6. GEOLOGIA GENERAL 6.1 Fisiografía La provincia del Estado de Baja California está dividida en subprovincia y provincia, la subprovincia que abarca casi el 80% del área total del Estado, a su vez se divide en: a) Sierras de Baja California, b) Desierto de San Sebastián Vizcaíno, c) Sierra de la Giganta. La provincia está formada por el Desierto de Altar (Figura 2); donde la llanura sonorense penetra al noroeste del Estado abarcando algunos terrenos costeros y deltaicos entre los que destaca el Valle de Mexicali en sus porciones nororiental y oriental (http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/estados/bc/fisio.cfm?c=444&e=02). El área de estudio forma parte de la subprovincia de las Sierras de Baja California que se encuentran al NW del Estado, hacia el sur, se caracteriza por las unidades orográficas de las cordilleras de la Sierra Juárez y de San Pedro Mártir. Esta región la constituyen rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas, con edades que van desde el periodo Paleozoico hasta el Cuaternario, y se clasifican en rocas pre-batolíticas, batolíticas y post-batolíticas. (Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996; Bönhel, et al., 1998) 6.2 Geología Los batolitos de tipo orogénico se encuentran en los arcos magmáticos relacionados con los procesos de subducción; un ejemplo de esto es el batolito 12
Patagónico que forma parte de los grandes batolitos que integran el batolito Andino y aflora mayormente en la Cordillera Patagónica que comparten Argentina y Chile entre los 46 y 55 S; está compuesto por innumerables plutones cuyas edades se encuentran entre los 165 y 11 Ma, pero con una actividad máxima entre los 120 y 70 Ma. Estos batolitos también forman parte del cinturón de fuego, que está situado sobre las costas del Océano Pacifico, y es el resultado directo de la tectónica de placas; el movimiento y la colisión de las placas de la corteza terrestre se concentran en algunas de las zonas de subducción que se consideran las más importantes del mundo (Bruce et al., 1991 obtenido de la pagina: http://www.insugeo.org.ar/libros/cg_15/capitulo_8_4.htm). El BSP también forma parte de los batolitos orogénicos, lo caracterizan enjambres de diques que acompañan la intrusión de los diferentes plutones que lo conforman; este gran cuerpo fue dividido en dos secciones E y W para su mejor estudio; esto descrito en trabajos previos por varios autores en los cuales describen las unidades geológicas en función de las características litológicas, distribución de sus edades y su variación litológica. (Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996) Figura 4. Imagen modificada de la Fisiografía del Estado de Baja California. 13
La descripción de las diferentes etapas geológicas inicia con el establecimiento de las rocas prebatolíticas, que abarcan del Paleozoico al Cretácico medio (Albiano) que flanquea a lo largo de la provincia de Oeste a Este; el límite prebatolítico presenta una transición de rocas volcanoclásticas de tipo flysh donde el grado de metamorfismo está presente y aumenta de Oeste a Este; mostrando una transición de mayor elevación y profundidad de la erosión de las partes del batolito y que se encuentran estrechamente asociadas con la evolución del margen continental y del batolito; ya que el espesor de la corteza continental en el W es de 15km mientras que en el E es de 30 km (Todd y Shaw 1979, en el trabajo de Ortega-Rivera 2003; Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996; Bönhel, et al., 1998; http://www.insugeo.org.ar/libros/cg_15/capitulo_8_4.htm). Ortega-Rivera, (2003) propone que estas rocas ocurren de Oeste a Este a lo largo de la toda la provincia del Batolito de Sierras Peninsulares (BSP); además que su litología se caracteriza de esquisto de hornblenda, filita, pizarra, gneis, cuarzo feldespático, rocas volcánicas ligeramente metamorfizadas de varios tipos, pedernal y cuarcita. [Gastil (1975), en el trabajo de Ortega-Rivera 2003] había ya dividido también la geología BSP en Oeste y Este basándose en el tipo de roca, edad, emplazamiento y la composición de los plutones. La siguiente etapa geológica en el área de estudio la conforman las rocas batolíticas, las cuales según Ortega-Rivera, (2003) están delimitadas por el Océano Pacifico al Oeste y por el Golfo de California al Este (~ 100km). También se menciona que el BSP tiene un rumbo NW y se caracteriza por tener rocas granitoides que están casi continuamente expuestas y abarcan una longitud de ~ 800km. Las rocas de la porción Oeste del Batolito son de edad Jurásico-Cretácico (140-105 Ma) y, los plutones que se encuentran en esta área tienen composición que va de granodiorita a tonalita, con metamorfismo de bajo grado. Estas rocas en base a su composición química han sido interpretadas como parte de un primitivo arco de islas; mientras que para el Este del BSP hay depósitos profundos de eclogita, esta roca es característica de metamorfismo de alta presión, es evidencia de que el grado de metamorfismo aumenta hacia el Este (Silver et al., 1979; Silver y Chappell, 1988; Todd et al., 1988; Silver, 1992; Todd et al., 1994; Walawender et al., 1991, en el trabajo de Ortega-Rivera, 2003). Los plutones de la porción Este tienen una edad de 105-80 Ma, son más jóvenes hacia el interior del continente, la mayoría de los plutones son de gran tamaño. La litología se caracteriza por tener en 14
ocasiones la presencia de granitos de dos micas y una asociación de pegmatitas; estos plutones están rodeados por rocas metasedimentarias, metaplutónicas y metavolcánicas del Fanerozoico (Silver y Chappell, 1988 en el trabajo de Ortega-Rivera, 2003). Por otro lado los plutones de tipo La Posta son parte de los plutones del Este, son grandes cuerpos expuestos sobre varios cientos de kilómetros cuadrados, son estructuras individuales bien desarrolladas. Su deformación se produjo al mismo tiempo que la intrusión del BSP; a estos plutones pertenece el Plutón San Pedro Mártir, el cual es de composición tonalita a granodiorita; y fue emplazado entre el límite de las rocas volcánicas moderadamente deformadas y las volcanoclásticas de arco del Grupo Alisitos durante Albiano-Aptiano (Todd et al., 1994; Gastil et al., 1991; Gastil et al., 1975; Santillán y Barrera, 1939; Eastman, 1986 en el trabajo de Ortega-Rivera, 2003). Finalmente las rocas postbatolíticas se encuentran al Oeste de la provincia del BSP como estratos clásticos marinos del Cretácico tardío al Eoceno. Estas se presentan en nonconformidad con el batolito y probablemente se derivan de la denudación del mismo BSP y de un Arco denominado Alisitos (Gastil et al., 1975 en el trabajo de Ortega- Rivera, 2003). Los estratos del Cretácico expuestos al sur de la falla Agua blanca contienen abundante Coralliochama Orcutti un coral rudista de agua caliente que indica una edad Albiano-Aptiano en la Formación Alisitos (Ortega-Rivera, 2003). El registro de esta región en general está caracterizada por: (a) acumulación de un gran espesor de sedimentos continentales que afloran en numerosas localidades; (b) el desarrollo de sedimentos marinos en el Oeste del borde de la Península; (c) una actividad volcánica generalizada que cubre al batolito (Ortega-Rivera, 2003). El área de estudio abarca las localidades El Testerazo y San Marcos que se encuentran al Oeste del plutón El Pinal en la porción noroeste de la Península de Baja California y forman parte de la provincia occidental rica en magnetita del BSP (Mapa 1) (Gastil et al., 1975, 1990, en el trabajo de Böhnel et al., 2002). 15
Mapa1. Tomado de Böhnel et al., 2002 Área de estudio y las principales características geológicas del norte de Baja California, mostrando también fallas activas, las áreas en negro indican algunos de los principales plutones y la zona sombreada es la frontera magnetita- ilmenita. Simbología: M, Valle Mason; ET, El topo; LP, La Posta; P, Pinal; LJ, Laguna Juárez; ST, San Telmo; SJ, San José; Z, La Zarza; SPM, San Pedro Mártir. El plutón El Testerazo pertenece a la localidad El Testerazo y mide aproximadamente 15.6km de longitud, es un cuerpo intrusivo de composición tonalítica más joven que los diques San Marcos-Valle Seco, con una importante variación de hornblenda y biotita (Böhnel et al. 2002). Este intrusivo está siendo afectado por fallas y fracturas curvilíneas asociadas a su emplazamiento (Mapa 2). Además está cubierto por conglomerados del Eoceno, provenientes de la unidad grava las Palmas, ubicado al norte del área; de acuerdo con a la edad de crontornos (Mapa 3) definidos por Ortega-Rivera (1977), el plutón caería en un rango de los 110-100Ma (Böhnel et al. 2002; Mc Donough y Abbott, 1989, en el trabajo de Böhnel et al. 2002). 16
Mapa 2. Modificado de Bönel et al., 1998. En las unidades litológicas Kri: Riolíta ácida indiferenciada proveniente de rocas volcánicas de la Fm. Alisitos; los puntos azules muestran la distribución de las rocas tomadas en el área de estudio. 17
Mapa 3. Compilado y modificado de crontornos de U/Pb en zircones para la parte norte del Batolito Peninsular de Alta y Baja California (edades U/Pb en zircones según (Silver et al., 1979; Silver y Chappell, 1988; Walawender et al., 1990; en el trabajo de Kimbrougth et al., 2001). Plutón El Testerazo (PET). 18
Böhnel y colaboradores (2002) establecen que en San Marcos se encuentran diques con predominancia al NW, a lo largo de ~100km de longitud, tienen un promedio regional de rumbo ~320 y ~79 NE de echado, con el fechamiento de U/Pb en zircones se conoce que la edad de cristalización fue de 120 ± 1 Ma; estos diques de composición basalto a rolita, en su mayoría son de composición intermedia (con plagioclasa oligoclasa-andesina), presentan una gran variedad de texturas que van de afaníticas a microgranular, textura porfídica que es la más común y una alteración deurítica generalizada. Su exposición muestra una tendencia a formar un complejo en enjambre, que invade tanto granitoides como rocas metamórficas del Paleozoico. (Carta geológico minera I11-11 INEGI, segunda edición 1996). Según estudios paleomagnéticos realizados en estas rocas, los paleopolos para los diques San Marcos y el plutón El Testerazo se juntan en un paleopolo, que se desplaza a los 122 Ma con respecto al polo de referencia para América del Norte; este desplazamiento puede ser debido a una aparente rotación en sentido horario de hasta 18 ±6 y un aparente desplazamiento de 8 ±5, sin embargo, la restauración del desplazamiento relacionado a la separación de la Baja California con respecto a la placa de Norte América en los últimos 10 Ma es de solo 3 hacia el norte; esta diferencia entre el polo de referencia y el paleopolo puede ser explicada debido a una inclinación del área de estudio (Böhnel et al. 2002). 6.3 Marco estructural Las condiciones geológicas y esfuerzos tectónicos a los que estuvo sometida la península, dieron origen a su eje geológico estructural, que presenta la misma orientación y está integrado por la cordillera peninsular cuyo núcleo granítico masivo (batolito) aflora en el Norte y se oculta en el Sur bajo materiales volcánicos. El desplazamiento del Batolito de Sierras Peninsulares (BSP) probablemente debido a fallas importantes como el sistema de fallas Imperial que está conformada por: Cerro Prieto, Falla Cucapá, y falla Laguna Salada; en las Sierras Peninsulares de Baja California se encuentran las fallas Sierra Juárez, San Pedro Mártir, zona de fallas San Miguel-Vallecitos, Agua Blanca y Tres Hermanos; frente a las costas de Baja California (Océano Pacífico) se encuentran: la falla Coronado Banks, falla San Diego y falla San Clemente; por último el sistema de fallas San Andrés está situado en una gran depresión de terreno en un área limite transformante; con desplazamiento derecho entre la Placa Norteamericana y la Placa Pacifico, esta falla tiene una longitud de aproximadamente 287 mil kilómetros y Corta a través de California, Estados Unidos, y Baja California, México; 19
este sistema está compuesto por numerosas fallas o segmentos notables, en el sur por las fallas de San Jacinto, San Andrés, Imperial y Cerro Prieto, hacia el sur el sistema de fallas termina en el Golfo de California; los terremotos producidos en la Baja California, son debido a que la placa del Pacifico se mueve con respecto a la Placa Norteamericana por el Golfo de California y hacia el norte de la Falla de San Andrés, provocando que la península de Baja California se desplace hacia el norte separándose del continente y se calcula que llegara frente a Alaska en unos 50Ma, cada año la Península de Baja California se separa aproximadamente 6 cm (http://sismosmexicali.blogspot.com/p/preguntas-frecuentes-y-fallas-sismicas.html). Las estructuras más importantes para el área de estudio son: fallas, foliación, estructuras circulares y estratificación. Las estructuras de San marcos se consideran un megabloque alóctono Ordovícico dentro de metasedimentos flysh Triásico-jurásico. La foliación se observa principalmente en los metasedimentos con rumbo predominante NW- SE y echados al NE y SW. La estratificación en las secuencias de Cretácico superior y terciarias presentan echados con tendencia al sur-oeste. Como resultado de las intrusiones múltiples cretácicas se tienen estructuras circulares como los plutones El Pinal, La posta, parte de El Topo y el plutón El Testerazo. La estructura más notoria es la falla de desplazamiento lateral derecho San Miguel-Vallecitos de rumbo NW-SE, actualmente activa, con un continuo movimiento sísmico registrado en las últimas décadas, relacionada con el régimen tectónico del sistema de San Andrés-Golfo de California oriental (Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996). La evolución tectónica de la región muestra que durante el Precámbrico superior- Paleozoico inferior la margen occidental del Cratón de Norte América registró una historia de sedimentación continua en un margen continental relativamente pasivo, donde se depositó una potente secuencia sedimentaria; cuya evolución se compara con el desarrollo de un margen tipo Atlántico. Para el Paleozoico superior-mesozoico se tiene un margen tipo Japonés con desarrollo de un arco de islas en corteza oceánica. De tal manera se tuvo una convergencia de placas al oeste de dicho arco y un mar marginal al este del mismo. Desde finales del Paleozoico se llevó a cabo una acreción de terrenos e intrusiones plutónicas en la margen oriental de la cuenca Pacifica. Durante el Mesozoico- Cenozoico inferior el ambiente tectónico predomínate fue de subducción a lo largo de un margen continental de tipo andino con una trinchera a la orilla occidental del continente; durante el Jurásico superior-cretácico se creó el arco volcánico plutónico en la orilla SW 20
del Cratón Norte Americano, produciéndose el cinturón batolítico cordillerano oriental (Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996) Actualmente en la península predomina un margen tipo california, el cual se ha trasladado hacia el nor-noroeste desde su posición original adyacente al continente durante el desarrollo del Golfo de California a finales del Mioceno como una extensión de la dorsal del Pacífico oriental (Carta geológico minera Tijuana I11-11 INEGI segunda edición 1996). En la porción NW del área de estudio se encuentran las Fallas las Calabazas y la Falla San Miguel-Vallecitos que tiene movimiento lateral derecho. Asociadas a estas importantes fallas se observan fallas y fracturas satélites que tienen dirección predominante NW (Mapa 4). Böhnel y colaboradores (1998) proponen que la Falla San Miguel-Vallecitos pudo haber causado la rotación del Plutón El Testerazo (Mapa 4). En el área de San Marcos se encuentra una gran cantidad de diques de diferentes tamaños, sin embargo por medio del uso de imágenes satelitales, solo se marcaron en este trabajo algunos de estos, ya que muchos son muy pequeños y no serían bien apreciados a la escala de trabajo 1:50 000 utilizada. De esta manera se encontró una dirección promedio NE en los diques involucrados en este reconocimiento (Mapa 4). Los plutones San Marcos y el Testerazo están situados en una zona de cizalla, la cual está limitada por la falla con movimiento lateral derecho de San Clemente y el sistema de fallas de San Andrés-Golfo de California. (Legg et a., 1991 en el trabajo de Böhnel et al. 2002). Para el área de estudio se hicieron rosetas estructurales por medio del software Estereonet 2004, que se obtienen al medir el rumbo de estructuras, dando como resultado lo siguiente: las fallas tienen una dirección predominantemente NE y en algunos casos E- W, los diques tienen la misma predominancia que las fallas NE mientras que las fracturas se ubican preferentemente al NE y la mínima con dirección NNE. Los curvilineamientos corresponden a plutones individuales, incluyendo el plutón el Testerazo, cuyas formas varían de redondeadas a semi-redondeadas (Mapa 3). 21
Mapa 4.Esta imagen fue obtenida de Google Earth y se hiso el mapa con la ayuda del software Auto CAD 2011. Muestra las estructuras reconocidas más importantes y su distribución, así como la delimitación del plutón el Testerazo que está en color rosa. 22