Caracterización de la cuenca sedimentaria del protolito de los cerros el Amol del cretácico tardío por medio de petrografía de areniscas

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1 Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016 Memorias Caracterización de la cuenca sedimentaria del protolito de los cerros el Amol del cretácico tardío por medio de petrografía de areniscas Itzel Salazar Castro (becario) Universidad Autónoma de Guerrero Unidad Académica Ciencias de la Tierra Programa de Verano Delfín Itz_azur25@hotmail.com Área en la que participa: I Física, Matemáticas y Ciencias de la Tierra Dr. Juan Carlos García y Barragán (Asesor) Técnico-investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México jcarlosg@unam.mx Resumen El estado de Sonora es de gran atractivo geológico dado que allí se desarrolla una de las más grandes conflictos en cuanto a una explicación lógica para dar un origen a los fenómenos que formaron las diferentes estructuras que se exponen en el área, el proyecto de investigación se limita a la región de Caborca-Santa Ana, especialmente a los cerros El Amol. El presente trabajo se encarga de clasificar una serie de láminas delgadas de areniscas, las cuales mediante un análisis petrográfico llegar a clasificar las muestras y determinar el ambiente tectónico de procedencia de las areniscas. Los esquemas de Gazzi-Dickinson nos proporcionan una idea de la serie de eventos que han tenido lugar en la zona, como es que una reconstrucción completa de eventos es algo muy poco probable dado que las estructuras principales se encuentran fragmentadas a lo largo de toda el área. Palabras Clave: Caborca-Santa Ana, Petrografía, Gazzi-Dickinson, ambiente tectónoco. Introducción

2 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 La dinámica de la tectónica de placas es algo que ha influenciado en gran medida al territorio mexicano para la formación de valles, cadenas montañosas, volcanes, etc. En él se han desarrollado una gran variedad de eventos geológicos que han permitido la formación de diversas estructuras a través del tiempo. En el Noroeste del país, en el estado de Sonora, durante mucho tiempo se trabajó bajo la hipótesis de la megacizalladura Mojave-Sonora propuesta por Silver y Anderson en 1974 para poder explicar la gran deformación que se encuentra en la zona, así como el origen de las estructuras que se observan. Con el presente trabajo se pretende dar a conocer una propuesta expuesta por los Drs. Jacques Ayala y García y Barragán que mencionan que los eventos que se exponen en esta área son el resultado de una megacabalgadura, para lo cual se propone un estudio los cerros El Amol, en el Esquisto Altar, en el NW de Sonora. Silver y Anderson 1974 mencionaban que la megacizalla Mojave-Sonora es una falla lateral izquierda de alrededor de 800 km de desplazamiento. La realización de una petrografía nos propiciara una serie de datos de los componentes de las areniscas, de igual manera nos darán un mejor panorama de los ambientes de formación de los componentes que forman parte de las areniscas, así como el marco tectónico en el que se sedimentaron. El análisis de los diagramas de Gazzi-Dickinson son de gran utilidad para la interpretación y delimitación del marco tectónico. Materiales y Métodos El primer paso fue conocer el marco geológico en el que se encuentra el área de estudio por medio de la lectura de artículos científicos y la asistencia a platicas impartidas por especialistas en el tema, posterior se llevó a cabo mediante imágenes satelitales la delimitación del área de estudio, así también la identificación de contactos entre posibles litologías y estructuras que se hayan llegado a desarrollar en la zona, en ellas fueron ubicados los cerros a los que pertenecen las muestras analizadas. Se analizaron un total de seis muestras en lámina delgada de los cerros El Amol y La Bateyera, el análisis se llevó a cabo mediante la ayuda de un microscopio petrográfico OLYMPUS BX-50 de luz trasmitida y reflejada para el reconocimiento de los diferentes componentes que poseen las areniscas así como para una determinación cuantitativa de dichos componentes para que con ayuda de los diagramas de Dott establecer un nombre a la arenisca, posterior se realizó un análisis cualitativo en base a un conteo de puntos con un promedio de 100 a 400 puntos para cada una de las láminas delgadas, se realizó un

3 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) recalculo de cada uno de los componentes que piden los esquemas de Gazzi-Dickinson para que con base a ellos establecer un marco tectónico y poder asignar un origen a la cuenca sedimentaria de los cerros de El Amol. RESULTADOS La geología del estado de Sonora ha sido muy discutida por varios autores debido a su complejidad y a la variedad de eventos que se han desarrollado en la zona, además de que para el entendimiento de la misma se han desarrollado una gran cantidad de hipótesis que explique el fenómeno que dio origen a la variabilidad de geología del lugar, el tipo de topografía que es expuesta en la zona, etcétera. La mayor propuesta presentada para dar una explicación a los fenómenos en esta zona es la hipótesis de la magacizalla Mojave-Sonora, expuesta por Silver y Anderson en 1974, aunque varios especialistas investigadores en la zona descartan dicha idea dada la falta de pruebas contundentes que la respalden y den una explicación lógica a los eventos de la zona. Se ha estado planteando una nueva hipótesis para dar una explicación más lógica a las diversas estructuras que se exponen en la región de Sonora, los Drs. Jacques Ayala y García y Barragán proponen la hipótesis de una megacabalgadura en la zona basando se en un estudio realizado en el área de Caborca-Santa Ana al NW de Sonora. El análisis petrográfico se realizó en rocas de la región de Caborca-Santa Ana, Sonora, este trabajo se centra en los cerros de El Amol. El análisis se llevó a cabo en seis láminas delgadas de areniscas, en las que se realizó una petrografía que compete el reconocimiento de sus componentes, así como el tipo de matriz que poseen y el porcentaje que representa en la lámina delgada para que mediante un primer porcentaje cualitativo dar la asignación de un nombre a las areniscas. La petrografía fue realizada en un microscopio petrográfico OLYMPUS BX-50 (Imagen1) de luz trasmitida y reflejada, se analizaron seis muestras en lámina delgada, en las cuales se distinguieron componentes de cuarzo Q, Feldespatos (Feldespatos alcalinos y Plagioclasas) F, líticos (volcánicos, sedimentarios y metamórficos) Lt, así como su porcentaje de matriz, la estimación cualitativa (tabla 1) nos permite clasificar a la roca en un determinado grupo de areniscas, en donde a partir del diagrama de Dott podemos ubicar a las

4 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 rocas en un campo especifico que nos permita una mejor comprensión de la procedencia de los componentes de la roca. Imagen 1, microscopio petrográfico OLIMPUS BX-50 de luz transmitida y reflejada utilizado para el análisis de las areniscas. Al iniciar con la petrografía de las láminas de areniscas, se comenzó por el reconocimiento del mineral que fungía como matriz en las muestras, el cual en la mayoría de las láminas era calcita y pedernal, este último era diferenciado de los cristales de perdernal dado que no tenía un borde que lo distinguiera como cristal y se encontraba rellenando huecos entre los de más cristales o líticos, la matriz representaba en promedio un porcentaje mayor al 15%, lo que en el esquema de clasificación de Doot (modificado en 1964) nos llevaba a la utilización del segundo triángulo en el prisma, correspondiente a Wackes, en este triángulo de acuerdo a los porcentajes de cuarzo, líticos y Feldespatos las muestras han sido ubicadas en el espacio correspondiente a Graubacas feldespáticas y Graubacas líticas.

5 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Formación Lamina Q% F% L% total El amol El amol El amol El amol El amol La Bateyera A Tabla 1, datos cualitativos de la petrografía de areniscas de los cerros El Amol para asignación de un nombre en base al diagrama de Dott. Fuente: propia. Los componentes que se encontraron formando parte de las areniscas son: Cuarzo policristalino: Con cristales de tamaños aproximados de 1/2-1 mm en su eje más largo, con contactos aserrados entre cristales, formas anhedrales muy angulosas. Cuarzo monocristalino: Las muestras presentan dos tipos de cuarzo monocristalino: con extinción ondulante y no ondulante; poseen formas subangulosas, presentan dos tamaños principales: 1/6 mm y 2/3 mm aproximadamente; son subangulosos, con contactos curvos entre los cristales por presión posiblemente debido al grado de compactación que han sufrido las muestras. Feldespatos Alcalinos: Poseen formas subangulosas, con tamaños variados que van de 1/8 mm hasta 1/3 mm; algunos cristales se encuentran alterados a sericita y arcillas. Algunas laminas se encuentran teñidas con cobalnitrito de sodio lo que permite diferenciar los Feldespatos de las Plagioclasas, para tener una mejor clasificación. Algunos cristales de Feldespato son microclinas dada la macla de tipo enrejado que presentan, aunque en algunos no se observa apropiadamente dado el ángulo de corte que posee. Plagioclasas: Son cristales angulosos, de tamaños de entre 1/4 a y 2/3 de mm. Los cristales no se encuentran teñidos por el cobalnitrito de sodio por lo que es posible diferenciarlos de los Feldespatos (los cuales si se encuentran teñidos). Fragmentos Líticos Volcánicos: Son fragmentos angulosos, con tamaños de aproximadamente 1/2 mm, los cuales, en nícoles paralelos se observan con una tonalidad café amarillento, con un relieve menor al del cuarzo. Presenta clastos volcánicos de matriz felsítica, lathwork y pilotaxitica primordialmente.

6 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Fragmentos Líticos Sedimentarios: Estos componentes se observaban subangulosos, con tamaños aproximados de 1/2mm a 1/3 mm, un color café pálido en nicoles paralelos y un tono mayor en nicoles cruzados. Fragmentos Líticos Metamórficos: Fragmentos subangulosos, se encuentran como resultado de un tipo de metamorfismo que han sufrido las muestras, aunque no h alcanzado a afectar en si a toda la roca para que esta llegase a ser considerada como una de tipo metamórfico, presentan tamaños de 1/5 mm a 1 mm. Calcedonia: Cristales de forma angulosa, presenta una estructura en forma radial, lo que le proporciona una extinción de la misma forma. El tamaño de los cristales es de aproximadamente 3/4 mm, con contactos aserrados entre los diferentes cristales. La calcedonia es un tipo de cuarzo criptocristalino. Pedernal: Los fragmentos de pedernal además de encontrarse como constituyente de matriz en algunas láminas, también se distinguen algunos fragmentos con límites bien definidos, por lo que también se consideran algunos de ellos como componentes clásticos. Los fragmentos presentan formas angulosas; se diferencia de los lítico volcánicos dado que estos cristales son de un color blanco en nicoles paralelos mientras que en nicoles cruzados se observa un arreglo microcristalino con contactos suturados, y formas angulosas. Anfíbol: se observaron cristales alterados a clorita con hematita; se presenta con formas subredondeadas, con crucero en dos direcciones característico en este mineral; su tamaño es aproximadamente de 1 mm, no se encuentra presente en todas las láminas. Clorita y Sericita: ambos minerales se encuentran formando parte de la lámina por diversos procesos de alteración, componen un 5% del total de la lámina. Óxidos: Aparecen algunos minerales que por su composición y arreglo cristalino no es posible identificarlos en el microscopio petrográfico, sin embargo estos se encuentran rellenando poros que se formaron o existían en la roca, algunos de los posibles minerales que se pueden presentar en la roca son oxido de manganeso y pirita, constituyendo 1% del total de la superficie analizada.

7 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Diagramas de Gazzi-Dickinson Los esquemas de Gazi-Dickinson son utilizados para definir un marco tectónico a las muestras, para poder llevar a cabo la realización de estos diagramas es necesario realizar un conteo de puntos, para poder en base a esto obtener datos cuantitativos y dar una mejor clasificación del marco tectónico que poseen las muestras y del cual derivan sus componentes. El conteo de puntos se llevó a cabo en un microscopio petrográfico OLYMPUS BX-50 con un contador de puntos, en promedio se realizó el conteo de 400 puntos por lámina, el total que se presenta en las tablas (véase tabla 2) es variable dado que solo se reportan los puntos que representan a los principales componentes utilizados para los diagramas Gazzi-Dickinson y no se reportan en ella los pertenecientes a matriz o minerales tales como clorita, arcillas, anfíboles, óxidos, etc. Formación Lamina P K Qm Lt Lm Lv Ls Qp Ped total El amol El amol El amol El amol El amol La Bateyera A Tabla 2, datos de conteo de punto, es esta se expresan los diferentes cristales o líticos utilizados para la graficación de los diagramas Gazzi-Dickinson. La elaboración de los esquemas de Gazzi-Dickinson consta del recalculo de los resultados de los diferentes componentes utilizados para cada uno de los diagramas, fueron utilizados seis de estos diagramas para meter los datos de las seis muestras, los recalculos fueron realizados en Excel, cada uno de los diagramas nos ayudara a tener una mejor idea del marco tectónico para los cerros de El Amol. Los componentes de areniscas utilizados para la realización de los diagramas son el cuarzo monocristalino (Qm), cuarzo policristalino (Qp), líticos sedimentarios (Ls), líticos volcánicos (Lv), líticos metamórficos (Lm), pedernal (ped), Plagioclasas (P), Feldespatos (F) para esto véase la tabla 2 en la que se muestran la cantidad de puntos contados para cada uno de estos componentes, en ella se ponen también los resultados de pedernal dado que este es un tipo de cuarzo Criptocristalino y para los diagramas de Gazzi-Dickinson en algunos de los diagramas se considera como parte del porcentaje del Cuarzo.

8 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Tablas de valores y diagramas de Gazzi-Dickinson Tabla de valores para la elaboración del esquema QFLt % % % % % 89-24A % Q F Lt TOTAL Tabla 3, datos utilizados para la realización del esquema QFLt de Gazzi-Dickinson. Tabla de valores para la elaboración del esquema QmFLt % % % % % 89-24A % Qm F Lt TOTAL Imagen 2, diagrama de Gazzi-Dickinson para rocas clásticas utilizado para la determinación de un marco tectónico.

9 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Tabla 4, datos utilizados para la realización del esquema QmFLt de Gazzi-Dickinson Imagen 3, Diagrama QmFLt de Gazzi-Dickinson pra la determinación de ambientes tectónicos en arensicas. Tabla de valores para la elaboración del esquema QpLvLs % % % % % 89-24A % Qp Lv Ls TOTAL Tabla 5, tabla de datos para la realización del esquema QpLvLs Gazzi-Dickinson. Imagen 4, Esuqema Gazzi-Dickinson para la determinación de un ambiente tectónico para procedencia de areniscas.

10 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Tabla de valores para la elaboración del esquema LmLvLs % % % % % 89-24A % Lm Lv Ls TOTAL Tabla 6, Datos para la grafiación del diagrama Gazzi-Dickinson LmLvLs en areniscas. Imagen 5, Esquema LmLsLv de Gazzi-Dickinson para la determinación de un ambiente tectónico en areniscas. Tabla de valores para la elaboración del esquema QpLvmLsm % % % % % 89-24A % Qp Lvm Lsm TOTAL Tabla 7, Datos para la elaboración del diagrama de QpLvmLsm de Gazzi-Dickinson para areniscas.

11 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Imagen 6, Diagrama QpLsmLvm de Gazzi-Dickinson para la discriminación de ambientes tectónicos en areniscas. Discusión y conclusiones El hecho de que los clastos que componen a las diferentes muestras de areniscas presentadas posean una morfología angulosa a subangulosa, nos dan a conocer que las muestras no han sufrido un largo periodo de transporte, aunque de la misma manera podemos llegar a determinar que la energía de la corriente que los transportaba era de media a alta energía dada la presencia casi nula de minerales menos resistentes como lo son las micas. Algunas muestras nos presentan indicios de haber sufrió un grado de metamorfismo muy bajo dada la presencia de minerales como muscovita o Sericita, algunos de ellos por alteración, también se llegaron a encontrar algunas microestructuras de deformación como lo es la crenulación. La deformación que ha existido en la zona genera un metamorfismo bajo en la zona, alterando así los componentes de las areniscas así como borrando algunas características importantes en estructuras mayores, las cuales serían de mucha utilidad para la interpretación de la cuenca sedimentaria. Los diagramas de Gazzi-Dickinson que llegaron a ser elaborados (véase las imágenes 2, 3, 4, 5, 6) para poder dar un ambiente tectónico de formación para las areniscas de los cerros de El Amol, principalmente, nos arojan elementos para una interpretación de la zona, dado que el área de Sonora a expuesta una gran cantidad de eventos que han aportado sedimentos a las cuencas de la zona así como a su vez han deformado estas estructuras.

12 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Basándonos en los datos arrojados por los esquemas de Gazzi-Dickinson podemos llegar a determinar que el marco tectónico en el que se depositaron a mayoría de los sedimentos corresponde a un Orogeno Reciclado, tal como se muestra en la Imagen 2 y en donde se llega a observar que la muestra de clave se sale de este campo ubicándose en el área de un arco transicional, el mismo fenómeno ocurre en el esquema de la Imagen 3, los componentes clásticos que forman parte de las areniscas de la zona fueron derivados de diferentes eventos tectónicos dado que en esta zona los eventos geológicos han tenido una mayor implicación para la formación de estructuras. Los demás diagramas nos dan a entender que después de la aportación de sedimentos de un Orogeno Reciclado también eventos como orogenia han aportado sedimentos a la cuenca, los eventos de magmatismo han generado sedimentos que se ven reflejados al momento de clasificar a las muestras, el hecho de que parte de Sonora formara parte de una cuenca marina se ve reflejado en la interpretación de los diagramas. Sonora es un estado que se ha visto expuesto a grandes eventos geológicos que han impedido una interpretación certera de las estructuras que se encuentran en la zona, determinación de la cuenca de Carborca-Santa Ana es llevada solo a una hipótesis dado que sesta se encuentra muy deformada, no se conoce su espesor real así como sus dimensiones, los cerros de El Amol del cretácico tardío han llegado a propiciar de que en la zona se exponen algunas evidencias para la determinación de una megacabalgadura en la zona, hipótesis planteada por los Drs. Jacques Ayala y García y Barragán. La deformación de los cerros El Amol se ve reflejada en el hecho de que presenta índices de metamorfismo aunque la roca sigue viéndose como una areniscas ya posee minerales minerales de origen metamórfico, también algunas características como foliación o crenulación. la Agradecimientos Gracias a la oportunidad de haber participado en el XXI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacifico 2016 los conocimientos y experiencias que he adquirido me serán de gran utilidad para enriquecer mis conocimientos en el área de la investigación, por lo que quisiera agradecer:

13 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) En primer lugar a el programa DELFÍN, por darme la oportunidad a mí y a cientos de jóvenes más el poder participar como jóvenes investigadores durante el XXI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacifico A la Universidad Autónoma de Guerrero en su Unidad Académica Ciencias de la Tierra por ser intermediarios para llevar a cabo los diferentes trámites necesarios para la realización de la estancia de verano. A él Dr Juan Carlos García y Barragán técnico investigador de la Estación Regional del Noroeste perteneciente a la Universidad Nacional Autónoma de México, por haber autorizado el hecho de poder participar en su tema de investigación, así como transmitir parte de su conocimiento en el área de la investigación. Referencias César Jacques-Ayala; Andrew P. Barth; Joseph L. Wooden; Carl E. Jacobson (2009) Provenance and U-Pb Geochronology of the Upper Cretaceous El Chanate Group, Northwest Sonora, Mexico, and its Tectonic Significance. Instituto de Geología, UNAM, Sonora, México Department of Earth Sciences, Indiana University Purdue University, Indianapolis, IN, USA US Geological Survey, Menlo Park, CA, USA Department of Geological. García y Barragán J.C.; Jacques Ayala C., (2011), Boletín 118, estratigrafía del Cretácico de Sonora, México, Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Geología. Jaques-Ayala C. (1989) Arroyo Sásabe Formation (Aptian-Albian), Northwestern Sonora, Mexico-Marginal Marine Sedimentation in the Sonora Back.Arc Basing. UNAM, Instituto de Geología. México, D.F. Jacques-Ayala, C., (1993) The Cretaceous in the Caborca Santa Ana region, northwest Sonora, Mexico [Ph.D. thesis]. Cincinnati, University of Cincinnati.

14 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 R. Dickinson W, Interpreting provenance relations from detrital modes of sandtones, Department of Geociences, University of Arizona, Tucson, Arizona.