Formación de hierro de Cleveland

La Formación de Hierro de Cleveland es una secuencia de vetas de hierro marino intercaladas con unidades de lutita y limolita que, en conjunto, forman parte del Sistema de rocas del Jurásico Inferior que subyace a Cleveland en North Yorkshire . La explotación de las vetas de hierro se convirtió en un importante motor de la industrialización del distrito de Teesside a mediados y finales del siglo XIX. ^{[ 1 ]}

Según la estratigrafía de la formación, se determinó que la Formación Ferrífera de Cleveland pertenece al piso universal Pliensbachiense Superior (Domeriense). Las vetas de hierro y las lutitas asociadas pueden ser muy fosilíferas, con restos tan abundantes en algunas zonas que forman lechos de conchas bien desarrollados. El análisis revela una gran cantidad de especies marinas de aguas someras, algunas en posición de vida, junto con icnofósiles , incluyendo madrigueras de Rhizocorallium bien expuestas en Old Nab, al este de Staithes.

Anteriormente clasificados como parte del Lías Medio , estos estratos se depositaron durante un período de aproximadamente 2 millones de años, como sedimento blando en el fondo de un brazo poco profundo del antiguo océano Tetis , entre c. 185 millones y 183 millones de años antes del presente. ^{[ 2 ]} La formación se encuentra concordantemente sobre la arenisca, limolita y roca de barro marina poco profunda y prolíficamente fosilífera de la Formación Staithes. Hay seis vetas de hierro nombradas que son, en orden de deposición, las vetas Osmotherley, Avicula , ^{[ 3 ]} Raisdale, Two-foot, Pecten y Main.

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 "grano creciente hacia arriba" de lutita marina y limolita, cada uno coronado por una veta de limonita de espesor, composición y contenido de hierro variables. Las lutitas y limolitas son de color gris y presentan bandas ocasionales de nódulos calcáreos o sideríticos, lechos de conchas y estratificación cruzada. Los tramos superiores de algunas de las unidades de lutita pueden estar laminados y se han denominado tempestitas. ^{[ 5 ]} Inmediatamente debajo de la veta Raisdale en Staithes se pueden ver estratos laminados con canales basales de hasta 1 pie 8 pulgadas (0,5 m) de ancho y 16 pies (5 m) de largo que fueron erosionados durante eventos de tormenta de alta energía. Los canales se han rellenado posteriormente con arena fina y limo que muestra signos de piritización. Estas características tienden a estar orientadas en dirección este-oeste y son bastante persistentes lateralmente, apareciendo a casi 12 millas (19 km) al sureste en Hawsker Bottoms. ^{[ 5 ]}     

^{Howarth (1953), [ 4 ]} Howard (1985) ^{[ 6 ]} realizó un trabajo zonal definitivo en la costa, y Chowns (1968) lo extendió hacia el interior. ^{[ 7 ]} Sus esfuerzos revelan que estos estratos abarcan dos zonas faunísticas, lo que lleva a su subdivisión en unidades informales correspondientes. ^{[ 8 ]} Los 19 m (62 pies ) inferiores son predominantemente de lutita ^{[ 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. Se encuentran dentro de la parte superior de la zona faunística de Amaltheus margaritatus ^{[ 9 ]} y se denominan colectivamente Miembro Penny Nab , en honor a un promontorio situado 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 la conoce como el Miembro Kettleness , e incluye las vetas Pecten y Main, 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 lutita 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 mineralizado, cerca de Eston. ^{[ 2 ]} Allí, la veta Main, 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 intersecciones de lutita se interponen y se engrosan hacia el sur a expensas de la piedra ferruginosa. En East Cleveland, los estratos pasan a través de un sinclinal estructural conocido como el Sinclinal de Skelton, donde la veta Main desciende a unos 410 pies (125 m) por debajo del nivel del mar cerca de North Skelton . 

Toda la formación se adelgaza y se vuelve menos ferruginosa hacia el sur a medida que la veta principal, que a su vez está muy disminuida, se superpone a 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 lutita y el 30 % de hierro ^{[ 9 ]} , aunque este último se presenta en forma de seis vetas de espesor variable. El hierro se clasifica como de baja ley, con un contenido de hierro de hasta el 33 %, y se considera económicamente viable solo por encima del 27 %.

Los principales minerales portadores de hierro son el carbonato de hierro siderita (FeCO₃ _{) y} ^la berthierina (anteriormente conocida como chamosita , ( Fe²⁺₂Al ( _Si ,Al)O₃)₅ (OH)₄ ). ^{[ 11 ]} Los componentes auxiliares incluyencalcita(como MgCO₃y MnCO₃),pirita(FeS₂),colofanita(Ca₃P₂O₈H₂O ),sílice(Si), minerales arcillosos y derivados comooctaedrita(brookita) (TiO₂) ydickita(Al₂Si₂O₅(OH)₄). Las vetas suelen seroolíticas, especialmente en el norte del distrito, pero varían en constitución a lo largo del campo mineralizado. Losooides(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 ]}

El origen de las vetas de hierro ha sido objeto de numerosos debates 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 se mantuvo aproximadamente constante durante la deposición tanto de la lutita como del hierro. Las diferencias físicas entre ambas se deben a variaciones en el aporte de sedimentos. Las altas tasas de aporte de sedimentos provocaron la deposición de las lutitas , mientras que una tasa de aporte menor permitió concentrar la misma cantidad de hierro en una menor carga de sedimentos, produciendo así las vetas de hierro. La evidencia de bivalvos en posición de vida, icnofósiles de Rhizocorallium , estratificación cruzada , episodios de no deposición y (no menos importante) la textura oolítica indican que los hierros se depositaron en aguas poco profundas.

Los fósiles son omnipresentes, especialmente dentro de las vetas de hierro, hasta el punto de que las vetas Avicula y Pecten reciben su nombre de las inclusiones faunísticas más abundantes en ellas.

NOTA: El único afloramiento extenso que se conserva de la veta principal se encuentra en un bosque al norte de Skelton ^{[ 13 ]} (cerca de NZ 6554 1997), a unos 50 m sobre el nivel del mar, por encima de Skelton Beck, y alcanza un espesor de aproximadamente 2,4 m (8 pies). Está subyacente a la capa Black Hard y a tres estratos que conforman la veta Pecten .

Económicamente, el yacimiento de hierro de Cleveland demostró ser un catalizador crucial con el poder de revitalizar la decadente actividad comercial del río Tees y el distrito circundante. La presencia de hierro en Cleveland se conoce desde hace muchos siglos, con evidencia de explotación a pequeña escala que precede a la ocupación de la Britania romana . ^{[ 14 ]} A pesar de la gran atención inicial, la verdadera extensión del yacimiento de Cleveland siguió siendo un misterio hasta finales de la década de 1840, cuando el magnate del hierro John Vaughan (1799-1868) y el ingeniero de minas John Marley (1823-1891), ambos de la compañía Bolckow Vaughan , rastrearon vetas de hierro a lo largo de la costa entre Staithes y su afloramiento septentrional en la escarpa de las colinas de Eston con vistas al río Tees. ^{[ 15 ]}

Las pruebas aportadas por Vaughan y Marley sobre la existencia de un yacimiento a gran escala de mineral de hierro explotable en las proximidades del carbón y la piedra caliza del condado de Durham, junto con la creciente red de comunicaciones del distrito por ferrocarril y mar, resultaron una combinación explosiva. Si a esto se suma un apetito insaciable por los productos manufacturados impulsado por la Revolución Industrial y un grupo de astutos especuladores empresariales oportunistas, no sorprende que Middlesbrough se desarrollara rápidamente, liderada por Bolckow Vaughan, que extraía y refinaba hierro y fabricaba productos a partir de él. La ciudad, que surgió de una simple idea a finales de la década de 1820, se convirtió en el centro comercial de una de las mayores regiones productoras de hierro y acero del mundo en poco más de dos generaciones. En 1881, año del Jubileo de Oro de Middlesbrough, la producción de mineral de hierro extraído del yacimiento de Cleveland superó los 6.000.000 de toneladas (6.096.360 toneladas métricas). ^{[ 15 ]}

• Extracción de mineral de hierro en Cleveland y el norte de Yorkshire.