La arenisca de Jacobsville es una formación de arenisca roja , marcada con vetas y manchas de color claro, que se encuentra principalmente en el norte de la parte superior de Michigan , partes de Ontario y debajo de gran parte del lago Superior . Deseada por su durabilidad y estética, la arenisca se utilizó como piedra de construcción arquitectónica tanto en Canadá como en los Estados Unidos. La piedra se extrajo de treinta y dos canteras en toda la península superior de Michigan aproximadamente entre 1870 y 1915.
La arenisca ha recibido diversos nombres: piedra roja , piedra rojiza , arenisca del Lago Superior y arenisca oriental . En 1907, la Formación Jacobsville recibió su clasificación actual y el nombre de Jacobsville , en honor a Jacobsville, Michigan , una ciudad conocida por su producción de arenisca. La arenisca se depositó en entornos fluviales terrestres a principios de la Era Neoproterozoica . [1]
Los primeros estudios geológicos del sur del Lago Superior se realizaron a principios del siglo XIX. Muchos estudios utilizaron el término arenisca del Lago Superior para describir una serie de formaciones geológicas diferentes. [2] [3] La diferenciación de la arenisca se centró en gran medida en una división este-oeste a lo largo de la península de Keweenaw o entre las areniscas rojas inferiores y grises superiores. [4] La definición actual de la Formación Jacobsville fue realizada en 1907 por AC Lane y AE Seaman , en la que las diversas areniscas del Lago Superior se dividieron en Jacobsville, Freda y Munising . [5] [6] Jacobsville refleja las areniscas descritas como rojas inferiores o orientales . [7] También introdujeron el nombre Jacobsville en honor a Jacobsville, Michigan , una ciudad notable por su producción de arenisca, incluida la "famosa piedra roja de Portage". [3] [7]
Las similitudes en la litología y los conjuntos de minerales pesados entre la arenisca Jacobsville y el grupo Bayfield , una arenisca similar ubicada en el norte de Wisconsin, sugieren que pueden estar correlacionados. [8] [9] La arenisca Jacobsville es más similar a la formación superior del grupo, la arenisca Chequamegon. [10] A pesar de sus similitudes, se desconoce si las dos formaciones son una y la misma. [10] [11] Se ha sugerido una correlación entre Jacobsville y la arenisca Freda (en lugar de Bayfield) sobre la base de una mineralogía, textura y posición estratigráfica similares. [12] La formación es similar a la Formación Middle Run en el suroeste de Ohio. [13] Los primeros estudios también sugirieron una correlación entre Jacobsville y la arenisca Potsdam en Nueva York. [5]
En 1948, Charles Fettke denominó provisionalmente una capa clástica roja en el condado de Putnam, Ohio, como arenisca de Jacobsville . [13]
La arenisca de Jacobsville es generalmente roja, debido a pequeñas cantidades de óxidos de hierro, moteada con varios tonos rosados, blancos y marrones. [14] La arenisca exhibe muchas vetas blancas y manchas esféricas, causadas por la lixiviación y el blanqueo, que forman límites nítidos con los colores circundantes. [14] [15] Su litología varía desde arenisca y pizarra ricas en cuarzo hasta ricas en feldespato . [16] [17] La formación consta de cuatro facies distintas : conglomerado , arenisca lenticular , arenisca masiva y limolita roja . [18]
La arenisca está bien cementada [17] y no contiene depósitos glaciares ni fósiles. [19] Los granos de la arenisca de Jacobsville varían de 0,25 a 0,5 mm (0,0098 a 0,0197 pulgadas) de tamaño. [14] Según un promedio de muestras tomadas en los condados de Marquette y Alger , la arenisca de Jacobsville está compuesta de: 27,4% de cuarzo no ondulatorio, 27,0% de cuarzo ondulatorio , 23,0% de feldespato potásico y 12,3% de clastos volcánicos silícicos . Los componentes más pequeños son 3,8% de cuarzo policristalino, 2,4% metamórfico, 1,4% sedimentario, 1,3% opaco, 0,8% volcánico máfico y 0,1% de plagioclasa . El conjunto de minerales pesados de Jacobsville Sandstone está compuesto por un 84 % de ilmenita , un 4-5 % de leucoxeno , un 4 % de granate , un 3 % de apatita , un 3 % de circón y un 1 % de turmalina . [14]
La formación se encuentra al sureste de la falla de Keweenaw en la península de Keweenaw, y al sur del lago Superior más al este en la península superior. [20] En Ontario, la arenisca de Jacobsville se encuentra debajo de Sault Ste. Marie y se extiende de manera discontinua a lo largo de la orilla del lago desde el río Bar en el sur hasta cerca de Wawa en el norte. [21] [22] La formación también tiene una pequeña extensión en el condado de Iron, Wisconsin . [23] Debido a la superficie altamente irregular en la que se depositó, [9] la formación varía en espesor desde 5 pies (1,5 m) hasta más de 1.800 pies (550 m) en Michigan. [24] La arenisca también se encuentra debajo de la mayor parte del lago Superior, al oeste de Munising en particular, [7] con un espesor máximo de más de 3.000 pies (910 m). [3] La Formación Jacobsville se encuentra discordantemente debajo de la Formación Munising y por encima del Grupo Oronto . [19] [25] La formación es un miembro superior del supergrupo Keweenawan . [26] La arenisca de Jacobsville varía de horizontal a suavemente inclinada y las paleocorrientes apuntan hacia la cuenca del Lago Superior. [27]
La Formación Jacobsville aflora significativamente en toda la Península Superior, con exposiciones menores en Ontario y Wisconsin. [28] Los acantilados de arenisca tienden a tener talud en forma de bloques que sostienen poca vegetación. [29] La arenisca Jacobsville, que se eleva solo unos pocos pies sobre el nivel del lago, es la formación más antigua expuesta en Pictured Rocks National Lakeshore . La arenisca ocupa un lugar destacado en Grand Island en el Bosque Nacional Hiawatha . [25]
La arenisca de Jacobsville se depositó en entornos fluviales , lacustres y deltaicos . [25] [30] La arena y la grava se transportaron en arroyos que fluían hacia el norte desde las Tierras Altas del Norte de Michigan, restos de montañas formadas durante la orogenia Penokeana . Los arroyos se nivelaron a lo largo de lo que ahora es la costa sur del Lago Superior, depositando sedimentos que formaron la arenisca de Jacobsville. [9] El entorno de deposición era húmedo y húmedo, lo que resultó en el color rojo de la arenisca debido a la precipitación de hematita pigmentaria. El flujo de fluido posterior creó las bandas de color en Jacobsville donde la hematita pigmentaria se decoloró. [31]
La Formación Jacobsville se depositó sobre rocas del Rift del Medio Continente del Mesoproterozoico tardío . Por ejemplo, a lo largo del río Sturgeon en el Bosque Nacional Ottawa, la arenisca Jacobsville se superpone discordantemente a basalto del Rift del Medio Continente de aproximadamente 1108 millones de años sobre el cual se había desarrollado un suelo antes de la deposición de la arenisca Jacobsville. [32] La Jacobsville está discordantemente superpuesta por la Formación Munising del Cámbrico . La edad precisa de la arenisca Jacobsville entre estas restricciones limítrofes ha sido incierta durante mucho tiempo. La datación precisa de los granos de circón detrítico dentro de la arenisca Jacobsville ahora la limita a haber sido depositada después de 992,51 ± 0,64 Ma. [1] Una restricción adicional sobre la edad proviene de la arenisca Jacobsville que se pliega dentro de la zona de falla de Keweenaw. [33] El movimiento en la falla Keweenaw está asociado con las últimas etapas de la orogenia Grenvillian de entre 1090 y 980 millones de años . [1] Como resultado, se puede afirmar que la arenisca Jacobsville se depositó durante la fase final de Rigolet de la orogenia Grenvillian (hace entre 1010 y 980 millones de años).
La formación es un acuífero mayoritariamente no confinado , [34] llamado acuífero Jacobsville , [17] que cubre un área de 4.363 millas cuadradas (11.300 km 2 ). [35] A pesar de ser un acuífero de arenisca, tiene una baja permeabilidad [36] y el agua se mueve en gran medida a través de grietas y fisuras que se extienden hasta una profundidad de unos 100 a 150 pies (30 a 46 m). En 1985, se extrajeron 6,5 millones de galones estadounidenses (25.000 m 3 ) de agua dulce por día para uso humano. [17] Varios pozos de lecho rocoso en el acuífero Jacobsville tienen niveles elevados de uranio . [37] El uranio elevado también contribuye a los altos niveles de radón , particularmente en la península de Keweenaw. [38]
La primera extracción de arenisca se produjo en el condado de Alger en la década de 1860, cuando dos empresas proporcionaban piedra para construir altos hornos cercanos para la industria del hierro . [39] La primera explotación generalizada y comercial de arenisca comenzó alrededor de 1870. [40] La industria alcanzó su punto máximo a principios de la década de 1890. [41] A lo largo de los años existieron unas treinta y dos canteras [42] , agrupadas cerca de Jacobsville y Marquette, con otras dispersas a lo largo de la costa del Lago Superior. [43] El final de la industria se produjo de forma variable según la ubicación, aunque terminó alrededor de 1915 con el estallido de la Primera Guerra Mundial . [44]
Una de las figuras principales de la industria de la arenisca de Jacobsville fue John Henry Jacobs , [42] a quien estaban asociados los mayores productores de la zona de Jacobsville. [45] La ciudad fue fundada en 1884 cuando Jacobs abrió sus primeras canteras en la zona. [46] Tanto la arenisca como la ciudad de Jacobsville llevan su nombre. [20]
Las dos variedades principales de arenisca de Jacobsville que se extraían eran la piedra roja y la piedra rojiza. [47] La piedra roja procedía del área de Jacobsville, tanto en variedades uniformes como abigarradas. [48] Una variedad de piedra rojiza de color marrón violáceo conocida como gota de lluvia, llamada así por su apariencia húmeda, fue descrita como la "piedra más hermosa extraída en el Lago Superior". [49] La piedra rojiza y la gota de lluvia se suministraban desde Marquette, sin embargo, los suministros eran generalmente limitados. [48] Hasta principios de la década de 1900, la piedra arenisca de Jacobsville se conocía popularmente como piedra arenisca del Lago Superior, piedra rojiza o piedra roja y tenía como prefijo el lugar en el que se extraía, como Marquette y Portage Entry ( por ejemplo , piedra rojiza de Marquette). [9]
La piedra arenisca se extraía en forma de piedra dimensional , piedra de tonelada y piedra de escombros , siendo la piedra dimensional la más comercializable y costosa. Los bloques de piedra dimensional medían típicamente 8 por 4 por 2 pies (2,44 por 1,22 por 0,61 m). [50] El subproducto de la extracción de la piedra dimensional era piedra de escombros, que se vendía barata o se descartaba por completo. [51] La piedra arenisca se extraía entre abril y noviembre, [52] ya que el invierno podía ser perjudicial para la piedra. [53]
Cuando se abría una nueva cantera, se volaban y eliminaban hasta 15 m (50 pies) de la capa de esquisto y de la deriva glacial para acceder a la arenisca que se encontraba debajo. Si no existían acantilados de arenisca para una cantera , se cortaban canales largos y estrechos espaciados a cuatro pies de distancia para permitir la explotación. [52] Se quitaba una cuña de entre los canales, ya sea mediante cuñas o voladuras, para crear un espacio al que se pudieran mover los bloques a medida que se extraían. [54] Una vez que se quitaba la cuña, se perforaban agujeros horizontalmente debajo del bloque que se iba a extraer y luego se abrían con cuñas. Luego, estos grandes bloques se rompían al tamaño adecuado con cuñas golpeadas con mazos. Una vez que tenían el tamaño adecuado, los bloques se transportaban en tranvía a los muelles o se cargaban directamente en barcos. [55] Desde allí, la arenisca se enviaba a los puertos a lo largo de los Grandes Lagos para su distribución en el interior. [48] [53]
La Exposición Colombina Mundial de 1893 en Chicago, con su Ciudad Blanca , marcó el comienzo de un cambio de estilo que prefería los mármoles y las calizas de colores claros sobre el color oscuro de la arenisca de Jacobsville. [57] La dirección de la arquitectura se alteró drásticamente en una década a expensas de la arenisca de Jacobsville, especialmente en la región del Lago Superior. [58] En 1896, el comisionado de estadísticas minerales de Michigan informó que:
Los arquitectos se han pronunciado en contra de ello en sus planos y especificaciones... porque la arquitectura debe tener un cambio de estilo y material, al igual que la sombrerería y la sastrería. Afirmaban que se estaba utilizando demasiada piedra arenisca y que la uniformidad debía romperse mediante el uso de piedra de otro tipo y color... [53]
La industria comenzó a declinar y muchas canteras dejaron de operar porque la arenisca extraída anteriormente era suficiente para satisfacer la demanda. [59] Después de varios años de demanda deprimida, la industria se recuperó alrededor del cambio de siglo. [47] Sin embargo, la producción total de arenisca de Michigan alcanzó su punto máximo en 1902 con un valor de $188,073 y cayó a $12,985 en 1911. [56] Para 1914, menos de tres empresas producían arenisca en el estado y, por lo tanto, no se registraron cifras. [56]
Según el director del Servicio Geológico y Biológico de Michigan , el declive fue causado en parte por la Depresión de 1893 y la gran distancia de las canteras a los principales mercados. [59] La piedra artificial, el hormigón y el ladrillo se habían vuelto populares y económicos, desplazando todas las variedades de piedra del mercado. [59] Además, los fabricantes de ladrillos hicieron campaña con éxito contra el uso de piedra. [60] Alrededor de 1897, la arenisca de Jacobsville atrajo la atención durante la construcción del Palacio de Justicia del Condado de Wayne . [61] El uso de la arenisca se contrajo, pero finalmente se rescindió, a favor de la piedra de Ohio, [62] en medio de acusaciones de que la arenisca de Jacobsville era de resistencia y durabilidad inferiores. [61]
El final exacto de la industria no está claro, pero la mayoría de las canteras cerraron alrededor de 1915. [42] Los registros indican que la última cantera activa, operada por Portage Entry Redstone Company, cerró entre 1923 y 1926. [48] A pesar de la desaparición de la industria, algunas construcciones nuevas todavía usaban arenisca de Jacobsville varios años después del siglo XX. Los ejemplos incluyen la Escuela Baraga (1903-06), JH Kaye Hall (1913-15) en la Escuela Normal Estatal del Norte (ahora Universidad del Norte de Michigan ) y una estatua llamada USS Kearsarge construida en Wolverine por la Works Progress Administration . [63] Como la mayoría de las canteras ya no estaban en funcionamiento, la arenisca a menudo se rescataba de los edificios existentes. [64]
La ciudad de Jacobsville, fundada por la industria de la piedra arenisca, alcanzó su punto máximo de población alrededor de 1897 con unos 800 residentes. [46] La ciudad comenzó a declinar alrededor de 1910 y, a mediados de la década de 1960, la oficina de correos había cerrado y solo quedaban setenta habitantes. [65]
Aunque la arenisca de Jacobsville se utilizó principalmente como piedra, existe potencial para otras industrias. La formación contiene una gran cantidad de hierro, pero ha habido poca exploración. [66] Ha habido antecedentes de exploración de recursos de uranio en la península superior, incluso dentro de la formación Jacobsville. [67] [68] Entre 2003 y 2010, una operación conjunta entre dos empresas gastó $1,6 millones en la exploración de uranio en Jacobsville. [69] También ha habido cierto interés en reanudar la extracción de la arenisca como piedra dimensional . [70]
La arenisca de Jacobsville ha sido designada por la Unión Internacional de Ciencias Geológicas como Recurso de Piedra de Patrimonio Mundial . [71]
La arenisca de Jacobsville era popular como material de construcción debido a su resistencia, durabilidad y atractivo estético. En particular, es resistente a las temperaturas extremas del fuego y al ciclo de congelación y descongelación de los climas del norte. [72] El Mining Journal of Marquette informó el 20 de noviembre de 1875 que:
Sus cualidades ignífugas se pusieron a prueba exhaustivamente en el gran incendio de Chicago , donde los muros de piedra rojiza del Lago Superior... permanecieron intactos, sin grietas, escamas ni imperfecciones causadas por el gran calor bajo cuya influencia los frentes de mármol se desmoronaron y cayeron al suelo. [73]
La piedra arenisca se podía conseguir a bajo coste en grandes cantidades y su transporte por los Grandes Lagos reducía aún más los costes. Además, se trabajaba y tallaba con facilidad y podía utilizarse en todo tipo de edificios. [40] La piedra más solicitada era la que no tenía manchas blancas y tenía un color uniforme. [52] El estilo románico richardsoniano , que es "particularmente adecuado para la expresión en piedra coloreada", ayudó a popularizar la piedra arenisca en la arquitectura. [59] Los edificios de este estilo creaban la impresión de estabilidad en una sociedad que cambiaba rápidamente y se adaptaban bien al carácter de la región del Lago Superior. [74]
Varios edificios en la Península Superior [75] y en todo Estados Unidos y Ontario, Canadá, incorporan arenisca de Jacobsville en su construcción. En la Península Superior, estos edificios incluyen el Teatro Calumet , [76] la Iglesia de San Ignacio de Loyola , [77] y varios edificios en el Distrito Histórico de Quincy Street . [78] En otros lugares, la arenisca se utilizó en el Hotel Waldorf-Astoria original en la ciudad de Nueva York. [46] Muchos edificios históricos en Sault Ste. Marie, Ontario, están construidos con arenisca de Jacobsville, ya que había una abundancia después de la excavación del Canal de Sault Ste. Marie en 1895 y el auge industrial posterior. Estas areniscas parecen más claras, ya que los rápidos de St. Marys han corrido sobre este depósito durante milenios, lixiviando el contenido de hierro y dejando una textura jaspeada. [79]
La piedra de mampostería se utilizaba habitualmente para cimientos, entibaciones, rompeolas y muelles. [51]
La arenisca de Jacobsville se ha utilizado como agregado de hormigón [48] y losa . [80]
