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“Contribución al estudio del evento volcánico hiperalcalino del Mioceno Medio en el NW de México:

petrología de la Sierra Libre, Sonora”

11

Santa Barrera Guerrero Parte II

PARTE II. DESCRIPCIÓN DE LA DIVERSIDAD MAGMÁTICA EN LA SIERRA

LIBRE



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Capitulo 1. Cartografía geológica de la Sierra Libre

Introducción

La cartografía geológica en Sierra Libre (SL) se enfocó principalmente en la parte

norte y centro-oeste y se llevó a cabo en 40 días efectivos de campo. Este trabajo se

planificó tomando en cuenta en primer lugar las cartas topográficas disponibles en el

Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI), que abarcan las hojas:

Sierra Libre H12-11 (1:250,000), Represito Luján H12D-61, Los Arrieros H12C-79, y

Ortiz H12D-71 (1:50,000). Como parte de la planeación se llevó a cabo la

fotointerpretación de fotografías aéreas e imágenes satelitales, con la finalidad de ubicar

principales rutas de acceso, localización y como base para plasmar los rasgos topográficos

y geológicos de campo. Siguiendo elementos claves para la cartografía como: ubicación de

afloramiento, morfología, tipos de roca, textura, estructuras presentes y su medición,

registro de detalles mediante esquemas y toma de muestras siguiendo un código específico,

como sugiere Vega-Granillo y otros (2011).

1.1 Fotointerpretación y uso de imágenes satelitales

Otra herramienta de gran utilidad fue el análisis de fotografías aéreas escala 1:50,000

proporcionadas por la Dirección de Fomento Minero de la Secretaria de Economía, que

permitieron mediante el empleo de un estereoscopio identificar elementos como

geomorfología, elevación de los afloramientos, vegetación, redes de drenaje, estructuras y

contactos litológicos con la distinción de tonos de grises.

También se realizó un recorte de la imagen cortesía de Google Earth, a la cual se le

aplicó un filtro para resaltar las estructuras con el uso del Sistema de Información

Geográfica ArcGIS (Fig. 3) para una mejor visualización de la morfología en la SL.



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Figura 3. Imagen satelital mostrando los rasgos geomorfológicos de la Sierra Libre cortesía

de GoogleEarth. Regiones de estudio: EG; El Galindro, EP-EC; El Pilar – El Cajete, LA;

ET El Tetabejo; Las Avispas, LP; La Pintada, SF; San Francisco y LB; Las Burras.

495000 510000 525000

3150000

3165000

3150000

3165000



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El análisis de las fotografías se realizó por regiones, donde se determinó que la porción

norte-centro (El Rincón-La Fita) se destaca por presentar lomeríos que cubren una extensa

área, de mediana altura, pendientes suaves y tonos claros atribuidos a la presencia de

derrames riolíticos (Fig. 3).

Las coladas de riolita se distinguen por presentar franjas paralelas limitadas por tonos

grises obscuros que marcan la base de estos derrames, correspondientes a perlitas, además

de indicar una disposición concordante de emplazamiento que todavía se preserva, sin

embargo, se observó que estas unidades presentan deformación debido a que están

inclinadas hacia el SW-NW.

Otro rasgo importante es la presencia de lomeríos de menor altura con tono gris claro y

relieve suave, identificados como sedimentos recientes, que se encuentran limitados por

corrientes intermitentes provenientes del sur, que a su vez fungen como uno de los

parteaguas de la Cuenca del Río Mátape.

El sector norte de la SL (El Pilar-El Cajete-El Galindro), se diferencia de el sector El

Rincón-La Fita por presentar tonos grises más obscuros, un relieve medianamente

accidentado (Fig. 3), pendientes abruptas y un sistema de drenaje tipo subdendrítico

controlado por fallas que afectan a macizos rocosos derivados de derrames volcánicos que

son resistentes a la erosión (derrames volcánicos), que cambian su curso hacia las zonas

menos competentes atribuidas a sedimentos recientes. Esta región noreste de la Sierra Libre

en general se describe como una sierra alargada orientada SE-NW de aproximadamente 13

km de longitud con 2 km de ancho, morfología que indica la presencia de una falla

flanqueando la sierra la cual causa un alargamiento principal de la misma y de los contactos

litológicos en dirección NW-SE, así como su basculamiento al SW.

El centro de la SL tiene una amplitud mayor a 25 km de amplitud. Dada su dimensión

resultó más útil realizar la interpretación con la imagen satelital de la SL (Fig. 3), donde se

visualiza que consta de grandes volúmenes de roca que se elevan hasta 600 m sobre el

terreno circundante formando un escarpe con laderas pronunciadas y grandes cañones a

favor de fallas y fracturas de gran dimensión, que permiten el desarrollo intenso de

vegetación. En cuanto a la litología, se distingue un tono gris más oscuro hacia el centro y



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más claro hacia la periferia, además de la repetición de los contactos de derrames

volcánicos.

Los derrames lávicos alcanzan decenas de metros de espesor, para conocer su volumen

aproximado, se realizó un procesamiento de la imagen satelital, que consistió en tomar la

altitud con las curvas de nivel a partir de 200 m.s.n.m, ya que los afloramientos de la riolita

se encuentran por encima de esa cota, dando como resultado un volumen aproximado del

macizo rocoso de 137,738.2429 km3

(Fig. 3).

Estos derrames lávicos aparentemente son homogéneos, sin embargo, es evidente que

están fuertemente deformados, ya que su buzamiento cambia drásticamente de un sector a

otro, a favor de lineamientos como fallas. Hacia el oeste los volúmenes de las lavas

disminuyen y se disponen sobre rocas menos competentes y más erosionadas. Un rasgo

importante es que hacia los extremos de la SL los afloramientos rocosos se disponen

aislados y en ocasiones alargados a favor de fallas (Fig. 3).

1.2 Trabajo de campo

Una vez que se obtuvo la fotointerpretación, complementada con el análisis de la

imagen satelital, se planearon las principales rutas de acceso para la cartografía geológica.

La localización de las estructuras como contactos y toma de muestras se realizó con un

GPS en coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator, por sus siglas en inglés)

expresada en metros.

Para comprender la geología de la Sierra Libre, se llevó a cabo una cartografía por

regiones, abarcando principalmente la porción norte de la Sierra (Fig. 3).

San Francisco

La localidad San Francisco se localiza en el sector noroeste de la Sierra Libre (Fig.

3), se aprecia como una sierra alargada con una orientación SE-NW y una altitud máxima

de 350 m.s.n.m. La litología predominante se compone de lavas dacíticas con plagioclasa

de hasta 80 m de espesor que poseen una facies vítrea afanítica en la base y una auto-

brecha. En contacto lateral y discordante se encuentra un depósito ignimbrítico, con



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composición riolítica, de ~40 m de espesor, sin presencia de vitrófiro en la base y que se

distingue de la base a la cima por presentar facies típicas de la unidad ampliamente

reconocida en el NW de México (Toba de San Felipe / Ignimbrita de Hermosillo). De la

base a la cima, dichas facies son: a) toba de lapilli poco soldada color café rojizo, con

fragmentos de pómez silicificados y en algunos sectores zeolitizados, soportados por una

matriz de ceniza color rojo; b) toba soldada litofisal de cristalización vaporosa, con bandas

grises; c) toba lítica bien soldada color marrón y finalmente en la parte superior, d) toba

soldada color morado con flamas de pómez silicificadas y abundantes líticos obscuros. En

la parte superior de esta ignimbrita ocurre, un apilamiento de coladas riolíticas que poseen

en la base una facies brechoide y una perlita alterada color amarillo. Algunas de las coladas

riolíticas exhiben litofisas decimétricas rellenas parcialmente por cuarzo (Fig. 4).

Figura 4. Fotografía editada de San Francisco al norte de la Sierra Libre, mostrando en

contacto las unidades geológicas: 1) dacitas, 2) toba lítica, 3) y 4) ignimbrita soldada, y 5)

derrames de riolita fluidal. Vista al Este.

Leyenda



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Esta región se encuentra

afectada por fallas normales de

comportamiento lístrico con

rumbos NW y echado al NE, que

repiten la secuencia hacia el Este,

provocando en ocasiones el

contacto entre la riolita fluidal y las

dacitas. En el sector sur de esta

localidad es posible observar

numerosas fallas normales

conjugadas que dividen la unidad

en bloques que se deslizan hacia el

norte con un estilo de “fichas de

dominó” (Fig. 5).

La Pintada-Cañón Tetabejo

La zona La Pintada y El Tetabejo son dos cañones, ubicados en la parte centro-oeste

respectivamente de la Sierra Libre (Fig. 3). Su litología se distingue de la base a la cima por

la presencia de una brecha tufácea (mezcla de depósitos piroclásticos y epiclásticos) mal

clasificada, con pseudoestratificación y clastos subredondeados a angulosos de origen

volcánico (andesita, basalto y dacita). Los clastos son rocas porfíricas de plagioclasa,

piroxeno, olivino y en ocasiones de anfíbol; inmersos en una matriz arenosa color rosa a

morado con abundantes cristales de biotita. Sobre esta unidad, descansa un primer depósito

ignimbrítico de aproximadamente 65 m de espesor ligeramente porfírico con fenocristales

de clinopiroxeno y feldespato alcalino, cuyo arreglo de la base a la cima se resume de la

siguiente manera: a) vitrófiro de color negro; b) toba de ceniza soldada silicificada color

gris; c) toba de ceniza color café, altamente soldada, con enclaves de traquita (Fig. 6).

Un segundo depósito ignimbrítico de 70 m de espesor se compone a la base de una

toba de lapilli lítica, poco soldada, ligeramente estratificada, de color amarillo mostaza, con

Figura 5. Fallas conjugadas normales, que

muestran rotación por una falla mayor hacia el sur.

1) 110°/54°NE, 2) 42°/70°SE y 3) 168°/72°NE.

Vista al Este.



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abundantes fragmentos de la primer ignimbrita muy soldada. Hacia la cima varía a una toba

lítica con algunos tubos de desgasificación y finalmente, presenta una estructura reomórfica

color anaranjado en la parte superior, estructura que se refiere a una deformación que

adquiere el flujo piroclástico al momento de emplazarse en el substrato.

Sobreyaciendo estas unidades ignimbríticas se encuentra una toba lítica masiva

amarillo-marrón, de 5 m de espesor, poco consolidada, la cual constituye la base de grandes

volúmenes de riolitas fluidales con presencia de perlita, litofisas y esferulitas de

desvitrificación en la base de algunos flujos. Estas coladas representan el mayor espesor de

rocas en la secuencia de la Sierra Libre llegando a alcanzar hasta 800 m, principalmente

hacia el centro de la misma (Barrera-Guerrero y Vidal-Solano, 2009).

Esta región representa la zona más deformada estructuralmente, donde es posible

encontrar diversas fallas verticales, de tipo oblicuas, que segmentan a la Sierra, en el oeste,

en bloques inclinados hacia el SW (Fig. 7).

Figura 6. Fotografía tomada a una

ignimbrita con textura eutaxítica y

enclaves de traquita (1).



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Figura 7. Cerro La Chiche donde se aprecia los contactos litológicos de las diferentes

unidades buzando hacia el SW.

El Rincón-Represo La Fita

Esta localidad, ubicada en la parte centro-norte de la Sierra Libre, presenta la

porción de menor elevación en la misma. Se destaca geomorfológicamente por lomeríos de

relieve suave y mediana altura (300 m.s.n.m.). Estos cerros se constituyen exclusivamente

por un apilamiento de al menos 6 derrames de riolita fluidal, con vidrios perlíticos de color

café y litofisas en la base de cada uno (Fig. 8). También es posible observar un

conglomerado con clastos de hasta 1 m formados por basalto, granitoide, riolita, andesita y

dacita. Dicho conglomerado cubre un amplio valle desde el extremo noreste hasta el

noroeste, preservándose en forma de terrazas de poca altura, las cuales están siendo

erosionadas (Fig. 9).

Leyenda



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Figura 8. Fotografía donde se observan hasta 6 derrames de riolita fluidal con perlita en la

base (indicados en la figura con números del 1-6), Represo La Fita, vista NW.

Figura 9. Mapa geológico y columnas litológicas del noroeste de la Sierra Libre. SF) San

Francisco, LP) La Pintada, CT) Cañón Tetabejo y ER) El Rincón-La Fita.



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Rancho El Pilar-El Cajete

El rancho El Pilar y el Cerro El Cajete, se ubican en la parte noreste de la SL,

geomorfológicamente se dispone como una franja extendida de la SL hacia el NW que

cuenta con una elevación máxima de 335 m.s.n.m. (Fig. 3). Las rocas de esta zona, al igual

que las de la base de la secuencia en San Francisco, se relacionan con coladas andesíticas y

dacitas con bases vítreas y brechoides.

La litología más antigua corresponde a una tufita color verde alterada que forma

lomeríos que reflejan un alto grado de erosión. Esta unidad contiene cristales de plagioclasa

y piroxeno en su mayoría alterados a clorita y epidota. Esta unidad hacia el norte del

Rancho El Pilar se encuentra en contacto discordante con un granito de biotita de grano

grueso, con presencia de diques aplíticos y dioríticos.

Sobreyaciendo a estas rocas se presentan hasta tres derrames de dacita fluidal

porfírica de plagioclasa, que en la base tiene una facies vítrea afanítica y brechas de

arrastre. Sobre estos derrames lávicos ocurre de manera discordante un cambio litológico

con la presencia de una toba de lapilli con pómez, seguida de un basalto porfírico con

megacristales de plagioclasa (<3 cm) y algunos fenocristales de piroxeno. Esta lava, con un

espesor de 10 m, presenta una textura dolerítica en la matriz. Sobre esta unidad ocurre una

ignimbrita ligeramente soldada con un espesor promedio de 3 m. Esta ignimbrita es

porfírica de FA, con líticos de riolita y andesita, y a su vez es cubierta por un segundo

derrame basáltico de unos 15 m de espesor, el cual contiene fenocristales de plagioclasa.

Por último, afloran diversos derrames de riolita fluidal con perlita en su base, en donde

destacan facies perlíticas con núcleos anhidros de obsidiana (< 5 cm), conocidos

regionalmente como “lágrimas de apache” (Fig. 10).

El paquete litológico descrito anteriormente en esta región presenta en general un

rumbo 40-50° NW con un buzamiento de 30-40° al SW y es afectado principalmente por

fallas dextrales (NW-SE) que delimitan a los cerros circundantes en bloques aislados y

alargados (Fig. 11).



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Figura 10. Fotografía mostrando las unidades geológicas desplazadas por una falla normal

en el Cerro El Cajete (vista al sur).

El Galindro

El Galindro es un arroyo ubicado al noreste de la Sierra Libre, cuyo cauce sigue una

trayectoria Este-Oeste en aproximadamente 200 m de longitud, cortando un bloque

basculado que ha sido aislado de la SL, permite apreciar de forma más completa la sucesión

volcánica en el área de estudio. Estructuralmente, esta zona no presenta un alto grado de

deformación, sin embargo, la ocurrencia de algunas fallas de tipo lístrico provoca el

basculamiento de las unidades. El borde oeste de esta región actualmente se encuentra

cubierto por sedimentos recientes que posiblemente cubren una falla lateral mayor con

Leyenda



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rumbo NW, que permitió segmentar a la SL y aislar en forma de bloque a las regiones

noreste que comprende las localidades de El Cajete y El Galindro (Fig. 11).

La unidad de base en esta secuencia aflora en la parte este, se trata de un

conglomerado brechoide, color marrón, polimíctico, de 20 m de espesor, medianamente

clasificado que presenta una estratificación marcada por capas métricas. Este depósito

detrítico contiene clastos subredondeados a subangulosos de hasta 40 cm de longitud en

una matriz limo-arenosa medianamente consolidada. Estos detritos son de dacita, andesita

porfírica de plagioclasa y, predominantemente de granito de biotita, muy similar al

aflorameinto ubicado al norte del Racho El Pilar y que representa el basamento para la

región.

La unidad se encuentra disectada y extendida por una serie de fallas normales en

tijera orientadas NE con un echado de 80° al Noreste, permitiendo la repetición y la

inclinación de las capas al SW.

Sobreyaciendo a la unidad anterior se presenta una toba pumítica masiva poco

consolidada, de 15m de espesor, de color amarillo claro a beige, con una variación de la

base a la cima en sus facies de depósito. Esta variación se caracteriza por una toba lítica en

la base, que posteriormente, presenta líticos más finos en la parte intermedia y, finalmente,

exhibe un alto contenido de pómez milimétricas y flamas finas en la cima.

Las siguientes unidades constan primeramente de un derrame de andesita con

textura porfírica, mineralógicamente compuesto de plagioclasa y piroxeno. Sobre éste

descansa una sucesión de derrames color café al intemperismo compuestos por una dacita

porfírica de anfíbol, piroxeno y plagioclasa. En algunas partes es posible observar

autobrechas formadas por el arrastre y fragmentación del derrame durante su

emplazamiento, así como un importante contenido de vidrio en la base. Estas rocas que son

bien correlacionables con las expuestas en San Francisco y en los ranchos: El Pilar y El

Pilar Abandonado corresponden probablemente a las manifestaciones del volcanismo

asociado con el arco continental del Mioceno.

Sobreyaciendo discordantemente a las coladas de supuesto arco continental, se

encuentra un depósito ignimbrítico tobáceo de ~15 m de espesor, de color rosa a amarillo



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mostaza. Esta unidad se encuentra en un estado de desvitrificación avanzado y varía de una

toba lítica poco soldada en su base, a más soldada, con flamas desvitrificadas y con mayor

contenido lítico a la cima.

Por encima de esta ignimbrita ocurre un apilamiento de cinco derrames de riolita

fluidal. El primero de ellos de 80 m de espesor, es de color verde claro y se caracteriza por

presentar una textura fluidal que, en ocasiones, y a gran escala, es de tipo contorsionado.

Esta colada, que en la base presenta una autobrecha y una perlita, contiene fenocristales de

olivino iddingsitizado (fayalita), ortopiroxeno y feldespato alcalino dentro de una matriz

micro-cristalina. En seguida, ocurren tres derrames de riolita fluidal con niveles perlíticos

basales que pueden ser distinguidos de la colada inicial por la presencia de abndantes

litofisas de hasta 5 cm de diámetro en la base. Hacia la cima, , se identificó un domo que

muestra la presencia de autobrechas con fragmentos vítreos pumicíticos color negro con

bandas cafés, relacionados a los bordes superficiales del cuerpo.

Sobreyaciendo los derrames de riolita, se presenta un vitrófiro de un metro de

espesor, de color negro, con gran abundancia de esferulitas milimétricas color café rojizo,

muy intemperizado y, con fenocristales de feldespato alcalino y piroxeno. Esta facies

conforma la base de una ignimbrita, poco soldada, con enclaves máficos de hasta 70 cm,

ligeramente alargados. Cubriendo a este depósito piroclástico se presentan dos derrames

más de riolita fluidal con su base perlítica desvitrificada por esferulitas y con abundantes

litofisas. Estas lavas engloban localmente una toba lítica no soldada de ~5 m de espesor que

está interdigitada entre ambos derrames. Este depósito posiblemente está relacionado a la

destrucción de una estructura dómica preexistente.

Otro derrame de riolita fluidal con litofisas, pero con núcleos de obsidiana

(“lágrimas de apache” con diámetro menor a 6 cm) en su base, ocurre sobre las riolitas

anteriores. Este es cubierto por una ignimbrita lítica de 15 m de espesor, que presenta

varios pulsos de depósito que destruyeron parcialmente capas de obsidiana. De la base a la

cima, este depósito consta de: a) toba de ceniza no soldada con aspecto arenoso, con líticos

de riolita fluidal; b) toba de ceniza no soldada con fragmentos de riolita fluidal y nódulos de

obsidiana; c) toba de lapilli, con abundantes lapilli de pómez (< 4 cm) y bloques de pómez

(<15cm), así como fragmentos de toba lítica y riolita fluidal; d) toba de ceniza poco soldada



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con gran contenido de nódulos de obsidiana, bloques de hasta 50 cm de riolita fluidal y de

riolita con litofisas.

Cerro Las Burras

El Cerro Las Burras representa el afloramiento más distal hacia el noreste de la

Sierra Libre. Se trata de otro bloque basculado y aislado con una altitud máxima de 680

m.s.n.m. que se encuentra a 3 km al norte del Cerro El Chilicote. La secuencia litológica de

estos afloramientos está afectada por fallas verticales de componente lateral que son

orientadas N-S principalmente. De la base a la cima, la secuencia comienza con una

arenisca tufácea donde destacan cristales de piroxeno y cuarzo. Posteriormente, se

encuentra un conglomerado polimíctico con clastos de andesita, dacita y basalto,

cementado por una matriz arcillosa. Sobreyaciendo se presentan tres derrames de riolita

fluidal con perlita y litofisas en su base (Fig. 11).

Sin embargo, sobre el valle oeste que limita a este cerro y más al Sur al Cerro El

Chilicote, se aprecian pequeños afloramientos de mediana altura que son compuestos por

las riolitas de estructura fluidal que cubren discordantemente a un derrame de andesita.

Estos afloramientos ocurren gracias a la rotación causada por una falla normal de rumbo

50º NW (Fig. 11).



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Figura 11. Mapa geológico y estratigrafía del noreste de la Sierra Libre. EC) El Cajete,

EP) El Pilar, EG) El Galindro y LB) Las Burras.

Las Avispas

La región de Las Avispas comprende el sector suroeste de la Sierra Libre,

geomorfológicamente consta de cerros de mediana y gran altura (712 m.s.n.m), de relieve

abrupto y pendientes pronunciadas (Fig. 3). La base de la secuencia volcánica es asociada a

paleocanales y se compone de una brecha con clastos de dacita y andesita, así como de

conglomerados con clastos de riolita fluidal, perlita y lapillita. Descansando

discordantemente sobre la unidad sedimentaria anterior, se encuentra un basalto vesicular

con fenocristales de olivino iddingsitizado (2 m de espesor). Esta unidad

estratigráficamente corresponde a basaltos de la Sierra Libre fechados en 13 ± 3 Ma por

Macmillan y otros (2003). Posteriormente ocurren depósitos piroclásticos con un espesor



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aproximado de 25 m conformados por tobas de lapilli, donde destacan facies líticas hacia la

parte media y superior, que incluyen líticos de dacita y andesita. Sobreyaciendo a las

unidades anteriores se observa una toba ignimbrítica de composición riolítica

considerablemente silicificada con facies intermedias a superiores de composición más

máfica. En esta sección se presenta también una segunda ignimbrita, rica en flamas de hasta

5 cm, compuestas por un vidrio color negro. Por último, la cima de la secuencia es

dominada por derrames de riolita con textural fluidal, distinguidos por la presencia de una

asociación de facies de autobrecha y perlita en su base, como se ha observado en los

diferentes sectores de la Sierra Libre. Sin embargo, hacia la parte sureste de localidad de

Las Avispas, la secuencia muestra una diferencia en la cima, al presentar derrames

dacíticos con fenocristales de plagioclasa y piroxeno, que se distinguen de los encontrados

a la base de la secuencia en San Francisco, por su alta densidad.

En esta zona, las unidades presentan un rumbo preferencial de NW20°SE y un

buzamiento de 50° al NE (Fig. 12), debido a la presencia de fallas normales en dirección

NW-SE. Hacia la parte suroeste de Las Avispas se localizan diversas fallas normales con

componente lateral dispuestas norte-sur, induciendo una repetición de las unidades hacia el

Oeste y una geomorfología controlada por cerros de forma alargada en paralela a las

estructuras (Fig. 13).

Figura 12. Fotografía donde se aprecia una sucesión de derrames buzando hacia el este

(vista hacia el sur). Falla regional que levanta al macizo SL.



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Figura 13. Mapa geológico del suroeste de la Sierra Libre, mostrando la repetición de

unidades por fallas N-S en la región Las Avispas (LA) y la estratigrafía de la zona.

1.3 Correlación litológica

El reconocimiento de la vasta diversidad volcánica en la zona permite suponer que para

su edificación estuvieron involucrados diversos procesos geológicos a lo largo del tiempo y

evolución de la Sierra Libre.

Haciendo un análisis de la disposición litológica es posible establecer una

correlación de las unidades volcánicas por sectores, integrando la información de manera

general (Fig. 14). En un principio se puede decir que las rocas más antiguas y que a su vez

representan el basamento, corresponden a una tufita muy alterada a clorita y epidota que

puede ser correlacionable con miembro inferior de la Formación Tarahumara (72.2 Ma,

U/Pb, zircón) la cual está muy erosionada y es posible observarla sólo en la región El Pilar.

La siguiente unidad posiblemente fue intrusionada en las rocas anteriores y se trata de un

A Hermosillo



29


granito cortado por diques dioríticos. Estos último se podrían correlacionarse con los

lámprofidos presentes en Hermosillo que intrusionan al Batolito Laramídico de Sonora, los

cuales son de afinidad calcoalcalina y fueron formados en una etapa transicional entre el

cese de la subducción y el inicio de un rift continental que originó la Provincia del ‘Basin

and Range’ (Orozco-Garza et al., 2008).

Posteriormente se extruyeron algunos paquetes de dacita y andesita con formación de

vidrio en su base, los cuales se encuentran distribuidos principalmente al norte y noroeste

de la SL (El Galindro, El Cajete y San Francisco). Estas rocas tienen características

similares a las de la Andesita La Espuela de 22.7 Ma y las de la Dacita El Mezquite de 18.8

- 15.3 Ma estudiadas en la Sierra Santa Úrsula (Mora-Álvarez y McDowell, 2000).

Sobreyaciendo a las unidades anteriores, en la región noreste actualmente ocupada por los

cerros El Galindro, San Francisco y Las Avispas se depositaron tobas con líticos de los

derrames lávicos anteriores, lo cual sugiere que existió un evento explosivo en la región y

que los piroclastos al depositarse estaban fríos ya que las tobas son poco consolidadas y

tienen poco contenido de vidrio. En otras regiones como La Pintada, los derrames lávicos

son sobreyacidos por una brecha tufácea que estratigráficamente marca un periodo intenso

de erosión o un hiato donde no hubo gran actividad volcánica en la región.

Siguiendo un orden geocronológico, es evidente que ocurrió un cambio en la los

procesos magmáticos de la región, ya que se identificaron basaltos infrayacidos o

interdigitados con ignimbritas. El volumen y extensión de estos basaltos en la SL son

insignificantes comparados con otras unidades; sin embargo, su posición litológica permite

correlacionarlos con los basaltos de 12.64 ± 0.09 Ma que están en la base de la ignimbrita

en el Cerro Las Cuevitas de Hermosillo (Vidal-Solano et al., 2005).

En diversos sectores de la SL fue identificada una ignimbrita con características

particulares bien definidas, como la presencia de fenocristales de feldespato alcalino,

piroxenos, además de poseer en algunos ejemplares textura eutaxítica con flamas de vidrio,

en ocasiones con enclaves de traquita y vitrófiro en la base de unidades de enfriamiento.

Debido a lo anterior se pone de manifiesto que esta ignimbrita estratigráficamente

se correlaciona con la Ignimbrita Hermosillo/Toba San Felipe de afinidad hiperalcalina, que



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es un importante marcador estratigráfico para el Mioceno Medio (Vidal-Solano et al.,

2007).

Se reconocieron algunas tobas depositadas después de esta ignimbrita, con la

diferencia de ser más ricas en líticos, menos soldadas, con signos de palagonitización y

menor volumen, además de encontrarse intercaladas en derrames de riolita fluidal,

posiblemente formadas por eventos explosivos más locales como la destrucción de domos.

Las coladas de riolita fluidal también se acumularon antes y después de la

Ignimbrita Hermosillo/Toba San Felipe, como se presenta en El Galindro, donde es

evidente que las riolitas superiores aumentan en volumen y extensión de norte a sur

alcanzando importantes espesores que actualmente conforman el macizo rocoso de la Sierra

Libre ubicado en la parte central.

La unidad superior de la secuencia litológica de la Sierra Libre consta de un derrame

de andesita muy densa, que puede ser correlacionada estratigráficamente a los derrames de

islandita que cubren a los apilamientos de los sitios aledaños en la Sierra San Antonio,

Sierra Lista Blanca y La Colorada, los cuales contienen a la unidad ignimbrítica

hiperalcalina reportada por Vidal-Solano y otros (2006).

Por último, cabe mencionar que los sedimentos considerados más recientes en la

zona, consisten de un conglomerado con clastos de andesita, dacita, riolita, basalto y

granófiro, estos dos últimos se pueden asociar con el Basalto Ortiz de 8.5-10.3 Ma y con el

Granófiro de Ortiz de 14 ± 2.5 Ma reportado por Mora-Klepeis y otros (1997), y cuyo

origen se relaciona con el evento extensivo que formó el Graben de Empalme (Johnpeer,

1977).



31


Figura 14. Correlación litológica de las regiones cartografiadas en la Sierra Libre: EG; El

Galindro, EP; El Pilar, EC El Cajete, LA; Las Avispas, LP; La Pintada, LZ; La Zebra, SF;

San Francisco y LA; Las Burras.



32


1.4 Análisis estructural

Apoyados en el análisis de imágenes satelitales y de fotografías aéreas se

identificaron distintas estructuras tales como: lineamientos, fallas, actitudes de capas y

contactos, información que, en conjunto con los datos estructurales obtenidos en campo,

permite establecer la historia características de la deformación de la Sierra Libre. La

cartografía geológica muestra que las unidades son más antiguas en el noreste de la SL

(donde aflora un basamento granítico que intrusiona a la Fm. Tarahumara) y más jóvenes

hacia la parte central y sur de la misma (Mapa anexo de la Sierra Libre). Esta distinción es

apoyada por el estudio de un gran número de fallas que dividen claramente a la Sierra en

varios dominios estructurales (Fig.15).

Figura 15. Imagen satelital mostrando en colores los cinco dominios estructurales, las

fallas por sectores y la actitud de las capas en redes estereográficas de la Sierra Libre.



33


El primer dominio

estructural comprende la región

noroeste (San Francisco, Fig. 15), se

caracteriza, por un lado, por presentar

fallas normales con un rumbo que

varía entre NE y NW, con una

componente ligeramente oblicua de

tipo lístrico asociada al desarrollo de

fallas en tijera, que basculan las

unidades hacia el W y SW y

producen bloques alargados generalmente en dirección NW.

El segundo dominio ocurre en la porción centro-noroeste (La Pintada, El Tetabejo,

El Rincón y La Fita) y se considera de un alto grado de deformación por la gran cantidad de

fallas principalmente de tipo lístrico y/o en tijera. Estas estructuras están orientadas en

distintas direcciones dentro de los cuadrantes SW y SE (Fig. 15). En la parte oriental de

este dominio, es claramente reconocible una falla normal que divide en dos bloques a la

unidad riolítica, la cual rota adquiriendo un buzamiento hacia el SW. Hacia el Oeste de este

dominio también destaca una falla de gran tamaño que inicia en el Cañón La Pintada y se

prolonga hacia el Sur, permitiendo que el buzamiento de las capas sea hacia el E (Fig. 16).

El tercer dominio estructural está desarrollado en la parte noreste de la SL (cerros

El Cajete, El Galindro y El Pilar), se distingue por una sierra alargada en dirección NW-SE,

donde se propone la presencia de una falla normal lístrica y con un movimiento oblicuo,

que provoca un desplazamiento lateral derecho y un buzamiento hacia el SW de las

unidades litológicas. Esta zona presenta un menor grado de deformación en comparación

con el resto de los dominios estructurales a excepción del quinto dominio.

El cuarto dominio (Las Avispas) se definió principalmente a partir de un trabajo de

fotointerpretación, y consta de la parte sur de la Sierra, en donde, las fallas con una

dirección preferencial NS a NE-SW, evolucionan a partir de fallas en tijera, desarrollando

estructuras de tipo normal con una componente lateral que divide y bascula en bloques,

Figura 16. Dibujo esquemático de la parte

centro sur de la SL, donde se aprecia la

formación de Horts con fallas normales en

ambos flancos.



34


hacia el E y SE, a las unidades litológicas formando estrechos valles que se abren hacia el

sur (Fig 15).

Por último, se reconoce la existencia de un quinto dominio, ubicado en la parte

centro de la Sierra Libre, donde las unidades riolíticas alcanzan una elevación superior a los

900 m.s.n.m con una máxima de 1160 m.s.n.m. En esta zona los derrames se encuentran

dispuestos casi horizontalmente, lo que indica que fue un sector que no sufrió gran

deformación o, que posiblemente se emplazó posterior a la actividad tectónica que dividió y

basculó la secuencia en el resto de la Sierra.

1.4.1 Descripción y análisis de las estructuras

Haciendo un análisis más a detalle de los rumbos y echados de las fallas medidas

durante la cartografía geológica y proyectando las fallas en redes estereográficas se

distinguen cuatro sistemas de deformación como se describe a continuación:

1. Fallas con rumbo NW-SE, estas estructuras afectan principalmente a las rocas

más antiguas (andesitas y dacitas), sin embargo, también cortan y producen el

basculamiento de las unidades más recientes (riolitas e ignimbritas), tal y como

se observa en los cerros El Cajete y El Galindro (Fig. 11).

2. Fallas con orientación NW50°-45°, estas estructuras se encuentran cortando a la

mayoría de las unidades, se trata principalmente de fallas cuyo componente de

movimiento es paralelo al rumbo del plano de una falla maestra. Como se

mencionó, al este de la Sierra Libre existe una falla orientada con dicha

dirección, de tipo dextral.

3. Fallas con orientación N-S, son fácilmente reconocibles en la parte sur de la SL

(región Las Avispas), se trata de fallas normales que provocan el basculamiento

de rocas recientes como riolitas, ignimbritas e islanditas, produciendo bloques

alargados en dicha dirección, así como la repetición y buzamiento de las

unidades hacia el ESE.

4. Fallas de rumbo E-W, estas se encuentran en varios sectores de la SL, se trata de

estructuras perpendiculares a las descritas anteriormente.



35


1.4.2 Interpretación estructural

Las fallas del primer sistema, con orientación NW30°-40°SE se interpreta que se

formaron por una extensión perpendicular, es decir, NE50°-60°SW. Esta dirección de

extensión se puede correlacionar con el fallamiento denominado pre-´Basin and Range’, al

cual se atribuye la formación de los núcleos metamórficos complejos como el de Mazatán

(Grijalva-Noriega y Roldán-Quintana, 1999; Vega-Granillo y Calmus, 2003; Wong et al.,

2003). Dichos núcleos definen un sector con alta tasa de extensión (Nourse et al., 1994;

Liu, 2001) que es consistente desde Arizona hasta el centro de Sonora (Sierra de Mazatán).

El hecho de que esta fallas corten y desplacen a las unidades más recientes como son las

ignimbritas hiperalcalinas fechadas entre 11.6 a 12.8 Ma (Vidal-Solano, 2005; Vidal-

Solano et al., 2007 y 2008; Gómez-Valencia et al., 2008 y 2011), puede atribuirse a una

reactivación de estas estructuras durante fases posteriores de extensión transtensional.

Las fallas del segundo sistema, con orientación aproximada NW45°-50°SE podrían

asociarse a los esfuerzos transtensionales que culminan con la apertura del Golfo de

California. Es probable que en sus etapas tempranas, antes de concentrarse en la región que

actualmente ocupa el Golfo, los esfuerzos se repartieran en un área mayor, sobretodo en

Sonora, produciendo este tipo de fallas, tal y como ha sido sugerido para algunas

estructuras con rumbos NW-SE en la región de Guaymas y San Carlos (Vega-Granillo et

al., 2004).

Las estructuras del tercer sistema, con orientación N-S, se interpreta que se asocian

a una extensión con dirección E-W. Se considera que este sistema es más joven, al menos

que el primer sistema, porque produce el basculamiento de las unidades más recientes del

área, correspondientes a riolitas, ignimbritas e islanditas, como puede apreciarse en la parte

más occidental del mapa anexo a este trabajo.

Las fallas del cuarto sistema, con dirección aproximada E-W, probablemente se

originaron por una extensión variable que ocurre a lo largo de un bloque, es decir, estas

fallas separan zonas con diferente porcentaje de extensión, permitiendo la formación de

bloques limitados por fallas con dirección predominante N-S.



36


Conclusión y discusión

El uso de fotografías aéreas e imágenes satelitales fue de gran utilidad para la

planeación de los caminamientos y zonas a explorar durante la cartografía, además de

brindar un panorama general de los principales rasgos morfológicos y estructurales para

tomar en cuenta en campo.

La cartografía permitió conocer que es vasta la diversidad volcánica en la Sierra

Libre, a manera de síntesis, considerando un orden en la secuencia de la base a la cima

(Anexo 1, mapa geológico), se resume de la siguiente manera:

- Rocas volcaniclásticas asociadas a la Fm. Tarahumara intrusionadas por apófisis del

Batolito Laramídico y que a su vez hospedan diques aplíticos y lámprofidos.

- Actividad magmática lávica (dacitas y andesita) con indicios de actividad explosiva

durante el Mioceno, documentado indicada por la intercalación de tobas líticas.

- Posteriormente se sugiere que existió un periodo de inactividad volcánica por la

presencia de brechas formadas por la erosión de las rocas lávicas preexistentes.

- Esta etapa posiblemente culminó hace 12 Ma con el emplazamiento de volúmenes

menores de basalto, que fueron cubiertos por actividad volcánica efusiva (derrames

de riolita) y explosiva (Ignimbrita Hermosillo/Toba San Felipe) durante el Mioceno

Medio.

- El último vestigio en el registro estratigráfico se presenta hacia el sur de la SL, con

la aparición de coladas formando prismas de enfriamiento caracterizadas por poseer

una densidad muy alta, que a simple vista se describen como andesitas, pero

regionalmente se correlacionan con Islanditas.

De manera general se establece que la edad de las rocas de la SL es más antigua en

el norte y más joven en el sur, que los afloramientos más representativos de la gran

diversidad magmática se encuentran en las zonas límitrofes, dispuestos de manera aislada

producto de una intensa deformación. En contraste con la parte central de la Sierra donde

aún están preservados inmensos paquetes de rocas riolíticas que representan a las unidades

más jóvenes.



37


La Sierra Libre se podría considerar como un catálogo de los diferentes estilos de

deformación que prevalecieron desde el Oligoceno al Mioceno Superior, mismos que

fueron precedidos y acompañados por distintos eventos magmáticos. Las rocas más

antiguas presentan una deformación asociada a la extensión tipo pre-‘Basin and Range’;

posteriormente, ocurrió un cambio en la dinámica regional, con el emplazamiento de rocas

félsicas y algunos basaltos que fueron sometidos a una deformación transtensional,

reactivando a las fallas preexistentes orientadas al NW. Hacia los 8-9 Ma el inicio de la

apertura del Golfo de California como tal, provocó el desarrollo de fallas de deslizamiento

lateral dextral con rumbo aproximado NW50°SE, que se desarrollaron originalmente en

una región interna a Sonora. Este proceso fue acompañado por un cambio en la dirección de

extensión de NE60°-70°SW a E-W, lo cual se tradujo en la formación de bloques limitados

por fallas con dirección predominante N-S como se aprecia en las unidades más jóvenes

hacia la parte sur de la SL, de manera contemporánea a estas se produjeron fallas con

dirección EW que acomodaron diferencias en las tasas de extensión entre bloques.

Una falla maestra localizada al este de la SL con rumbo aproximado NW50°SE

desempeñó un papel muy importante ya que controla la orientación actual de la Sierra, la

cual es NW-SE. Sin embargo, un estudio estructural más detallado permitiría conocer su

papel preciso dentro de un sistema en transtensión con los posibles sistemas de fallas

asociadas como las que se producen en dobleces extensionales (fallas normales y de tipo

flor negativa; Woodcock y Fisher, 1986).



38


Capítulo 3. Magnetometría

Introducción

A partir de la información generada durante la cartografía se estableció que la Sierra

Libre (SL) está constituida de una extensa diversidad litológica que ha sido deformada a lo

largo del tiempo, motivos que despertaron la inquietud por utilizar herramientas que

permitieran complementar y comprender más la información cartográfica existente. Por lo

que se determinó que el método geofísico de magnetometría sería el indicado para obtener

de forma indirecta rasgos litológicos como cuerpos intrusivos a profundidad y estructuras

en el subsuelo (fallas y fracturas). El estudio se realizó mediante la interpretación de la

carta aeromagnética Sierra Libre H12-11 y la elaboración de dos perfiles magnetométricos

de campo en la parte norte de la SL.

3.1 Correlación de respuesta aeromagnética con la geología

Para este estudio se adquirió la carta aeromagnética de campo total reducida al polo

con clave Sierra Libre H12-11(escala 1:250, 000) del Servicio Geológico Mexicano (Fig.

17), carta geofísica procesada a partir de los levantamientos aeromagnéticos, con el fin de

mostrar los contrastes de susceptibilidad magnética de las unidades litológicas y las

características estructurales de la zona. Esta carta presenta la intensidad del campo

magnético total registrado en el avión por curvas de isovalores en nanoteslas e intervalos de

colores, indicando los altos magnéticos en color rojo y los bajos con azul, también se

incorporó el relieve y coordenadas de georeferencia para identificar las anomalías del

terreno. Las características de la carta son las siguientes:

- Superficie cubierta de 17,915 km2.

- Periodo de medición de 1983 – 1994.

- Altura de vuelo de 300 y 420 m.

- Separación entre líneas de vuelo cada 1000 m.

- Rumbo de líneas de vuelo N45˚E.



39


- Proyección: DATUM NAD27, Esferoide Clarke 1866.

- Sistema de referencia UTM 12.

- Tamaño de la celda 50 m.

- Contornos cada 10 nanoteslas (nT).

- Datos utilizados en la Reducción al Polo: I = 55° 06´, D = 11° 05´.

Figura 17. Recorte de la carta magnética Sierra Libre H12-11 (SGM), mostrando las

unidades litomagnéticas en la Sierra Libre. Localidades: SF, San Francisco; LP, La Pintada

y EG, El Galindro (Nota: los espacios que no se englobaron, corresponden a regiones

litomagnéticas no interpretadas).

EG

SF

LP

Leyenda



40


La carta aeromagnética de campo total reducida al polo utilizada, fue transformada bajo

un proceso matemático recalculando los datos de intensidad del campo magnético total para

simular que estos tiene una inclinación de 90°. Con este proceso los datos se transforman

de tal manera que el máximo de la anomalía se posiciona sobre un cuerpo magnético que la

origina en la región estudiada, simplificando la interpretación de los datos. La carta también

permite el efecto de representar un relieve tridimensional al producir iluminación en cierta

dirección (generando sombras), que permite resaltar los rasgos estructurales.

Una vez que se obtuvo la carta magnética con reducción al Polo, se identificaron las

unidades litomagnéticas localizadas a profundidad según el texto explicativo de la hoja

Sierra Libre H12-11 (Tabla 1).

Tabla 1. Unidades litomagnéticas identificadas en la Sierra Libre por el SGM.

UNIDADES

MAGNÉTICAS TIPO DE ROCA RESPUESTA MAGNÉTICA

INTENSIDAD

(Campo Total)

A1 Rocas intrusiva (ácida a intermedia) Monopolos y dipolos

magnéticos

Varía de

+50 a +150 nT

A2 Rocas intrusivas (intermedia a básica) Dipolares y monopolares +200 a +300 nT

B2 Rocas ígneas extrusivas (intermedias

a básicas)

Anomalías monopolares y

dipolares de poca extensión, alta

intensidad y distribución caótica

-300 a +350 nT

C1

Roca sedimentarias, jurásicas y

cretácicas, lentes delgados de basaltos

intercalados con depósitos terciarios

continentales

Anomalías monopolares

negativas -50 a +50 nT

C2

Rocas epiclásticas de gran espesor

correspondientes a un conglomerado

polimíctico de andesita, dacita,

basalto y granitoide.

-250 a -50 nT

La porción norte de la Sierra Libre vista en la carta aeromagnética se distingue por

presentar monopolos y dipolos magnéticos de forma alargada que varían de +50 a +150 nT,

pertenecientes a las unidades A1 (Fig. 17). Estos pueden ser asociados en la región a los

afloramientos de rocas granitoides laramídicas. Estas unidades se atribuyen a cuerpos

intrusivos de composición ácida a intermedia sepultados bajo una cubierta de sedimentos

no magnéticos de decenas de metros de espesor, que posiblemente fueron denudados, sin



41


embargo, algunos aun se pueden apreciar en afloramiento, formando cerros aislados de

mediana altura como ocurre al noreste de El Pilar (Anexo 1, mapa geológico).

La unidad magnética A2 se caracteriza por tener respuestas magnéticas dipolares y

monopolares bien definidas, con intensidades máximas de +200 a +300 nT. Estas unidades

que se ubicarían en la porción exterior noroeste de la Sierra Libre, no son apreciadas en

superficie y probablemente se encuentran sepultadas por rocas félsicas y los sedimentos

clásticos que rellenan los valles actuales, En la región corresponderían a los afloramientos

más occidentales como en el graben de Empalme, donde pueden ser atribuidos a cuerpos

intrusivos de gran dimensión de composición intermedia a máfica que constituyen bloques

tectónicos delimitados por lineamientos magnéticos con rumbo NE-SW y N-S.

La unidad magnética B2 está formada por una asociación de anomalías monopolares y

dipolares de poca extensión pero de alta intensidad y distribución caótica, con intensidades

magnéticas que varían de -300 a +350 nT. Esta unidad está ampliamente distribuida

principalmente al sur de la SL, cuya respuesta se atribuye a extensos derrames de

composición variada.

La unidad magnética C1 es de tipo sedimentario y asociada al Jurásico-Cretácico, según

la carta aeromagnética Sierra Libre H12-11 se caracteriza por un dominio que presenta

anomalías monopolares negativas de poca intensidad y gran extensión con intensidades que

varían de -50 a +50 nT. La unidad magnética C1 en la región de estudio muestra una amplia

distribución, sin embargo, en la zona de estudio no aflora ninguna unidad de este tipo, no

obstante, esta unidad pudiera solo encontrarse a profundidad.

Otra unidad litomagnética en la SL es la denominada C2, que se asignó debido a

dominios magnéticos negativos bien definidos, con intensidades que varían de -250 a -50

nT. Esta unidad cubre una gran extensión en las porciones norte de la SL, conforman un

dominio magnético negativo atribuible a la respuesta de las rocas no magnéticas con

espesores considerables. Esta unidad puede corresponder a depósitos detríticos del

Mioceno-Plioceno.

Una vez que se identificaron las unidades litomagnéticas se procedió a recortar el área

de estudio de la carta aeromagnética Sierra Libre H12-11, para después sobreponer la



42


geología levantada en la Sierra Libre a la carta magnética, con el objetivo de encontrar una

relación litológica y complementar las estructuras identificadas por fotointerpretación

durante la cartografía (Fig. 18).

Al sobreponer las unidades geológicas de la Sierra Libre con la carta aeromagnética fue

posible relacionar algunas unidades observadas a escala de afloramiento con unidades

litomagnéticas interpretadas a partir de la carta disponible (Fig. 18). Las rocas del

basamento granitoide laramídico ubicadas al noreste de la SL coinciden perfectamente con

los altos magnéticos descritos en la unidad litomagnética A1, rocas que según la carta se

encuentran a profundidad en el centro de la SL. Sin embargo, estas unidades de igual

manera podrían corresponder a plutones intermedios a básicos del Mioceno medio (unidad

A2) responsables de un posible levantamiento de la SL en alguna etapa de su evolución.

Información que podría corroborarse con un estudio magnetométrico más a detalle.

Otra unidad que es posible identificar con la carta aerómagnetica son los derrames de

andesita ubicados al sur, que se caracterizan por ser muy densos debido al gran contenido

de minerales ferromagnesianos, lo que les da un valor de susceptibilidad magnética

perceptible, y que permite atribuirlas a las Islanditas que conforman la última unidad

estratigráfica de la SL.

En los sectores donde según la carta magnetométrica se presentan rocas sedimentarias

de la unidad C1, en el campo se distinguen abundantes derrames de riolita fluidal e

ignimbritas que a su vez conforman la mayor parte de la SL, información que posiblemente

fue interpretada debido a que estas unidades riolíticas no presentan gran respuesta

magnética en comparación con la geología de la región para ser representadas en un mapa

de isovalores magnéticos (Fig. 17) y que la altura (300 y 420 m) y separación de las líneas

de vuelo (cada 1,000) no son favorables para hacer una distinción más a detalle de las rocas

volcánicas intermedias a félsicas de la SL.

Por último, las unidades más recientes correspondientes a la unidad litomagnética

C2, coinciden con un conglomerado polimíctico compuesto por clastos de basalto, andesita,

dacita, riolita, y granito, que podría alcanzar potentes espesores que rellenan un amplio

valle orientado SE-NW ubicado al norte de la Sierra Libre, en la región El Rincón – La Fita



43


(Fig. 18), unidad que posiblemente se originó por la erosión de todas las rocas volcánicas

de la región durante el Mioceno-Plioceno. De igual manera, fue posible apreciar diversas

estructuras tales como fallas de rumbo NW-SE principalmente, tal y como fue identificado

en el análisis estructural. Hacia la parte noreste de la SL se corroboró la existencia de una

falla maestra con rumbo NW50°SE, estructura que sería una de las responsables de la

actual configuración de la Sierra, además este lineamiento bascula las unidades volcánicas

hacia el oeste en la región El Pilar, El Cajete y El Galindro, como ya se había mencionado

durante la cartografía.

Figura 18. Detalle de la carta magnetométrica Sierra Libre H12-11, con la geología

levantada de la Sierra Libre en el presente estudio y las estaciones de dos perfiles realizados

con un magnetómetro (líneas negras punteadas). EG; El Galindro, EP-EC; El Pilar – El

Cajete, LA; Las Avispas, LP; La Pintada, LZ; La Zebra, SF; San Francisco y LA; Las

Burras.

Km A Guaymas

A Hermosillo

Leyenda



44


Conclusión y discusión

El análisis aeromagnético realizado en la Sierra Libre permitió corroborar la

extensión y respuesta magnética de algunas unidades litológicas descritas en la cartografía

geológica, principalmente en relación con las rocas intrusivas, ya que las extrusivas

compuestas mayoritariamente por riolitas no fueron claramente identificables en la carta

aeromagnética debido a sus bajos valores de susceptibilidad magnética. Por otro lado,

señala la existencia de cuerpos intrusivos ubicados a profundidad en la parte centro de la

SL, los cuales al emplazarse, posiblemente generaron el levantamiento de los potentes

derrames de riolita fluidal de la SL y que alcanzan gran altura (1,160 m.s.n.m). Sin lugar a

duda una investigación a futuro nos permitirá esclarecer la presencia de este intrusivo y

establecer una posible relación con la edificación de la SL y el volcanismo del Mioceno

Tardío para la porción centro-sur del Estado de Sonora.

Por otro lado, también se pudo apreciar que las rocas descritas como Islanditas

ubicadas al sur presentan altos valores de susceptibilidad, debido a que contienen

abundantes minerales ferromagnesianos que tienen buena respuesta magnética respecto a

otras unidades.

Las rocas más recientes corresponden a un conglomerado polimíctico, estas rocas

presentan valores magnéticos negativos, cubren una gran extensión en la parte norte de la

SL rellenando un amplio valle limitado por fallas de rumbo NW-SE.

El resto de las unidades volcánicas no fueron claramente distinguibles en la carta,

debido a que su composición intermedia a félsica no presenta isovalores contrastantes con

el resto de las unidades, sin embargo, un estudio más a detalle permitiría su mejor

distinción.



45


Capitulo 4. Estudio petrológico del volcanismo en la Sierra Libre

Introducción

Una selección minuciosa de 40 muestras, de un total de 154 colectadas en campo, se

llevó a cabo para analizar geoquímicamente. Esta fue completada gracias al análisis

petrográfico de 76 láminas delgadas, que permitió reconocer los componentes

mineralógicos esenciales en las rocas y de esta manera realizar una selección para las

muestras a analizar geoquímicamente. La clasificación mineralógica posteriormente fue

afinada mediante una caracterización geoquímica estableciendo un orden para la distinción

de unidades dentro de la vasta diversidad magmática existente en la Sierra Libre (Fig. 13).

Los rasgos geoquímicos de las muestras analizadas, fueron posteriormente comparados con

los de una base de datos constituida por 132 muestras reportadas en la literatura para la

región (Vidal Solano et al., 2007 y 2008, para la región de Sonora Central; Olguín-Villa y

otros , 2010, de Cataviñá en Baja California, y datos de obtenidos en Till y otros, 2009, de

la Sierra Libre). Finalmente, la caracterización geoquímica y mineralógica de las muestras

incluidas en la base de datos, permitió clasificar el vulcanismo que originó la Sierra Libre

en tres grupos petrológicos principales: 1) dacitas y andesitas calcoalcalinas, 2) islanditas

(andesitas toleíticas) y, 3) traquitas y riolitas hiperalcalinas (Barrera-Guerrero y Vidal-

Solano, 2010). Sin embargo, esta gama de rocas es más amplia como se mostrara en este

apartado.

4.1 Petrografía

La descripción petrográfica se llevó a cabo a partir de 91 láminas delgadas

representativas de las muestras rocosas. Estas muestras permitieron conocer más a detalle la

minerogía y las relaciones texturales de las unidades volcánicas para posteriormente

asociarlas a los siguientes grupos con características petrográficas similares; Grupo 1,

Derrames de andesita y dacita; Grupo 2, Brecha Tufácea; Grupo 3, Basaltos; Grupo 4,

Unidades riolíticas (Ignimbritas inferiores, Riolitas inferiores, Ignimbrita de Hermosillo /

Toba de San Felipe, Riolitas inferiores y Ignimbritas superiores) y Grupo 5 Dacitas

superiores denominadas islanditas (Tabla 2). El estudio petrográfico se llevó a cabo con un



46


microscopio monocular marca Zeiss del Departamento de Geología (UNISON). También

se empleó un microscopio binocular marca Leyca con una cámara de alta resolución digital

para la toma de fotografías.

4.1.1 Grupos petrográficos

Grupo 1. Derrames de andesita y dacita

Este grupo petrológico representa un conjunto de coladas de andesita y dacita que

componen la base estratigráfica de la Sierra Libre. Estas rocas se caracterizan por tener una

textura predominantemente porfírica compuesta por fenocristales de plagioclasa (Pl =

andesina); en ocasiones, éstas se muestran bien preservadas, con maclas polisintéticas (Fig.

19), sin embargo, llegan a presentar textura nublada o con bordes corroídos, indicando una

fase de desequilibrio que alteró a las plagioclasas. Los ferromagnesianos incluyen

fenocristales de ortopiroxeno (Opx) en mayor cantidad que clinopiroxeno (Cpx), algunos de

estos ferromagnesianos están oxidados a Fe. La matriz que soporta a los fenocristales es

hialocristalina y varía principalmente en las dacitas de traquítica a afieltrada. En ocasiones,

debajo de las lavas, ocurren tobas las cuales tienen una textura piroclástica con flamas de

vidrio, fenocristales Pl tipo andesina, feldespato alcalino (FA), Opx y oxihornblenda; la

presencia de éste último mineral las diferencia de las coladas de andesita y dacita que

sobreyacen a esta unidad que carecen de él. Las tobas contienen gran cantidad de líticos de

andesita, dacita y basalto.

“Contribución al estudio del evento volcánico hiperalcalino del Mioceno Medio en el NW de México: petrología de la Sierra Libre, Sonora”

47


Tabla 2. Características petrográficas de las unidades volcánicas en la Sierra Libre.

CLAVE ROCA FACIES TEXTURA MATRIZ FENOCRISTALES

Pl FA Cpx Opx Qz Hb Bt Fay

GR

UP

O 1

SLEG-04 Tufita Media Piroclástica Hialocristalina X X X X

SLEG-05 Toba de

lapilli Superior Piroclástica Hipocristalina X X X

SLSF10-29 y

SLEP10-01 Andesita

Superior de

derrame Porfírica Holohialina X X

PEP10-01 y 02,

SLSF10-05,

SLEC10-01, 02 y 03

Dacita Derrame

Porfírica y

ligeramente

porfírica

Hialocristalina

traquítica/afieltra

da

X X X X

SLSF10-04 Dacita Vítrea Ligeramente

porfírica Criptocristalina X X

GP

O 2

SLCT10-01 Brecha

tufácea Matriz Hialocristalina X X X X X X

SLCT10-02 Andesita Clasto en brecha

tufácea Porfírica

Hialocristalina

microcristalina X X X X

GP

O 3

SLCT10-40B y 40A

SLLA10-01 Basalto

Superior de

derrame

Porfírica a

glomeroporfírica

Traquítica-

afieltrada X X

SLEC10-05 Basalto

dolerítico Derrame Ofitica Microcristalina X X X

GR

UP

O 4

Su

b

1

SLLA10-02 Toba lítica Inferior Vitroclástica Hialocristalina

microcristalina X X

SLCT09-02

SLSF10-01 y

03

Toba de

lapilli Inferior Piroclástica Hipocristalina X X X X

SLEG-02 Toba lítica Superior Esferulítica Hialocristalina


Su

b

2

SLEG10-06 Riolita

Perlita

Base de derrame

riolítico Perlítica Holohialina X X X

SLEG10-03 y

07

Riolita

Riolita Derrame Esferulítica

Hipocristalina

microcristalina X X X

SLEG10-08 y

09

Riolita

Perlita

Base de derrame

riolítico Perlítica

Hipocristalina


SLEG10-10 Riolita

Perlita “ “ Perlítica

Hipocristalina


SLEG10-12 Riolita

Vidrio “ “ Fluidal Holohialina X X X

Su

b

3

SLEG10-13 Vitrófiro Base Vitroclástica Holohialina X X X

SLEC10-04 Ignimbrita Inferior Eutaxítica Hipocristalina


LPSL10-01,

02, 05,

SLSF10-09

SLLA10-03

Ignimbrita

silicíficada Media inferior

Eutaxítica a

ligeramente

reomórfica

Hipocristalina

fluidal y

microcristalina

X X X X

SLLA10-04 Toba

riolítica Media Vitroclástica Hipocristalina X X

SLSF10-06A,

06B y

SLCT09-14

Ignimbrita Media superior Eutaxítica Hipocristalina

reomórfica X X X X

SLSF10-08 y

SLCT09-17A Ignimbrita Superior Eutaxítica

Hipocristalina

eutaxítica

desvitrificada

X X X

LPSL10-03A

SLSF10-07,

10, SLEG-11 y

SLCT09-17B

Ignimbrita

con enclave

de traquita

Superior Eutaxítica Hipocristalina y

holohialina X X X X

SLLA10-05 y

10 Ignimbrita Superior Eutaxítica

Hipocristalina

microcristalina X X

Su

b

4

SLEG10-16 Riolita

Pómez

Media de

ignimbrita Pumicítica

Hipocristalina

microcristalina X

LPSL10-04 y

06 Toba lítica Media Piroclástica

Hipocristalina


SLEG10-18

REF10-03

Riolita

Pómez

Intermedia de

ignimbrita Pumicítica

Hipocristalina

microcristalina X

SLEG-14 y 15 Riolita

Perlita

Base de derrame

de riolita

Perlítica a

afanítica Holohialina X


48


Continuación…

CLAVE ROCA FACIES TEXTURA MATRIZ FENOCRISTALES

Pl FA Cpx Opx Qz Hb Bt Fay

GR

UP

O 4

Sub 5

SLSF10-30,

28B y 28C

Riolita

Perlita

Base de derrame

de riolita Perlítica

Hipocristalina


SLRLF10-01 Vidrio

Superior de

derrame de

riolita

Perlítica Hipocristalina


RLF10-02

SLER10-01,

03, 05, 08 y

10

Riolita

Perlita

Base de derrame


Hipocristalina


SLER10-04 Ignimbrita

lítica Media

Ligeramente

eutaxítica

Hipocristalina


SLER10-06 y

07 Toba lítica Media

Ligeramente

eutaxítica

Hipocristalina


REF10-04

SLER10-02 y

09

Riolita

Perlita

Base de derrame


Hipocristalina


REF10-05,

06 y 07

Riolita

Perlita “ “ Perlítica

Hipocristalina


GP

O 5

SLLA10-06, 07 y

09

Islandita

(dacita) Base de derrame

Porfírica a

glomeroporfírica

Hialocristalina

traquítica a

afieltrada

X X X X

Abreviaturas: Pl (plagioclasa), FA (feldespato alcalino), Cpx (clinopiroxeno), Opx (ortopiroxeno),Fay

(fayalita), Aug (augita), Qz (cuarzo), Hb (hornblenda), Bt (biotita), Fay (fayalita), Fe (hierro) y Ti

(titanio).


49


Figura 19. Fotografías representativas de las láminas delgadas del grupo 1 (andesitas y dacitas): A,

pequeños fenocristales automorfos de andesina Fe; B, andesita porfírica en matriz criptocristalina

con fenocristales de andesina en una matriz de óxidos de; C, dacita porfírica con fenocristales de

plagioclasa en una matriz traquítica; D, detalle de un fenocristal de plagioclasa con una textura de

desequilibrio en tamiz y bordes de desequilibrio.

Grupo 2. Brecha tufácea

Siguiendo un orden estratigráfico de la base a la cima, el siguiente grupo pertenece a

depósitos de tipo tufitas (mezcla de depósitos piroclásticos y epiclásticos). Este material

consta de un conglomerado y/o brecha tufásica con una matriz rica en fenocristales

subautomorfos de Pl que se presentan con hábito acicular o en maclas polisintéticas,

mostrando zonación en algunos ejemplares. También se presentan fenocristales de FA, en

mayor cantidad respecto a los fenocristales subautomorfos de Cpx > Opx, con abundantes

clastos angulosos y subangulosos de andesita y dacita porfíricos con matriz afieltrada (Fig.

20, A y B). Un clasto de andesita extraído de esta tufita muestra una mineralogía rica en Pl

zoneada, FA y Opx, así como minerales hidratados de hornblenda (Hb) y biotita (Bt),

mismos que no se presentan en los derrames de andesita descritos anteriormente.

B) SLSF10-29

D) PEP10-02

A) SLSF10-29

C) PEP10-02


50


Grupo 3. Basaltos

Cubriendo a las unidades anteriores se presentan regularmente un par de coladas de

basalto como en El Cerro El Cajete (Fig. 11). En esta localidad los basaltos son doleríticos

con textura subofítica, y gran desarrollo de megacristales de Pl (Barrera-Guerrero y Vidal-

Solano, 2010), así como cristales de Cpx de menor tamaño presente en los espacios entre

las Pl, y olivino (Ol). También hay óxidos de Fe-Ti (Fig. 20 C y D). En otros sectores (Fig.

14), estos basaltos se caracterizan por poseer una textura porfírica a glomeroporfírica con

matriz afieltrada, mineralógicamente ricos en fenocristales automorfos de Pl tipo

labradorita.

Figura 20. Fotografías representativas de las láminas delgadas de los grupo 2 y 3: A y B, tufita con

clastos de andesita y dacita, que presentan una textura porfírica y una matriz afieltrada (luz

polarizada); C, basalto porfírico con fenocristal de plagioclasa; D, basalto que muestra la textura

subofítica (luz polarizada).

Como ferromagnesianos se aprecian fenocristales subautomorfos de Cpx y Ol

idingsitizado, color miel, otra característica es que este basalto posee un gran número de

vesículas posiblemente porque corresponde a la parte superior de un derrame basáltico.

A) SLCT10-01

D) SLEC10

-05

B) SLCT10-01

C) SLEC10

-05


51


Grupo 4. Unidades riolíticas

Las siguientes unidades son de composición mineralógica claramente diferente a las

descritas anteriormente. Este grupo que presenta una gran variedad de unidades volcánicas

que son asociadas mineralógicamente con rocas hiperalcalinas del Mioceno Medio

reportadas en el NW de México (Vidal-Solano, 2005). En la Sierra Libre estas rocas habían

sido estudiadas en parte por Cochemé (1981); Lagarda-Lagarda (1983) y Paz-Moreno

(1992). A continuación se presentan los subgrupos identificados dentro de la estratigrafía

de la Sierra Libre.

Subgrupo 1. Ignimbritas inferiores

Este subgrupo consta de un conjunto de rocas de origen explosivo emplazadas sobre

las rocas de arco volcánico, cuya variedad presenta una textura que varía de vitroclástica, a

esferulítica, la matriz es hialocristalina a hipocristalina con fenocristales subautomorfos de

FA tipo sanidina, clinopiroxeno verde tipo ferro-hedenbergita, cristales anhedrales de

olivino férrico tipo fayalita (Fay) de color miel, ambos vistos en luz natural; así como

fenocristales subedrales de Opx, Hb y Bt, estos últimos son xenocristales que posiblemente

se adicionaron durante el depósito del flujo piroclástico sobre rocas que contenían estos

minerales. Estas tobas contienen abundantes líticos de andesita, dacita y algunos otros de

textura traquítica con gran contenido en Pl (Fig. 21, A) con la peculiaridad de presentar

bordes de reacción probablemente por la diferencia de temperatura al momento de

arrástralos de substratos emplazados anteriormente. También se aprecian otros líticos

descritos como perlitas con asociación mineral de clinopiroxeno verde, FA tipo sanidina y

Fay (Fig. 21, B). También contiene líticos de textura porfírica con cristales de Pl, Hb,

oxihornblenda y Bt.

Estas ignimbritas son de gran importancia ya que su composición mineralógica (FA

tipo sanidina, Cpx verde tipo hedenbergita y olivino tipo Fay), es típica de las rocas

hiperalcalinas del NW de México, permitiendo establecer con certeza la existencia de

volcanismo hiperalcalino en la Sierra Libre.


52


Subgrupo 2. Riolitas inferiores

Estratigráficamente las ignimbritas inferiores son sobreyacidas por una serie de

derrames de riolita fluidal, las cuales fueron muestreadas en su base perlítica para conocer

más acerca de su composición mineralógica (Fig. 14). Estas riolitas comparten

características en común como el poseer una textura perlítica, vista como diversas fracturas

curvadas en una matriz vítrea, estas fracturas se desarrollan en respuesta a la tensión

liberada que genera la hidratación del vidrio al momento de emplazarse en un ambiente

acuoso.

Estas lavas generalmente presentan una estructura fluidal, que es acompañada por

esferulitas, es decir formas circulares de hábito radial que en ocasiones contienen FA en su

interior producto de un proceso de desvitrificación en el magma. La matriz de estas rocas es

hipocristalina con microcristales de FA, abundantes fenocristales automorfos de FA tipo

sanidina que en ocasiones presentan intercrecimiento de Cpx verde en su interior. La matriz

también contiene fenocristales de Cpx verde, Fay (Fig. 21, C), anfíbol color verde tipo

arfverdsonita en asociación con Fay, típico de magmas hiperalcalinos; así como una

asociación mineral de Fay - Cpx - FA con algunos cristales opacos de hábito acicular de

enigmatita. Estas riolitas carecen de fenocristales de cuarzo (Qz), sin embargo, el Qz puede

cristalizar tardíamente en las litofisas. Otra característica es que los cristales de Fay en

presentan bordes de alteración de óxidos de Fe y Ti asociados con zircones.

Subgrupo 3. Ignimbrita Hermosillo/Toba San Felipe

Este grupo petrológico se trata de unidades eruptivas que han sido encontradas en

diversos sectores de la Sierra Libre (Ver anexo 1, mapa geológico general) y cuya roca

infrayacente varía dependiendo del lugar donde se depositó. En el Arroyo El Galindro

ocurre sobre las Riolitas Inferiores descritas anteriormente. La textura de esta ignimbrita

cambia en función del tipo de nivel muestreado en la unidad eruptiva (Vidal-Solano et al.,

2007). Para una descripción petrográfica más clara se abordarán de acuerdo al nivel donde

fueron muestreadas.


53


Las ignimbritas muestreadas en la base posiblemente corresponden a la facies de

ʻGround Surgeʻ que en ocasiones presentan una textura de eutaxítica a vitroclástica, esta

última se observa menos ya que este tipo de textura es muy susceptible a los factores de

intemperismo. Estas rocas presentan una matriz hipocristalina con microcristales de FA,

donde es clara una asociación mineral anhidra de FA tipo sanidina con Cpx verde de tipo

ferro-hedenbergita y olivino tipo fayalita. De igual manera, es posible observar gran

cantidad de líticos, algunos de éstos contienen cristales subautomorfos de augita (Aug), Bt

y Hb (Fig. 21, D y E) posiblemente arrastrados de rocas preexistentes sobre las cuales se

depositó la ignimbrita y son xenocristales.

Otra unidad que es emplazada en la base de algunas ignimbritas son los vitrófiros,

formados por un contraste de temperatura al momento de depositarse la corriente

piroclástica densa en un substrato de menor temperatura. El vitrófiro al estar presente se

caracteriza por poseer una textura vitroclástica y en casos particulares como en el Arroyo El

Galindro (Fig. 11) contiene esferulitas color café rojizo con relictos de FA en el centro que

posiblemente fue desvitrificado en una etapa de enfriamiento (Fig. 21, F y G). Su matriz es

holohialina con asociaciones minerales de FA tipo sanidina – Cpx verde y olivino tipo Fay

con FA.

Las facies intermedias de las unidades de enfriamiento muestreadas, presentan una

textura eutaxítica con flamas de FA y/o estructura reomórfica que permite visualizar cómo

el flujo piroclástico se contorsionó en el momento de su emplazamiento. Algunos

ejemplares presenta un grado de desvitrificación (Fig.21, H). Cabe mencionar que esta

facies en general es rica en fenocristales de FA respecto al contenido de Cpx verde, los FA

muestran maclas en rayo típico de la sanidina, sin embargo, algunos presentan bordes de

desequilibrio indicando que los FA se formaron en distintas generaciones de enfriamiento.

En matriz también existen asociaciones minerales de Fay - FA y Cpx verde (Fig. 21, I),

además de la presencia de óxidos de Fe y Ti producto de la alteración de los

ferromagnesianos, principalmente del olivino (fayalita) con zircones en la periferia,

también existen algunos líticos con FA, Cpx verde y fayalita con bordes reabsorbidos.


54


Figura 21. Fotografías mostrando las Unidades Riolíticas: A y B, Ignimbritas inferiores

con líticos de andesita, dacita y perlita; C, Riolitas inferiores con textura perlítica y

asociación mineral de Fay-FA-Cpx verde; D y E, Vitrófiro con esferulitas y asociación

hiperalcalina; F y G, Ig. hiperalcalina con textura eutaxítica; H, Ig. hiperalcalina

reomórfica; I y J, Ig. hiperalcalina con flamas de vidrio.

A) SLSF10-01 B) SLEG10-01

H) SLEG10-13

D) SLEC10-04

H) SLCT09-14

K) SLSF10-10

C) SLEG10-10

F) SLEG10-13 E) SLEC10-04

II) SLEG10-11


55


La facies superior de las secuencias ignimbríticas poseen una textura eutaxítica, con

flamas de vidrio en ocasiones desvitrificadas, con una matriz hipocristalina con

microcristales de FA, así como fenocristales subautomorfos de FA, anhedrales de Fay y

Cpx verde (Fig. 21, J), siendo la fase mineral más representativa el feldespato alcalino

(FA). Una característica particular en algunos sanidinos es que además de poseer la macla

en rayo del sandino, presentan desvitrificación en forma de pluma denominada cipresoidal

(Fig. 22, A). La parte superior de la secuencia ignimbrítica presenta facies traquíticas, así

como enclaves de traquita angulosos y subangulosos, con textura traquítica con abundantes

cristales de FA (sandina), de cristales de Plg y Cpx como ferromagnesianos, algunos de

estos están oxidados a Fe (Fig. 22: B, C y D).

La asociación mineral anhidra de FA, Cpx verde y fayalita (Fay), así como la

presencia de los enclaves de traquita, permite sugerir que esta unidad corresponde a la

Ignimbrita de Hermosillo de Sonora/Toba San Felipe en Baja California petrológicamente

definida como hiperalcalina.

Subgrupo 4. Ignimbritas superiores

Siguiendo una coherencia estratigráfica estas ignimbritas se encuentran

interdigitadas en potentes derrames de riolita fluidal (Fig. 14), presentan gran soldamiento

ya que son muy susceptibles a fragmentarse, algunas de estas como es el caso de las

ignimbritas líticas de La Pintada muestran signos de palagonitización posiblemente porque

entraron en contacto con el agua al momento de depositarse. Se aprecia que contienen

abundantes fragmentos líticos de matriz criptocristalina, así como xenolitos que podrían

corresponder a un granófiro, arrastrado de rocas preexistentes durante el emplazamiento.

Estas ignimbritas poseen textura piroclástica, matriz hipocristalina con microcristales de

FA desvitrificados (Fig. 22, E), con la misma asociación anhidra hiperalcalina que las

unidades anteriores, constituida de cristales subautomorfos de FA, Cpx verde y Fay, así

como zeolitas indicio de alteración hidrotermal en estas rocas.


56


Se realizaron secciones delgadas de fragmentos de pómez presentes en la parte

intermedia de un depósito piroclástico correspondiente a las Ignimbritas Superiores, los

cuales únicamente permitieron apreciar la gran cantidad de vesículas y fenocristales

subautomorfos de FA en la matriz. En la base de esta secuencia se preservan nódulos

anhidros de obsidiana como los que se presentan en Arizona y en el Campo Volcánico

Pinacate denominados como “Lágrimas de Apache”, al microscopio permiten visualizar

diversas fracturas curvas típica de la textura perlítica, con una matriz hipocristalina y

estructura fibrosa formada principalmente por cristales de FA y Cpx verde.

Subgrupo 5. Riolitas superiores

Este conjunto de riolitas comprende la mayor parte del volumen de rocas en la SL,

para conocer más a detalle su composición mineralógica se llevó a cabo un muestreo

sistemático de las perlitas de la base de estos derrames. Estas rocas presentan la misma

asociación mineralógica anhidra hiperalcalina que las unidades descritas anteriormente,

muestran una textura perlítica, con matriz hipocristalina con microcristales de FA, donde

son visibles en mayor medida fenocristales de FA con la macla en rayo del sanidino, así

como fenocristales de Cpx verde y olivino tipo Fay color miel producto de la oxidación

(Fig. 22, F). En algunos secciones delgadas es posible apreciar que los cristales de FA se

encuentran corroídos en sus bordes, dando el aspecto de estar corroídos y fundidos

parcialmente, y a su vez se observa el desarrollo de Cpx verde en su interior (Fig. 22, G),

indicando que su desequilibrio en el magma. Por lo tanto, este conjunto de lavas pertenecen

a un mismo proceso volcánico, en donde es evidente que durante la formación de estos

minerales el magma tenía un contenido de Fe y Ca. Otra característica en este grupo de

rocas es la gran cantidad de zircones ubicados en los bordes de los óxidos de Fe-Ti.

En los niveles superiores de algunas coladas de riolita se visualiza una costra de

vidrio color café con negro, vista en microscopio se caracteriza por tener una flamas de

vidrio, textura perlítica, en una matriz con microcristales de FA, y fenocristales automorfos

y subautomorfos de FA que de igual manera se encuentran en desequilibrio, con

intercrecimiento de Cpx verde en su interior. También en estas rocas es clara la asociación

anhidra de FA tipo sanidino – Cpx verde – Fay color miel producto de la oxidación. Esta


57


costra vítrea también permite ver algunos líticos de riolita, posiblemente arrancados del

derrame riolítico que envuelve esta costra vítrea en su parte superior, referida en este

trabajo como “Caramelita” (Fig. 22, H).

Grupo 5. Dacita Superior (Islandita)

La última unidad corresponde a una dacita que se emplazó en la parte superior de la

Ignimbrita Hermosillo/Toba San Felipe, como ocurre en Las Avispas al sur de la SL (Fig.

14). Estas coladas de lava en sección delgada tienen una textura porfírica, y en algunos

sectores es glomeroporfírica, lo que indica que probablemente ocurrió una cristalización

importante del magma a profundidad. La matriz es hialocristalina traquítica a afieltrada,

compuesta mineralmente de fenocristales automorfos de Pl relativamente ricas en calcio

(labradorita y andesina), que en contenido son más abundantes respecto a los cristales de

FA. Los ferromagnesianos están representados por fenocristales subautomorfos de Cpx y

Opx. Como minerales de alteración es posible apreciar que existen indicios de alteración a

sericita producto de la alteración de los feldespatos (Fig. 22, I y J).

Cabe mencionar que estas rocas tanto estratigráficamente como mineralógicamente

son identificadas como posibles “Islanditas” por su correlación con la cima de las

secuencias litológicas definidas en las localidades circundantes de la SL, como en el cerro

El Sarpullido, Sierra San Antonio, Sierra Lista Blanca y La Colorada (Vidal-Solano et al.,

2005). El termino islandita se refiere a una variedad de roca volcánica intermedia que

contiene fenocristales de andesina, clinopiroxeno y/o ortopiroxeno y/o pigeonita y menos

comúnmente olivino en una matriz con la misma mineralogía (Le Maitre, 2002). Sin

embargo, un análisis mineral más detallado en los piroxenos permitiría identificar si

algunos corresponden a pigeonita (Mg, Fe, Ca) SiO3, mineral índice de este tipo de rocas en

el Estado de Sonora (Vidal-Solano et al., 2006).


58


Figura 22. A, Desvitrificación que forma FA en forma de pluma; B, C y D, Enclaves de

traquita; E, Toba palagonitizada con líticos desvitrificados; F, Perlita con FA-Cpx; G,

Fenocristal de FA con desarrollo de Cpx verde en su interior; H, Vidrio riolítico

“Caramelita”; I y J, Dacita porfírica con matriz traquítica compuesta de Pl, FA, Cpx y Opx

(“Islandita”).

C) LPSL10-03A

E) LPSF10-07

I) SLRLF10-01

K) SLLA10-06

F) REF10-04

I) REF10-06

III) SLLA10-09

A) SLSF10-10

D) LPSF10-07

E) LPSL10-04

G) REF10-06

I) SLLA10-09


59


4.2 Geoquímica

4.2.1 Método analítico

Mediante el análisis químico se determinó la concentración de elementos mayores y

traza en muestras representativas de los principales grupos petrográficos (Tablas 3 y 4). La

preparación de las muestras consistió en triturar 500g de roca en el molino de quijadas de

acero inoxidable marca Braun Chipmunk, en el Laboratorio de Preparación de muestras del

Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Estación Regional

del Noroeste (Fig. 23, A). Posteriormente, en el Laboratorio de Cristalografía y Geoquímica

del Departamento de Geología de la Universidad de Sonora se seleccionaron porciones de

esquirlas (< 1cm) mediante la técnica de cuarteo para ser pulverizadas en un equipo Retch

S100, de 12 canicas de ágata y un recipiente de ágata con cubierta exterior de aluminio,

esto con la finalidad de que las muestras no sufrieran la adición de otros elementos

diferentes al silicio como fue propuesto por Gómez-Valencia y otros (2010).

Los polvos obtenidos con el molino centrífugo Retsch S100, fueron enviados al

laboratorio comercial ALS CHEMEX ubicado en Vancouver, Canadá, para su análisis

geoquímico con los equipos ICP-AES para los elementos mayores (expresando su

concentración en % peso) e ICP-MS para los traza (expresados en ppm).

Figura 23. Equipos utilizados para la preparación de muestras para el análisis químico: A, molino de quijadas de acero inoxidable marca Braun Chipmunk; B, recipiente de ágata con cubierta exterior de aluminio; C), pulverizadora marca Retch S100.


60


Tabla 3. Elementos mayores de las muestras analizadas por el método ICP-AES (% peso) y

Minerales normativos expresados porcentajes moleculares. Abreviaturas: Basalto (B), Andesita (And),

Dacita (Dac), Riolita fluidal (Rio flu), Ignimbrita de Hermosillo / Toba de San Felipe (IgnHillo/TSF), Ignimbrita inferior (Ign

inf), Ignimbrita superior (Ign sup) y Enclave (dentro de IgnHillo/TSF).

Mu

estr

a

SL

SF

10

-04

SL

SF

10

-06

A

SL

SF

10

-06

B

SL

SF

10

-08

SL

SF

10

-09

SL

SF

10

-10

LP

SL

10

-01

LP

SL

10

-03

A

SL

CT

10

-40

A

SL

CT

10

-40

B

SL

ET

09

-01

A

RE

F10

-01

RE

F10

-02

RE

F10

-03 R

EF

10

-05

REF

10

-06

RE

F10

-07 S

LE

P1

0-0

1

EP

07

-01

C

EP

07

-01

D

Un

idad

Dac

Ign

Hil

lo/T

SF

Ign

Hil

lo/T

SF

Ign

Hil

lo/T

SF Ig

nH

illo

/TS

F Ig

nH

illo

/TS

F Ig

nH

illo

/TS

F I

gn

Hil

lo/T

SF

Bas

Bas

Ign

Hil

lo/T

SF

Rio

flu

Rio

flu

Rio

flu

Rio

flu

Rio

flu

Rio

flu

An

d

Ign

Hil

lo/T

SF

Rio

flu

Ub

icaci

ón

49

99

03

49

99

03

49

99

03

50

00

05

50

00

05

50

00

05

50

33

49

50

36

54

49

92

43

49

92

43

50

21

05

50

76

55

50

77

94

50

77

94

50

77

94

50

779

4 50

77

94

51

12

10

51

74

61

51

74

61

31

67

18

2

31

67

18

2

31

67

18

2

31

77

06

80

31

77

06

80

31

77

06

80

31

62

01

0

31

62

07

3

31

64

90

9

31

64

90

9

31

57

49

6

31

64

31

0

31

64

33

7

31

64

33

7

31

64

33

7

31

643

37

31

64

33

7

31

72

04

9

31

65

40

0

31

65

40

0

SiO 2

65.5

78.1

73.6

62.9

72.5

77.9

74.4

76.5

49.8

52.4

70.7

71.8

72.1

72.8

70.4

73

71.8

55.1

71.4

72.7

TiO 2

0.8

0.1

0.1

1

0.7

4

0.1

2

0.1

5

0.1

3

0.1

4

1.6

2

1.6

5

0.1

2

0.1

5

0.1

6

0.1

5

0.1

6

0.1

6 0.1

6

0.8

0.1

1

0.1

4

Al 2 O 3

14.5

11.2

12.5

14.6

5

12

10.7

11.3

5

11.8

5

17.3

5

17.1

11.4

5

11.4

11.4

5

11.0

5

11.4

5

11

.15

11

15.8

5

11.5

5

10.5

5

FeO

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Fe 2 O

3

5.8

9

1.5

6

1.8

2

6.4

2

1.8

4

1.7

1

2.0

9

1.7

9

9.5

9.2

1

1.6

9

2.0

8

2.0

2

1.8

7

2.1

5

1.9

6 2.0

2

5.9

1

1.9

9

2.1

4

Mn

O

0.1

5

0.0

3

0.0

4

0.1

4

0.0

3

0.0

3

0.0

4

0.0

4

0.1

4

0.1

4

0.0

4

0.0

4

0.0

4

0.0

4

0.0

9

0.0

4 0.0

4

0.1

8

0.0

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0.3

30

.30

.30

0.5

90

.77

2.4

42

.43

4.1

12

.75

0.8

80

.04

Hy

p1

.13

00

00

0.5

41

.58

00

00

0.9

70

0.3

94

.69

6.0

16

.41

12

.79

2.3

60

.32

Wo

00

.76

0.7

80

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0.6

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00

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60

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0.3

80

0.3

90

00

00

00

Mt

1.8

11

.08

1.4

50

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0.8

92

.13

2.1

40

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0.0

60

.90

.99

1.8

10

.41

.51

2.5

52

.52

2.5

74

.25

2.7

50

.82

Ilm

0.3

80

.21

0.2

10

.21

0.2

10

.76

0.7

60

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0.1

70

.19

0.2

10

.28

0.2

0.2

71

.27

1.2

41

.33

.52

1.5

30

.2

Hem

0.0

50

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00

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0.1

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20

00

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0.5

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60

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1.3

80

.67

0.0

2

La

s A

vis

pa

sE

l C

aje

teE

l G

ali

nd

ro


61


Tabla 4. Elementos traza de las muestras analizadas por el método ICP-MS (ppm).

Abreviaturas: Basalto (B), Andesita (And), Dacita (Dac), Riolita fluidal (Rio flu), Ignimbrita de Hermosillo / Toba de San Felipe

(IgnHillo/TSF), Ignimbrita inferior (Ign inf), Ignimbrita superior (Ignsup) y Enclave (dentro de IgnHillo/TSF).

Mu

est

ra

SL

SF

10

-04

SL

SF

10

-06

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LS

F1

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SL

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-08

SL

SF

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-09

SL

SF

10

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SL

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LP

SL

10

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22

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7.5

22

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9.6

31

02

81

Sr

35

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3.5

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4.2

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19

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14

2.2

9.5

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3.9

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32

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76

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2.3

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1.8

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46

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6.4

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19

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24

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3.9

24

.32

3.6

22

.92

4.9

24

9.2

23

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0.5

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1.2

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3.2

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16

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14

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23

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2.8

23

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20

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22

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4.1

21

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21

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15

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11

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.33

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35

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4.8

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4.6

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0.3

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7.9

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12

12

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0<

10

30

30

30

50

<1

0<

10

Ni

<5

<5

<5

76

<5

<5

<5

<5

<5

<5

5<

5<

51

91

61

24

4<

5<

5

V2

0<

5<

5<

5<

5<

5<

5<

5<

5<

5<

51

0<

5<

56

96

01

22

77

88

8

Zn

13

51

24

12

79

51

12

18

11

60

10

57

91

30

13

41

19

11

71

37

98

93

75

16

31

11

10

3

Zr

57

36

22

67

64

52

46

09

78

11

60

45

03

12

54

45

88

57

35

45

57

83

81

40

92

94

32

32

99

57

0

Y9

6.4

64

76

53

61

.53

7.7

22

.35

5.7

49

.17

2.9

72

.86

6.7

60

.76

9.8

35

.13

6.4

28

.14

8.8

36

.37

5.3

Nb

29

.22

9.9

34

.72

3.7

24

.61

3.9

15

.32

3.9

23

.52

8.2

28

.72

9.1

28

.32

8.3

16

17

.91

41

3.8

15

.52

8.8

Cs

1.8

34

.08

3.3

62

.51

2.7

3.0

33

.63

2.5

74

.92

2.7

42

.84

3.1

32

.27

2.7

31

.51

.34

10

.05

1.8

83

.54

Ga

23

.62

2.2

23

.82

1.8

22

.82

2.1

23

.72

3.1

21

.62

42

42

8.7

22

.62

4.6

21

.12

0.3

19

.32

3.1

23

.12

4.7

Th

13

.11

0.9

51

2.6

59

.86

10

.76

.01

4.9

21

0.0

51

8.1

11

.85

11

.45

12

.85

11

.05

11

.95

.97

5.5

14

.36

0.8

87

.49

11

.3

Ta

2.2

22

.21

.61

.70

.81

.11

.61

.81

.81

.72

1.8

21

.21

.10

.90

.91

.11

.9

U3

.51

3.3

63

.87

3.1

53

.42

.17

2.3

43

.27

5.4

3.7

83

.62

3.6

43

.54

3.6

41

.52

1.5

71

.22

0.3

32

.23

3.5

Pb

19

19

23

17

19

20

16

17

21

21

20

25

19

21

12

13

96

14

20

Hf

15

.21

4.8

16

.81

2.4

12

.51

6.5

21

.21

2.1

9.5

13

.91

3.6

15

.31

3.6

15

.49

.19

.37

.37

.28

14

.6

Sn

55

64

42

24

55

55

45

33

32

35

W1

52

22

10

22

33

22

23

11

2<

11

2

Mo

44

43

44

73

44

43

34

42

23

32

RE

E p

pm

La

14

1.5

70

.18

0.4

62

.96

8.9

35

.61

4.4

62

.45

6.7

69

.27

3.3

69

.96

1.1

68

.83

8.5

36

.32

8.1

23

.93

9.7

74

.3

Ce

13

21

44

.51

69

12

5.5

13

9.5

67

.12

7.7

12

91

13

.51

42

14

91

68

.51

29

14

37

7.9

72

.85

9.1

58

.67

9.2

14

1.5

Pr

33

.11

8.3

19

.51

6.7

17

.28

.87

3.0

61

6.6

51

3.9

17

.45

18

.45

19

.11

61

7.8

59

.36

8.4

17

.42

8.1

91

0.7

17

.65

Nd

13

36

77

8.6

63

.26

4.7

34

.81

2.4

62

.94

8.9

65

.46

9.5

71

.65

9.7

67

.43

7.6

34

28

.23

7.7

41

.37

4.9

Sm

24

13

.65

15

.35

12

.21

2.7

7.2

92

.79

12

.19

.49

13

.65

14

.11

4.5

12

.15

13

.97

.67

6.8

15

.61

9.1

78

.32

15

.3

Eu

1.3

30

.69

0.7

0.6

10

.71

.39

1.2

10

.65

0.2

20

.69

0.7

0.8

90

.79

0.9

51

.91

2.0

51

.57

2.5

61

.92

0.7

7

Gd

21

.21

41

4.6

59

.72

9.7

55

.95

2.7

91

0.3

10

.15

11

.51

0.8

11

.51

2.6

10

.85

6.8

16

.51

4.8

88

.63

6.7

91

3.2

Tb

3.0

12

.14

2.3

31

.59

1.6

30

.91

0.5

11

.67

1.5

91

.85

1.8

21

.92

21

.84

1.0

61

.06

0.7

81

.38

1.0

62

.11

Dy

16

.75

12

.11

4.2

9.1

89

.85

.63

.37

9.8

18

.98

11

.11

1.3

11

.55

11

.35

11

.26

.19

6.3

44

.75

8.2

76

.19

12

.5

Ho

3.3

62

.47

2.8

1.9

22

.01

1.2

0.7

82

.02

1.9

2.3

62

.37

2.3

52

.33

2.2

91

.26

1.2

60

.99

1.6

91

.26

2.5

4

Er

9.5

76

.98

.04

5.1

95

.73

3.5

2.6

35

.59

5.3

36

.75

6.7

36

.33

6.6

46

.59

3.6

93

.68

2.6

44

.79

3.4

37

.32

Tm

1.3

10

.99

1.2

20

.82

0.8

90

.52

0.4

10

.89

0.8

1.0

41

.02

1.0

60

.99

1.0

30

.50

.55

0.4

10

.67

0.5

31

.09

Yb

7.9

6.8

27

.65

5.5

5.4

23

.24

2.8

85

.85

.26

.45

6.1

96

.81

6.4

16

.21

3.3

43

.61

2.8

44

.23

.46

.83

Lu

1.1

10

.98

1.1

80

.82

0.8

60

.55

0.4

60

.88

0.8

0.9

80

.97

1.0

20

.95

0.9

90

.49

0.5

70

.45

0.6

20

.49

1.0

2

Tl

0.8

<0

.50

.6<

0.5

<0

.5<

0.5

<0

.50

.80

.5<

0.5

<0

.50

.5<

0.5

<0

.5<

0.5

<0

.5<

0.5

<0

.5<

0.5

0.6

El

Ga

lin

dro

El

Ca

jete

La

s A

vis

pa

s


62


4.2.2 Elementos mayores

Los rasgos geoquímicos más importantes de las muestras analizadas son

evidenciados por los elementos mayores. Con el fin de identificar mejor sus variaciones, los

elementos mayores analizados fueron recalculados al 100% en base anhidra y graficados en

diagramas de variación tipo Harker (1909), en conjunto con los datos de la literatura

correspondientes a distintas regiones en el NW de México: Vidal Solano y otros (2007 y

2008) para la región de Sonora Central, Olguín-Villa (2010) de Cataviñá en Baja

California, y datos de MacMillan (2003 y 2005) publicados en Till y otros (2009) de la

Sierra Libre, mostrando las siguientes tendencias:

1. La relación que existe entre el Al2O3 respecto al SiO2 en las muestras analizadas en

la Sierra Libre, permite apreciar una línea descendente (pendiente negativa), que es

también evidente en las rocas de la literatura (Fig. 20, A). En particular y como es

de esperarse contrastan los valores elevados en alúmina para las rocas máficas, en

comparación con las bajas concentraciones de las muestras félsicas.

2. Para el caso del MgO, TiO2, Fe2O3, CaO y P2O3, con respecto al contenido en sílice,

se observa una marcada pendiente negativa, que aunada al comportamiento de la

alúmina sugiere una diferenciación de los líquidos magmáticos mediante un proceso

de cristalización fraccionada (Fig. 20: B, C, D, F y H). Este rasgo también se

presenta en las rocas reportadas en la literatura (Vidal Solano et al., 2007 y 2008).

Sobresale, para el caso de las muestras ubicadas en el campo de las islanditas de la

literatura, el elevado valor de Fe2O3.

3. Las relaciones de Na2O y K2O en función de sílice, permiten observar una

disposición ascendente o pendiente positiva en las muestras. En el caso del Na2O es

sutil, sin embrago, para K2O está más marcada y pone en realce los altos valores de

las rocas más diferenciadas (Fig. 20, G y E). Ambos óxidos tienen un amplio rango

de concentraciones en las rocas félsicas hiperalcalinas mostrando una mayor

dispersión.


63


Figura 24. Diagramas de variación Harker (1909), para elementos mayores de las muestras

de la Sierra Libre. Los campos sombreados corresponden a las muestras del magmatismo

Mioceno en el NW de México reportado en la literatura. Abreviaturas: VH IgnHillo / TSF

(Volcanismo hiperalcalino Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe), VH Ign inf

(Volcanismo hiperalcalino ignimbrita inferior), VH Ing sup (Volcanismo hiperalcalino

ignimbrita superior), Volc Bas (Volcanismo basáltico); Volc Isl (Volcanismo Islandítico),

Volc And-Dac (Volcanismo andesítico y dacítico) y Enclaves en Ign Hillo /TSF.

C

A

D

F

B

E

H

G


64


La compilación de los datos geoquímicos de Vidal Solano et al. (2007 y 2008),

Olguín-Villa (2010) y Till y otros (2009) junto con las rocas de la Sierra Libre se graficaron

en un diagrama de clasificación geoquímica basado en el contenido de álcalis (Na2O +

K2O) vs sílice (SiO2) de Le Bas y otros (1989). El diagrama permite apreciar que en la

Sierra Libre, tal como se definió en la petrografía, las rocas con composiciones máficas del

Grupo 3 corresponden a basaltos y andesitas basálticas. Las rocas del Grupo petrográfico

1, derrames de andesita y dacita muestran en su mayoría una composición dacítica, sin

embargo, existe una variedad perteneciente a una andesita basáltica. Finalmente, las

unidades riolíticas del Grupo 4 son clasificadas en este diagrama como riolitas. Por otro

lado, los enclaves encontrados en

la Ignimbrita de Hermosillo-Toba

de San Felipe (IgnHillo / TSF)

corresponden con traquitas. Cabe

señalar que la mayoría de las

muestras analizadas en este trabajo

caen en los mismos campos de las

rocas reportadas en la literatura

(Fig. 21).

Una clasificación más

precisa de las muestras analizadas

puede realizarse si se consideran

las concentraciones de todos sus

elementos mayores, que para el

caso de las coladas e ignimbritas

hiperalcalinas, el uso del

diagrama TAS no contempla.

Con este fin, se utilizó un

diagrama de clasificación

Figura 25. Diagrama de clasificación TAS de Le Bas et al.

(1989) para las rocas de la Sierra Libre, donde se incluyen los

campos correspondientes a la compilación de muestras

volcánicas del Mioceno en el NW de México. VH IgnHillo / TSF

(Volcanismo hiperalcalino Ignimbrita de Hermosillo / Toba de San

Felipe), VH Ign inf (Volcanismo hiperalcalino ignimbrita inferior),

VH Ing sup (Volcanismo hiperalcalino ignimbrita superior), Volc Bas

(Volcanismo basáltico); Volc Isl (Volcanismo Islandítico), Volc And-

Dac (Volcanismo andesítico y dacítico) y Enclaves en Ign Hillo / TSF.


65


propuesto por De la Roche y otros (1980), la Fig. 26 que además de tipificar a las rocas

volcánicas en función de sus contenidos catiónicos de óxidos mayores, permite visualizar

una tendencia genética en las muestras.

Un trabajo previo de caracterización petrológica, identificó tres grandes grupos

magmáticos para la SL (Barrera-Guerrero y Vidal-Solano, 2010), a partir del

establecimiento de las principales series magmáticas identificadas en las unidades del NW

de México (Vidal-Solano, 2005) en el diagrama de De la Roche y otros (1980). En este

diagrama destacan los siguientes campos: i) magmatismo calcoalcalino representado por

lavas oligocénicas de la Sierra Madre Occidental, ii) volcanismo toleítico miocénico de

Sonora, y iii) lavas alcalinas plio-pleistocenas a cuaternarias del lineamiento Pápago-Yaqui,

de los campos volcánicos de Moctezuma y El Pinacate.

Para este estudio, se anexaron al diagrama modificado de De La Roche y otros

(1980), las 40 muestras analizadas en la Sierra Libre, revelando que las muestras máficas se

agrupan dentro de la serie transicional, entre los campos de los basaltos alcalinos y

subalcalinos, muy cerca del único basalto fechado (13 Ma) en la Sierra Libre (MacMillan et

al., 2006) reportado por Till y otros (2009).

En este diagrama también es posible apreciar el comportamiento de los elementos

mayores de las andesitas y dacitas descritas en la petrografía como Grupo 1. Estas rocas

intermedias a félsicas muestran una amplia dispersión, que separa a la variedad menos

diferenciada en el campo de los basaltos calcoalcalinos y a las más evolucionadas en los

campos de las dacitas, riodacitas e inclusive hasta una riolita representando al extremo más

ácido de esta gama de rocas. De igual manera se observa que estas rocas se posicionan

dentro del campo establecido para las rocas calcoalcalinas del NW de México, permitiendo

asociarlas en primera instancia al volcanismo de arco magmático continental reportado para

el Mioceno.

El análisis del diagrama de De La Roche y otros (1980), también permite apreciar

que existen otros grupos petrológicos aparte de los ya identificados. La muestra SLLA10-

09, correspondiente a la unidad más joven de la secuencia en la SL, se define como el

Grupo petrológico 5 (Dacita Superior) y es correlacionada petrográficamente con las


66


variedades islandíticas de la literatura y se posiciona en el límite del campo riodacítico -

riolítico cerca al conjunto de las rocas reportadas en la literatura para este tipo (Fig. 22). El

término islandita geoquímicamente se caracteriza por presentar valores más ricos en Fe y

pobres en alúmina, que los de las típicas andesitas orogénicas (Le Maitre, 2002). El estudio

de los isótopos radiogénicos en las lavas islandíticas de Sonora evidencia que éstas

experimentaron un proceso importante de asimilación cortical importante, que se ve

reflejada por un aumento significativo en los contenidos de K y Si (Vidal-Solano et al.,

2008). Una historia petrogenética compleja en las muestras estudiadas puede generar una

determinación errónea en los diagramas de clasificación, y en particular en el diagrama de

la Figura 26. Por ello, este trabajo pretende identificar los principales procesos de

diferenciación que estuvieron involucrados en la evolución de los magmas para una

clasificación más precisa de las rocas volcánicas del área.

Continuando con el análisis de las muestras, las rocas identificadas durante la

petrografía como el grupo de Unidades riolíticas (Grupo 4), contienen valores muy altos de

sílice y concentraciones elevadas de álcalis con respecto a la alúmina (Tabla 2), que

concuerdan con las variedades hiperalcalinas reportadas en la literatura (Vidal Solano et al.,

2007 y 2008). Estas rocas, en el diagrama de De La Roche y otros (1980) se agrupan

exclusivamente en la porción inferior derecha, hacia el campo de las riolitas hiperalcalinas,

gracias a que presentan valores más bajos de Ca, Mg y Al, que las riolitas metaluminosas

convencionales.

Los enclaves analizados en la Sierra Libre que corresponden a las facies superiores

de la Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe corresponden a dos tipos, uno que es

más acorde en composición a las variedades félsicas determinadas para el Grupo 1

(variedades calcoalcalinas), y otro, que coincide químicamente con los enclaves traquíticos

de Cataviñá en Baja California (Olguín-Villa, 2010). A lo anterior se suman dos muestras

más que fueron colectadas por Till y otros (2009) en la SL, que reflejan las mismas

características de los enclaves traquíticos de la Sierra Libre y de la literatura. Estas rocas

pueden corresponder a lavas traquíticas que aún no se han identificado en la zona de

estudio, sin embargo, en las muestras H-IMSL-11 y H-IMSL-12 se han detectado valores

muy bajos y anómalos en MgO que sugieren una mala determinación de este elemento en el


67


análisis, generando un artefacto para la clasificación de esas rocas en el diagrama de la

Figura 22. Su Se requiere un estudio más a detalle de estas rocas con el fin de precisar su

rol en los procesos petrogenéticos involucrados en el origen de las lavas anorogénicas de la

zona de estudio.

Figura 26. Diagrama De La Roche et al. (1980), donde se aprecian los principales grupos

magmáticos de la Sierra Libre: 1) basaltos transicionales, 2) variedades calcoalcalinas

asociadas a las rocas de arco, 3) rocas intermedias a félsicas transicionales, 4) variedades

félsicas hiperalcalinas y 5) enclaves de traquita. Abreviaturas: VH IgnHillo/TSF

(Volcanismo hiperalcalino Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe), VH Ign inf

(Volcanismo hiperalcalino ignimbrita inferior), VH Ing sup (Volcanismo hiperalcalino

ignimbrita superior), Volc Bas (Volcanismo basáltico); Volc Isl (Volcanismo Islandítico),

Volc And-Dac (Volcanismo andesítico y dacítico) y Enclaves en Ign Hillo / TSF.


68


Finalmente el resultado del análisis de las rocas de la SL (literatura y muestras de

este trabajo) permite identificar varios grupos petrológicos de acuerdo a la concentración de

sus elementos mayores: 1) Basaltos transicionales, 2) Variedades calcoalcalinas máficas,

intermedias y félsicas asociadas a las rocas de arco, 3) Rocas intermedias a félsicas que

caen en el dominio transicional, 4) Lavas félsicas hiperalcalinas y,5) Enclaves traquíticos.

La relación de FeO total/MgO respecto al SiO2 vista en el diagrama de Miyashiro

(1974), permite observar que la mayoría de las rocas de la SL contienen valores altos de Fe

(Fig. 23 A), como es el caso de los Basaltos transicionales aquí analizados y uno

previamente reportado por Till y otros (2009), los cuales muestran una tendencia toleítica.

Esto también ocurre en basaltos se encuentran en la base de algunos afloramientos de la

Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe en Sonora Central cuya afinidad transicional

ya ha sido vinculada al volcanismo hiperalcalino (Vidal-Solano et al., 2007). Cabe

mencionar, que las otras muestras basálticas de la literatura utilizadas en este diagrama

provienen de coladas que sobreyacen a la Toba de San Felipe dentro de la secuencia del

Mioceno Medio en Baja California. Estos basaltos tienen bajos cocientes de Fe/Mg que los

posicionan en el campo calcoalcalino de la Figura 27, reafirmando que no existe una liga

genética con las variedades máficas relacionadas con la Ignimbrita de Hermosillo en

Sonora (Olguín-Villa, 2010). Esta característica es compartida por la variedad máfica de las

rocas calcoalcalinas de la SL aquí analizadas (triángulo invertido Fig. 27).

La muestra SLLA10-09 clasificada como islandita, se posiciona como era de

esperarse en el dominio toleítico. Estas rocas que regionalmente ocurren en la cima de la

secuencia, se correlacionan con la serie pigeonítica del Mioceno Medio-Superior en Sonora

(Vidal Solano et al., 2006), cuyo origen ha sido atribuido a líquidos basálticos que

quedaron estancados en reservorios próximos a la superficie, donde fueron diferenciados,

contaminándose y adquiriendo una firma potásica (Vidal-Solano et al., 2006). Algunas de

las muestras intermedias de Till y otros (2009) de la SL que han sido establecidas como

rocas de arco continental, presentan al igual que las muestras félsicas calcoalcalinas

(Grupo 1), valores altos de Fe indicando de manera particular una tendencia toleítica en

algunos de esos magmas (Fig. 27).


69


Figura 27. A) Diagrama Miyashiro (1974) para distinguir a las rocas toleíticas con

elevadas concentraciones de FeO/Mg y a las rocas calcoalcalinas y, B) diagrama Irving &

Baragar (1971) indicando una tendencia hacia la serie toleítica de los basaltos e islanditas

de la literatura y de este trabajo. Abreviaturas: VH IgnHillo /TSF (Volcanismo hiperalcalino

Ignimbrita de Hermosillo / Toba de San Felipe), VH Ign inf (Volcanismo hiperalcalino

ignimbrita inferior), VH Ing sup (Volcanismo hiperalcalino ignimbrita superior), Volc Bas

(Volcanismo basáltico); Volc Isl (Volcanismo Islandítico), Volc And-Dac (Volcanismo

andesítico y dacítico) y Enclaves en Ign Hillo / TSF.

El comportamiento de los álcalis aunado al del Fe y Mg propuesto en el diagrama

AFM de Irvine y Baragar (1971), permite distinguir los siguientes aspectos en las muestras:

a) que no todas las variedades intermedias a félsicas del Grupo 1 y de Till y otros (2009),

contienen valores propios de lavas calcoalcalinas convencionales, por el contrario, algunas

de las muestras se encuentran dentro del campo toleítico; y, b) que los Basaltos

transicionales de este trabajo tienden a ubicarse hacia el polo férrico, donde destaca un

basalto colectado en el Cerro El Cajete (SLEC10-05, Fig. 23, B) con elevado contendido de

FeO total. Además, destacan los altos valores de álcalis y nulos contenidos de MgO de las

variedades félsicas hiperalcalinas (Fig. 23).

A

B

A

SLEC10-05


70


4.2.3 Norma ICPW

Tomando en cuenta los valores de los óxidos expresados en porcentajes en

peso, se realizó el cálculo de la norma CIPW (Tabla 3), que fue creada por los petrólogos:

Cross, Iddings, y Pirrson y Washington (Rollinson, 1993), procedimiento que se llevó a

cabo con el programa CIPW3 del Laboratorio de Petrología Magmática de Marsella, en

donde la química de la roca total se convierte a proporciones moleculares (dividiendo el

porcentaje en peso de los óxidos entre su peso molecular) y al final del cálculo, las

proporciones de los minerales normativos se recalculan como porcentaje en peso

multiplicando de nuevo por el peso molecular, esto partiendo de haber recalculado al 100%

con base anhidra cada una de las muestras a analizar. Este procedimiento permite obtener

una mineralogía virtual de las rocas a partir del análisis químico, asumiendo que los

magmas son anhidros, y sin considerar soluciones sólidas menores de elementos como el Ti

y el Al en ferromagnesianos y, además de que la relación Fe/Mg para todos los

ferromagnesianos se asume como una constante.

De acuerdo a los resultados de la norma (Tabla 3), las rocas de los grupos

magmáticos propuestos en este estudio, confirman que los basaltos tienen características

transicionales sutiles al ser variedades muy poco saturadas en sílice (por la ausencia o poca

cantidad de cuarzo (Qz), con olivino en la norma y feldespatos normativos, que

principalmente involucran contenidos de albita y anortita con valores muy similares en

todas las muestras ~30% y ~27% respectivamente, así como participación de los dos

piroxenos, diópsida (Di) e hiperstena (Hy). Por el contrario la muestra máfica calcolacalina

SLEP10-01 presenta valores más elevados en Qz y una ausencia de olivino (Ol).

El grupo de las rocas intermedias a félsicas calcoalcalinas son evidentemente rocas

sobresaturadas en sílice (~20 wt% de Qz) sin presencia de Ol y con valores más

importantes de Ab que de An y Or. Los ortopiroxenos (Hy) son más abundantes que los

clinopiroxenos (Di).

Las Unidades riolíticas son sobresaturadas en sílice como lo indica la concentración

alta de Qz (>30 wt%). Las muestras presentan ortoclasa (Or) ocupando los rangos más


71


grandes (14 – 40 wt%) junto con Ab (~30 wt%). Este rasgo se asocia a las altas

concentraciones de potasio, sodio, y a los bajos valores de calcio. En estas rocas las

concentraciones de piroxenos son por lo regular muy bajas, en particular las de

clinopiroxeno, que en algunos casos están ausentes. Destaca la presencia de aegirina y

nesosilicatos (Aeg y Ns) en el vitrófiro LPSL10-01de la Ignimbrita de Hermosillo/Toba de

San Felipe (IgnHillo/TSF), pero principalmente en los derrames riolíticos de base perlítica.

Esta mineralogía normativa es indicativa del carácter hiperalcalino en los magmas y ha sido

detectada en las muestras hiperalcalinas de Sonora (Vidal-Solano, 2005).

Los enclaves traquíticos que ocurren dentro de la unidad IgnHillo/TSF presentan

valores de Qz menores a 20% y, por lo general, contenidos más elevados de Di que de Hyp,

estableciendo el carácter transicional de estas rocas.

Por último la muestra islandítica SLLA10-09 de la unidad superior presenta valores

muy elevados en Qz normativo (40%), Or como feldespato dominante (4.4% An, 21.3% Ab

y 29.6% Or) y sólo presencia de ortopiroxeno como mineral ferromeganesiano.

4.2.4 Elementos traza

Un elemento traza se define como un elemento que está presente en una roca en

concentraciones menores al 0.1% (1000 ppm). En este estudio se graficaron las rocas de la

Sierra Libre en conjunto con los datos compilados en la literatura: Vidal Solano y otros

(2007 y 2008) para la región de Sonora Central, Olguín-Villa (2010) de Cataviñá en Baja

California, y datos de MacMillan (2003 y 2005) publicados en Till y otros (2009) de la SL.

La figura 28 muestra las variaciones sistemáticas de algunos elementos traza de las

rocas analizadas con respecto al SiO2. El comportamiento de los datos respecto a los LILE

(large ion lithophile elements, por sus siglas en inglés) de Sr, Ba y Rb (Fig. 24, C, E y G)

es similar ya que se aprecia un incremento en casi todos los grupos magmáticos graficados,

con excepción de las lavas félsicas hiperalcalinas situadas en el extremo inferior.


72


El comportamiento del Ba en las rocas hiperalcalinas de la SL presenta en general

valores bajos en los análisis de las riolitas (12.7 - 111.5 ppm). Sin embargo, los derrames de

riolita presentan marcadas diferencias con respecto a este elemento que aumenta en su

concentración de manera considerable en la sucesión de lavas de la localidad de El Rincón-

Represo La Fita. Estas coladas que fueron emplazadas después de la ignimbrita

hiperalcalina presentan valores entre 400 y 562 ppm (Fig. 28 E). Las rocas intermedias a

félsicas en general (dacitas calcoalcalinas, islanditas y traquitas) presentan los valores más

elevados en este elemento (hasta de 1455 ppm), asociado probablemente a la presencia de

plagioclasa en estas lavas.

En las muestras de la SL el Sr disminuye drásticamente con el contenido sílice, lo

cual hablaría de un fraccionamiento relativo de plagioclasas cálcicas en el magma residual,

información que sustenta el hecho de que en las secciones delgadas de las rocas

hiperalcalinas no existan plagioclasas, en contraste con los Basaltos transicionales que son

ricos en plagioclasas cálcicas y que presentan proporciones de Sr entre 405 y 538 ppm (Fig.

28 G); lo cual también ocurre en los enclaves traquíticos, las Rocas intermedias

calcoalcalinas (272 – 667 ppm) y la islandita de la región Las Avispas (hasta 346 ppm).

Otros elementos como el Co y el Ni presentan una tendencia lineal negativa, éstos,

al ser compatibles, disminuyen sus concentraciones en los magmas residuales al ocurrir una

cristalización fraccionada, como en el caso de las rocas hiperalcalinas de la SL (Fig. 28 B y

F). Las rocas menos diferenciadas como los Basaltos transicionales presentan valores más

elevados de Co (hasta 29.3 ppm) y de Ni (47 ppm) relacionados a un menor

fraccionamiento durante su evolución y ascenso a la superficie.


73


Figura 28.

Elementos de variación Harker graficando los valores de sílice contra algunos elementos

traza. Los campos sombreados corresponden a las muestras del magmatismo Mioceno en el

NW de México reportado en la literatura. Abreviaturas: VH IgnHillo / TSF (Volcanismo

hiperalcalino Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe), VH Ign inf (Volcanismo

hiperalcalino ignimbrita inferior), VH Ing sup (Volcanismo hiperalcalino ignimbrita

superior), Volc Bas (Volcanismo basáltico); Volc Isl (Volcanismo Islandítico), Volc And-

Dac (Volcanismo andesítico y dacítico) y Enclaves en Ign Hillo /TSF.

B A

D C

E F

H G


74


En la relación de Zr contra SiO2 se observa una relación positiva (Fig. 28 A). En el

volcanismo hiperalcalino es posible observar al menos tres tendencias: 1) Las lavas de la

secuencia de El Galindro muestran en general la mayor concentración con valores que

pueden llegar a superar los 600 ppm; b) las unidades superiores de El Rincón-Represo La

Fita con contenidos intermedios de aproximadamente 400 ppm; y finalmente, c) las

muestras relacionadas con la IgnHillo/TSF con las concentraciones más bajas (inferiores a

400 ppm).

Finalmente, el Zn al igual que el Zr muestra un comportamiento ascendente con

respecto al sílice, que pone en realce para el volcanismo hiperalcalino, que las riolitas

fluidales presentan siempre valores más altos que los de las muestras que corresponden a la

IgnHillo-TSF (Fig. 28 H).

Para conocer más acerca del comportamiento de los elementos traza en las muestras

de la Sierra Libre y obtener una mejor distinción entre los grupos magmáticos identificados

anteriormente en la literatura, se graficaron todos los datos en varios conjuntos utilizando

los diagramas de normalización de REE y Multielementos propuestos por Sun y

McDonough (1989) de la siguiente manera: basaltos anorogénicos, basaltos orogénicos,

andesitas y dacitas orogénicas, adakitas, dacitas anorogénicas, coladas de riolitas

hiperalcalinas, ignimbritas hiperalcalinas y enclaves de traquita.


75


Figura 29. Diagramas de REE y multielementos de Sun y McDonough (1989) de los

Basaltos anorogénicos transiciones, Basaltos orogénicos calcoalcalinos, y Variedades

intermedias a félsicas calcoalcalinas. Abreviaturas: Bas, basaltos; Isl, Islanditas; And-Dac,

andesitas y dacitas.


76


El diagrama de REE normalizado con condrita muestra a los basaltos anorogénicos

del Mioceno Medio (Fig. 29 A), tanto para la Sierra libre, incluyendo la muestra 04CTSL-

02 reportada por Till y otros (2009), como para el basalto transicional de Hermosillo

estudiado por Vidal-Solano (2005). Los Basaltos transicionales de la Sierra Libre junto con

los de la literatura presentan espectros casi horizontales con un ligero enriquecimiento hacia

las tierras raras ligeras (LREE) partiendo de una relación 10 veces mayor a la condrita y

que llega a alcanzar valores de hasta 100 veces el normalizador. Destaca en particular: 1) la

gran la similitud entre el patrón de la muestra SLEC10-05 de la región El Cajete con el del

basalto de Hermosillo; 2) la insignificante anomalía negativa en europio, que en los

basaltos SLCT10-40A y SLCT10-40 B es por el contrario positiva; 3) la existencia de un

paralelismo en todos los espectros de las muestras a excepción del basalto 04CTSL-02

reportado por Till y otros (2009), el cual muestra una forma plana.

El comportamiento de estos basaltos anorogénicos bajo un diagrama multielemental

normalizado a manto primitivo (Fig. 29 B), muestra una sistemática anomalía positiva en

Ba y Pb que pudiera asociarse a una asimilación cortical o probablemente al efecto de

metasomatismo en la fuente mantélica. También ocurren ligeras anomalías negativas en

Nb-Ta que son acompañadas por concentraciones elevadas en K y Sr para las muestras más

empobrecidas SLCT10-40A y B, así como para el basalto 04CTSL-02 reportado por Till y

otros (2009). Destaca en todas las muestras una ausencia de anomalías negativas en P y Ti,

que relacionadas al comportamiento del Eu, sugieren que estos líquidos no han sufrido

importantes procesos de fraccionamientos.

Por otro lado, la variedad calcoalcalina más máfica encontrada en la Sierra Libre

(SLEP10-01) ha sido graficada, en los mismos diagramas normalizadores para REE y

multielementos (Fig. 29 C y D), en conjunto con las andesitas basálticas orogénicas

reportadas para el arco volcánico Comondú por Olguín-Villa (2010). Estas muestras se

caracterizan por un enriquecimiento más importante en LREE con respecto a las HREE

generando un típico espectro en forma de “L”. Estas lavas, al igual que los basaltos

anorogénicos descritos anteriormente, presentan un buen paralelismo entre los espectros e

incipientes o nulas anomalías negativas en Eu. Los espectros multielementales son muy

similares y están representados por: a) una marcada anomalía negativa de la relación Nb-


77


Ta; b) una anomalía positiva en positiva en Ba que es muy marcada en las muestras del

arco Comondú y menos intensa en la muestra de la SL; c) una fuerte anomalía positiva en

Pb y Sr y, finalmente; d) anomalías negativas en P y Ti que indican la participación de

procesos de cristalización fraccionada.

Las variedades intermedias a félsicas orogénicas de la Sierra Libre vistas en los

diagramas de normalización de la Figura 29 E y 29 F, se alinean perfectamente con los

patrones de rocas calcoalcalinas de la literatura reportadas por Till y otros (2009). Este

conjunto muestra, al igual que la lava basáltica anterior, un enriquecimiento de LREE

superior al de HREE, que produce un espectro en forma de “L”, con la diferencia de que en

estas lavas se observa con claridad una anomalía negativa en Eu ligada al fraccionamiento

de la plagioclasa.

Estas variedades calcoalcalinas vistas en un diagrama multielementos presentan

espectros enriquecidos en los elementos más incompatibles. Estos son dominados por una

anomalía negativa pronunciada de Nb-Ta que se acompaña también de anomalías positivas

en K y Pb, posiblemente relacionadas a una fuente mantélica metasomatizada en un

contexto de subducción y/o a una contaminación cortical (Fig. 29 F). Cabe señalar que en

este grupo se vuelve evidente la presencia de anomalías negativas de Sr, P y Ti, que junto al

comportamiento del Eu, sugieren una participación importante del fraccionamiento de

feldespatos y ferromagnesianos.

Bajo estos diagramas de normalización, la realización de un análisis de las muestras

orogénicas reportadas en la literatura para la Sierra Libre permitió identificar un grupo

particular de rocas que no había sido reconocido durante el trabajo de campo de esta

investigación. Se trata de dacitas calcoalcalinas, carentes de anomalía negativa en Eu, y que

presentan un fuerte enriquecimiento de LREE con respecto a las HREE, donde estas

últimas muestran bajas concentraciones inferiores a 10 veces las de la condrita (Fig. 30 A).

Este comportamiento, junto con una acentuada anomalía positiva en Sr y débiles valores en

Y (Figura 30 B), es distintivo de un magmatismo adakítico (Defant y Drummond, 1990).

Estos rasgos han sido anteriormente identificados en las dacitas porfíricas de anfíbol que

ocurren en cuerpos hipabisales y derrames volcánicos de la región de Rayón, Sonora

(Gómez-Valencia et al., 2010). Estas En dicha localidad, las adakitas forman parte de la


78


Unidad Volcánica del Mioceno Medio denominada Las Agujas y que ha sido estimada en

una edad más joven que 16 Ma (Gómez-Valencia, 2011).

Otro grupo peculiar dentro de las rocas volcánicas de la SL es el de las dacíticas

anorogénicas, denominadas islanditas, las cuales contienen relaciones altas de Fe/Mg, y que

han sido denominadas islanditas. En los diagramas de normalización (Fig. 30 C y D), estas

variedades difieren de las rocas calcoalcalinas ya que presentan un espectro de pendiente

menor pero con un mayor enriquecimiento general de REE (La >100 y Lu > 20; Fig. 30 C)

Estas lavas presentan, a diferencia de las dacitas orogénicas, una anomalía negativa más

acentuada en Eu, que es acompañada por una pronunciada anomalía negativa en Sr y P,

pero nula en Ba. Sin embargo, los espectros muestran un comportamiento general similar al

de las rocas calcoalcalinas. En este estudio se encontró sólo una unidad representada por la

muestra SLLA10-09, que correspondería a la parte superior de la secuencia volcánica en la

SL y que presenta estas características, pero también fue posible detectar otra muestra,

reportada como calcoalcalina, por Till y otros (2009), con estos mismos patrones.

Las rocas hiperalcalinastambién fueron graficadas en los diagramas para REE y

multielementos (Sun y McDonough, 1989) utilizados anteriormente. Las muestras

correspondientes a las coladas de riolita de la Sierra Libre se dividen en riolitas inferiores y

riolitas superiores con respecto a la posición estratigráfica que guardan con la IgnHillo /

TSF, como ya se mencionó en el apartado de petrografía. Estas muestras fueron graficadas

en el diagrama de REE observando que presentan en general un fuerte enriquecimiento de

LREE y un perfil ligeramente horizontal de HREE partiendo de valores de 40 veces el

normalizador condrítico (Fig. 30 E). En lo particular, se distinguen tres grupos para la

secuencia de El Galindro, los cuales presentan una anomalía negativa en Eu y varían en

concentración de la base a la cima: a) Unidades riolíticas inferiores (EP07-1D, SLEG10-

08 y 06) con la relaciones de Eu más bajas y una mayor concentración de LREE y HREE;

b) otras coladas riolíticas inferiores (LSEG10-09, 10 y 12), que presentan los valores más

bajos de LREE y HREE con anomalías negativas en Eu ligeramente más bajas que las

anteriores; finalmente, c) lavas correspondientes a las Unidades riolíticas superiores de la

secuencia (SLEG10-14, 15 y 17), que presentan valores intermedios de LREE, HREE y Eu

con respecto a las unidades inferiores.


79


Figura 30. Diagramas de REE y multielementos de Sun y McDonough (1989) mostrando

el comportamiento de las adakitas, dacitas anorogénicas (islanditas) y riolitas

hiperalcalinas. Abreviaturas: VH Rio flu, riolita fluidal y Volc Isl Volcanismo Islandítico.


80


Algunas de las riolitas reportadas por Till y otros (2009) muestran las mismas

características del grupo de unidades superiores identificadas anteriormente. El conjunto de

Unidades riolíticas de El Rincón-Represo La Fita es fácilmente distinguido de las lavas

en otros lugares por sus concentraciones menos elevadas en LREE y una anomalía negativa

notablemente menos pronunciada en Eu. A este grupo se le suman las riolitas HIMSL-19a y

19b reportadas por Till y otros (2009).

El diagrama multielementos para todos las riolitas hiperalcalinas de la Sierra Libre

muestra acentuadas anomalías negativas en Ba, Sr, P, Eu y Ti, sugiriendo una alto grado de

fraccionamiento de feldespatos y ferromagnesianos en estos líquidos diferenciados.

También, la presencia de una sutil anomalía negativa en Nb-Ta y positiva en Pb como en

todas las muestras analizadas en la SL. Los rasgos identificados en las REE que definen

diversos conjuntos de riolitas, son también perceptibles a partir de las concentraciones de

Ba, Eu, Zr e Y (Fig. 30 F).

Las ignimbritas hiperalcalinas estudiadas en la Sierra Libre, aunque muestran un

patrón similar al de las coladas hiperalcalinas en los diagrama de la Figura 31 A, se

caracterizan por un enriquecimiento superior en LREE y una anomalía negativa en Eu más

pronunciada, así como de Sr, P y Ti (Fig. 31 B). De manera general, estas rocas tienen un

rango de dispersión más amplio, que permite subdividirlas en tres grupos de la base a la

cima: a) Unidad ignimbrítica inferior (SLEG10-02) con el mayor enriquecimiento en

LREE, HREE, Eu, Ti, Sr y P; b) Ignimbrita de Hermosillo / Toba de San Felipe que

presenta la mayor dispersión en las concentraciones incrementando de HREE a LREE. Esta

unidad contiene las anomalías negativas más significativa en Eu, Ba, Sr, P y Ti de todas las

ignimbritas estudiadas (Figura 32, diagrama ternario), rasgo que aunado al potente volumen

sugiere que se trata de un líquido muy diferenciado con una alta residencia en la corteza; c)

Unidad ignimbrítica superior (SLEG10-16 y 18) que muestra exactamente las mismas

concentraciones y características en REE y elementos traza que las de la Unidad riolítica

superior, con excepción del Ba, que muestra una anomalía negativa menos pronunciada

(ver concentraciones en la Figura 32, diagrama ternario).

Dentro de la IgnHillo/TSF sistemáticamente ocurren, en las facies medias a

superiores, enclaves oscuros que corresponden a traquitas, que han sido detectados tanto en


81


la Sierra Libre como en todo el NW de México. Estos líquidos que han sido aquí analizados

fueron graficados bajo los mismos diagramas (REE y multielementos) en conjunto con los

enclaves reportados en la literatura por Olguín-Villa (2010) y con dos dacitas de

composición similar reportadas en la SL por Till y otros (2009). La Figura 31 C y D

muestra un paralelismo en los espectros de REE de todas las muestras traquíticas. Sin

embargo, se aprecia un ligero espaciamientos en las composiciones de los enclaves

analizados en la SL. Estas muestras corresponden a dos ejemplares: uno (SLSF10-08) que

presenta una anomalía negativa en Eu, al igual que las rocas de Olguín-Villa (2010), y otro

(SLEG10-11B1) que muestra una concentración poco más elevada de LREE y HREE, así

como una incipiente anomalía negativa en Eu. Las muestras de Till y otros (2009)

presentan las concentraciones más altas en HREE y anomalías positivas en Eu, que

posiblemente estén ligadas a un tipo de alteración en la roca.

Por otro lado, el diagrama multielementos pone en evidencia el gran

enriquecimiento de Cs, Th, U, K, Zr y Pb, generando una gran discrepancia con respecto a

las concentraciones de los otros elementos. Destaca, por un lado, en los enclaves de traquita

de la SL, la ausencia de anomalía negativa en Ba, a diferencia de los enclaves reportados en

la literatura, por otro lado, sobresale también en las lavas una anomalía positiva en este

elemento (Fig. 31 D).

Finalmente, al comparar los espectros de los enclaves traquíticos con los de la

IgnHillo/TSF (Fig. 31 E y F) es posible reconocer, en las variedades más empobrecidas en

REE, una similitud, siendo evidente una menor concentración de HREE en la muestras

traquíticas. Este rasgo sugiere un vínculo genético entre ambos líquidos, que pudiera ser

explicado como resultado de una mezcla entre magmas, generando una líquido riolítico

híbrido. Esta hipótesis es congruente con una zonación en el reservorio magmático, que

puede explicar la gran dispersión encontrada en las concentraciones de algunos elementos

traza de la IgnHillo/TSF en todos los afloramientos del NW de México reportados en la

literatura (Figura 32 diagrama ternario). Además las características de los elementos

mayores, anteriormente discutidas, en ambos líquidos (riolíticos y traquíticos), así como la

de los basaltos de la SL, muestran que éstos derivan de una misma serie magmática de tipo

transicional, asociándolos como líquidos anorogénicos provenientes de una única fuente


82


mantélica, que sólo presentan diferentes grados de cristalización fraccionada y/o

asimilación cortical.

Figura 31. Diagramas de REE y multielementos de Sun y McDonough (1989) mostrando

de las unidades ignimbríticas hiperalcalinas y enclaves de traquita dentro de la Ignimbrita

de Hermosillo / Toba de San Felipe. Abreviaturas: VH IgnHillo/TSF, Volcanismo

hiperalcalino Ignimbrita Hermosillo-Toba de San Felipe; VH Ign inf, volcanismo


83


hiperalcalino ignimbrita inferior; VH Ign sup; Volcanismo hiperalcalino ignimbrita

superior.

Figura 32. Diagrama ternario de las rocas

félsicas de la Sierra Libre de la literatura y

de este estudio.


84


Conclusiones

El resultado de realizar un análisis petrológico de las muestras de la Sierra Libre

(SL) permitió establecer que el apilamiento de unidades volcánicas registra con precisión

distintos episodios magmáticos en el Mioceno Medio, así como la gran diversidad

volcánica, conformada por grupos petrológicos de acuerdo a la concentración de sus

elementos mayores y traza de la siguiente manera:

1) Basaltos transicionales fechados en 13 Ma y que a su vez se dividen en basaltos de tipo

transicional y basaltos calcoalcalinos.

2) Variedades calcoalcalinas maficas, intermedias y félsicas asociadas a las rocas de arco

magmático continental.

3) Rocas intermedias a félsicas que caen en el dominio toleítico correlacionadas con las

islanditas reportadas en la región.

4) Lavas félsicas hiperalcalinas que se componen de potentes derrames de riolita fluidal

inferiores y superiores, así como ignimbritas emplazadas antes y después de la unidad

reconocida como Ignimbrita de Hermosillo/Toba de San Felipe en la Sierra Libre, unidades

que sufrieron procesos de cristalización fraccionada y por último la presencia de enclaves

traquíticos que fueron extraídos de las facies superiores de la IgnHillo/TSF en la SL y que

el estudio petrológico permitio determinar que estas rocas guardan una estrecha relación

con la IgnHillo/TSF. Líquidos que posiblemente estuvieron juntos en el mismo reservorio

magmático, dándole un cierto carácter híbrido al volcanismo hiperalcalino.

Sin embargo, al visualizar el contenido de las muestras de la SL en cuanto a sus

elementos traza fue posible reafirmar la identidad de los grupos petrogenéticos antes

propuestos e identificar características peculiares en ellos. Además de reconocer que dentro

de la variedad intermedia de afinidad calcoalcalina existen adakitas que se adhieren a la

gran diversidad magmática de la Sierra Libre, sin embargo, el hallazgo de esta variedad

magmática se reforzará con un estudio más a detalle.

La información petrológica de las muestras analizadas de la SL permite hacer una

reconstrucción petrogenética en cuanto a su evolución. Proceso que probablemente inició


85


en las últimas etapas de subducción de las placas Guadalupe y Soledad y Magdalena debajo

de la placa de Norteamérica, donde aun se generaban magmas de afinidad calcoalcalina, sin

embargo, este estudio permitió identificar que la serie de rocas andesíticas y dacíticas

contiene elevados contenidos de Fe, los cuales vistos en diagramas de clasificación se

posicionan hacia el dominio toleítico, posiblemente porque ya existía un influencia de

magmas asociados al proceso distensivo del Mioceno.

Posteriormente, cuando se dio el cese de la subducción y ocurrió el adelgazamiento

y consiguiente ruptura, en los reservorios magmáticos próximos a la superficie se

acumularon basaltos de tipo transicional que serían los precursores de la gran acumulación

y residencia de magmas que sufrieron procesos de cristalización fraccionada y mezcla de

líquidos traquíticos que se decantaron en las partes inferiores del reservorio, esto debido a

que en la InbHillo / TSF siempre se localiza en la facies superior. Este magma hiperalcalino

probablemente emergió a la superficie a través de fallas profundas o mediante una ventana

astenosférica, formando una mega erupción que inicio con el emplazamiento de derrames

de riolitas y el depósito de ignimbritas, ambos de la misma afinidad hiperalcalina.

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