Procedimientos para determinación de edad por U-Pb en Centro de Geociencias,

del miembro Fronteras por espectrómetro de masas por ablación multicolector de láser con plasma inductivamente acoplado (LA-MC-ICP-MS) en el Laboratorio de Estudios Isotópicos, Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, conforme a los procedimientos en Solari et al. (2010). La referencia del Zircón Plešovice (ca. 337 Ma; Sláma et al., 2008) fue utilizado en combinación con el vidrio estándar NIST 610 para corregir la desviación instrumental y la fraccionación “down-hole” y para recalcular concentraciones elementaless, usando edad UPb software (Solari y Tanner, 2011). La precisión en las relaciones medidas de

207_Pb/206_Pb, 206_Pb/238_{U, y} 208_Pb/232_{Th típicamente fue ~0.8%, 0.7% y 0.9% 1σ relativas a la}

desviación estándar, respectivamente. Análisis replicados del zircón Plešovice indican una reproductibilidad externa de 0.75%, 0.6% y 1.6% en las relaciones medidas 207Pb/206Pb,

206_Pb/238_{U y} 208_Pb/232_{Th respectivamente. Estos errores son incluidos cuadráticamente en las}

incertidumbres citadas para análisis individuales de los zircones analizados. Debido a que su señal es inundada por el 204_{Hg contenido en los gases portadores, en este estudio no se analizó}

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204_{Pb. Se realizó la común corrección Pb empleando el método algebraico de Andersen (2002).}

Entonces se aplicó un filtro para asegurar la calidad de los análisis seleccionados, consistiendo en evaluación de la concordancia. Para granos con edades menores a 1000 Ma, el análisis se consideró concordante si las edades de 206Pb/238U y 207Pb/235U diferían por <10%. La concordia, distribución de densidad de probabilidad y gráficas de histogramas, así como calculaciones del error de la edad, se llevaron a cabo usando Isoplot v. 3.70 (Ludwig, 2008). El algoritmo Tuff- Zirc (Ludwig y Mundil, 2002) fue utilizado para calcular el promedio de edades en 206Pb/238U y sus errores, así como para filtrar valores extremos. Las edades por 206Pb/238U son preferidas para granos menos de 1000 Ma debido a la incertidumbre envuelta en la determinación del isótopo

207_{Pb en cristales jóvenes.}

Figura 33. Partes fundamentales del Sistema de ablación de láser excimer en este estudio. (A)Vista detallada de (a) lente de la cámara, cual estaba a 90˚ del rayo láser, y la muestra; (b) Celda de ablación Laurin de doble volumen, la cual aloja (c) el embudo y (d) portaobjetos de cuatro muestras. (B) Una vista del sistema donde la posición relativa del objetivo del lente (a) y el emergente rayo láser, impactando la muestra en la célula, se puede apreciar, la lente de la cámara (b) estaba ligeramente fuera del eje con la principal ruta del láser. La entrada de He (c) se puede observar localizada al inferior izquierdo de la célula de ablasción Laurin. El portaobjetos (d) es removido de la célula. La

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célula entera y sus muestras se trasladaron a la cima de una computadora motorizada controladora de la etapa x-y (e), mientras que el embudo mantuvo una posición estable debajo del objetivo del lente y rayo láser. (C) Diagrama esquemático del proceso de ablación que operó en la célula Laurin: La columna de ablación fue impulsada por una diferencia de presión desde dentro del embudo y afuera de la célulca, a través de su brazo. Después se mezcló con N2, y más adelante con Ar antes de pasar al smoother y después al ICP-MS.

Elementos traza en zircones de la Caliza Mural

Geocronólogos han reconocido por algún tiempo que hay variación en la relación Th/U en zircón, y han utilizado esto como un discriminatorio de primer orden entre los de origen ígneo y metamórfico (e.g Ahrens et al., 1967; Williams et al., 1996). Zircones magmáticos en rocas ígneas son soluciones sólidas con zoneamiento, donde la abundancia del componente HfSiO4 incrementa del núcleo al borde (Clairbone et al., 2006). Abundancias de Th y U varían más, pero típicamente la relación Th/U disminuye del núcleo al borde, así, esta relación usualmente se correlaciona negativamente con temperatura y abundancia de Hf en zircones ígneos (Clariborne et al., 2010; Barth y Wooden, 2010). Sin embargo la relación Th/U en zircones ígneos rara vez caen a los bajos niveles observados en rocas metamórficas de mediano y alto grado (Th/U <0.07; Rubatto, 2002), por lo que esta relación y covariación en abundancias elementos tierras raras pueden ser útiles para identificar sobrecrecimientos en zircones metamórficos (e.g., McClelland et al., 2009). Las diferencias persisten en geoquímica de elementos trazas en zircones ígneos y metamórficos, por lo tanto, sugieren que abundancias de Hf, REE y Th/U pueden proporcionar medios geoquímicos para la identificación de los tipos de rocas de proveniencia por medio de poblaciones de estos minerales. Zircones metamórficos generalmente tienen una relación Th/U de 0.01˗0.08, mientras que los de origen ígneo rondan desde 0.16 a 2.37 (Hoskin y Ireland, 2000). Los valores mayores que Th/U = 1 no son comunes para la mayoría de zircones, valores típicos están dentro de 0.4-1.0.

En el presente estudio, las relaciones de Th/U de granos de zircones separados de la muestra RB7 del miembro Fronteras se agruparon de acuerdo a sus edades, ejemplo Zircón Mesozóico (MZ), Zircón Paleozóico (PZ), Zircón Neoproterozóico (NZ), Zircón Mesoproterozóico (MPZ), Zircón Paleoproterozóico (PPZ) y Zircón Arqueano (AZ) con el fin de entender las variaciones entre diferentes grupos (Anexo 1). El grupo de MZ en este estudio tiene valores de Th/U de 0.25

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– 1.30, mientras PZ ronda de 0.28 – 1.35, y el grupo NZ ronda entre 0.45 y 1.65. Igualmente valores de Th/U en MPZ, PPZ y AZ varían considerablemente (0.17 – 1.97; 0.29 – 1.36; 0.47 – 0.94 respectivamente), indicando su origen ígneo. Adicionalmente relaciones de Th/U de zircones de RB-2 (miembro Rancho Bufalo) y RB-3 (miembro Cerro La Ceja) también agrupados como Zircón Mesozóico (MZ), Zircón Paleozóico (PZ), Zircón Neoproterozóico (NZ), Zircón Mesoproterozóico (MPZ), Zircón Paleoproterozóico (PPZ) según las edades. Granos de zircón de las muestra RB-2 y RB-3 muestran una relación relativamente alta de Th/U (MZ: 0.20-2.23, 0.44-1.87; PZ: 0.17-1.77; NZ: 0.24-2.19, 0.38-0.94; MPZ: 0.28-1.39, 0.23-0.87; y PPZ: 0.15-0.79, 0.19-3.15), sugiriendo su proveniencia ígnea.

Geocronología por U/Pb

Se seleccionaron tres muestras de arenisca de la Caliza Mural Inferior en la sección Rancho Búfalo para análisis de zircón detrítico, una por cada uno de los miembros; además de una muestra de toba. Edades de U/Pb para estas muestras son reportadas en los Anexos 1-2 y el espectro de edades es mostrado en figuras 34 a 37.

La muestra RB-7 pertenece a la base del miembro Fronteras y es una arenisca de grano medio. Un total de setenta y siete granos de zircón fueron aleatoriamente seleccionados para este análisis, de los cuales 71 dieron edades concordantes. Los zircones analizados tienen relaciones de Th/U que rondan de 0.17 a 1.97 (Anexo 1). Setenta y un análisis de U-Pb dieron un amplio rango de edades que dispersan entre 118.8 y 2958 Ma. Zircones Fanerozóicos ocurren en cuatro poblaciones primarias, Silúrico, Triásico, Jurásico y Cretácico temprano (Anexo 1). Igualmente, zircones proterozoicos ocurren en tres poblaciones primarias, Neoproterozóico, Mesoproterozóico y Paleoproterozóico (Anexo 1; Figs. 34A-B). Se presentan cuatro zircones con edades entre 2553 y 2958 Ma en esta muestra.

La muestra RB-163 es una arenisca de grano medio de un color café pálido y masiva colectada de la parte media del miembro Rancho Búfalo. Se seleccionaron ochenta y cuatro granos de zircón para el análisis de U-Pb y la mayoría tiene una relación Th/U mayor que 0.1 (Th/U: 0.15-2.23, n= 84; anexo 2). La edades caen en un rango largo de 117 a 1895 Ma. Se identificaron

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cinco poblaciones de edades: Cretácico temprano-Triásico (117.47-227.75 Ma), Ordovícico- Pérmico (259.46-466.65 Ma), Neoproterozóico (1638.97-1895.53 Ma), Mesoproterozóico (1006.99-1469.76 Ma) y Paleoproterozóico (1638.97-1895.53 Ma). En la muestra RB-163 los zircones Proterozóicos componen ~ 50% de los granos analizados. 680±140 y 240±170 Ma

Figura 34A. Diagrama Concordia de edades U-Pb del miembro Fronteras de Caliza Mural (muestra RB-7). La muestra RB-194 es una arenisca masiva de grano medio, color verde pálido colectada en la base del miembro Cerro La Ceja. Se analizaron cuarenta y cuatro granos de zircón con el método U-Pb y sus relaciones de Th/U rondan de 0.19-3.15 (Anexo 3). De los 28 análisis que dan edades Proterozóicas (64% de la población total) 14 muestran edades entre 1074.88 y 1537.46 Ma (zircones Mesoproterozóicos), 12 granos caen en el rango de 1616.37 a 2120.59 Ma (zircones Paleoproterozóicos) y dos granos tienen edades de 578.39 y 661.67 Ma. Los zircones fanerozóicos ocurren en tres poblaciones primarias, Silúrico, Triásico y Jurásico (Anexo 3).

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Figura 34B. Histogramas de edades por U-Pb en zircones detríticos y probabilidad de distribución relativa de la Caliza Mural. (RB-7).

Figura 35A. Diagrama Concordia para edades por U-Pb del miembro Rancho Bufalo de Caliza Mural (RB- 163).

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distribución relativa de la arenisca (RB-163) del miembro Rancho Bufalo de Caliza Mural.

Figura 36A. Diagrama Concordia de edades U–Pb del miembro Cerro La Ceja de Caliza Mural

Figura 36B. Histogramas de edades de U-Pb de zircones detríticos y distribución de probabilidad relativa de arenisca (RB-194) del miembro Cerro La Ceja de Caliza Mural.

La muestra 12906 es una toba volcánica colectada en la parte superior del miembro Fronteras (Anexo 4). Se analizaron sesenta y cuatro granos con el método U-Pb y sus relaciones de Th/U son mayores a 0.1, indicando origen magmático. Los zircones toba dieron una edad de U- Pb de 118.1 ± 2.4 Ma (Fig. 37; edad promedio 206Pb/238U; González-León et al., 2008). Ellos reportaron solamente la edad de la capa de toba. En este estudio, utilizamos sus datos geoquímicos y geocronológicos para evaluar la fuente del sedimento.

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Figura 37A. Distribución de edades en zircones de U-Pb y promedio de edades de un grupo de 22 zircones con edades sobrepuestas de muestra 12906. La muestra 12906 es de un depósito de toba volcánica en la parte inferior del miembro Fronteras de Caliza Mural. MSWD = 1.9 (2

Figura 37B. Histograma de edades U-Pb de zircones detríticos y distribución probable de edad relativa para muestra 12906.