Se reporta el estudio petrogr\u00e1fico y geoqu\u00edmico de estratos de ceniza volc\u00e1nica alterada de la Formaci\u00f3n San Felipe (Sierra Madre Oriental; Cret\u00e1cico Superior) en la localidad de Puerto de Pastores, Galeana, Nuevo Le\u00f3n. Estos estratos est\u00e1n constituidos por cuarzo, feldespato pot\u00e1sico, plagioclasa s\u00f3dica, zirc\u00f3n y minerales opacos embebidos en una matriz v\u00edtrea con calcita, illita y clorita. Las rocas se clasifican como riodacita, riolita y traquiandesita con una afinidad tect\u00f3nica a un ambiente de arco continental.<\/p>\n
Palabras clave:<\/strong> Formaci\u00f3n San Felipe, cenizas volc\u00e1- nicas alteradas, Mar Interior Occidental de Norteam\u00e9rica, Cret\u00e1cico Superior.<\/p>\n Abstract<\/strong><\/p>\n The following paper reports a petrographic and geochemical study of altered volcanic ash strata from the Formaci\u00f3n San Felipe (Sierra Madre Oriental; Late Cretaceous) in the town of Puerto de Pastores, Galeana, Nuevo Le\u00f3n. These stratum consist of quartz, feldspar, potassium, sodium plagioclase, zircon and opaque minerals embedded in a glass matrix with calcite, illite, and chlorite. The rocks are classified as rhyodacite, rhyolite, and trachyandesite, with a tectonic affinity to a continental arc environment.<\/em><\/p>\n Keywords:<\/strong> Formaci\u00f3n San Felipe, altered volcanic ash, Western Interior Seaway of North America, Late Cretaceous.<\/p>\n Las columnas estratigr\u00e1ficas correspondientes al Cret\u00e1- cico Superior desde Alaska hasta el sureste de Estados Unidos incluyen estratos de ceniza volc\u00e1nica alterada (Cadrin et al., 1995; Lerbekmo, 2002; Fanti, 2009). Las caracter\u00edsticas mineral\u00f3gicas y geoqu\u00edmicas de estos horizontes han sido \u00fatiles para inferir procedencia, condiciones de dep\u00f3sito, procesos diagen\u00e9ticos y la edad de la actividad volc\u00e1nica, as\u00ed como sus implicaciones paleogeogr\u00e1ficas (Cadrin et al., 1995; Lerbekmo, 2002; Fanti, 2009; Walker et al., 2013).<\/p>\n Recientemente, Velasco-Tapia et al. (2016) reportaron un estudio mineral\u00f3gico, geoqu\u00edmico y geocronol\u00f3gico de estos materiales incluidos en la Formaci\u00f3n San Felipe (Cret\u00e1cico Superior), la cual forma parte del registro estratigr\u00e1fico de la Sierra Madre Oriental. A fin de incrementar la base de datos mineral\u00f3gica y qu\u00edmica ya existente, se ha levantado y muestreado un nuevo perfil en la localidad Puerto de Pastores, Galeana, Nuevo Le\u00f3n (N.L.). En este trabajo se presenta el an\u00e1lisis de estos nuevos resultados, considerando parte de la informaci\u00f3n ya documentada.<\/p>\n Marco geol\u00f3gico<\/strong><\/p>\n Mar Interior Occidental de Norteam\u00e9rica<\/strong><\/p>\n Durante el Cret\u00e1cico Superior, la zona interior de Norteam\u00e9rica fue ocupada por una cuenca asim\u00e9trica y alargada, con direcci\u00f3n N-S, denominada Mar Interior Occidental (MIO). \u00c9ste se extend\u00eda a lo largo de ~5000 km, permitiendo la conexi\u00f3n entre el Mar Boreal, al norte de Canad\u00e1, y el mar ecuatorial de Tetis (Sageman y Lyons, 2004). El origen del MIO se ha relacionado con una serie de variaciones eust\u00e1ticas que ocurrieron durante el Cret\u00e1cico, como resultado de una intensa actividad tect\u00f3nica y volc\u00e1nica, un efecto invernadero y una gran retenci\u00f3n de radiaci\u00f3n solar, que provocaron la ausencia de hielo y glaciares en las regiones polares (Kauffman y Caldwell, 1993).<\/p>\n Eventos tect\u00f3nicos de empuje y acortamiento durante el Cret\u00e1cico, como la orogenia Laramide, contribuyeron al desarrollo de la Cordillera Occidental de Norteam\u00e9rica, la cual marc\u00f3 la frontera occidental del MIO, adem\u00e1s de ser su fuente principal de aporte cl\u00e1stico (Kauffman y Caldwell, 1993). Por otra parte, horizontes de ceniza volc\u00e1nica alterada se encuentran dispersos a lo largo del MIO (Payenberg et al., 2002; Foreman et al., 2008; Meyer et al., 2013; Shimer et al., 2016). \u00c9stos han sido relacionados con la actividad volc\u00e1nica que ocurri\u00f3 junto con la formaci\u00f3n de la Cordillera Occidental de Norteam\u00e9rica en el Cret\u00e1cico Superior. Esta actividad se inici\u00f3 probablemente entre el Tri\u00e1sico Tard\u00edo-Jur\u00e1sico Temprano, relacionada con la subducci\u00f3n a lo largo del margen occidental de Norteam\u00e9rica (Dickinson, 2004).<\/p>\n Figura 1. Ubicaci\u00f3n del \u00e1rea de estudio (modificado de SGM, Carta Geol\u00f3gico-Minera Galeana G14-C56, 2007).<\/p><\/div>\n La secuencia sedimentaria del Mesozoico y su basamento experimentaron un evento de deformaci\u00f3n (orogenia Sevier-Laramide; English y Johntson, 2004) entre el Cret\u00e1cico Superior y el Paleoceno (80-55 Ma), debido a la subducci\u00f3n de la placa Farall\u00f3n bajo Norteam\u00e9rica y a la colisi\u00f3n del Terreno Guerrero a lo largo de la costa occidental de M\u00e9xico, dando lugar a este extenso cintur\u00f3n plegado y cabalgado (Martini y Ortega-Guti\u00e9rrez, 2017).<\/p>\n Sierra Madre Oriental<\/strong><\/p>\n La Sierra Madre Oriental (SMO) es el rasgo tect\u00f3nico m\u00e1s sobresaliente del NE de M\u00e9xico, el cual se llega a extender hasta el centro del pa\u00eds. Dicha provincia geol\u00f3gica est\u00e1 compuesta por una secuencia sedimentaria del Mesozoico de 2-3 km de espesor que fue depositada sobre un basamento metam\u00f3rfico Prejur\u00e1sico (Eguiluz, Aranda-Garc\u00eda y Marret, 2000). La columna estratigr\u00e1- fica general de la SMO est\u00e1 compuesta por rocas evapor\u00edticas, silicicl\u00e1sticas y carbonatos, cuyos ambientes de deposici\u00f3n y distribuci\u00f3n de facies var\u00edan a trav\u00e9s del tiempo y espacio como resultado de la actividad tect\u00f3nica, cambios en el nivel del mar y variaciones en el aporte de detritos (Goldhammer y Johnson, 2001).<\/p>\n Formaci\u00f3n San Felipe<\/strong><\/p>\n El t\u00e9rmino \u201cFormaci\u00f3n San Felipe\u201d fue empleado por primera vez por Jeffreys en 1910 para referirse a una alternancia de calizas y lutitas del Conaciano-Santoniano Inferior.<\/p>\n Muir (1934) indic\u00f3 que las rocas en esta unidad est\u00e1n constituidas por caliza gris interestratificada con marga limosa, mientras que en la base presenta estratos con una coloraci\u00f3n verde. Posteriormente, este autor estableci\u00f3 (Muir, 1936) que la unidad se encuentra\u00a0conformada por dos miembros. El miembro inferior muestra un espesor de ~61 m de calizas arcillosas, intercalaciones de lutita y horizontes de ceniza volc\u00e1nica alterada de color verde.<\/p>\n El miembro superior est\u00e1 constituido con un espesor de 91-122 m de caliza alternada con lutita que var\u00eda de facies calc\u00e1rea a facies arcillosas debido a la transici\u00f3n a la Formaci\u00f3n M\u00e9ndez que lo sobreyace.<\/p>\n Seibertz (1988) describi\u00f3 esta unidad litol\u00f3gica como una secuencia caliza arcillo-margosa, delgada y compactada de color gris claro a verde a causa del intemperismo y con intercalaciones de lutita. Este autor la dividi\u00f3 adem\u00e1s en dos miembros: Inferior La Boca: compuesto por intercalaciones de arenisca verde, limolita y caliza, con espesores de 32 m; y Superior Sol\u00eds: con espesor de 95 m y compuesto por una secuencia de caliza con capas delgadas de pedernal e intercalaciones de arenisca verde, lutita, limolita y caliza, la consider\u00f3 de ambiente de dep\u00f3sito en base de talud y cuenca.<\/p>\n Trabajo de campo y experimental<\/strong><\/p>\n Las actividades de campo se realizaron en la localidad Puerto Pastores, Galeana, N.L. (figura 1), en donde se efectu\u00f3 un levantamiento y muestreo de la unidad. Se seleccionaron algunas muestras para elaborar l\u00e1minas delgadas en el Laboratorio de Preparaci\u00f3n, Facultad de Ciencias de la Tierra, UANL. El an\u00e1lisis petrogr\u00e1fico se efectu\u00f3 por medio de un microscopio Leica de luz polarizada. Muestras selectas fueron analizadas por difracci\u00f3n de rayos-X en el Cinvestav-IPN (M\u00e9rida, Yucat\u00e1n), utilizando un equipo Siemens D-5000. Por otra parte, muestras de este afloramiento fueron pulverizadas en un mortero de \u00e1gata. Su composici\u00f3n qu\u00edmica fue determinada en los laboratorios de Actlabs (Canad\u00e1) siguiendo el protocolo \u201c4LithoRes\u201d. El material fue fundido con una mezcla de metaborato-tetraborato de litio y el producto disuelto con HNO3<\/sub> 5%. La disoluci\u00f3n fue utilizada para determinar los elementos mayores por el m\u00e9todo ICP-OES, mientras que los elementos traza fueron analizados por medio de ICP-MS.<\/p>\n Resultados<\/strong><\/p>\n Se levant\u00f3 una secci\u00f3n de ~97 m de la Formaci\u00f3n San Felipe, con un contacto bien definido con la Formaci\u00f3n Agua Nueva (base). Se documentaron 19 horizontes de ceniza volc\u00e1nica alterada de 5-30 cm de espesor (figura\u00a02). \u00c9stos se encuentran intercalados en una secuencia de caliza y lutita, que se hace m\u00e1s arcillosa conforme se asciende estratigr\u00e1ficamente.<\/p>\n En an\u00e1lisis petrogr\u00e1fico indica un arreglo mineral\u00f3gico de cuarzo, feldespato pot\u00e1sico, plagioclasa s\u00f3dica, zirc\u00f3n y minerales opacos (figura 3), que se encuentra embebido en una matriz v\u00edtreo-arcillosa de calcita, clorita e illita. El cuarzo se presenta, en general, de forma monocristalina y anhedral. El feldespato pot\u00e1sico se observa anhedral a subhedral. En un estudio previo, la difracci\u00f3n de rayos-X mostr\u00f3 que es de tipo sanidino (Velasco-Tapia et al., 2016). La plagioclasa ocurre de forma subhedral y, en ocasiones, con maclado polisint\u00e9tico. Un gran n\u00famero de espec\u00edmenes tanto de feldespato pot\u00e1sico como de plagioclasa muestran sericitizaci\u00f3n. Los cristales de zirc\u00f3n son peque\u00f1os y subhedrales, con un relieve alto, mostrando un color amarillo p\u00e1lido en nicoles paralelos.<\/p>\n Figura 2. Afloramiento de la Formaci\u00f3n San Felipe (Cret\u00e1cico Superior) en donde se observa la intercalaci\u00f3n de estratos de ceniza volc\u00e1nica alterada (color verde) con horizontes delgados de caliza y lutita.<\/p><\/div>\n En general, las rocas (n = 10) muestran composiciones variables en %SiO2<\/sub> (= 53.9 \u2013 72.4), %Al2<\/sub>O3<\/sub> (= 10.7-20.2), %Na2<\/sub> O (= 0.3 \u2013 7.3) y %K2<\/sub> O (= 0.6 \u2013 8.9), que reflejan una fuente volc\u00e1nica heterog\u00e9nea o varios centros de emisi\u00f3n. El %CaO es de 0.6-9.1, lo que refleja una diferente incorporaci\u00f3n de carbonatos durante el dep\u00f3sito. Por otra parte, las rocas se caracterizan por las siguientes composiciones en elementos traza (en ppm): La = 17.0-36.8; Yb = 1.4-5.8; Ba = 245-4000; Nb = 7.0-16.0 e Y = 13.0-57.0.<\/p>\n Discusi\u00f3n<\/strong><\/p>\n El an\u00e1lisis petrogr\u00e1fico indica una fuente volc\u00e1nica de composici\u00f3n f\u00e9lsica, dominada por cuarzo, plagioclasa s\u00f3dica, feldespato pot\u00e1sico y zirc\u00f3n, los cuales son embebidos en una matriz v\u00edtrea. Los procesos de diag\u00e9nesis han provocado una alteraci\u00f3n intensa del vidrio y los fenocristales, dando lugar a una acumulaci\u00f3n importante de sericita, carbonatos, illita y clorita. Los carbonatos tambi\u00e9n pueden tener un origen biog\u00e9nico.<\/p>\n Debido al grado de alteraci\u00f3n descrito, elementos como Ti, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Th y REE, que al considerarse inm\u00f3viles, son muy \u00fatiles para establecer la clasificaci\u00f3n, procedencia y ambiente tect\u00f3nico de los dep\u00f3sitos de ceniza volc\u00e1nica (Christidis y Huff, 2009), siendo usados en este trabajo con los prop\u00f3sitos antes se\u00f1alados.<\/p>\n Figura 3. Microfotograf\u00eda de un estrato de ceniza volc\u00e1nica alterada (muestra PP7; 10\u00d7). (A) Nicoles cruzados: cristales de plagioclasa (Plg), cuarzo (Qz) y circ\u00f3n (Zrn) con agregados de calcita (Ca) y clorita (Chl) en una matriz v\u00edtrea (MV). (B) Nicoles paralelos: acumulaci\u00f3n de minerales opacos (Op) y clorita (Chl); fracturamiento en sesgo relleno de \u00f3xidos de fierro.<\/p><\/div>\n De acuerdo al diagrama Zr\/Ti-Nb\/Y de Floyd y Winchester (1978), las rocas se clasifican como riodacita, riolita y traquiandesita, lo que confirma su derivaci\u00f3n de un vulcanismo f\u00e9lsico (figura 4).<\/p>\n Figura 4. Clasificaci\u00f3n de las cenizas volc\u00e1nicas San Felipe, basado en relaciones de elementos inm\u00f3viles (Floyd y Winchester, 1978).<\/p><\/div>\n En los diagramas multielementos (figura 5), normalizados a MORB (Rollinson, 1993), las rocas presentan un enriquecimiento en elementos altamente incompatibles y una anomal\u00eda negativa de Nb-Ta. Estos patrones son t\u00edpicos para magmatismo de arco.<\/p>\n Figura 5. Diagramas multielementos, normalizado a MORB (Rollinson, 1993), de las cenizas volc\u00e1nicas alteradas de la Formaci\u00f3n San Felipe.<\/p><\/div>\n La aplicaci\u00f3n de diagramas de discriminaci\u00f3n tect\u00f3nica convencionales, como el propuesto por Gorton y Schandal (2000; figura 6), confirma la afinidad del vulcanismo a un ambiente tect\u00f3nico de arco continental.<\/p>\n Figura 6. Discriminaci\u00f3n tect\u00f3nica de las cenizas volc\u00e1nicas alteradas de la Formaci\u00f3n San Felipe, de acuerdo a Gorton y Schandal (2000).<\/p><\/div>\n Conclusiones<\/strong><\/p>\n Los estratos de cenizas volc\u00e1nicas de la Formaci\u00f3n San Felipe de la localidad Puerto de Pastores (Galeana, Nuevo Le\u00f3n) se clasifican como riodacita, riolita y traquiandesita. Est\u00e1n constituidos por cuarzo, feldespato pot\u00e1sico (sanidino), plagioclasa s\u00f3dica, zirc\u00f3n y minerales opacos, dentro de una matriz v\u00edtreoarcillosa conformada por calcita, illita y clorita.<\/p>\n Diversos indicadores mineral\u00f3gicos y geoqu\u00edmicos sugieren un origen ligado a un vulcanismo f\u00e9lsico (enriquecido en elementos lit\u00f3filos) de arco continental durante el Cret\u00e1cico Superior, posiblemente asociado a la subducci\u00f3n de la placa Farall\u00f3n bajo el margen continental de Norteam\u00e9rica.<\/p>\n Agradecimientos<\/strong><\/p>\n Este trabajo fue desarrollado con financiamiento de fondos de Ciencia B\u00e1sica Conacyt (Proyecto 0106939) y del Programa de Apoyos a la Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica y Tecnol\u00f3gica \u2013 UANL (Proyecto CT293-10), otorgados al primer autor. Asimismo, se agradece el apoyo a trav\u00e9s de fondos del proyecto Prodep-SEP clave DSA\/103.5\/15\/6797; UANL-PTC-841, otorgado a E.M. Cruz G\u00e1mez.<\/p>\n * Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n.<\/p>\n Contacto: fernando.velascotp@uanl.edu.mx<\/p>\n <\/p>\n Referencias<\/strong><\/p>\n Cadrin, A.A.J., et al. (1995). Isotopic and chemical compositions of bentonites as paleoenvironmental indicators of the Cretaceous Western Interior Seaway. Palaeogeography, Palaeoclimatology and Palaeoecology, 119, 301-320.<\/p>\n Christidis, G.E., y Huff, W.D. (2009). Geological aspects and genesis of bentonites. Elements, 5, 93-98.<\/p>\n Dickinson, W.R. (2004). Evolution of the North American Cordillera. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 32, 13-45.<\/p>\n Eguiluz de A., S., Aranda-Garc\u00eda, M., y Marret, R. (2000). Tect\u00f3nica de la Sierra Madre Oriental, M\u00e9xico. Bolet\u00edn de la Sociedad Geol\u00f3gica Mexicana, 53, 1-26.<\/p>\n English, J.M., y Johntson, S.T. (2004). The Laramide orogeny: What were the driving forces? International Geology Review, 46, 833-838.<\/p>\n Fanti, F. (2009). 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