Implicaciones para estudios de zircón detrítico

Los diagramas discriminatorios tales como U vs Yb y la relación U/Yb vs Hf proporciona un método sólido para distinguir zircones modernos cristalizados ya sea en corteza continental o corteza oceánica (Grimes et al., 2007) La característica de baja relación U/Yb en zircones modernos de corteza oceánica se hereda de magmas originados en un manto empobrecido, y es distinto de cualquier zircón conocido de cualquier edad. La concentración absoluta de U, Th e Yb puede mostrar mayor variación (a un orden de magnitud) en un circón individual y en diferentes grupos de zircones (Anexo 9) de la misma roca; sin embargo, la covariación de estos elementos es generalmente observada (Fig. 39). Zircones del miembro Fronteras son distintos de zircones de corteza oceánica, y grafican en gran parte en el campo continental (Fig. 39). Promedios de la relación U/Yb para zircones de diferentes ambientes son dispares, y aumenta desde gabros oceánicos (0.18) a granitoides continentales (1.07) y Kimberlitas (2.1) (Grimes et al., 2007). La variación en la relación refleja la variación en relaciones de U/Yb en rocas totales promedios para basaltos de las dorsales medio-oceánicas (MORB, siglas en inglés) lavas (0.01- 0.1; Klein, 2003), corteza continental a granel (0.7; Rudnick y Gao, 2003), granitoides continentales (1.07; Grimes et al., 2007) y kimberlitas (~4-6; Farmer, 2003).

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Figura 40. A) Patrones de elementos tierras raras normalizados a condrita para zircones del miembro Fronteras y B) Tres granos de zircon muestran patrones casi planos de elementos tierras raras y un escarpe atípico de Gd a Er relativo a otros patrones de REE en zircones. Valores condríticos de Taylor y McLennan, 1985.

El patrón de REE en la mayoría de granos de circón muestra el típico patrón de origen ígneo (Fig. 40).Sin embargo, los granos de zircón Zr-08, Zr-24 y Zr-26 se caracterizan por un patrón casi plano en LREE ([Sm/La]N = 0.5 – 2) y una inclinación atípica de Gd a Er (([Er/Gd]N = 3 –

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el proceso de formación de recristalización de estado sólido del zircón protolito. Recristalización parcial en estado sólido ha mostrado que produce un patrón más plano en LREE y un escarpe en HREE, y que dejan una ‘‘memoria’’ de la química preexistente y un zoneamiento de los zircones protolitos (Hoskin y Black, 2000). Whitehouse y Kamber (2002) discutieron varios mecanismos de producir coeficientes aparentes de alta distribución para LREE en zircón, tal como distorsión del enrejado debido a una sustitución acoplada y micro inclusiones de fases enriquecidas de LREE tal como, monazita, xenotima o apatito (Véase también Hinton y Upton, 1991). Variaciones de patrones de REE en el zircón probablemente refleje una cristalización coeva de minerales accesorios en donde los elementos de tierras raras son compatibles (ejemplo. Esfena, alanita y chevnikita). El crecimiento de estos minerales modifica los patrones de REE en la masa fundida, por lo tanto en el crecimiento de zircón. La pendiente positiva de REE medianos a pesados acompañada por una pendiente plana de REE ligeros a medianos visible en gráficas normalizadas del zircón primitivo de REE muestra un empobrecimiento relativamente mediano y puede indicar crecimiento del zircón coevo con esfena, que incorpora preferentemente los REE medianos (ejemplo. Glazner et al., 2008). En este estudio, tres granos de zircones (Zr-08, Zr-24 y Zr-26) también muestran valores anormales de P (10,500 ppm, 1220 ppm, 4100 ppm, respectivamente) sugiriendo que estos granos contienen fases ricas en LREE (monazita, xenotima y apatito) como micro inclusiones.

Conclusiones

Las areniscas de la Caliza Mural son clasificadas petrográficamente como sublitarenita, litarenita, litarenita feldespática y arcosa lítica. Estas areniscas contienen una relativa mayor proporción de cuarzo monocristalino que cuarzo policristalino. Adicionalmente, el diagrama ternario Q-F-L sugiere que la mayoría de las muestras caen en el campo de orógeno reciclado y pocas muestras en los campos de cratón estable y arco transicional.

El promedio de composición granular de las areniscas del miembros Fronteras, Rancho, Bufalo y Cerro La Ceja son: Q61F16L23; Q55F15L30; Q37F20L43; respectivamente. La relación

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CLC: 4.4). Los granos de líticos volcánicos dominan la población de granos líticos total, con promedios de relación siendo Lv/Lt 0.79, 0.93 y 0.90 para las areniscas de los miembros Fronteras, Rancho Bufalo y Cerro La Ceja.

Las areniscas de los miembros de la Caliza Mural muestran larga variaciones en elementos mayores y traza. Geoquímicamente las areniscas de la Caliza Mural se clasifican en wacka, litarenita, sublitoarenita y arenas férreas. Además, en la clasificación de las muestras de areniscas en máficas, intermedias y composiciones félsicas utilizando los valores (SiO2)adj, la mayoría de

las muestras de la sección Rancho Bufalo caen en composición félsica. Sin embargo una muestra del miembro Cerro La Ceja (RB259) cae en campo intermedio.

Valores de ICV de las areniscas del presente estudio varían de 0.99 a 1.91 para FS, 0.93 a 2.66 para RB y 1.46 a 3.52 para el miembro CLC. Los valores de ICV mayor a 1 indican la presencia de menos minerales de arcilla y más minerales formadores de roca como Plagioclasa, feldespato potásico, anfíboles, piroxenos y líticos.

Las concentraciones de ΣREE en general varían entre las areniscas de los tres miembros (FS: 45.3 – 83.6 ppm, 60.4 ± 16.4; RB: 29.5 – 94.9 ppm, 66.1 ± 28.2; CLC: 68.1–131.4 ppm, 87 ± 30). Los patrones de elementos tierras raras (REE) de las areniscas normalizados a condrita son moderadamente fraccionados en REE ligeros (LREE) con un enriquecimiento relativo a un patrón de REE pesados (HREE) con un patrón planar a ligeramente empobrecido. En este estudio, contenidos de ΣREE son correlacinados positivamente con Al2O3 (r = 0.85, n= 17), sugieriendo que los contenidos de ΣREE en estas areniscas están controlados principalmente por los minerales de arcilla.

Las areniscas del miembro Fronteras muestra mayormente anomalías negativas de Eu (Eu/Eu*: 0.62 – 0.68) similar a los valores medios de PAAS (0.65; Taylor y McLennan, 1985), con la excepción de una muestra que muestra una ligera anomalía positiva de Eu (Eu/Eu*: 1.10). Las muestras del miembro Rancho Bufalo muestra tanto positiva como negativa anomalía de Eu (Eu/Eu*: 0.53-1.43), mientras que en el miembro Cerro La Ceja varían (Eu/Eu*: 0.63-0.92). La anomalía negativa de Eu en estas rocas es atribuida a las rocas félsicas empobrecidas de Eu en la

84 región de origen.

Los valores del índice de alteración química (CIA) del miembro FS (60–70, 66±4, n=4) son mayores que los miembros RB (47–62, 50±6, n=9) y CLC (44–56, 50±5, n=4) (granitos no intemperizados o granodioritas: 45 a 55, Nesbitt y Young, 1982). En el diagrama A-CN-K, el miembros FS forma una tendencia lineal (línea punteada) la cual es paralela al plano A-CN, indicando la tendencia de intemperismo. Sin embargo la mayoría de las muestras de los miembros RB y CLC grafican cerca de la línea de unión de plagioclasas y feldespatos-k, así como a las rocas de origen. Los valores de CIA (44 – 70), índice de alteración de plagioclasas (PIA: 45 - 73) y relaciones de A-CN-K (Al2O3 – Cao+Na2O – K2O) indican el grado de intemperismo de bajo a moderado en la región de origen.

En el diagrama SiO2 vs K2O/Na2O de Roser y Korsch (1986), la mayoría de areniscas de los miembros RB y CLC grafican en el campo de margen continental activo, mientras que tres areniscas del miembro RB y FS grafican en el de margen pasivo. En el diagrama de La/Y – Sc/Cr desarrollado por Bhatia y Crook (1986) la mayoría de muestras grafican en los campos de arco continental y margen pasivo. La relación La/Y muestra mayor dispersión de estos elementos debido a la variabilidad de estos elementos, los valores cuales varían entre 0.66 y 1.48. Los diagramas discriminatorios de ambientes tectónicos (Verma y Armstrong-Altrin, 2013) muestran a la mayoría de las areniscas en el campo de arco, mintras pocas muestras grafican en campo de rift. Los resultados obtenidos de estos diagramas proveen buena evidencia del ambiente tectónico del área de origen, que es consistente con la geología general de las rocas del Grupo Bisbee expuestas en Sonora, México (Bilodeau, 1982; Lawton y McMillan, 1999; Dickinson y Lawton, 2001; Busby et al., 2005).

Las areniscas de los miembros FS, RB y CLC tienen relaciones altas de SiO2/Al2O3 (17 ± 8, 13 ± 7, 6 ± 2, respectivamente) sugiriendo que la mayoría de los sedimentos fueron derivados de rocas de origen ácido. Esta interpretación también se apoya por la gráfica bivariable de TiO2 vs Ni la cual indica que estas areniscas fueron principalmente derivadas de rocas de origen félsico. Adicionalmente, la gráfica bivariable de K2O/Al2O3 vs Rb/Al2O3 sugiere una composición similar para las areniscas de los 3 miembros y sus bajas relaciones tanto de K2O/Al2O3 y

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Rb/Al2O3 revelan una composición de las rocas de origen félsica. Los patrones de REE normalizados a condrita, la relación Al2O3/TiO2, relaciones elementales como La/Sc, Th/Sc, Th/Co, La/Co y Eu/Eu* y un diagrama ternario de La–Th–Sc sugieriene que estas areniscas fueron principalmente derivadas de rocas de origen félsicas e intermedias.

La geocronología de U-Pb en zircón detrítico de las areniscas de los miembros Fronteras, Rancho Bufalo y Cerro La Ceja muestra cinco grupos principales de poblaciones de edades en zircón detrítico: (1) Proterozóico; (2) Paleozoico; (3) Triásico; (4) Jurásico; and (5) Cretácico temprano. Granos del Arqueano son raros y están presentes en solo una muestra (RB-7).

Los Granos de zircón detrítico con edades entre 1000 y 1800 Ma fueron principalmente derivados de las rocas precámbricas del Bloque Caborca. Adicionalmente, rocas locales del basamento con afinidades Mazatzal y las suites magmáticas del suroeste de E.U.A pueden haber contribuido cantidades significantes de sedimentos a la Caliza Mural con zircones con edades de 1.4 Ga, 1.6 Ga y 1.7 Ga. Los zircones con edades aproximadas a 1.1 Ga aparentemente fueron desprendidos del Granitoide Greenvilliano en el Bloque Caborca expuesto en Quitovac.

Zircones del Triásico medio están pobremente representados en la Caliza Mural. Una posible fuente de los zircones del Jurásico medio en la Caliza Mural son los grupos Barranca y El Antimonio expuestos en el Bloque Caborca. Por su lado los zircones del Triásico tardío y Jurásico fueron derivados del arco volcánico continental Triásico-Jurásico en el noroeste de México, sur de Arizona y sur de California.

La probable fuente de los zircones del Cretácico temprano (145 – 140 Ma) pueden ser derivados del supuesto arco volcánico que existió a lo largo de la costa oeste de México y acrecionó al continente antes de la acumulación del Batolito Peninsular Cretácico temprano comenzando en 128 Ma. Los zircones del Cretácico temprano de 128 a 117 Ma fueron derivados principalmente del arco volcánico Alisitos del Cretácico temprano que posicionaba al oeste del área de estudio antes de la apertura del Golfo de California. Esto sugiere que el arco Alisitos se activa a lo largo de la costa noroeste de México durante el Cretácico temprano.

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