La Formación Cleveland Ironstone es una secuencia de vetas marinas de ironstone intercaladas con unidades de esquisto y limolita que colectivamente forman parte del Sistema de rocas del Jurásico Inferior subyacente a Cleveland en North Yorkshire . La explotación de las vetas de piedra de hierro se convirtió en una importante fuerza impulsora detrás de la industrialización del distrito de Teesside entre mediados y finales del siglo XIX. [1]
Según la estratigrafía de la formación, se descubrió que Cleveland Ironstone pertenece a la etapa universal del Pliensbachiano Superior (Domeriano). Las vetas de piedra de hierro y las lutitas que las acompañan pueden ser muy fosilíferas, con restos tan abundantes en algunas partes que forman lechos de conchas bien desarrollados. El análisis revela una gran cantidad de especies marinas de aguas poco profundas, algunas en posición de vida, junto con rastros de fósiles que incluyen madrigueras de Rhizocorallium bien expuestas en Old Nab, al este de Staithes.
Anteriormente clasificados como parte del Lias Medio , estos estratos se depositaron durante un período de aproximadamente 2 millones de años, como sedimento blando en el suelo de un brazo poco profundo del antiguo Océano Tetis , entre aproximadamente 185 millones y 183 millones de años antes del presente. [2] La formación se encuentra de manera conformable sobre arenisca marina poco profunda, limolita y fangorock prolíficamente fosilíferas de la Formación Staithes. Hay seis vetas de piedra de hierro con nombre que son, en orden de deposición, Osmotherley, Avicula , [3] Raisdale, Two-foot, Pecten y Main Seams.
En su localidad tipo, en la costa alrededor de Staithes , North Yorkshire, la formación alcanza un espesor de 25,3 metros [4] y comprende cinco ciclos de esquisto marino y limolita de "grosamiento hacia arriba", cada uno coronado por una veta de piedra de hierro de espesor variable. composición y contenido de hierro. Las lutitas y limolitas son de color gris y exhiben bandas ocasionales de nódulos calcáreos o sideríticos, lechos de conchas y estratos cruzados. Los tramos superiores de algunas de las unidades de esquisto pueden estar laminados y han sido denominados tempestitas. [5] Inmediatamente debajo de Raisdale Seam en Staithes se pueden ver lechos laminados con canalones basales de hasta 1 pie y 8 pulgadas (0,5 m) de ancho y 16 pies (5 m) de largo que fueron excavados durante tormentas de alta energía. Posteriormente los canalones se han rellenado con arena fina y limo que presenta signos de piritización. Estas características tienden a estar orientadas en dirección este-oeste y son bastante persistentes lateralmente, y ocurren casi 12 millas (19 km) al sureste en Hawsker Bottoms. [5]
Howarth (1953), [4] Howard (1985) [6] llevó a cabo un trabajo zonal definitivo en la costa y Chowns (1968) lo amplió tierra adentro. [7] Sus esfuerzos revelan que estos estratos abarcan dos zonas de fauna, lo que provocó la subdivisión en unidades informales correspondientes. [8] Los 62 pies (19 m) más bajos son predominantemente esquistos [9] e incluyen las vetas Osmotherly, Avicula , Raisdale y Two-foot, siendo la mejor desarrollada la veta Avicula que alcanza aproximadamente 0,5 metros en Jet Wyke. Residen en la parte superior de la zona de fauna de Amaltheus margaritatus [9] y se les conoce colectivamente como Miembro Penny Nab , después de un promontorio a unos 150 metros al este del puerto de Staithes.
Una discordancia marca la transición a la zona suprayacente de Pleuroceras spinatum [9] que cubre los 6 metros superiores, más ferruginosos, de la formación. Se le conoce como Miembro Kettleness e incluye las vetas Pecten y Principal, esta última de aproximadamente 1,8 metros de espesor y dividida en un bloque superior de 0,7 metros y un bloque inferior de 0,8 metros por 0,3 metros de esquisto medial [10] en Old Nab.
Las vetas más importantes, desde una perspectiva económica, son las vetas Main y Pecten , que alcanzan su mayor desarrollo a lo largo del borde norte del campo mineral, cerca de Eston. [2] Allí, la veta principal, de 3,66 metros de espesor, descansa directamente sobre la veta Pecten (1,23 metros), que incluye un impresionante lecho de conchas. Las vetas son relativamente persistentes en dirección este-oeste, pero las separaciones de esquisto intervienen y se espesan hacia el sur a expensas de la piedra de hierro. En East Cleveland, los estratos pasan a través de un sinclinal estructural conocido como Skelton Syncline, donde la veta principal desciende a unos 410 pies (125 m) por debajo del nivel del mar alrededor de North Skelton .
Toda la formación se adelgaza y se vuelve menos ferruginosa hacia el sur a medida que la veta principal, en sí misma muy disminuida, sobrepasa cada una de las vetas subyacentes una por una. [2] Los estratos de esta edad están completamente ausentes en el límite sur de la cuenca de Yorkshire alrededor de Market Weighton .
En promedio, la Formación Cleveland Ironstone comprende alrededor del 70% de esquisto y el 30% de piedra de hierro [9] , aunque esta última se presenta en forma de las seis vetas nombradas de espesor variable. La piedra de hierro se clasifica como de baja calidad con un contenido de hierro de hasta el 33% y se considera económicamente viable sólo por encima del ~27%.
Los principales minerales que contienen hierro son la siderita de carbonato de hierro (FeCO 3 ) y la berthierina (anteriormente conocida como chamosita ,( Fe2+
2Al(Si,Al)O
5(OH)
4). [11] Los componentes auxiliares incluyen calcita (como MgCO 3 y MnCO 3 ), pirita (FeS 2 ), colofanita (Ca 3 P 2 O 8 H 2 O ), sílice (Si), minerales arcillosos y derivados como la octaedrita ( brookita ). (TiO 2 ) y dickita (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ). Las vetas suelen ser oolíticas , especialmente en el norte del distrito, pero su constitución varía a lo largo del campo mineral. Los ooides (en promedio) comprenden ~33% de siderita, ~33% de berthierina y una proporción similar de minerales auxiliares y demuestran deformación mientras el sedimento aún era plástico. [9]
Los orígenes de las vetas de piedra de hierro han sido objeto de muchos argumentos y contraargumentos desde que comenzó su explotación a gran escala a mediados del siglo XIX. La explicación más aceptada surgió en la década de 1920 tras el análisis de Hallimond (1925). [12] Esto sugiere que la concentración de hierro disuelto en el agua de mar circundante permaneció aproximadamente igual durante la deposición tanto de esquisto como de piedra de hierro. Las diferencias físicas entre los dos surgen como resultado de variaciones en la afluencia de sedimentos. Las rápidas tasas de entrada de sedimentos provocaron la deposición de las lutitas , mientras que una tasa reducida de entrada permitió que la misma cantidad de hierro se concentrara dentro de una carga de sedimentos más baja, produciendo así las vetas de piedra de hierro. La evidencia de bivalvos en posición de vida, rastros de fósiles de Rhizocorallium , estratificación cruzada , episodios de no deposición y (no menos importante) la textura oolítica indican que las piedras de hierro se depositaron en aguas poco profundas.
Los fósiles son omnipresentes, especialmente dentro de las vetas de piedra de hierro, hasta el punto de que las vetas Avicula y Pecten reciben el nombre de sus inclusiones faunísticas más abundantes.
NOTA: El único afloramiento extenso superviviente de la veta principal se produce en un bosque al norte de Skelton [13] (cerca de NZ 6554 1997) a unos 50 m de diámetro exterior por encima de Skelton Beck , logrando un espesor de alrededor de 2,4 m (8 pies). Está sustentado por el Black Hard y tres lechos que forman el Pecten Seam.
Económicamente, Cleveland Ironstone demostró ser un catalizador crucial con el poder de revitalizar las debilitadas fortunas comerciales de River Tees y el distrito circundante. La aparición de piedra de hierro en Cleveland se conoce desde hace muchos siglos, con evidencia de trabajos a pequeña escala anteriores a la ocupación de la Gran Bretaña romana . [14] A pesar de mucha atención temprana, la verdadera extensión del yacimiento de mineral de Cleveland siguió siendo un misterio hasta finales de la década de 1840, cuando el maestro del hierro John Vaughan (1799-1868) y el ingeniero de minas John Marley (1823-1891), ambos de Bolckow Vaughan , trazó vetas de piedra de hierro a lo largo de la costa entre Staithes y su afloramiento al norte en la escarpa de Eston Hills que domina el río Tees. [15]
La evidencia de Vaughan y Marley de una masa a gran escala de mineral de hierro utilizable muy cerca del carbón y la piedra caliza del condado de Durham, junto con la red de comunicaciones en desarrollo del distrito por ferrocarril y mar, resultó ser una mezcla embriagadora. Si a esto le sumamos un apetito insaciable por productos manufacturados impulsado por la Revolución Industrial y una cohorte de astutos especuladores comerciales oportunistas, no sorprende que Middlesbrough se desarrollara rápidamente, liderado por Bolckow Vaughan, que extraía y refinaba hierro y fabricaba productos de él. La ciudad pasó de ser una mera idea a finales de la década de 1820 a convertirse en el centro comercial de una de las regiones productoras de hierro y acero más grandes del mundo en poco más de dos generaciones. En 1881, el año del Jubileo de Oro de Middlesbrough, la producción de piedra de hierro extraída del yacimiento de mineral de Cleveland superó los 6.000.000 de toneladas (6.096.360 toneladas). [15]