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Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)
4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación
Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016
Memorias
Anisotropía de la susceptibilidad magnética de migmatitas del Complejo
Xolapa: resultados preliminares
José Alberto Figueroa Guadarrama
Unidad Académica de Ciencias de la Tierra
Becario del programa AMC
área I : Ciencias de la Tierra
Dr. Roberto S. Molina Garza
Profesor-investigador Titular “B” del Centro de Geociencias, UNAM, Juriquilla.
Resumen
El Complejo Xolapa en el sur de México está caracterizado por rocas meta-ígneas y meta-
sedimentarias intrusionadas por plutones cenozoicos no deformados. El ambiente tectónico del
complejo y plutones asociados se ha interpretado como de arco magmático continental, así como
sedimentación peri-arco. La deformación de rocas del Complejo Xolapa se ha asociado a la
orogenia Laramide en el Cretácico Tardío o a transpresión izquierda ligada al movimiento de
Chortis; mientras que su levantamiento se ha asociado a erosión por subducción o subducción
plana. Existe cierta controversia sobre la edad del metamorfismo porque se han reconocido
evento de migmatizacion de ~130Ma, ~60Ma y del Oligoceno. Aquí se reporta los resultados de
un estudio de fábrica magnética en la región del Complejo Xolapa entre Puerto Escondido y San
Pedro Mixtepec. Se obtuvo un total de 140 muestras de 8 sitios en litologías representativas que
incluyen diatexitas y migmatitas estromáticas. La interpretación estructural en esta zona no es
clara, ya que las estructuras se han atribuido a (1) un régimen contraccional con pliegues y
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cabalgaduras con vergencia al NE; o, (2) extensión N-S en un ambiente de tras-arco, un ambiente
transtensivo, o asociado a colapso gravitacional. Neosoma de edad cretácica fue muestreado en
ortogneises jurásicos en dos localidades, y se caracteriza por foliaciones de rumbo ENE-WSW y
buzamiento moderado a moderadamente alto al sur. La lineación magnética es hacia el sur. Las
fábricas están bien definidas, con porcentaje de anisotropía alto (Pj media de 1.152 y 1.126) y
fábricas obladas en un sitio y proladas en el otro. Diatexitas del Oligoceno se caracterizan por
fábricas subhorizontales y lineación magnética casi horizontal. El grado de anisotropía
correlaciona con la susceptibilidad media. La lineación magnética buza hacia el sur en dos
localidades pero hacia el W en una tercera localidad. Las fábricas son de ambos tipos, proladas y
obladas, pero con predominio de fábricas obladas. Sitios en la zona norte del área de estudio
parecen migmatitas desarrolladas en milonitas paralelas a la falla Chacalapa que sufrieron
migmatización. En estos sitios la foliación magnética es semivertical o buza con un ángulo alto
siendo su rumbo WNW. En estos sitios la lineación magnética también es hacia el sur. Aunque
los resultados son preliminares, la interpretación es consistente con extensión N-S, y no con
compresión al NE. Los modelos para explicar extensión N-S pueden ser transtensión durante el
Oligoceno o colapso gravitacional durante el Paleoceno.
Palabras Clave: Complejo Xolapa, AMS, migmatitas, fábrica magnetica.
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Introducción
El Complejo Xolapa (Terreno Xolapa en Campa y Coney, 1983), al sur de Mexico, limita
al norte por contacto tectónico con los Terrenos Guerrero, Mixteca, Juárez y Oaxaca. Este se
conforma por rocas metamórficas cuyos protolitos corresponden a rocas ígneas y sedimentarias,
intrusionadas por cuerpos plutónicos cenozoicos no deformados. Esta entidad geológica
representa el basamento de un arco magmático continental edificado durante el Jurásico-
Paleogeno (Herrmann, et al., 1994). Tanto el complejo como los plutones asociados han sido
interpretados de dicho ambiente tectónico, así como sedimentación peri-arco asociada. La
deformación de las rocas del Complejo Xolapa se ha asociada a la Orogenia Laramide en el
Cretácico Tardío o a transpresión izquierda ligada al desplazamiento hacia el este del Bloque
Chortis durante el Paleogeno (Schaaf et al., 1995). La deformación del Terreno Xolapa es
bastante compleja ya que las rocas han registrado diferentes fases de deformación. Ésta incluye
procesos de migmatización, metamorfismo y deformación de regimen dúctil-frágil; impresos
mediante estructuras con morfología migmatítica, foliación, lineación, sistemas de cabalgaduras
(?) y milonitas transtensionales con componente sinestral. Corona-Chávez et al. (2006) proponen
hasta cinco fases de deformación para las rocas del Complejo Xolapa, ubicándolas
temporalmente en tres eventos: deformación pre-migmatitíca (D1), migmatítica (D2-D3) y post-
migmatítica (D4-D5). El proceso de migmatización, por sí mismo, implica un estado de dificultad
alto para el entendimiento geológico de la región, ya que este proceso se origina mediante
cambios graduales de temperatura hasta casi alcanzar el punto de fusión de la roca en cuestión.
Es por esta razón que existe cierta controversia respecto a la edad de metamorfismo, dado que se
han reportado al menos tres eventos de migmatización para el Complejo Xolapa: ~130Ma,
~60Ma y del Oligoceno (Solari et al., 2006; Estrada-Carmona et al., 2016).
Por ello, la interpretación estructural en esta zona no es clara ya que las estructuras se han
atribuido a (1) un régimen contraccional con pliegues y cabalgaduras con vergencia al NE
(Corona-Chávez et al., 2005); o, (2) extensión N-S en un ambiente de tras-arco, un ambiente
transtensivo, o asociado a colapso gravitacional (Ratschbacher et al., 1991). En este trabajo se
reportan resultados de análisis de anisotropía magnética con la finalidad de asociar la fábrica
magnética con los rasgos estructurales regionales y contribuir con el mejor entendimiento de la
evolución estructural del Complejo Xolapa entre Puerto Escondido y San Pedro Mixtepec (ver
figura 1).
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Materiales y Métodos
Se realizó el análisis de anisotropía de la susceptibilidad magnética (AMS) en 140
muestras de 8 sitios en total en la región del Complejo Xolapa entre Puerto Escondido y San
Pedro Mixtepec. La figura 1 señala los sitios muestreados para el análisis de AMS, así como
datos estructurales y la distribución de litologías.
Trabajo de campo y preparación de muestras
El trabajo de campo y la obtención de muestras son descritas por Peña-Alonso et. al., 2016 (por
publicar) como parte del proyecto:
La extracción de muestras en afloramiento, durante el trabajo de campo, fue mediante una
perforadora portátil de motor a gasolina, con barrena de punta de diamante de 25 mm de
diámetro. Cada núcleo fue perforado a una profundidad de entre 40 a 60 mm en cada sitio. Para
poder realizar el análisis de susceptibilidad, fue necesario cortar los núcleos de los 8 sitios
muestreados con una cortadora de disco fija para obtener la mayor cantidad de especímenes de
forma cilíndrica con espesor de 21mm.
Analisís de Anisotropia de Susceptibilidad Magnética
Las mediciones de susceptibilidad magnética se llevaron a cabo en el Laboratorio de
Paleomagnetismo y magnetismo de rocas del Centro de Geociencias-UNAM, en un equipo KLY-
3 Kappabridge, el cual opera a una frecuencia de 875 Hz y una intensidad de campo de 300 Am-1
,
basado en la obtencion de las suscebtibilidades de cada espécimen (25mm de diámetro por 21mm
de largo) a traves de 15 posiciones predeterminadas realizadas manualmente durante el análisis.
Para obtener el valor de susceptibilidad magnética se analizó de forma individual cada espécimen
de acuerdo al sitio que pertenece, para su posterior interpretación mediante el software SUSAM
de AGICO fabricante del instrumento.
La fábrica y la anisotropía magnética son términos que comunmente son utilizados como
sinónimos, pese a que no lo son en sentido estricto. La fábrica es la disposición u orientación de
los elementos que conforman una roca (minerales, clastos, etc.). El arreglo de los componentes
ocurre en respuesta al factor físico bajo el cual estan influenciados (presión dirigida o presión de
cizalla (σ) ) dejando impreso en la fábrica de la roca el registro del evento que originó dicho
factor físico. De acuerdo a Caballero-Miranda (2011), la fábrica es un factor fundamental que
condiciona el comportamiento de las propiedades físicas de una roca (por ejemplo susceptibilidad
magnética), esto se puede observar en el cambio de magnitud según la disposición de los
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componentes, es decir, en función de las direcciones que adoptan los elementos al orientarse. De
esta forma, mediante el análisis de la anisotropía de la susceptibilidad magnética, es posible
determinar, de forma potencialmente confiable, la fábrica de las rocas.
La susceptibilidad magnética es una técnica de análisis no destructiva y rápida, que
permite la cuantificación promedio de la anisotropía, y por tanto, la fábrica en muestras de rocas.
Como ya se ha mencionado, los minerales que conforman la fábrica de una roca pueden adoptar
arreglos asociados a esfuerzos cortantes o a esfuerzos puros. Cuando los elementos tienen
arreglos paralelos a la dirección de un flujo (p. ej. un flujo de agua, el flujo de magma o de una
lava, así como la deformación interna asociada) y la configuración es conformada por el
paralelismo de minerales tabulares se define como esfuerzo cortante o cizalla simple. Cuando la
orientación de los minerales que conforman la fábrica de una roca es producida por esfuerzos
externos, los elementos rotan, se deforman y se tiene crecimiento de nuevos minerales los cuales
se reorientan cristalográficamente en respuesta a dichos esfuerzos externos (p. ej. las rocas
metamórficas durante procesos tectónicos regionales y eventos de deformación), se dice que son
producidos por esfuerzo puro o cizalla pura. Entre mejor sea la configuración de los elementos
de la fábrica, es decir, se orienten en una sola dirección, mayor serán los valores de anisotropía en
la roca.
Las direcciones de esfuerzos de estos eventos pueden ser identificadas a través de
elipsoides de deformación, y a su vez, estos pueden establecer una correlación con los elipsoides
de susceptibilidad obtenidos mediante estudios de anisotropía de susceptibilidad magnética, ya
que la historia cinemática de la fábrica determina la distribución y la orientación de los minerales
- principalmente aquellos con mayor susceptibilidad magnética. De acuerdo a Borradaile (1988),
las direcciones principales del elipsoide de susceptibilidad son consistentes de manera frecuente
con interpretaciones cinemáticas de pliegues, zonas de cizalla y otras características estructurales,
dichas direcciones corresponden con la orientación de los elementos deformados o con
orientaciones de lineaciones minerales.
La susceptibilidad es la medida de la respuesta de los materiales sometidos a un campo
magnético (Borradaile,1988). El comportamiento de un mineral es distinto respecto a otro cuando
se les aplica el mismo campo magnético; por tanto, la susceptibilidad macroscópica medida en
una muestra depende esencialmente de la susceptibilidad intrínseca de los minerales que
conforman las rocas y en ocasiones el tamaño de partículas.
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Los minerales se pueden clasificar en tres grupos por su comportamiento magnético:
diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos. Los principales minerales formadores de rocas
corresponden básicamente a los dos primeros grupos; para estos, según Borradaile (1988), la
anisotropía de susceptibilidad es controlada por la orientación cristalográfica de los granos
minerales y no se ve afectada por la forma de sus granos. Estos grupos no aportan valores
importantes en la susceptibilidad.
Sin embargo, el tercer grupo: los minerales ferromagnéticos como la magnetita y hematita
están presentes como minerales accesorios en las rocas; y son estos, junto con la pirrotita (Fuller,
1964 en Borradaile,1988), quienes pueden contribuir de manera significativa con valores altos en
la susceptibilidad de una roca. Si todos los minerales en una roca tienen magnitudes de
susceptibilidad similares, entonces se espera que el elipsoide de susceptibilidad magnética tenga
una relación semejante con la petrofábrica general de la roca (Borradaile,1988).
Matemáticamente, la susceptibilidad magnética corresponde a un tensor simétrico de
segundo orden, y geométricamente es representado por un elipsoide de tres ejes principales
ortogonales entre sí: K1, K2, K3 que representan el eje máximo, intermedio y mínimo de
susceptibilidad (K1≥K2≥K3), respectivamente. Son las relaciones entre los ejes quienes
determinan los parámetros de anisotropía que definen al elipsoide, que a su vez, estas relaciones
son determinadas por factores como la composición, distribución y orientación de los minerales
contenidos en la roca.
El elipsoide de la ASM es graficado en proyecciones estereográficas de igual área, donde,
de acuerdo a Borradaile (1988), el eje mayor o de máxima susceptibilidad (Kmax= K1) es paralelo
a la lineación magnética o extensión máxima en la roca, mientras que el eje corto o de
susceptibilidad mínima (kmin = K3), es perpendicular al clivaje primario.
El objeto principal de un análisis de anisotropía de susceptibilidad magnética es hacerlo
de manera conjunta, es decir, de un grupo de especímenes de una estructura, entidad o localidad
de interés geológico. Por ello, es que se grafican todos los elipsoides de un mismo sitio dentro de
una sola proyección estereográfica y se hace un manejo estadístico direccional para obtener una
media representativa. Existen parámetros que sirven para determinar de forma objetiva: la forma
que tienen los elipsoides, el tamaño, el grado de anisotropía, entre otros. En la tabla 1 se señalan
algunos de los parametros de la anisotropía de la susceptibiliad magnética .
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Parámetros de magnitud anisotrópica
Susceptibilidad
magnética promedio Km = (K1 + K2 + K3) / 3
Forma T = [ 2ln (K2 / K3) / ln (K1 /
K3)]-1
T define la simetría de la fabrica
magnética o la forma de la trama
mineral (-1 ≤ T ≤ + 1). Si T ≤ 0 la
forma de elipsoide magnético es
alargada (prolato) indicando fábrica
linear; si T ≥ 0, el elipsoide magnético
tiene forma achatada (oblato).
Grado de anisotropía
P’ o Pj = exp [ 2 ɳ 1- ɳ)2 +
(ɳ2- ɳ)2 + (ɳ3- ɳ)
2]1/2
La forma del elipsoide esta asociado a
la intensidad de anisotropía (p’≥1). Si
la muestra no presenta anisotropía,
entonces P’ es igual a 1.
Foliación magnética L = K1 / K2
Lineación magnética F = K2 / K3
Tabla 1. Se muestran algunos de los parámetros de la anisotropía de susceptibilidad
magnetica (Tomados de Hrounda, 1982 en Borradaile,1988; Jalínek, 1981).
Todo estos parámetros corresponden a modelos estadísticos para la interpretación de datos de
susceptibilidad magnética, sin embargo, Jelínek (1978) diseñó un software para facilitar el uso de
su modelo estadístico, el cual fue diseñado para presentar los resultados provenientes de
instrumentos de Agico, como los obtenidos en este trabajo.
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Resultados
A partir de los análisis de susceptibilidad magnética se obtuvieron los resultados que a
continuación se describen. En la figura 2 se muestra el mapa de la región muestreada y se
sintetizan los resultados mediante diagramas estereográficos y los valores del elipsoide de
susceptibilidad magnética (K1,K2,K3) obtenidos.
Fábrica magnética
Con base en los diagramas estereográficos obtenidos, se puede determinar lo siguiente:
para el sitio PES-01 el cual corresponde a una migmatita diatexítica con estructuras
schlieren/schlieric se tienen la misma proporcion de elementos oblados y prolados con una
distribución intermedia de K1, K2, K3. La distribución de Kmax sugiere una lineación magnética
casi horizontal.
En el sitio PES-03 fueron muestreadas diferentes litologías, entre ellas: migmatita
estromática, la cual presenta casi la totalidad de elementos prolados en su fábrica y con valores
altos de susceptibilidad, esto indica una fábrica bien definida y la distribución de Kmax sugiere
una lineación magnética subhorizontal. Para el dique, pese a que fueron muy pocas las muestras
analizadas, los datos presentan una buena agrupación, donde Kmax tiende al SW. Para esta
litologia, los datos indican fabrica oblada tentativamente asociada a un flujos por esfuerzo
cortante(?). Para la vena leucocratica, muestreada en este mismo sitio, aunque el agrupamiento
es moderadamente bueno, el valor de Kmax es consistente con el dique con direrección al SW y
de igual forma la fabrica esta conformada por elementos casi en su totalidad oblados.
El sitio PES-27 corresponde a una roca meta-granítica, muestreada en su fracción
leucocática. Los datos muestran una buena agrupación e indican una fábrica oblada muy bien
definida con valores de susceptibilidad que van de moderados a altos. La consentración de Kmax
sugiere una lineación magnética con vergencia casi sur.
En el sitio PES-28 se muestreó una roca meta-granítica en su fracción leucocrática. Los
resultados muestran valores con buena distribución y fábrica conformada por elementos prolados
y oblados, siendo los prolados los de mayor proporción. La distribución de los valores de
susceptibilidad maxima sugieren una lineacion magnética con tendencia predominantemente al
sur .
Para el sitio PES-42, se muestreó migmatita estromática cuyas características relictas
sugieren que originalmente fue una milonita. Los datos presentan una buena agrupación. La roca
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presenta una fábrica totalmete oblada con valores bajos de susceptibilidad. La concentración de
Kmax sugiere una lineación/foliación (?) magnética con tendencia SSW.
El sitio PES-53 corresponde a una migmatita diatexítica con estructuras
schlieren/schlieric. Los datos presentan un agrupamiento moderado y la fábrica esta condormada
por elementos oblados con baja susceptibilidad, esto y la disposicion de Kmax sugieren una
foliación magmática con buzamiento al SSW.
Para el sitio PES-54 se muestreó una migmatita diatexítica, cuyos datos presentan un
excelente agrupamiento. La fábrica consta de elementos prolados y oblados con valores de
moderada a alta susceptibilidad. La configuracion agrupada de Kmax sugiere una lineación
magnética totalmente hacia el sur.
En el sitio PES-60 se mestreó leucosoma, cuyos valores de susceptibilidad presentan una
agrupación moderadamente buena. La fábrica es predominantemente oblada y en menor
proporción de elementos prolados, con valores de baja susceptibilidad. Los valores de Kmax
indican una lineación magnética casi sur.
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Discusión y conclusiones
El proceso de migmatización implica un estado de dificultad elevado para el entendimiento
geológico de una región, ya que este proceso se origina mediante cambios graduales de
temperatura hasta casi alcanzar el punto de fusión de la roca en cuestión, esto nos hace pensar
que los elementos que definen la fábrica de las migmatitas, no presentan un arreglo en respuesta a
los esfuerzos que estan siendo aplicados.
Nuestros análisis de susceptibilidad magnética indican fábricas magnéticas muy bien definidas y
consistentes con porcentaje de anisotropía alto (Pj media de 1.152 y 1.126), siendo migmatitas la
mayoria de las muestras analizadas.
El Neosoma de edad cretácica muestreado en ortogneises jurásicos en dos localidades, y se
caracteriza por foliaciones de rumbo ENE-WSW y buzamiento moderado a moderadamente alto
al sur. La lineación magnética es hacia el sur.
Diatexitas del Oligoceno se caracterizan por fábricas subhorizontales y lineación magnética casi
horizontal.
La lineación magnética buza hacia el sur en dos localidades pero hacia el W en una tercera
localidad. Las fábricas son de ambos tipos, proladas y obladas, pero con predominio de fábricas
obladas.
Sitios en la zona norte del área de estudio parecen migmatitas desarrolladas en milonitas paralelas
a la falla Chacalapa que sufrieron migmatización. En estos sitios la foliación magnética es
semivertical o buza con un ángulo alto siendo su rumbo WNW. En estos sitios la lineación
magnética también es hacia el sur. Aunque los resultados son preliminares, la interpretación es
consistente con extensión N-S, y no con compresión al NE. Los modelos para explicar extensión
N-S pueden ser transtensión durante el Oligoceno o colapso gravitacional durante el Paleoceno.
Agradecimientos
Mi total gratitud a quienes hicieron posible el recurso financiero que la AMC otorga y se vio
reflejado en la beca para realizar ésta estancia de investigación. De igual forma, mi sincero
agradecimiento al Dr. Roberto S. Molina Garza quien de forma desinteresada compartió de su
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conocimiento y tiempo. Por darme la oportunidad de participar en uno de sus proyectos y que con
sus comentarios y sugerencias permitió concluir este trabajo. Así mismo, agradezco al Dr. Tomás
Peña y Corolina Latorre por permitirme preparar y analizar algunas muestras del proyecto con la
finalidad de aprender y bien lograr mi estancia en el Laboratorio de Paleomagnetismo y
Magnetismo de Rocas. Al Centro de Geociencias-UNAM, personal técnico y administrativo por
tener la mejor disposición de recibir a estudiantes externos; y finalmente a mi alma mater: la
UAGro, por impulsar programas que permitan el desarrollo y crecimiento de sus estudiantes.
Referencias
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Caballero-Miranda, C. I. (2011). La fábrica magnética a partir de la anisotropía de
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Mixteco y Oaxaca: una nueva hipótesis sobre la evolución del Paleógeno del sur de México.
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