xó chitl guadalupe torres carrillo · 2017. 2. 10. · tetraedro de minerales normativos...

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Dr. Luis Alberto Delgado Argote Director del Comité M. en C. Juan Manuel Espinosa Cardeña Dr. José Manuel Romo Jones Miembro del Comité Dr. Bodo Weber Miembro del Comité Miembro del Comité Dr. Jorge Torres Rodríguez Miembro del Comité Dr. Thomas Gunter Kretzschmar Dr. David Hilario Covarrubias Rosales Coordinador del programa de posgrado en Ciencias de la Tierra Director de Estudios de Posgrado Agosto de 2010 TESIS DEFENDIDA POR Xóchitl Guadalupe Torres Carrillo Y APROBADA POR EL SIGUIENTE COMITÉ

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  • Dr. Luis Alberto Delgado Argote

    Director del Comité

    M. en C. Juan Manuel Espinosa Cardeña Dr. José Manuel Romo Jones

    Miembro del Comité

    Dr. Bodo Weber Dr. José Manuel Romo Jones

    Miembro del Comité Miembro del Comité

    Miembro del Comité

    Dr. Jorge Torres Rodríguez Dr. José Manuel Romo Jones

    Miembro del Comité Miembro del Comité

    Dr. Thomas Gunter Kretzschmar Dr. David Hilario Covarrubias Rosales

    Coordinador del programa de posgrado

    en Ciencias de la Tierra

    Director de Estudios de Posgrado

    Agosto de 2010

    TESIS DEFENDIDA POR

    Xóchitl Guadalupe Torres Carrillo

    Y APROBADA POR EL SIGUIENTE COMITÉ

  • CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN SUPERIOR

    DE ENSENADA

    PROGRAMA DE POSGRADO EN

    CIENCIAS DE LA TIERRA

    ANÁLISIS GEOLÓGICO DEL COMPLEJO PLUTÓNICO

    SAN JERÓNIMO EN EL SUR DEL CINTURÓN

    BATOLÍTICO PENINSULAR, BAJA CALIFORNIA,

    MÉXICO

    TESIS

    que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de

    MAESTRO EN CIENCIAS

    Presenta:

    XÓCHITL GUADALUPE TORRES CARRILLO

    Ensenada, Baja California, México, Agosto de 2010

  • RESUMEN de la tesis de Xóchitl Guadalupe Torres Carrillo, presentada como requisito

    parcial para la obtención del grado de MAESTRO EN CIENCIAS DE LA TIERRA CON

    ORIENTACIÓN EN GEOLOGÍA. Ensenada, Baja California. Agosto de 2010.

    Análisis geológico del complejo plutónico San Jerónimo en el sur del

    cinturón batolítico peninsular, Baja California, México.

    Resumen aprobado por:

    ________________________________

    Dr. Luis Alberto Delgado Argote

    El complejo plutónico San Jerónimo (CPSJ) forma parte del Cinturón Batolítico Peninsular.

    Este complejo cubre un espectro de composición modal que varía desde gabro hasta granito. Las

    edades U-Pb de zircones en tonalitas varían entre 115.0 ± 2.3 Ma y 104.3 ± 6.1 Ma. Son

    granitoides metaluminosos tipo I con tendencias calcoalcalinas y cálcicas de acuerdo con los

    diagramas geoquímicos de discriminación tectónica. El análisis de diagramas Harker y del

    tetraedro de minerales normativos Q-Di-Ol-Pl sugiere relaciones genéticas entre ellas.

    Por medio de imágenes de satélite se interpretaron rasgos curvilíneos asociados a la geometría

    de emplazamiento de las rocas intrusivas; debido a su emplazamiento en estado menos viscoso,

    su población es menor en las rocas máficas. También se observa una relación estrecha entre las

    fracturas longitudinales verticales con la foliación magmática, ambas orientadas NE-SW que se

    infiere que corresponde con estructuras de emplazamiento. De acuerdo con la proporción de

    rocas máficas/félsicas, el CPSJ se dividió en las zonas norte y sur, respectivamente. En la zona

    norte dominan rocas gabróicas y dioríticas con alto contenido de magnetita diseminada; en las

    tonalitas de la misma zona es notable la existencia de diques con concentraciones aproximadas

    de 90% de óxidos de Fe. En la zona sur, las rocas máficas y félsicas guardan la misma

    proporción y el contenido de magnetita disminuye considerablemente. La susceptibilidad

    magnética varía en función del contenido de magnetita y, en consecuencia, la intensidad de las

    anomalías magnéticas es mayor en la zona norte, que en la sur. Los gradientes más grandes de

    los valores de intensidad de campo magnético en la zona norte están asociados con la presencia

    de los diques de óxidos de fierro. Se interpreta que los diques son producto de la concentración

    de magnetita en los magmas máficos por efecto de inmiscibilidad y que su emplazamiento en

    estado sólido se debe al empuje que le imprime el movimiento ascendente del cuerpo félsico.

    Se propone que la evolución de la zona norte del complejo se sintetiza en tres eventos: a) un

    estado inicial de emplazamiento rápido del magma gabróico-diorítico con baja viscosidad a

    temperaturas cercanas a los 1,200oC; b) una fase de enfriamiento donde se desarrollan texturas

    de agregados cristalinos, ocurren segregaciones líquidas e inmiscibilidad entre los líquidos de

  • Fe y silicatos; y c) una etapa madura donde el cuerpo gabróico-diorítico era un sólido

    parcialmente fundido y fué intrusionado en sus bordes sur y oriental por un cuerpo tonalítico.

    Durante esta etapa, la tonalita empujó a los cuerpos segregados de fierro en estado sólido.

    Palabras Clave: Plutones, emplazamiento, fracturas e inmiscibilidad.

  • ABSTRACT of the thesis presented by Xóchitl Guadalupe Torres Carrillo as a partial

    requirement to obtain the MASTER OF SCIENCE degree in earth sciences with orientation in

    Geology. Ensenada, Baja California, México. Augost 2010.

    Geologic analysis of the San Jerónimo Plutonic complex in the southern

    part of the Peninsular Ranges Batholith, Baja California, Mexico.

    The San Jerónimo Plutonic Complex (SJPC) is located in the southern part of the

    Peninsular Ranges Batholith. Based on the modal classification, the rocks of the complex

    vary from gabbro to granite. Diorite and tonalite showing discrete cummulitic textures

    volumetrically dominate the complex. The U-Pb ages of zircons from tonalites vary from

    115.0 ± 2.3 Ma to 104.3 ± 6.1 Ma. According with geochemical discrimination diagrams,

    the plutonic rocks are metaluminous, show I type affinities and calc-alkaline and calcic

    trends. A genetic relationship is suggested from the analyses of the evolutionary trends of

    Harker-type diagrams and the Q-Di-Ol-Pl tetrahedron.

    The geometry of the intrusive rocks is related to the style of emplacement, which is

    interpreted from of curvilinear features observed from satellite images. It is inferred that

    curvilineaments are formed in response to pulses of magma and it is observed that density

    of such lineaments increase with the silica content and, in consequence, with the viscosity.

    It also exist a close relationship between the NE-SW orientations of the mainly vertical

    longitudinal fractures with the magmatic foliation which were possibly developed during

    the emplacement. According to the mafic/felsic rock ratio, the SJPC can be divided in two

    zones: a) A mafic northern zone dominated by gabbroic and dioritic rocks containing a high

    content of disseminated magnetite; in this zone, the tonalite plutons are intruded by Fe-rich

    dikes containing up to 90% of magnetite. b) A southern zone where mafic and felsic rocks

    roughly crops out in the same proportion, but their magnetite content decreases

    considerably. The magnetic susceptibility varies proportionally to the magnetite content

    and, in consequence, the intensity of magnetic anomalies interpreted from an aeromagnetic

    survey is higher in the northern zone. The largest gradients of intensity of the magnetic

    field are also located in northern zone due to the presence of the Fe-rich dikes. It is inferred

    that Fe-rich dikes were formed by liquid immiscibility in the mafic magmas. Forced

    emplacement of the dikes of magnetite is interpreted from the abundant slickenside textures

    formed during the ascending movement of the younger felsic magmas.

    The evolution of the complex in the northern zone is synthesized in three main events: a) an

    initial state of rapid emplacement of low viscosity gabbroic to dioritic magma at

    temperatures near 1,200oC; b) a cooling phase in the mafic magma in which crystalline

  • aggregates and liquid segregation by immiscibility between iron-rich and silicate melts

    occurred; and c) a late stage where the partially melted gabbro-diorite body was intruded in

    its southern and eastern flanks by tonalitic magma.

    Key words: Pluton, emplacement, fractures and immiscibility.

  • DEDICATORIA

    Para la Sra. Amada Carrillo Duarte

    y Sergio Román Torres Carrillo.

  • AGRADECIMIENTOS

    Agradezco con el corazón a mi madre por su apoyo incondicional y por estar presente en

    todas las circunstancias acontecidas durante este periodo de crecimiento en mi vida, estoy

    segura que sin ella este logro no hubiera sido posible. A mi hermano, tíos, primos y a toda

    mi familia porque siempre he sentido su apoyo aun que estemos lejos.

    El más grande agradecimiento para mí director de tesis el Dr. Luis A. Delgado Argote, por

    su comprensión, apoyo y lo más importante: todo el conocimiento que me transmitió a lo

    largo de estos dos años. Maestro muchas gracias.

    A mis sinodales por su paciencia en los avances de tesis, y sus aportaciones hechas a mi

    trabajo, y de manera especial le agradezco al M. en C. Juan Manuel Espinosa Cardeña y al

    Dr. José Manuel Romo Jones, por su apoyo y asesoría en el análisis magnético.

    Le agradezco al equipo plutónico: Porfirio Avilés Serrano y Tomas Peña Alonso, por

    enriquecer mi trabajo con sus aportaciones en materia de datos e ideas, y promover la

    discusión del tema de mi tesis de una manera propositiva.

    Agradezco de manera especial a mis maestros, a los técnicos y personal administrativo que

    hicieron posible que todo este trabajo llegara a su culminación de manera exitosa, y entre

    estos de manera especial agradezco a Martha Barrera, Ivonne Piedrín, Enid Moran, Gabriel

    Rendón, José Mojarro, Victor Pérez, Susana Rosas, Luis Gradilla, M. en C. Alejandro

    Hinojosa, y al Dr. Edgardo Cañón por permitirme usar el laboratorio de paleomagnetismo

    durante mis análisis.

    A mis compañeros y amigos les agradezco su compañía y su ayuda en ocasiones en las que

    sentía que todo se ponía muy oscuro. Este agradecimiento lo extiendo especialmente para:

    Almendra Villela, Ana Islas, Cristina Sánchez, Gemma Gómez, Karla Lara, Mónica

    Zegarra, Teresita Moraila, Viviana Elías, Yoana Vargas, Porfirio Avilés, Tomas Peña,

    Rafael de Santos y Orlando Terán.

  • ÍNDICE

    Página

    I.- INTRODUCCIÓN……………………………………………………………… 1

    I.1 Marco teórico……………………………………………………………………. 5

    I.1.1 Fusión, ascenso y emplazamiento de magmas………………………………... 5

    I.1.2 Cámaras magmáticas………………………………………………………….. 9

    I.1.3 Geometría de los cuerpos plutónicos…………………………………………. 10

    I.2 Geología regional…………………….…………………………………………. 13

    I.2.1 Características de los plutones de la parte central de la península de Baja

    California………………………………………………………………………

    13

    I. 3 Objetivos………………………………………………………………………. 16

    I.3.1 Objetivo general……………………………………………………………….. 16

    I.3.2 Objetivos particulares…………………………………………………………. 16

    II. METODOLOGÍA…………………………………………………………….... 18

    II.1 Cartografía……………………………………………………………………… 18

    II.2 Geología Estructural……………………………………………………………. 19

    II.2.1 Criterios para la toma de datos estructurales………………………………… 19

    II.2.2 Análisis geométrico…………………………………………………………... 19

    II. 3 Petrografía y microscopía electrónica………… …………………………… 20

    II.3.1 Preparación de las muestras…………………………………………………. 20

    II.4 Geoquímica……………………………………………………………………. 21

    II.4.1 Métodos de análisis…………………………………………………………... 21

    II. 5 Aeromagnetometría……………………………………………………………. 23

    II.5.1 Procesamiento de datos aeromagnéticos…………………………………….. 24

    II.5.2 Medición de la susceptibilidad magnética…………………………………… 24

    II.5.3 Modelado de las anomalías magnéticas……………………………………… 27

    III.-RELACIONES DE CAMPO Y PETROGRAFÍA DE LAS UNIDADES

    LITOLÓGICAS……………………………………………………………………

    28

    III.1 Unidades litológicas…………………………………………………………… 28

  • ÍNDICE (Continuación)

    III.2 Diorita y gabro………………………………………………………………… 32

    III.2.1 Petrografía de gabro y diorita……………………………………………….. 36

    III.3 Tonalita……………………………………………………………………….. 39

    III.3.1 Petrografía de tonalita………………………………………………………. 42

    III.4 Descripción de diques tonalíticos…………………………………………….. 43

    III.4.1 Petrografía de diques tonalíticos……………………….…………………… 44

    III.5 Descripción de diques de Óxido de Fierro……………………………………. 45

    III.5.1 Petrografía de diques de óxidos de fierro………………………………….. 48

    IV. GEOQUÍMICA.…...…………………………………………………………. 52

    IV.1 Geoquímica analítica………………………………………………………….. 52

    IV.2 Clasificación geoquímica de rocas ……………………….…………………. 53

    IV.3 Diagramas Harker de elementos mayores y traza …………………………… 53

    IV.4 Clasificación geoquímica por elementos mayores…………………………… 62

    IV.5 Tierras raras…………………………..……………………………………..... 65

    V.GEOLOGÍA ESTRUCTURAL…….…………………………………………. 69

    V.1 Descripción de lineamientos estructurales…………………………………….. 69

    V.1.2 Lineamientos rectilíneos…………………………………………………….. 69

    V.1.3 Lineamientos curvilíneos……………………………………………………. 70

    V.2 Análisis de fracturas…………………………………………………………… 72

    V.2.1 Antecedentes………………………………………………………………… 72

    V.3 Fracturas en las rocas plutónicas del complejo San Jerónimo………………… 74

    V.4 Foliación magmática…………………………………………………………… 76

    V.5 Cizallas………………………………………………………………………… 78

    VI. ANÁLISIS MAGNÉTICO…………………………..………………………. 82

    VI.1 Susceptibilidad magnética de muestras de roca del CPSJ.…………………… 82

    VI.2 Configuración del mapa aeromagnético e interpretación cualitativa…………. 86

    VI.3 Interpretación cuantitativa basada en modelos………………………………... 89

    VI.3.1 Modelo de sección magnética……………………………………………….. 89

  • ÍNDICE (Continuación)

    VII. DISCUSIÓN………………………………………………………………. 92

    VIII. CONCLUSIONES………………………………………………………….. 101

    IX. REFERENCIAS………………………………………………………………. 103

  • Figuras

    LISTA DE FIGURAS

    Página

    Páginas

    1 Mapa del Cinturón Batolítico Peninsular (CBP), mostrando la zona

    magnetita-ilmenita (Gastil et al., 1990), la separación por zonas oeste (W),

    central (C) y este (E) según el incremento en la proporción de Tierras

    Raras ligeras de occidente a oriente a través del CBP, según Gromet y

    Silver (1987) y la línea gabro-tonalita (Gb-To; Gastil, 1983). Los

    asteriscos muestran la localización de tres de los complejos plutónicos

    mejor estudiados, así como el de este estudio, San Jerónimo (Modificada

    de Schmidt et al., 2002)

    3 0

    2 Mapa con las unidades litológicas pre-cenozoicas y cenozoicas de la parte

    central de la península de Baja California. La línea doble en negro

    representa la división de las zonas Mt-Il. En amarillo se muestra la zona sur

    del batolito correspondiente al CPSJ (Modificado de Camarena, 2006).

    4

    3 Sección litosférica a través del continente y océano donde se muestran las

    regiones donde ocurre el fenómeno de fusión parcial. La descompresión

    activa y pasiva se refieren al proceso que propicia la fusion del manto

    (Tomada de Rogers y Hawkesworth, 2000).

    6

    4 Esquemas que ilustran los dos mecanismos dominantes para el ascenso

    de magma en estado fundido en niveles superiores de la corteza para su

    posterior emplazamiento. a) La movilización por diapiros implica

    volúmenes grandes de roca fundida. b) Ascenso de magmas a través de

    diques (Tomada de Bons et al., 2004).

    6 0

    5 Esquema conceptual que ilustra como el fundido se segrega y empieza su

    ascenso (1). El emplazamiento desarrolla una cámara magmática que es

    alimentada por intrusiones discontinuas de magma que durante su ascenso

    ha evolucionado químicamente (2). Finalmente, la cámara magmática

    puede crecer en la zona de emplazamiento debido a la alimentación

    episódica de magmas (3); 1, 2, y 3 representan los episodios de

    emplazamiento de magma (Modificada de Vigneresse, 2007).

    8 0

    6 Representación esquemática de un sistema magmático indicando las variaciones físicas de un cuerpo de magma en función del descenso de la temperatura.

    Temperatura de liquidus (TL) y solidus (TS); fracción cristalina donde 1.0 =

    cristalinidad total y 0 = fundido y, viscosidad, del 0 al 10 en (µL). Los perfiles

    reales varían en función de las propiedades físicas del sistema y los procesos de

    transferencia de calor (Tomado de Sinton et al., 1992).

    10 0

  • LISTA DE FIGURAS (Continuación)

    7 a) Modelo de etapas de crecimiento de intrusiones tabulares. Obsérvese

    que a1 en los que

    experimentan engrosamiento (Tomada de McCaffrey y Petford, 1997). b)

    Compilación de datos de espesores (T) y longitudes (L) de cuerpos

    intrusivos, datos (McCaffrey y Cruden, 2002). La curva sólida S es la que

    mejor ajusta los datos y el área sombreada representa los límites de

    acumulación de éstos. Adyacente a la curva se muestran algunas formas

    que toman los intrusivos con respecto a la parte de la curva en que se

    encuentren (Modificada de Brown, 2007).

    12 0

    8 Formas de algunos plutones con estructuras concéntricas de Baja

    California (Tomada de Gastil et al., 1975). Los trazos punteados en el

    interior de los plutones indican fracturas o foliación, principalmente.

    12

    0

    9 Diagrama ternario de la composición de óxidos comunes de Fe-Ti,

    mostrando las principales series de solución sólida (líneas gruesas). La

    tendencia en la dirección de oxidación con radio constante Fe/Ti está

    indicada con las flechas (Tarling, 1971; en Sharma, 1976).

    26

    10 Mapa geológico del Complejo Plutónico San Jerónimo donde se indican

    las estructuras circulares más importantes, las cuales se asociarían a pulsos

    por emplazamiento.

    29

    11 Diagrama QAP para rocas plutónicas (LeMaitre, 2002), que muestra la clasificación modal de las muestras colectadas en el CPSJ. Se observa un

    enriquecimiento inicial en la sílice y finalmente en FK en las rocas de la zona

    sur. Los granitos corresponden a diques.

    31

    12 a) Enclaves de diorita de grano fino en diorita de grano grueso. b) Vetillas

    de hornblenda en arreglo de stockwork; en el óvalo se encierran dos

    agregados de cristales máficos, principalmente clinopiroxeno. En ambas

    imágenes se aprecia el tono rojizo característico de estas rocas.

    31

    13 Zona de mezcla entre magma diorítico y tonalítico. Se observan enclaves de

    diorita máfica de grano fino en la tonalita félsica.

    33

    14 Estructura tabular de diorita afanítica emplazada en el cuerpo diorítico de

    grano grueso. También se observa la dirección de flujo en la roca

    encajonante a través del bandeamiento del material félsico.

    33

    15 Diques aplíticos de tonalita emplazados en fracturas verticales y

    horizontales de diorita, indicados con la posición de los martillos.

    35

  • LISTA DE FIGURAS (Continuación)

    16 Zona de mezcla de diorita máfica (enclaves) y tonalita donde está la muestra

    3-VI-09 del mapa.

    35

    17 a) Imagen de un oikocristal de clinopiroxeno con inclusiones de plagioclasa

    y hornblenda. b. Óxidos opacos anhedrales incluidos en cristales de

    hornblenda. Abreviaturas: Cpx=clinopiroxeno, Op= opacos, Pl= plagioclasa

    y Hbl= hornblenda.

    37

    18 a) Cristal de plagioclasa con alteración selectiva a sericita en el núcleo

    fracturado. b) Imagen donde se observa el arreglo textural inequigranular

    seriado de la diorita. Abreviaturas: Pl= plagioclasa, Op= opacos, Hbl=

    hornblenda.

    38

    19 Muestra de diorita con biotita, donde la mica se presenta en aparente

    continuidad óptica con la hornblenda, así como clinopiroxeno uralitizado en

    la parte centro superior de la imagen. Donde se observan plagioclasas

    alteradas, hornblendas verdes y biotitas cafés. Abreviaturas: Pl= plagioclasa,

    Bi= biotita y Hbl= hornblenda.

    39

    20 Vista panorámica de los plugs tonalíticos que intrusionan a la diorita de la

    zona norte.

    41

    21 Fotografía de la tonalita porfídica, con fenocristales de hornblenda y

    clinopiroxeno de hasta 2 cm con alineación paralela a los diques.

    41

    22 Diorita máfica parcialmente asimilada por tonalita. Sitio de la muestra 24-

    IV-09 en el mapa de la Figura 10.

    42

    23 a) Plagioclasas con alteración selectiva en los núcleos y en las fracturas. Los

    minerales opacos ocupan los espacios entre silicatos. b) Biotita café con

    inclusiones de opacos; la hornblenda tiene inclusiones de opacos y

    plagioclasas. c) Hornblenda con colores de interferencia altos e inclusiones

    de opacos. Abreviaturas: Plag= plagioclasa, Hbl= hornblenda, Op= opacos,

    Bi= biotita y Qz= cuarzo.

    46

    24 a) Plagioclasa fracturada de tamaño medio, rodeada por un mosaico de

    cristales finos de plagioclasa y cuarzo. b) Textura de mosaico en tonalita

    donde se observan cristales de pigeonita. Abreviaturas: Plag= plagioclasa,

    Pig= pigeonita y Op= opacos.

    47

  • LISTA DE FIGURAS (Continuación)

    25 Plagioclasa con desarrollo de clorita en el núcleo; se puede observar el alto

    grado de alteración de los cristales. Abreviaturas: Pl=plagioclasa, Chl=

    clorita.

    47

    26 a) Dique de óxidos de Fe con vetillas de sílice orientadas en la dirección del

    flujo. b) Plano de cizalla en el mismo dique de óxidos de Fe.

    48

    27 a) Imagen del microscopio electrónico de barrido donde se observa textura

    botroidial. b) Cristales de magnetita (Fe) con exsoluciones de Ti. c)

    Ortopiroxenos tabulares en contacto con Fe y sílice. d) Sílice con textura en

    enrejado de vetillas de Fe.

    50

    28 Imágenes de barridos por elementos, tomados de la lámina 26-IV-09. Los

    elementos detectados se ven de color blanco. Se observa que el mineral

    opaco en el mapa está compuesto por Fe y rodeado por un silicato rico en

    Al y Mg (Px).

    51

    29 Diagrama de clasificación de rocas intrusivas Total Álcalis vs Sílice (TAS)

    (Best, 2008). La simbología de las muestras se basa en la clasificación

    modal de las rocas, de donde: los triángulos verdes son tonalitas, los cuadros

    sólidos azules son dioritas y el cuadro azul vacio es un gabro.

    54

    30 Diagramas de variación Harker para algunos elementos mayores de gabros

    (cuadros vacíos), dioritas (cuadros azules), tonalitas (triángulos), que

    sugieren procesos de cristalización fraccionada en rocas genéticamente

    relacionadas. Tambien se presenta una tabla con el contenido de óxidos en

    minerales índices (Datos tomados de Deer, et al., 1992).

    58

    31 Diagramas de variación Harker para elementos traza de gabros (cuadros

    vacíos), dioritas (cuadros azules), tonalitas (triángulos). Los datos se

    presentan en la tabla VII.

    59

    32 a) Diagrama proyectado desde anortita a Ol-Di-SiO2 (Herzberg, 1996; en IGPET, 2000), donde se observa una tendencia de evolución lineal al extraer el Cpx y el Ol.

    b) Diagrama proyectado desde el cuarzo (Baker y Eggler (1983); en IGPET, 2000),

    donde se observa la tendencia lineal hacia la plagioclasa al remover Cpx y Ol.

    Di=diopsida, Ol= olivino, Pl= plagioclasa.

    59

    33 a) Diagrama Fe*/SiO2, donde Fe*= FeOt/(FeO+MgO). b) Diagrama

    (MALI) (Na2O + K2O – CaO)/SiO2. c) Diagrama (ASI) Al/(Ca – 1.67P +

    Na + K).

    64

  • LISTA DE FIGURAS (Continuación)

    34 Diagrama de discriminación Rb / (Y-Nb) para granitos (Pearce et al., 1984).

    VAG = granitos de arco volcánico, SCG = granitos sincolisionales, WPG =

    granitos de intraplaca, ORG = granitos de dorsal oceánica.

    65

    35 Abundancias de Tierras Raras del complejo plutónico San Jerónimo

    normalizadas a condritas (Sun y McDonough, 1989) según los tipos de

    roca. a) gabro y dioritas, b) tonalitas.

    67

    36 Abundancias de Tierras Raras de las zonas norte y sur del complejo

    plutónico San Jerónimo normalizadas a condritas (Sun y McDonough,

    1989). a) Zona norte, b) Zona sur.

    67

    37 Mapa geológico y de rasgos estructurales rectilíneos y curvilíneos

    interpretados en base a imágenes de satélite.

    71

    38 a) Clasificación y distribución de fracturas en rocas intrusivas de acuerdo

    con Closs (1922; en Price y Cosgrove, 1991); C= cruzada, L= longitudinal

    y H= horizontal. b) Diagrama de trayectorias de esfuerzos, orientación de

    fracturas y deformación en la roca encajonante de plutones en expansión

    según Phillips (1974; en Price y Crosgrove, 1991).

    74

    39 Mapa geológico donde se muestra la foliación magmática, lineamientos y

    los estereogramas según la proyección de Schmidt, indicando los planos

    promedio de las foliaciones y fracturas verticales. Abreviaturas: Fo=

    Foliación; FrV= Fracturas verticales; DiN=Diorita norte; To= Tonalita;

    QDi= Cuarzodiorita; DiS= Diorita sur; Grd= Granodiorita; Fe= Fierro; N=

    Número de datos.

    77

    40 Resultado del análisis cinemático de los planos de cizalla del complejo

    plutónico San Jerónimo. En cada gráfica se representan los planos de falla

    y la lineación de sus estrías. Los números 1, 2 y 3 dentro de las gráficas

    representan el eje de extensión máxima, el eje intermedio de deformación

    y el eje de acortamiento máximo, respectivamente. El número de datos o

    mediciones realizadas está representado por “n”. Para cada uno de los

    gráficos la columna de la izquierda representa los eigenvalores y las

    columnas del centro y derecha representan los eigenvectores (azimut e

    inclinación, respectivamente). También se representan los ejes P (círculos

    rojos) y T (cuadros azules) para cada una de las fallas.

    81

  • LISTA DE FIGURAS (Continuación)

    41 Susceptibilidad magnética (SI) de los distintos tipos de roca de la zona

    norte y sur del área de estudio.

    i

    85

    42 Gráfica de los valores de susceptibilidad magnética (SI) contra el

    porcentaje del contenido en peso de magnetita en las rocas.

    85

    43 Gráfica comparativa de los valores de susceptibilidad magnética (SI) de

    los diques de óxidos de fierro y los diques tonalíticos.

    86

    44 Contornos de intensidad de campo magnético sobrepuestos a la litología.

    Los contornos están a cada 100nT. Se muestra la ubicación de los perfiles.

    88

    45 Modelo físico-litológico del perfil de interpretación A-A’. 90

    46 Secciones estructurales y perfiles de intensidad del campo magnético del

    complejo plutónico San Jerónimo. La dirección de las líneas del achurado en

    rocas intrusivas representa la inclinación de la foliación. La ubicación de los

    perfiles está en la Figura 44.

    91

    47 a, b y c. Graficas de los patrones de REE correspondientes a las tres

    diferentes zonas en las que se divide el CBP con respecto al criterio

    geoquímico (Tomadas de Gromet y Silver, 1987). d. Patrones de REE

    correspondientes a rocas tonalíticas del CPSJ donde se integra una

    muestra de San Telmo con fines comparativos.

    94

    48 Tres etapas propuestas para el emplazamiento de los intrusivos de la zona

    norte: Etapa 1, emplazamiento del magma gabróico a diorítico a una

    temperatura de 1200oC (Spera, 2000), una viscosidad (µ) tan baja como 0.4

    Pa·s en gabros y 0.6 Pa·s en dioritas, con densidades que oscilan entre 2.49

    a 2.69 gr/cm3 para los mismos tipos de rocas máficas, respectivamente.

    Etapa 2, representa una fase de enfriamiento donde existen fases cumulíticas

    (no observadas) separadas por gravedad desarrolladas desde la Etapa 1,

    arriba de la cual hay texturas de agregados cristalinos y segregaciones

    líquidas. En esta fase, a aproximadamente 1040oC (Vecksler, 2006), debe

    ocurrir la separación entre los líquidos de Fe y silicatos en un ambiente

    reológico cercano a la cristalinidad crítica del magma. Etapa 3, se considera

    que prácticamente todo el cuerpo gabroíco-diorítico es un sólido

    parcialmente fundido y es intrusionado en sus bordes sur y oriental por un

    cuerpo tonalítico. Se estima que este cuerpo tonalítico tiene una viscosidad

    que, a 800oC (Spera, 2000), varía entre 0.78 y 0.85 Pa.s y cuya densidad es

    del orden de los 2.35 gr/cm3. Se propone que durante su emplazamiento, la

    tonalita empujó a los cuerpos segregados de fierro. Abreviaturas: Dio=

    100

  • diorita, Ton= tonalita, T= temperatura, d= densidad, µ= viscosidad,

    Crist.=cristales, Mt= magnetita, 2px= ortopiroxeno y clinopiroxeno,

    Ap=apatita, Qz=cuarzo.

    Nota: Los parámetros de densidad y viscosidad están calculados en el

    programa IGPET (Tierra Softa, 2009), y estos cálculos están hechos según

    (Bottinga y Weill, 1970).

  • LISTA DE TABLAS

    Tabla Página

    I Tasas de producción de magma de acuerdo con el ambiente tectónico.

    Las tasas están en km3/año (Schmincke, 2004).

    7

    II Características geológicas de los plutones de las zonas Vizcaíno,

    occidental y oriental de la península de Baja California. La información

    en la que no se indica referencia es de las bases de datos de Delgado-

    Argote (2004). Abreviaturas: B (Barnes), 1984; C (Castro-Leyva) et al.,

    2001; J (Johnson) et al., 2003; K y M (Kimbrough and Moore), 2003;

    M (Murray), 1978; S (Symons) et al., 2003; V (Valencia) et al., 2005;

    W y L (Weber y López-Martínez), 2005. Facies metamórficas:

    EV=Esquistos verdes; Anf=Anfibolita. Plutones: P.P (Punta Prieta),

    N.R (Nuevo Rosarito), Rin (La Rinconada). Modificada de Delgado-

    Argote, 2004.

    14

    III Límites de detección de elementos mayores (en % m/m) y traza (en

    ppm) de análisis “4LithoRes” (ActLabs-Skyline de Ancaster, Ontario,

    Canadá).

    22

    IV Muestras analizadas para geoquímica. Abreviaturas: N.M.A. = Número

    de muestra abreviado. Las coordenadas están dadas en UTM.

    22

    V Síntesis petrográfica del complejo plutónico San Jerónimo (CPSJ). 30

    VI

    Composición química y norma CIPW del Complejo Plutónico San

    Jerónimo.

    60

    VII Coeficientes de partición mineral/fundido para líquidos basálticos y

    basáltico andesítico.

    61

    VIII

    Composición de elementos traza (ppm) del intrusivo CPSJ. 68

    IX Análisis de fracturas por unidad intrusiva del complejo San Jerónimo

    ordenadas de la más joven (arriba) a la más antigua (abajo).

    .

    73

  • LISTA DE TABLAS (Continuación)

    X Tabla donde se muestran los resultados de susceptibilidad magnética,

    medidas en las muestras del CPSJ. Se indican la zona y el numero de

    muestra a la que pertenecen las rocas, el contenido modal en volumen

    (M. Vol %) y el contenido en peso (M. Wt %) de magnetita. Las

    muestras están sorteadas de manera descendente en los valores de (SI).

    Abreviaturas: tr= trazas < 0.1%, n.c.= no hay conteo.

    84

  • 1

    Análisis geológico del complejo plutónico San Jerónimo en el sur del

    cinturón batolítico peninsular, Baja California, México.

    I. INTRODUCCIÓN

    En esta sección se presentan los antecedentes y objetivos de la investigación de este

    trabajo indicando, tanto los criterios de selección del área, como el conocimiento geológico de

    una parte del Cinturón Batolítico Peninsular. En este documento monográfico se analizan las

    pocas investigaciones que existen sobre el extremo sur del cinturón batolítico, así como los

    antecedentes teóricos para el estudio de los complejos plutónicos. Es importante resaltar que

    éste es el primer estudio detallado de un plutón perteneciente al extremo meridional del

    Cinturón Batolítico Peninsular.

    Los estudios petrogenéticos de rocas ígneas buscan la definición de la fuente de los magmas

    y determinar el proceso de modificación del magma primario durante su transporte a través de

    la corteza. Estos estudios están basados en observaciones de campo, cartografía cuidadosa y

    muestreos representativos que abarquen el mayor rango composicional posible de las rocas de

    un complejo magmático. Para lograr dicho conocimiento se requiere de un buen estudio que

    incluya los aspectos petrográficos, estructurales, geoquímicos y geocronológicos.

    La generación de rocas ígneas está determinada en buena medida por el ambiente tectónico,

    por lo que la teoría de la tectónica de placas es el marco de referencia para la discusión de los

    diferentes tipos de emplazamiento de magmas, así como de sus características geoquímicas

    (Wilson, 1989). El Cinturón Batolítico Peninsular es parte de un arco magmático asociado a

    una margen convergente. De acuerdo con Schmincke (2004), después del ambiente de

    dorsales, donde se genera piso oceánico, las zonas de arco son las que más han contribuido al

    crecimiento y evolución de la corteza terrestre. Durante el ascenso, los magmas sufren

    variaciones composicionales debido a procesos de diferenciación, mezcla de magmas y

    asimilación de rocas encajonantes (Best, 2003). Rasgos estructurales tales como estructuras de

    flujo, fallas y fracturas, proveen información importante para develar la historia de

    emplazamiento de las cámaras magmáticas (Price y Cosgrove., 1990). Dichos reservorios

    magmáticos, solidificados, forman plutones, los cuales son exhumados y en ellos quedan

  • 2

    impresas las texturas y estructuras que, junto con la composición mineral, dan información

    directa acerca de los procesos que ocurrieron en las cámaras magmáticas. La coalescencia de

    plutones interrelacionados, o que se penetran unos a otros, con extensiones que superan los

    100 km2, forman los batolitos (Marsh, 2000).

    El conjunto formado por la región del Cinturón Batolítico Peninsular (CBP) del sur de

    California, E.U.A. y norte de Baja California, así como la región de Vizcaíno en la parte

    central de la península, tal vez sea el cinturón plutónico mejor expuesto en México. En él se

    observan rocas pertenecientes a tres arcos magmáticos, dos arcos de islas y un arco

    continental (Chávez-Cabello, 1998). El más occidental es del Jurásico y aflora en la península

    de Vizcaíno, seguido hacia el oriente por los batolitos graníticos tipo I (ricos en magnetita)

    asociados al arco Alisitos del Cretácico temprano a tardío y, el más oriental, formado por

    rocas graníticas tipo S (ricas en ilmenita) del Cretácico tardío emplazadas en rocas

    principalmente paleozoicas (Figura 1).

    El área de estudio se localiza en el extremo sudoeste del Cinturón Batolítico Peninsular, entre

    las coordenadas geográficas 28º16’ a 28º23’ de latitud norte y 113º55’ a 113º50’ de longitud

    oeste (Figura 2). Forma parte del batolito de San Jerónimo, el cual cubre 200 km2

    aproximadamente. La parte norte del plutón es muy homogénea litológicamente, mientras que

    la parte sur tiene características litológicas y estructurales más variadas, razón por la que se ha

    elegido la parte sur para realizar este estudio. Esta zona comprende aproximadamente 113

    km2, y en este trabajo se le denomina complejo plutónico San Jerónimo (CPSJ).

    Con la finalidad de establecer el marco teórico de referencia para el estudio geológico y

    geofísico de cuerpos magmáticos, en este capítulo se describirán los procesos magmáticos

    más importantes, las características de los mecanismos principales que controlan el ascenso y

    emplazamiento de magmas y las geometrías comunes de los plutones.

    Todo lo anterior, en combinación con la información geológica publicada acerca de las rocas

    plutónicas de Baja California, permitió plantear los objetivos de esta tesis, los cuales se

    describen al final del capítulo.

  • 3

    Figura 1. Mapa del Cinturón Batolítico Peninsular (CBP), mostrando la zona magnetita-

    ilmenita (Gastil et al., 1990), la separación por zonas oeste (W), central (C) y este (E) según el

    incremento en la proporción de Tierras Raras ligeras (REE) de occidente a oriente a través del

    CBP, según Gromet y Silver (1987) y la línea gabro-tonalita (Gb-To; Gastil, 1983). Los

    asteriscos muestran la localización de cuatro de los complejos plutónicos mejor estudiados, así

    como el de este estudio, San Jerónimo (Modificada de Schmidt et al., 2002).

  • 4

    Figura 2. Mapa con las unidades litológicas pre-cenozoicas y cenozoicas de la parte central de

    la península de Baja California. La línea doble en negro representa la división de las zonas

    Mt-Il. En amarillo se muestra la zona sur del batolito correspondiente al CPSJ (Modificado de

    Camarena, 2006).

    Batolito de San Jerónimo

    (CPSJ)

  • 5

    I.1 Marco teórico

    I.1.1 Fusión, ascenso y emplazamiento de magmas

    Al hablar de la generación de fundidos es importante tomar en cuenta el ambiente tectónico.

    En la Figura 3 se muestran de manera esquemática las regiones donde ocurre el fenómeno de

    fusión parcial en ambientes de subducción y extensión. En un ambiente extensional

    característico de una dorsal oceánica se generan magmas en respuesta a la descompresión

    pasiva que involucra el ascenso del manto de manera adiabática, donde la fusión es inducida

    por la separación de dos placas; se estima que en este ambiente tectónico ocurre el 62.5%

    (Schmincke, 2004) de la tasa de producción de magma a escala global (Tabla I). En contraste,

    en el interior de las placas, ya sean oceánicas o continentales, la fusión parcial ocurre bajo

    condiciones de descompresión activa, donde el fenómeno se asocia con la presencia de

    anomalías térmicas, las cuales están relacionadas con plumas generadas en el manto que,

    cuando se producen en ambiente oceánico, dan lugar al desarrollo de islas volcánicas

    oceánicas. Las márgenes convergentes de placas, donde ocurre el fenómeno de subducción,

    son responsables de la producción de más de la cuarta parte del magma a escala global (Tabla

    I, Schmincke, 2004).

    Cuando una placa oceánica fría subduce bajo otra placa oceánica se desarrolla un arco de islas

    oceánico; un segundo escenario es cuando una placa oceánica subduce debajo de una placa

    continental, dando origen a un arco volcánico continental (Figura 3). En estos ambientes de

    arco el magma se genera por la deshidratación de minerales de la corteza subducida, cuando el

    agua liberada por la placa subducida se incorpora al manto bajando el punto de fusión y

    produciendo la fusión parcial de materiales de esa región.

  • 6

    Figura 3. Sección litosférica a través del continente y océano donde se muestran las regiones

    donde ocurre el fenómeno de fusión parcial. La descompresión activa y pasiva se refieren al

    proceso que propicia la fusion del manto (Tomada de Rogers y Hawkesworth, 2000).

    Figura 4. Esquemas que ilustran los dos mecanismos dominantes para el ascenso de magma en

    estado fundido en niveles superiores de la corteza para su posterior emplazamiento. a) La

    movilización por diapiros implica volúmenes grandes de roca fundida. b) Ascenso de magmas

    a través de diques (Tomada de Bons et al., 2004).

  • 7

    Tabla I. Tasas de producción de magma de acuerdo con el ambiente tectónico. Las tasas están

    en km3/año (Schmincke, 2004).

    Ambiente

    tectónico /

    tipo

    emplazamiento

    Dorsal

    meso-

    oceánica

    Zona de

    subducción

    Magmatismo

    oceánico

    intraplaca

    Magmatismo

    continental

    intraplaca

    Totales

    km3/año

    Extrusivo 3 0.6 0.4 0.1 4.1

    Intrusivo 18 8 2 1.5 29.5

    Totales 21 8.6 2.4 1.6 33.6

    Porcentaje 62.5 25.6 7.1 4.8

    Recientes estudios, tanto estructurales, como químicos e isotópicos, entre otros, realizados en

    granitoides, indican que un plutón está constituido por intrusiones magmáticas sucesivas

    asociadas con eventos discontinuos. Petford (1997) conceptúa cuatro etapas magmáticas

    sucesivas que describen la historia de formación de los complejos plutónicos, las cuales se

    caracterizan por los siguientes procesos: fusión parcial, segregación, ascenso y

    emplazamiento. De acuerdo con el autor anterior, y en términos generales, una vez generado

    el magma, independientemente del ambiente tectónico, el proceso es seguido por la fase de

    segregación, la cual ocurre desde el estado inicial de la fusión; en ese momento el fundido

    empieza a formar una red interconectada por la que puede fluir y formar zonas de

    acumulación o reservorios, donde ocurren fenómenos de separación de fases y, por lo tanto,

    de diferenciación acentuada. Wilson (1989) y Spera (2000) concuerdan en que las variaciones

    de la densidad de los fundidos en función de la composición, la temperatura y la presión, son

    los factores dominantes para que se efectúe la segregación magmática.

    Después de la segregación ocurre el ascenso del magma, para lo que se han sugerido dos

    modelos básicos: el diapírico y el de transporte a través de diques con propagación de

    fracturas. Los dos modelos tienen restricciones particulares y son contrastantes pero, en

    ambos casos, el ascenso es más o menos continuo (Figura 4). En el diapirísmo el contraste de

    densidades entre el magma y la roca que lo rodea propicia una inestabilidad tal que le permite

    ascender y este mecanismo está restringido a las cortezas media e inferior, que se caracterizan

    por ser dúctiles. En el caso del modelo de propagación de diques, es necesario que la presión

  • 8

    interna del magma exceda el esfuerzo principal mínimo en la roca encajonante para propiciar

    la nucleación de fracturas y la formación de diques.

    Figura 5. Esquema conceptual que ilustra como el fundido se segrega y empieza su ascenso

    (1). El emplazamiento desarrolla una cámara magmática que es alimentada por intrusiones

    discontinuas de magma que durante su ascenso ha evolucionado químicamente (2).

    Finalmente, la cámara magmática puede crecer en la zona de emplazamiento debido a la

    alimentación episódica de magmas (3); 1, 2, y 3 representan los episodios de emplazamiento

    de magma (Modificada de Vigneresse, 2007).

    El emplazamiento de cuerpos de magma en la corteza se enfrentan al problema de espacio, y

    es por esto que diversos mecanismos para la creación de espacio han sido sugeridos por

    (Vigneresse, 2007): asimilación de las paredes de la roca encajonante, el levantamiento del

    techo, así como los espacios creados por movimientos tectónicos (por ejemplo las estructuras

    de tipo pull apart que son rápidamente rellenadas con magma. Además, Cruden (1998) añade

    la depresión del piso de la cámara magmática para compensar el ascenso.

    Para explicar el emplazamiento del magma Brown (2007) ha sugerido: a) el de intrusiones en

    forma de diques tabulares horizontales y verticales, b) el de flujos viscosos controlados

    estructuralmente por canales en los cuales se generan intrusiones con formas de hongo, y c) el

  • 9

    ascenso y emplazamiento como diapiros. Lo anterior ha sido representado esquemáticamente

    por Vigneresse (2007), según se muestra en la Fig. 5.

    I.1.2 Cámaras magmáticas

    Una cámara magmática es un reservorio de magma en la corteza, en el cual suceden una serie

    de procesos durante el enfriamiento y cristalización del fundido (Sinton et al., 1992).

    Existen esquemas generales para explicar las diferentes fases que ocurren dentro de una

    cámara magmática. En la Figura 6 se muestra el esquema de un sistema magmático donde se

    observan distintos grados de solidificación, en función de la temperatura, fracción cristalina y

    viscosidad. En esta figura se ve que por debajo de la temperatura de solidus la fracción

    cristalina es del 100% (roca sólida) y por arriba de la temperatura de liquidus es el material

    que está completamente fundido con fracción cristalina nula. Dentro de la región entre los

    límites solidus-liquidus, el sistema varía en cristalinidad y en la distribución de las fases

    líquida y sólida, que a su vez dependen de la composición. Esta región “multifase” entre TL y

    TS puede dividirse en dos importantes regiones reológicas; la primera cuando el líquido

    contiene un agregado cristalino y deja de comportarse como un fluido Newtoniano al alcanzar

    la zona de cristalinidad crítica y, la segunda región, cuando el líquido se comporta como un

    sólido parcialmente fundido. La terminología de las divisiones reológicas varía dependiendo

    del autor, por ejemplo, Marsh (1989; en Sinton et al., 1992) nombra como zona de suspensión

    al material entre el liquidus y el 25% de cristalinidad, que es cuando el magma tiene una

    viscosidad aproximadamente 10 veces la del liquidus y, a la región con cristalinidad entre el

    25% y el 55% como mush; por último, al material con menos del fluido crítico se le conoce

    como corteza rígida.

    Durante el enfriamiento y cristalización de una cámara magmática, junto con los cambios

    reológicos y texturales pueden ocurrir cambios composicionales asociados con el fenómeno

    de diferenciación magmática. Este proceso está ligado a la cristalización fraccionada y

    segregación magmática que se dan conforme el líquido se empobrece en los elementos

    constituyentes de las fases minerales tempranas y da lugar a un líquido de composición

  • 10

    diferente al inicial, lo cual involucra el término de evolución, que ayuda a explicar los

    diferentes tipos de rocas provenientes de una misma fuente.

    Figura 6. Representación esquemática de un sistema magmático indicando las variaciones físicas de un

    cuerpo de magma en función del descenso de la temperatura. Temperatura de liquidus (TL) y solidus

    (TS); fracción cristalina donde 1.0 = cristalinidad total y 0 = fundido y, viscosidad, del 0 al 10 en (µL).

    Los perfiles reales varían en función de las propiedades físicas del sistema y los procesos de

    transferencia de calor (Tomado de Sinton et al., 1992).

    I.1.3 Geometría de los cuerpos plutónicos

    La forma de un plutón, de acuerdo con Clemens y Mawer (1992), se debe a la forma de arribo

    del magma y, en menor medida, a efectos locales de acomodamiento debidos a inflamiento,

    fracturamiento anular, rebaje magmático, etc. Para explicar la geometría de los plutones se ha

    considerado que éstos tienden a moverse horizontalmente antes de aumentar su espesor en

    sentido vertical, como observa Cruden (2006; en Brown, 2007), y que el crecimiento vertical

    de las intrusiones está limitado por las propiedades mecánicas de la roca encajonante, así

    como por el nivel de emplazamiento pues, en niveles someros de la corteza, el crecimiento

    vertical está dominado por el levantamiento del bloque de techo, como los lacolitos que se

    Temperatura

    Fracción cristalina

    Baja viscosidad

    TS

    TL

    μ L

    10

    5

    0

    1.0

    0

    Cristalinidad

    crítica

    Sólido

    Parcialmente

    fundido

    Pasta

    (Mush)

    Fundido

    Liquidus

    Solidus

    Roca

    sólida

    Suspensió

    n

  • 11

    emplazan en niveles muy someros de la corteza aprovechando las discontinuidades

    estratigráficas para moverse de manera horizontal, inflarse y superar la carga litostática

    (Corry, 1988; en Chávez-Cabello, 1998). En el mismo sentido se ha mencionado que

    conforme aumenta la profundidad, el crecimiento vertical puede estar dominado por la

    depresión del piso, como en el caso de los lopolitos.

    Con base en la información disponible sobre la geometría de diversos plutones, McCaffrey y

    Petford (1997) establecieron una relación de aspecto de plutones y lacolitos, encontrando que

    la longitud y el espesor de los intrusivos muestran un comportamiento de tipo fractal. La

    expresión de esta relación es:

    T=kL(a)…………………………………………………………...……… (1),

    donde L es la longitud, T el espesor, k una constante igual a 0.12 y a es una exponencial igual

    a 0.88±0.10 para el caso de los lacolitos, y 0.80±0.20 para los plutones. La relación anterior

    indica que la geometría de ambos tipos de plutones, independientemente de sus dimensiones,

    es similar (Figura 7a).

    Brown (2007) documentó una relación similar, realizada a partir de la utilización de datos de

    espesores (T) y longitudes (L) de intrusivos subhorizontales y tabulares, los cuales se

    graficaron para obtener la relación Log (T) vs Log (L), de donde se obtuvo que los datos

    delineaban una zona en forma sigmoidal (Figura 7b). A partir de este resultado, el autor pudo

    obtener los límites verticales para las intrusiones tabulares, donde una L de aproximadamente

    1 km será posible cuando T sea de unos 100 m y, para una T de 2.5 km la longitud (L) será de

    aproximadamente 50 km.

    Esta es una situación que complica el planteamiento de la forma y crecimiento de los plutones

    pues la falta de evidencias acerca de la forma de estos cuerpos se debe a que comúnmente no

    se observa el piso ni el techo, por lo que la forma no puede definirse con certidumbre y, por lo

    tanto, el crecimiento no puede ser estimado a partir de la información estructural.

    Algunos autores proponen que el desarrollo de los batolitos y los plutones grandes pueden

    reflejar series de pulsos seguidos por fenómenos de inflamiento y coalescencia (Figura 5).

  • 12

    a) b)

    Figura 7. a) Modelo de etapas de crecimiento de intrusiones tabulares. Obsérvese que a1 en los que experimentan engrosamiento (Tomada de

    McCaffrey y Petford, 1997). b) Compilación de datos de espesores (T) y longitudes (L) de

    cuerpos intrusivos, datos (McCaffrey y Cruden, 2002). La curva sólida S es la que mejor

    ajusta los datos y el área sombreada representa los límites de acumulación de éstos. Adyacente

    a la curva se muestran algunas formas que toman los intrusivos con respecto a la parte de la

    curva en que se encuentren (Modificada de Brown, 2007).

    Figura 8. Vista en planta de las formas de algunos plutones con estructuras concéntricas de

    Baja California (Tomada de Gastil et al., 1975). Los trazos punteados en el interior de los

    plutones indican fracturas o foliación, principalmente.

  • 13

    I.2 Geología regional

    I.2.1 Características de los plutones de la parte central de la península de Baja

    California

    Siguiendo criterios petrológicos (Gastil, 1983) y geoquímicos (Silver et al., 1979), el Cinturón

    Batolítico Peninsular (CBP) se ha dividido en regiones. De acuerdo con su mineralogía,

    elementos traza, edad y otros indicadores isotópicos, geoquímicos y físicos, los intrusivos

    pueden agruparse, como se muestra en la Figura 1, principalmente en una Zona Occidental

    (Kimbrough et al., 2001; Tulloch y Kimbrough, 2003; Symons et al., 2003) y en una Zona

    Oriental (plutones tipo La Posta), separadas básicamente por la línea magnetita-ilmenita

    definida con base en mediciones aeromagnéticas por Gastil et al. (1990), la cual sigue siendo

    una importante referencia para discriminar entre las regiones mencionadas y guarda cierto

    paralelismo con la línea gabro-tonalita (Gastil, 1983) de la Figura 1. En ambas zonas, los

    plutones son cretácicos y las principales características geológicas se resumen en la Tabla II

    que muestra el conocimiento geológico, geoquímico y geocronológico que se tiene de la

    región de estudio, haciendo patente al mismo tiempo la pertinencia de este trabajo de tesis al

    observarse que no existen trabajos previos en la zona de estudio.

    Con respecto a los patrones de tierras raras de las rocas plutónicas a través de la parte norte

    del CBP, Gromet y Silver (1987) muestran que éstos también varían sistemáticamente de

    oeste a este, y que estas variaciones definen tres distintas regiones donde, los valores de

    Tierras Raras ligeras se incrementan de occidente a oriente (Figura 1). Utilizando otros

    criterios geológicos y geoquímicos, Schmidt et al. (2002) sugieren la existencia de una zona

    transicional, entre el occidente y oriente, la cual está definida litológicamente como de

    depósitos tipo flysch.

  • 14

    Tabla II. Características geológicas de los plutones de las zonas Vizcaíno, occidental y oriental de la península

    de Baja California. La información en la que no se indica referencia es de las bases de datos de Delgado-Argote

    (2004). Abreviaturas: B (Barnes); C (Castro-Leyva); J (Johnson); K y M (Kimbrough and Moore); M (Murray);

    S (Symons); V (Valencia); W y L (Weber y López-Martínez). Facies metamórficas: EV=Esquistos verdes;

    Anf=Anfibolita. Plutones: P.P (Punta Prieta), N.R (Nuevo Rosarito), Rin (La Rinconada). (Tomada de

    Delgado-Argote, 2004).

    Características Región Vizcaíno

    Región occidental

    Región magnetita-ilmenita

    (zona transicional y El Arco)

    Región oriental

    PLUTONES

    Tamaño < 40 km2

    magnetita en San José y El Potrero

    Ilmenita

    Deformación

    / foliación

    San Pablo = fuerte-

    mente tectonizado

    Localmente intensa y

    penetrativa

    San José= Sinplutónica durante el último

    Pulso de tres

    Débil,

    sinplutónica

    AMBIENTE

    GEOLÓGICO

    Tectonismo Asociaciones sintectónicas

    Asociaciones sintectónicas

    Emplazamiento posterior a la acreción tectónica y emplazamiento y deformación

    por expansión lateral de los plutones San

    José y El Potrero

    Tardío a post-tectónico

    Rocas encajonantes Secuencias ofiolíticas

    de 220 Ma (U-Pb)

    Volcánica

    tipo Santiago

    Peak, esquisto de mica, cuarcita

    Secuencia volcanosedimentaria de

    Alisitos

    Esquisto de

    biotita, mármol,

    cuarcita, anfibolita

    Metamorfismo

    de las rocas encajonantes

    Esquistos verdes en la

    ofiolitas

    Esquito verde a

    anfibolita baja

    EV a Anf en San José, EV

    hacia el sur.

    Mesoanfibolita a

    migmatita superior

    Ambiente

    tectónico

    Arco de islas sobre

    piso oceánico

    Arco de islas

    sobre piso

    oceánico sin material continental

    Zona limítrofe entre terrenos cuya corteza es

    oceánica (occidente) y continental

    (oriente)

    Arco continental

    Relaciones de

    contacto

    Intrusiones someras

    en ofiolita

    Cabalgamiento al occidente de la sierra San

    Pedro Mártir y transicional hacia el sur. Desconocida en El Arco y occidente

    de sierra San Borja

  • 15

    Geológicamente, los plutones de la zona occidental se caracterizan por tener afinidad con un

    ambiente de arco de islas y están encajonados principalmente por rocas metamórficas en la

    facies de esquistos verdes y anfibolitas (Gastil et al., 1975 y Tabla II), pertenecen a la serie de

    la magnetita con susceptibilidades magnéticas aproximadas de 130 x 10-5

    SI y son

    generalmente rocas metaluminosas (granitos tipo I) con rangos de edad entre 140 y 105 Ma

    (Silver et al., 1979; en Gastil et al., 1990); las rocas plutónicas de esta zona tienen variaciones

    composicionales entre tonalita, gabro, cuarzogabro y diorita, con un contenido moderado de

    K2O, y son plutones más pequeños que los de la zona oriental (Tabla II). Los plutones de la

    zona oriental tienen afinidad con corteza continental, intruden en rocas características del

    miogeoclinal norteamericano del Paleozoico, son plutones del Cretácico medio entre 105 Ma

    y 90 Ma (Silver y Chapell, 1988; Kimbrough et al., 2001), pertenecen a la serie de la ilmenita,

    son peraluminosos (granitos tipo S) y son rocas muy ricas en K2O (Tabla II).

    Se ha documentado que los batolitos de las dos zonas tienden a mostrar zonación casi

    concéntrica, observándose que los núcleos en los cuerpos de la región occidental (ricos en

    magnetita) son máficos, mientras que los de la región oriental (ricos en ilmenita) son félsicos

    (Gastil et al., 1975). Trabajos a detalle en plutones con núcleos gabróicos y dioríticos

    (Delgado-Argote et al., 1995) muestran que las rocas más máficas son las más antiguas y que

    las más jóvenes son principalmente monzoníticas y están en la periferia.

    De manera general se interpreta que el CBP representa las raíces plutónicas de un extenso

    sistema de arco. Gastil et al. (1975) consideran que en el norte de Baja California, el batolito

    tiene más de 400 plutones discretos que a su vez varían en sus dimensiones; la mayoría de

    ellos muestran una estructura de exposición circular (Figura 8), por lo que los últimos autores

    suponen que los cuerpos son diapiros, independientemente de su composición, y que la

    variedad en el diámetro depende del nivel de exposición (Gastil et al., 1975).

  • 16

    I. 3 Objetivos

    I.3.1 Objetivo general

    En este trabajo se hace énfasis en el estudio de las características petrológicas y estructurales

    de las rocas intrusivas del complejo plutónico San Jerónimo, con la finalidad de definir la

    geometría del emplazamiento, conocer el ambiente geológico en el que se formaron estas

    rocas, así como sus relaciones genéticas, para finalmente obtener un modelo del proceso de

    emplazamiento del complejo. Adicionalmente, a partir del análisis de susceptibilidad

    magnética de muestras seleccionadas y de datos aeromagnéticos, se propone la caracterización

    de cuerpos a partir de los contrastes de susceptibilidad, principalmente entre diorita-tonalita, y

    entre esas rocas y menas de Fe.

    I.3.2 Objetivos particulares

    Geológicos

    a) Clasificar petrográfica y geoquímicamente las rocas intrusivas del CPSJ a partir de una

    selección de muestras representativas del plutón.

    b) Correlacionar los patrones de fracturas de las rocas intrusivas con la dirección de flujo

    del magma interpretado a partir de la foliación mineral.

    c) Definir la geometría de emplazamiento del plutón de acuerdo con las relaciones de

    contacto entre plutones, las estructuras magmáticas y la deformación.

    d) Definir el ambiente de formación probable y la evolución magmática del complejo

    plutónico a partir de la información geoquímica.

    e) Proponer un mecanismo de formación de las menas de Fe.

    f) Proponer un modelo de emplazamiento para los cuerpos plutónicos, apoyándonos en

    los resultados geocronológicos, estructurales y petrológicos.

  • 17

    Geofísicos

    a) Correlacionar la composición de las rocas plutónicas con los datos aeromagnéticos y

    de susceptibilidad magnética.

    b) Definir la distribución probable a profundidad de los cuerpos plutónicos a partir del

    análisis de la información aeromagnética del área de estudio.

    c) Integrar el resultado cuantitativo con los resultados geológicos y hacer una integración

    de los datos.

    Este trabajo es importante porque es el primero en estudiar con detalle las características

    petrológicas y estructurales, además de integrar un análisis de datos aeromagnéticos, de uno

    de los complejos plutónicos que forman el borde meridional del Cinturón Batolítico

    Peninsular. En este estudio se ofrece, además, una explicación a la presencia de anomalías de

    Fe de interés económico.

  • 18

    II. METODOLOGÍA

    En este capítulo se describirá la metodología utilizada en el desarrollo de esta tesis. Desde los

    trabajos previos hasta las salidas de campo, los criterios seguidos en la toma de muestras y

    datos estructurales, el procesamiento de las muestras en los laboratorios para su posterior

    análisis petrográfico y geoquímico. También se hablará de los métodos utilizados para evaluar

    petrológicamente el resultado de los análisis petrográficos, geoquímicos y estructurales; por

    último, se explicará el procedimiento seguido para el análisis de datos aeromagnéticos.

    II.1 Cartografía

    Previo a las salidas de campo, se realizó un mapa geológico escala 1:25,000 de una superficie

    de aproximadamente 100 km2 de la zona denominada complejo plutónico San Jerónimo

    (CPSJ), donde se cartografiaron contactos litológicos y rasgos estructurales de los cuerpos

    intrusivos. El mapa geológico base fue elaborado a partir de la carta geológica H12C71 (San

    Jerónimo) escala 1:50,000 de CETENAL (1977). Además, con el uso de estéreopares a escala

    1:84,000 generados a partir de imágenes LandsatTM con resolución de 30x30m e imágenes

    tomadas de Google Earth Pro con resolución aproximada de 1x1m, se elaboró un mapa

    fotointerpretativo de lineamientos estructurales para apoyar la cartografía existente.

    La interpretación de imágenes se hizo con la finalidad de enriquecer el mapa base y poder

    tener una idea de la distribución de las estructuras intrusivas más grandes en el área. Se

    identificaron lineamientos rectilíneos y curvilíneos, marcando como rectilíneos aquellos

    rasgos lineales sobresalientes donde se apreciaba una continuidad no menor a los 200 m. Con

    base en la observación de Gastil et al. (1975), en el sentido de que la mayoría de los plutones

    del CBP son circulares y tienen rasgos internos con tendencias paralelas a sus bordes, se

    buscaron estructuras curvilíneas en las imágenes, generando un mapa final que incluye los

    datos del mapa base y de las interpretaciones estructurales.

  • 19

    II.2 Geología estructural

    El análisis estructural se realizó a partir de datos de foliación magmática, fracturas verticales

    de los intrusivos y mediciones de cizalla. Con esa información se llevó a cabo el análisis

    geométrico del complejo plutónico San Jerónimo.

    II.2.1 Criterios para la toma de datos estructurales

    Como se describe en el capítulo de Geología Estructural, se siguió el criterio geométrico de

    fracturas de Balk (1937; en Price y Cosgrove, 1990) para buscar correlaciones con rasgos

    indicativos de direcciones de flujo y de esfuerzos; con ese fin, se midieron más de 400 datos

    de fracturas verticales y horizontales sistemáticamente, siguiendo la regla de la mano derecha.

    Un criterio importante en la adquisición del dato de fractura fue observar que el rasgo fuera

    penetrativo (observable por varios metros de longitud o en los afloramientos contiguos) y

    persistente en la mayor parte del afloramiento. La foliación magmática se midió siguiendo la

    orientación de los cristales de las rocas y en algunos casos, a partir de la orientación de

    enclaves. En el caso de las zonas de falla, o de movimiento en estado sólido de los intrusivos,

    los datos medidos fueron en planos de las cizallas: azimut, echado, dirección del echado y

    “rake” de las estrías.

    II.2.2 Análisis geométrico

    Los datos de las fracturas verticales y de las foliaciones magmáticas se analizaron por

    separado. A su vez, el análisis de las fracturas se llevó a cabo separando la información de

    acuerdo con el tipo de roca y, de la misma manera, los datos de foliación se discriminaron de

    acuerdo con la litología. El análisis geométrico fue realizado por medio del programa

    StereoWin para Windows Ver. 1[1].2 (Allmendinger, 2002) y los resultados se muestran

    como polos de los planos de fractura o foliación en el hemisferio inferior de la proyección de

    Schmidt. Los resultados se presentan por agrupación de sitios siguiendo la separación

    mencionada. Los datos de cizalla se analizaron por zonas y por tipo de roca. El análisis

    cinemático se efectuó con el programa FaultKin Win Ver. 1.1 (Allmendinger, 2001). El

  • 20

    análisis de los datos de falla se efectuó después de clasificarlas de acuerdo con el ángulo del

    “rake”; dicho ángulo varía entre 45° y 90° en las fallas normales o inversas y 0° a 45° en las

    laterales (Ragan, 1985).

    II. 3 Petrografía y microscopía electrónica

    Durante el trabajo de campo se tomaron 56 muestras de roca. De ellas, 46 fueron analizadas

    petrográficamente para definir las composiciones modales y conocer las características

    texturales, además de la identificación de las alteraciones. El análisis modal de todas las

    muestras de roca se llevó a cabo haciendo conteo con una retícula con cuadros de 1mm2 de

    por lo menos 366 puntos por lámina. El resultado de la moda fue utilizado para clasificar las

    rocas en el diagrama de rocas plutónicas (LeMaitre, 2002).

    De las 56 muestras colectadas, siete de ellas provienen de diques de óxidos de fierro. Estas

    muestras se analizaron por separado en el microscopio electrónico de barrido JEOL JSM-35c,

    con la finalidad de hacer un análisis por elementos y caracterizar los minerales. En estas

    muestras se realizó un análisis previo con el microscopio petrográfico para identificar los

    silicatos asociados y se empleó luz reflejada para observar características estructurales de los

    minerales opacos.

    II.3.1 Preparación de las muestras

    Las láminas delgadas se elaboraron en el Laboratorio de Preparación de Rocas y Minerales

    del CICESE, siguiendo el procedimiento descrito por Rendón Márquez (1991), que consiste

    en cortar la muestra y formar un prisma rectangular de 1.5 x 3.1 x 1 cm, del que se obtiene

    una lámina delgada con un espesor de 30 m. En su mayoría, los cortes en las muestras no

    tuvieron orientación preferente, ya que son prácticamente isotrópicas a esa escala. En el caso

    de las muestras con marcada foliación, los cortes fueron perpendiculares a ella. Para analizar

    las muestras de los diques de óxidos de fierro se prepararon láminas con superficies pulidas

    sin cubre objeto.

  • 21

    II.4 Geoquímica

    En 10 muestras de roca fresca se realizaron análisis químicos de elementos mayores, traza y

    tierras raras (Tabla III). La preparación de las muestras se efectuó en el Laboratorio de

    Preparación de Rocas y Minerales de la División de Ciencias de la Tierra del CICESE,

    utilizando un triturador de quijadas para reducir las rocas a esquirlas con un diámetro de 0.5 a

    1cm, aproximadamente. Las esquirlas se pasaron por un molino de discos de fierro para

    obtener tamaños de grano menores a 1mm; enseguida se realizó una alícuota para separar

    aproximadamente 100g de muestra representativa de la roca total. La molienda final se

    efectuó en una pulverizadora de anillos de carburo de tungsteno donde los granos se redujeron

    a

  • 22

    Tabla III. Muestras analizadas para geoquímica. Abreviaturas: N.M.A. = Número de muestra

    abreviado. Las coordenadas están dadas en UTM, con datum NAD 27.

    No. de muestra N.M.A. Latitud N Longitud W Tipo de Roca

    10-IV-09 10 217670 3138130 Tonalita

    12-IV-09 12 217837 3137505 Gabro

    16-IV-09 16 217411 3135846 Tonalita

    20-IV-09 20 216069 314094 Diorita

    25-IV-09 25 216375 3136022 Tonalita

    1-VI-09 1 217894 3130800 Diorita

    4-VI-09 4 218769 3132360 Tonalita

    7-VI-09 7 217804 3132015 Diorita

    13-VI-09 13 217825 3133412 Diorita

    18-VI-09 18 220395 3138586 Diorita

    Tabla IV. Límites de detección de elementos mayores (en % m/m) y traza (en ppm) de

    análisis “4LithoRes” (ActLabs-Skyline de Ancaster, Ontario, Canadá).

    Elemento Límite de

    detección

    Elemento Límite de

    detección

    Elemento Límite de

    detección

    Elemento Límite de

    detección

    SiO2 0.01 Sr 2 Ag 0.5 Ho 0.1

    Al2O3 0.01 Y 2 In 0.2 Er 0.1

    Fe2O3t 0.01 Zr 4 Sn 1 Tm 0.05

    MnO 0.001 Cr 20 Sb 0.5 Yb 0.1

    MgO 0.01 Co 1 Cs 0.5 Lu 0.04 CaO 0.01 Ni 20 La 0.1 Hf 0.2 Na2O 0.01 Cu 10 Ce 0.1 Ta 0.1 K2O 0.01 Zn 30 Pr 0.05 W 1 TiO2 0.001 Ga 1 Nd 0.1 Tl 0.1

    P2O5 0.01 Ge 1 Sm 0.1 Pb 5

    Sc 1 As 5 Eu 0.05 Bi 0.4

    Be 1 Rb 2 Gd 0.1 U 0.1

    V 5 Nb 1 Tb 0.1 Th 0.1

    Ba 3 Mo 2 Dy 0.1

    Los datos de elementos mayores de las rocas, fueron procesados en el programa SINCLAS

    (Verma et al., 2003) para normalizar los datos a una base seca. Dicho programa utiliza los

    valores de FeOt para determinar el Fe2O3, FeO y el cociente Fe2O3/FeO que compara con los

    valores definidos por Middlemost (1989) para cada tipo de roca. Este cálculo resulta útil al

    momento de calcular la norma CIPW, ya que en la formación de ciertos minerales

    ferromagnesianos es importante tomar en cuenta el estado de oxidación del Fe aunque, cabe

    señalar, que las consideraciones del programa son particularmente útiles cuando se trabaja con

    rocas volcánicas, pero en el caso de las rocas intrusivas el procesamiento nos sirve para tener

    un control mayor sobre los datos geoquímicos.

    Los datos de Fe2O3t ajustados se muestran en la Tabla VI como Fe2O3adj y FeOadj que, al

    final del procesado, fueron los únicos datos ajustados que se tomaron en cuenta para el cálculo

  • 23

    del CIPW en el programa IGPET (TerraSofta, 2009). La ventaja de utilizar los datos ajustados

    consiste en que, aunque IGPET también hace un recálculo del Fe2O3t para determinar el Fe2O3

    y FeO, utilizando la ecuación FeOt=FeO+0.8998 Fe2O3 que considera la densidad, en donde

    el Fe2O3=0 y que a partir del FeOt calculado se obtienen las composiciones ajustadas a base

    anhidra, no toma en cuenta el tipo de roca como SINCLAS lo hace. Por lo anterior, hacer

    previamente el ajuste en SINCLAS nos ayuda a calcular la norma de una manera más realista.

    Con estos resultados se realizó una clasificación química de las rocas utilizando el diagrama

    TAS (Total Álcalis vs Sílice) y se elaboraron diagramas Harker y de tierras raras para

    describir las características geoquímicas de las muestras, y proponer relaciones entre las rocas

    del complejo plutónico.

    II. 5 Aeromagnetometría

    Considerando que existen valores de susceptibilidad magnética muy distintos entre las

    diferentes unidades litológicas del área de estudio, se utilizaron los datos aeromagnéticos de

    las cartas H11-12, escala 1:250,000 del Servicio Geológico Mexicano (SGM, 2003) para

    identificar contrastes útiles para apoyar la cartografía y la interpretación sobre la distribución

    de los cuerpos magnéticos a profundidad. Los valores de intensidad del campo magnético

    fueron tomados en líneas orientadas N-S con una distancia entre líneas de vuelo de 1000m,

    con registro cada 250m, a una altura de vuelo de aproximadamente 300m. El equipo utilizado

    fue un par de magnetómetros marca Geometrics G-822A y SCINTREX CS-2, ambos con una

    sensibilidad de 0.001nT (nanoTestas o Gammas). Las cartas H11-12 contienen información en

    una superficie de 32000 km2

    en donde a los valores de intensidad magnética medidos se les ha

    corregido por variación diurna y se les ha sustraído el valor del campo normal de la tierra o

    campo geomagnético tomando en cuenta su posición geográfica, la fecha del levantamiento y

    altura del vuelo. Para facilitar el procesado los datos se presentan en un archivo de

    coordenadas X, Y, H a lo largo de las líneas de vuelo (SGM, 2003).

  • 24

    II.5.1 Procesado de datos aeromagnéticos

    Los datos se procesaron en el programa Surfer 8, en donde se separaron los datos

    correspondientes al área de estudio 113km2 y se generó una malla regular con una separación

    entre puntos 1000m con el método de interpolación de mínima curvatura. Con el propósito de

    suprimir el efecto regional a esta malla se le aplicó un filtro pasa altas de 3 x 3 puntos, con el

    propósito de resaltar las anomalías producidas por cuerpos pequeños como los diques de fierro

    y se realizó la configuración aeromagnética con contornos de intensidad separados a cada 100

    nT. El mapa aeromagnético residual resultante fue sobrepuesto al mapa geológico y se realizó

    una interpretación cualitativa basada en el examen de la forma y la intensidad de las

    anomalías y su correlación con los rasgos litológicos y estructurales. Para realizar una

    interpretación más completa de las anomalías se realizo una interpretación cuantitativa,

    mediante modelado directo bidimensional, de una anomalía dipolar asociada a una zona con

    diques de óxidos de fierro.

    II.5.2 Medición de la susceptibilidad magnética

    La susceptibilidad magnética se define como la capacidad de una roca para adquirir

    magnetización. En este sentido las rocas con mayor contenido de minerales magnéticos tienen

    susceptibilidad mayor que las que no los contienen.

    Con la finalidad de conocer la geometría de los cuerpos intrusivos por debajo de la superficie,

    se realizó un estudio de anomalías magnéticas a partir de la información aeromagnética del

    Servicio Geológico Mexicano SGM (2003). Con base en los contrastes de susceptibilidad

    magnética de distintos minerales y rocas se puede inferir la geometría de cuerpos con

    propiedades magnéticas distintas. Para llevar a cabo el estudio mencionado, se analizaron la

    susceptibilidad magnética de rocas representativas del complejo y la composición

    mineralógica de los diques de óxidos de Fe.

    Según Sharma (1976), las anomalías magnéticas se presentan de manera natural en rocas

    donde hay, tanto minerales ferromagnéticos como paramagnéticos; ambos pertenecen al grupo

    de los óxidos de Fe-Ti, cuyas composiciones aparecen en el diagrama ternario del sistema

  • 25

    FeO-Fe2O3-TiO2 de la Figura 9, donde las líneas rectas que conectan FeTiO3 (ilmenita) con

    Fe2O3 (hematita) y Fe2TiO4 (ulvoespinela) con Fe3O4 (magnetita) representan el campo de

    solución sólida que encierra a las series de minerales magnéticos más importantes en las

    rocas. La hematita e ilmenita son anti-ferromagnéticas y la eventual magnetización de estos

    dos minerales es muy débil comparada con la magnetita, razón por la que el principal mineral

    que contribuye al magnetismo de las rocas es la magnetita (Fe3O4), seguida de la ulvoespinela,

    que definen a la serie de la titanomagnetita (Sharma, 1976).

    Debido a que la capacidad de magnetizarse de una roca bajo la acción de un campo magnético

    externo está relacionada con el contenido de minerales magnéticos y es cuantificada por

    consiguiente, por con sus valores de susceptibilidad magnética, es necesario conocer esos

    valores en las rocas para poder correlacionar las anomalías magnéticas detectadas a una

    posible fuente y así mapear unidades extensas de roca en función de esa propiedad.

    De acuerdo con los análisis petrográfico y geoquímico, el Complejo Plutónico San Jerónimo

    está formado por rocas que varían desde el gabro y diorita hasta el granito. En este conjunto

    de rocas, petrográficamente se estimaron diferentes abundancias de minerales opacos que en

    su mayoría son óxidos pertenecientes a la serie de la titanomagnetita (Figura 9). Al realizarse

    un análisis de la susceptibilidad magnética en muestras del complejo plutónico se observó que

    los valores varían dependiendo del tipo de roca, así como del volumen y tipo de minerales

    magnéticos.

  • 26

    Figura 9. Diagrama ternario de la composición de óxidos comunes de Fe-Ti, mostrando las

    principales series de solución sólida (líneas gruesas). La tendencia en la dirección de

    oxidación con radio constante Fe/Ti está indicada con las flechas (Tarling, 1971; en Sharma,

    1976).

    Se midió la susceptibilidad magnética de 50 muestras de roca, de las cuales seis provienen de

    diques de fierro y las 44 restantes son de rocas intrusivas que cubren todo el espectro

    composicional. La medición de la susceptibilidad magnética global (bulk susceptibility) se

    efectuó en el Laboratorio de Paleomagnetismo del CICESE, utilizando un susceptibilímetro

    KLY3 que consiste en un sistema de bobina pick-up conectado a una PC vía una interfase RS-

    232. La sensibilidad del instrumento es de 2 x 10-8

    SI (Sistema Internacional), midiendo en el

    rango de 3 a 450 A/m. Las mediciones se realizaron en muestras de aproximadamente 12 cm3,

    las cuales se colocaron en un vaso de plástico que manualmente se introdujo al

    susceptibilímetro. Se realizó una medición por muestra.

  • 27

    II.5.3 Modelado de las anomalías magnéticas

    Con el perfil magnético obtenido de la zona de diques de óxidos de fierro, se modeló la forma

    y la profundidad posible del cuerpo que genera la anomalía. Se utilizó el programa Mag2dc

    (Cooper, 2005) para Windows con el cual se calcula la anomalía magnética (inducida o

    remanente), para uno o más cuerpos de geometría poligonal cuasi tridimensional (2.5

    dimensiones) de n lados con susceptibilidad magnética constante. Este programa usa un

    algoritmo tipo Talwani para calcular la anomalía, para las susceptibilidades utiliza unidades

    c.g.s o SI y para las distancias kilómetros o metros, en tanto que para el cálculo de la

    anomalía nanoTeslas o gammas (nT). Para modelar anomalías inducidas es necesario conocer

    los siguientes parámetros: rumbo del perfil modelado, altura de vuelo a la que se tomaron los

    datos aeromagnéticos, intensidad, inclinación, declinación del campo geomagnético, anchura

    (3ra. dimensión) y la susceptibilidad magnética del cuerpo que se está modelando.

  • 28

    III. RELACIONES DE CAMPO Y PETROGRAFÍA DE LAS UNIDADES

    LITOLÓGICAS

    Se realizó la cartografía geológica utilizando como base la carta geológica San Jerónimo

    (H12C71) 1: 50,000 de CETENAL (1977). Se efectuaron caminamientos estableciéndose 108

    estaciones, donde se hizo una descripción del afloramiento, medición de estructuras y, en 56

    sitios, la colecta de muestras representativas para su análisis petrográfico y químico (Figura

    10). Es importante hacer notar la buena calidad de la interpretación de contactos litológicos

    del mapa de CETENAL, el cual se enriqueció con este trabajo con la definición de las

    unidades de roca y con la información estructural.

    III.1 Unidades litológicas

    A partir del contenido mineralógico y rasgos texturales identificados en el análisis

    petrográfico de las muestras (Tabla V, Figura 10), así como estructurales en el campo, se

    identificaron cinco unidades litológicas básicas en el complejo plutónico San Jerónimo (CPSJ)

    (Figura 11) las cuales son: 1) Gabro 2Px, Diorita de Hbl-Cpx y Diorita de Cpx-Hbl-Bi; 2)

    Cuarzodiorita; 3) Tonalita y diques aplíticos de la misma composición; 4) Granodiorita; 5)

    Diques de óxidos de Fe. Dos muestras de diques fueron clasificadas como granito.

    Las relaciones de contacto entre ellas, así como sus estructuras, se describirán a detalle en las

    siguientes secciones. También se describirán petrográficamente las distintas unidades de roca

    y la mineralogía encontrada.

    Para fines descriptivos el área se ha separado en dos zonas, la zona norte que abarca desde el

    limite morfológico del arroyo El León hacia el norte-noroeste, y contiene las unidades

    intrusivas de la llamada diorita norte y la tonalita norte, junto con los diques de fierro que

    afloran en esta área. La zona sur abarca del límite del arroyo El León hacia sur-sureste, y

    contiene las unidades diorita sur, tonalita sur, cuarzodiorita y granodiorita. Esta separación se

    hizo con base en diferencias petrológicas, petrográficas, geoquímicas y magnéticas, las cuales

    se señalarán más adelante.

  • 29

    Figura 10. Mapa geológico del Complejo Plutónico San Jerónimo donde se indican las

    estructuras circulares más importantes, las cuales se asocian a emplazamiento por pulsos.

    ±

    ±

    ±

  • 30

    Tabla V. Síntesis petrográfica del complejo plutónico San Jerónimo (CPSJ)

    Zona Muestra

    Tipo de

    Roca

    Coordenadas

    Latitud, Longitud

    Plag

    Na/Ca FK Opx Pig Cpx Hbl Bi Qz Zr Ap Mt Textura

    Norte 1-IV-09 Granito 213748, 3148959 34 29 4 33 tr Inequigranular

    Norte 4-IV-09 Granito 216273, 3137412 37 30 tr 2 1 29.5 0.5 Microgranular

    Norte 5-IV-09 Tonalita 216277, 3137304 57 6 37 tr 5 Inequigranular

    Norte 6-IV-09 Tonalita 217363, 3137532 47 3 1.4 15 33 0.6 Inequigranular

    Norte 7-IV-09 Gabro 2Px 217592, 3137726 65 Lab 7 23 2 3 Inequigranular

    Norte 8-IV-09 Tonalita 217730, 3137890 60 3 5 2 30 tr tr tr Porfídica

    Norte 9-IV-09 Tonalita 217670, 3138130 61 2 1 2 32 2 Aplítica

    Norte 11-IV-09 Tonalita 217913, 3137839 57 6 8 29 tr Porfídica

    Norte 12-IV-09 Gabro 2Px 217837, 3137505 60 Lab 5 15 13 4 1 2 Inequigranular

    Norte 13-IV-09 Tonalita 217220, 3137583 47 10 37 6 Inequigranular

    Norte 16-IV-09 Tonalita 217411, 3135846 56 tr 2 4 37 tr 1 Inequigranular

    Norte 17-IV-09A Tonalita 217470, 3135562 63 tr 3 33 tr 1 Equigranular

    Norte 17-IV-09B Tonalita 217470, 3135562 58 0.5 3 3 34 0.5 Porfidica

    Sur 18-IV-09 Tonalita 217156, 3135420 55 3 4 3 35 tr Foliada

    Sur 19-IV-09 Tonalita 217982, 3134579 53 1 0.5 7 3 33.5 tr 2 Foliada

    Norte 22-IV-09 Diorita 216181, 3140200 72 6 19 3 Inequigranular

    Norte 23-IV-09 Gabro 2px 216187, 3140547 77 2 20 1 Inequigranular

    Norte 24-IV-09A Tonalita 215424, 3137271 60 2 8 30 Inequigranular

    Norte 24-IV-09B Diorita 215424, 3137271 78 1 15 4 tr 2 Foliada

    Norte 25-IV-09 Tonalita 216375, 3136022 70 3 tr 8 19 tr Inequigranular

    Sur 27-IV-09 Grd 215879, 3134845 32 24 2.5 4 36 tr 1.5 Inequigranular

    Sur 28-IV-09 Grd 217213, 3135312 27 15 5 10 43 tr Inequigranular

    Sur 29-IV-09 Grd 217157, 3134480 43 22 2 31 tr tr 2 Inequigran