dal punto di vista geotecnica il Macco è un buono e talora ottimo terreno per fondazioni sia superficiali che profonde.

La facies sabbiosa concrezionata, non quella troppo sciolta, si comporta come un sabbione preconsolidato con pressione di consolidazione P = 40-50 bar e modulo edometrico di compressibilità molto elevato e comunque E > 100 Kg/cmq; nella facies sabbiosa con abbondante matrice limosa argillosa, che è la parte del Macco che ha le caratteristiche geotecniche più basse, ha i seguenti parametri: peso dell'unità di volume y = 1,9 t/mc; coesione C = O -0,1 Kg/cmq; attrito 0 = 32°-35°, N.36 - 45 colpi/piede pressione ammissibile al pocket penetrometer 3-6 kg/cmq; carico di preconsolidazione = 30 bar; modulo edometrico elevato, comunque E > 100 Kg/cmq .
La permeabilità del Macco per porosità è variabile con il grado di cementazione. Ha buona e grande permeabilità ove si trovano spaccature, semipermeabile o impermeabile quando è preponderante la componente limosa argillosa
In epoca romana il Macco veniva macinato e poi cotto per fare della calce.

Alla fine del Periodo Pliocene, inizio Quaternario, circa 1.800.000 anni fa, si verificavano nella zona importanti cambiamenti: il clima, prima caldo, si andava raffreddando. Fauna e flora di regimi più freschi andava a sostituire animali e piante di caratteristiche tropicali. Si completava anche l'apertura dello Stretto di Gibilterra tra l'Atlantico ed il Mediterraneo, determinando l'apporto di; nuove specie di molluschi e foraminiferi (microfossili), che si troveranno poi come fossili nei sedimenti dei terreni a Nettuno.

La stratigrafia del territorio Pleistocenico (inizio e medio Quaternario), presenta particolare complessità perché a determinare la facies e l'assetto delle diverse formazioni hanno concorso, oltre ai fattori isostatici, eustatici e climatici, anche fattori locali, che, in concomitanza, e talora in contrasto, ne hanno complicato gli effetti.
I fattori locali sono rappresentati dal fiume Astura e dai suoi affluenti, dai Corsi d'acqua Loricina, Cacamele, La Mola e dai vulcanismo dei Colli Albani, soprattutto dal vulcano Artemisio che è stato attivo per più di 700 mila anni, fin quasi ai nostri giorni.

L'Astura e la sua foce subirono, durante il Quaternario notevoli spostamenti, con conseguenze sia nell' assetto dei depositi, direttamente legati al regime fluviale, sia nell'accumulo e nell' estensione dei depositi marini litorali. I prodotti del vulcanismo coprirono a più riprese il paesaggio circostante, colmando depressioni e deviando i fiumi.
L'Era Quaternaria, in generale; inizia con una trasgressione marina, apportando nei sedimenti "ospiti nordici": molluschi che vivevano in un mare freddo dell' Atlantico del Nord (Arctica islandica, Mya truncata, Crisodomus sinistrorsus, Panopea norvegica, Buccinum undatum, Chlamis islandica, Tectonia affinis ecc..).

I sedimenti di questo mare, chiamati Calabriani-Siciliani, sono formati, in genere, da argille sabbiose grigie e, secondariamente, da sabbie grigio verdi che, nella parte più alta, diventano gialle e arricchite di brecciolino siliceo e calcareo con molti elementi vulcanici, come: magnetite, ematite, Augite orneblenda granati, briotite. Il Calabriano è ben rappresentato a Lavinio e Tor Caldara con argille sabbiose e sabbie grigie, tutti sedimenti ricchi di fossili di Periodo freddo, il Piano Siciliano è ben rappresentato a Nettuno lungo il litorale, nella zona del Poligono, alle grottacce e nell'entroterra.

A Nettuno, le argille grigie del Siciliano si trovano sopra il Macco. La loro presenza inizia lungo la direttrice, nella zona del Loricina, alla profondità di 10 - 12m dal piano di campagna e, a diverse profondità fino alle pendici delle montagne.

In generale le argille del Piano Calabriano-Siciliano riempiono le depressioni del Pliocene; non si rinvengono là dove il Macco è affiorante o quasi, essendo state apportate dall'erosione o mai deposte. Si veda la fig. 4.

In generale la struttura delle argille del Calabriano-siciliano, ripete quella del Macco sottostante: un rialzamento lungo tutta la costa, da Lavinio - Anzio - Nettuno, fino al Fosso Loricina, un abbassamento nella zona del Fosso Loricina, un risollevamento fino a Capo Portiere
Nell' entroterra vi è un notevole abbassamento; soprattutto nella zona di Piscina Cardillo e a Macchia Grande. Al di là della linea tettonica Latina-Ferriere-Ardea, tranne che nel triangolo Ferriere-Cisterna-Borgo Piave, dove c'è un Hòrst (rialzo), le argille Siciliane si approfondiscono ed il loro spessore aumenta fino a 200-300m, Ciò fa pensare ad una depressione verso l'entroterra, dove si accumulavano un maggior numero di sedimenti, mentre i rialzamenti lungo la costa portavano all'isolamento bracci di mare con la formazione di un paesaggio di tipo lagunare.
La fig. 5 rappresenta, in linea di massima il paesaggio.

Le argille Calabriane-Siciliane si comportano come terreni impermeabili costituendo il letto della principale falda acquifera di Nettuno e dintorni. Verso la fine del Piano Siciliano il mare andava regredendo, l'attività vulcanica si faceva più intensa.
Recentemente, nel parco Loricina, in sondaggi meccanici, intercalati a strati argillosi si sono trovati livelli, di debole spessore, di sabbie fini, molto ricche di elementi vulcanici; quindi durante il deposito delle argille del Siciliano il vulcano Artemisio dei Colli Albani era gia attivo (700.0000-800.000 anni).

Si veda la fig. 6 che mette in evidenza la struttura della zona Loricina con l'episodio vulcanico:

Probabilmente alcune delle faglie sopra descritte che hanno interessato le argille del Pliocene, il Macco ed i sedimenti del Calabriano-Siciliano, sono di questo periodo, dalle spaccature fuoriuscivano vapori, ceneri, fanghi piroclastici, pozzolane, lave; il grande cratere Artemisio iniziava la sua attività che doveva durare fino quasi ai nostri giorni, ricoprendo tutta la zona dei suoi prodotti vulcanici.

Si formavano così i primi tufi grigi, depositatisi, in genere in un mare poco profondo, ricchi di inclusi calcarei del substrato e di fossili di bivalvi e terrestri. Sopra ai tufi grigi litoidi si depositarono le pozzolane nere e rosse e su queste, il tufo rosso lionato, molto diffuso a Nettuno. Nel Borgo non si trova il tufo rosso, mentre è presente nelle immediate vicinanze vicino al Comune e prosegue lungo la costa di levante, interrotto, a tratti, ove asportato da corsi d'acqua.

Sul tufo lionato si depositarono delle pozzolane di colore grigio, in genere sciolte, chiamate "pozzolanelle" Intercalati a questi prodotti vulcanici si formarono delle Colate laviche a composizione leucitica e tefroleucidica.
Nel frattempo, il mare Siciliano continuava la sua regressione, anche perchè ci si trovava in periodo di forte raffreddamento dovuto alla Glaciazione "Nomentana" (Riss Alpino).

Questa regressione chiamata "Romana", ha portato il livello del mare a -200 m, rispetto all'attuale livello. Interrompeva, per un certo periodo, questa grande regressione, un accidentale tettonico che portava l'area, lungo tutta la costa, a collassate, con faglie distensive.

Solo così, secondo noi, si può spiegare, come in un tempo il livello del mare potesse salire da -200m a 230-240m, infatti, è a questo livello ( circa35m sul livello del mare ), si sono trovate impronte di bivalvi (Cerastoderma), in un sedimento salmastro torboso; sopra il tufo rosso, in località Cinfonare.
Questa ingressione, un pò' impropria del mare, è stata chiamata, da alcuni autori "Crotoniana". Questo sedimento sabbioso limoso marmoso non si trova al Borgo.

Dopo l'ingressione "Crotoniana", il livello del mare, dopo alcune oscillazioni, si stabilizzava intorno ai 15-20m superiore al livello attuale.
II clima, da freddo, si andava mitigando, fino a raggiungere, nell' interglaciale Riss - Wurm, intorno ai 200.000 anni fa, una fase calda tropicale.
Questo Piano caratterizzato da più cicli sedimentari, dovuti soprattutto all' assestamento della parte collassata, con oscillazioni trasgressive, viene chiamato, in generale, "Tirreniano".

Tra i cicli sedimentari del Tirreniano, quello maggiormente rappresentato a Nettuno è il Tirreniano II o Eutirreniano con una spiaggia fossile all'altezza di 13m sul livello del mare attuale nella zona del Quadrato, sedimento costituito da una sabbia fine farinosa, ricca di ospiti di mare caldo con Strombi, Mytilus senegalensis, Cardita senegalensis, Cassis ondulatus, Spondilus gaederopus, Purpura hsemastoma, vari tipi di Glycimeris.

Il Tirreniano non è rappresentato al Borgo. movimenti tettonici ed un nuovo periodo glaciale "Pontino" (Wurm Alpino) provocano una regressione del mare fino a quota -100 rispetto al livello attuale.
La regressione post Tirreniana ha fatto emergere tutta la pianura costiera che fu ricoperta da sabbie dunari e da foreste. Negli acquitrini interdunari si formarono le torbe e si depositarono strati di "Ihem" (limie sabbie fini argillose), sedimenti che si trovano un po' dovunque a Nettuno, iniziano da sotto il 'Borgo, di fronte al Comune, e proseguono con le torbe nella zona del Loricina, S. Rocco, Scacciapensieri, e lungo il Poligono di tiro, dove emergono.

Le torbe si trovano a pochi metri di profondità ed hanno uno spessore che va da qualche metro fino ad una decina di metri. Si trovano anche nell'entroterra in località di Carano. Torbe e limi poggiano sui tufì e pozzolane, in località Carano e, su sabbie ed argille del Periodo Siciliano, lungo il Poligono

Nella zona di Scacciapensieri le torbe si arricchiscono di molti Carastoderma di ambiente salmastro e dall' analisi pollinica, le torbe più in basso, rivelano la presenza di una flora fredda con una età probabile di 80.000-100.000 anni; invece le torbe più in alto, rivelano la presenza di Pinus, Gineprus, Abietum e Pinetum mugi e silvestris, Plantago, Graminacee, Cedro, di ambiente più caldo con una età sui 10.OOO anni.
Dal punto di vista geotecnico, le torbe ed i limi torbosi argillosi costituiscono uno scadente terreno per fondazioni sia superficiali che profonde in quanto sono materiali molto compressibili, in via di costipazione e provocano cedimenti differenziali notevoli di manufatti che insistono su di essi.
Le torbe ed i limi argillosi non si trovano al Borgo. Le sabbie dunari della "Duna Quaternaria Antica" che arriva alle pendici delle montagne, ricoprono quasi tutto il Territorio di Nettuno compresi gli alti strutturali come il Borgo Medioevale. Lo spessore di queste dune può essere di qualche metro fino a 30 - 50 metri.
Le sabbie rossastre, prevalentemente quarzose, prive di carbonati ed in parte eolizzate, si presentano in superficie sciolte, mentre è frequente, al di sotto dei 50 - 60 cm, la presenza di livelli concrezionati ferro manganesiferi e di orizzonti un po' limosi ed argillosi di origine pedogenetica.
Le sabbie rosse si possono trovare anche commiste a livelli, non spessi, di ghiaietta con ciotoli arrotondati di selce, residuo risparmiato dall'erosione dell' ultima trasgressione "Versiliana" seguente quella del Tirreniano.
L'analisi morfoscópica delle sabbie dunari mette in evidenza le caratteristiche tipiche dei diversi ambienti di elaborazione e cioè alcuni granuli risultano abbastanza lisci, da far pensare ad una azione levigatrice dell 'ambiente acqueo, e, altre parti, fortemente picchettate, con fossette, tipiche di urti tra particelle dovuti al vento. Dall' analisi mineralogica si rivela la presenza , oltre che di quarzo, anche di minerali abbastanza stabili all' alterazione, come i granati, lo zircone, il rutilo, la tormalina, la staurolite, ed una/ presenza minore di minerali alterabili come i pirosseni e le miche.

La Duna Quaternaria Antica Wurmiana è interessata da una attiva ed estesa circolazione idrica, la più superficiale del multifalde del Territorio. Questa falda è alimentata esclusivamente dalle precipitazioni zonali.
La presenza di orizzonti limosi argillosi poco permeabili e sufficientemente estesi, nel complesso della Duna Antica, determina, localmente, un frazionamento dell'acquifero superficiale in più falde sovrapposte, sospese e imprigionate, con diversi potenziali di accumulo.
Prove di emungimento in più pozzi, hanno permesso di calcolare i seguenti parametri idrogeologici dell'acquifero.Coefficiente d' immagazzimento =2,7.10-3; trasmissività =9-10-4 mq/s.
Misurazioni di permeabilità hanno dato valori di 10-2 - 10-4 cm/s nelle sabbie sciolte ed addensate della duna ed il valore di 10-2 cm/s nei depositi limosi argillosi intercalati nelle sabbie. Dal punto di vista geotecnico le sabbie dunari addensate e non alterate della Duna Antica, come quelle che si rinvengono nel Borgo, hanno buoni parametri geotecnici:

La dove, invece, queste sabbie si alterano e si argillificano oppure s'imbevono di acqua, diminuisce la resistenza al taglio, ilpeso specifico, diminuisce l'angolo di attrito, però, non mai al di sotto dei 15°, diventano terreni compressibili.

Questa sintesi geologica, con la ricostruzione paleomorfologica dei Territorio di Nettuno, era doverosa per inquadrare in un contesto storico ed evolutivo i due litotipi fondamentali, sabbie dunari e Macco, che interessano la struttura del Borgo Medioevale, inserendoli nella struttura generale del Territorio di cui fanno parte.