Cap. 1: La media valle dell'Arzilla da un punto di vista geografico, geologico, geomorfologico

Il bacino del torrente Arzilla si prolunga dalla foce per circa 21 km verso l'interno.

Il torrente Arzilla (chiamato a volte "Argilla" in antiche carte), nasce dalla zona collinare a 19 km in linea d'aria dal mare presso Montegaudio e sfocia sulla sinistra del porto di Fano presso la spiaggia del Lido.
La sua valle si congiunge con quella più ampia del Metauro a formare la piana sulla quale sorge la città di Fano.
Nell'ultimo tratto riceve tra gli affluenti principali il Fosso Bevano e il Rio della Gazza.
Nei punti meglio conservati, lontano dagli abitati, le sue rive sono bordate da una stretta ma fitta cortina di Pioppi neri e Salici bianchi, con qualche Ontano nero e belle Querce nelle scarpate più rilevate.

La foce fu utilizzata a partire dalla fine del XV secolo e durante il XVI come porto di Fano seppur modesto e soggetto a frequenti interramenti, sino a quando fu costruito nel 1616 il Porto Borghese presso la Rocca Malatestiana. Si tentò inoltre tra la fine del XVI secolo e la prima metà del XVII, senza però molto successo, di derivare l'acqua dell'Arzilla mediante canali per portarla al porto di Fano soggetto ad interramento prima che vi s'immettesse l'acqua del Metauro mediante il Vallato del Porto.

Attualmente il torrente Arzilla è usato per l'irrigazione dei campi circostanti e alimenta l'ultimo mulino ad acqua a S. Maria dell'Arzilla (il Mulino Bellucci).

La scelta di questo bacino è motivata da diverse ragioni:
1) si tratta di un torrente che pur drenando un'area di dimensioni modeste (circa 105 kmq ) sfocia direttamente sul mare;
2) l'area drenata è costituita da rocce litologicamente abbastanza omogenee;
3) il reticolo idrografico è particolare dal punto di vista del pattern e ripropone, su un'area più piccola, tutti i problemi dei fiumi maggiori (esempio fiume Metauro, Foglia, Cesano).

L'evoluzione geomorfologica quaternaria della piana alluvionale principale del torrente Arzilla sulla base della cartografia dettagliata della piana stessa e considerando anche le paleopiane (terrazzi vallivi sia di deposito che d'erosione), si presenta dal punto di vista geomorfologico, estremamente interessante e anomala rispetto alle pianure minori limitrofe.
Si estende per un'ampiezza di più di 1 km all'altezza del Fenile fino ad annullarsi dopo Molino del Signore, nell'area montana; l'andamento è decisamente est ovest e i bordi esterni della piana, a differenza dell'attuale fiume, si presentano abbastanza rettilinei e regolari.
Nell'area costiera il fiume cambia direzione orientandosi N-S e la piana va a formare un'unica estesa superficie attuale, fortemente meandrante per alcuni tratti, viaggia simmetrico alla piana per quasi tutto il suo tratto, ad esclusione dell'area costiera dove migra verso sud per poi deviare verso nord vicino alla costa.
La piana si presenta terrazzata ma poco rimodellata in superficie, il livello dei terrazzi è quasi sempre perfettamente conservato.
Questo non si può affermare invece per i terrazzi più antichi che si presentano in lembi isolati con depositi molto rari e mal preservati.
Questa particolare situazione fa pensare ad un successivo approfondimento del reticolo molto intenso accompagnato però, anche da estesa erosione areale, che ha cancellato le tracce dell'antica deposizione.