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Revista lnst. Geol. U.N.A.M., 75 (1) p. 19-65

CARACTERES QUIMICOS PRINCIPALES DEL VULCANISMO TERCIARIO Y CUATER-

NARIO DE BAJA CALIFORNIA SUR. RELACIONES CON LA EVOLUCION DEL

MARGEN CONTINENTAL PACIFICO DE MEXICO.

A. Demant*

RESUMEN

Sesenta análisis químicos nuevos de rocas volcánicas de Baja California Sur, se presentan en este

trabajo. Esos primeros datos permiten subrayar:

–– La existencia de dos tendencias químicas distintas que coinciden con dos fases volcánicas;

la primera del Mioceno Superior, la segunda del Plio-Cuaternario.

––Las lavas miocénicas muestran una evolución característica de series calcoalcalinas y se asemejan a otras series de márgenes continentales.

–– Las lavas plio-cuaternarias siguen una evolución más parecida a una línea alcalina.

El origen de esas rocas magmáticas se discute en función de la evolución del margen continental pacífico de México. El vulcanismo calco-alcalino puede ser relacionado con los movimientos de hundimiento de la placa Farallón debajo de la placa americana (subducción), mientras que el vulcanismo alcalino se presenta como una respuesta al movimiento hacia el noroeste de la placa pacifica a lo largo del sistema Golfo de California-San Andrés (translación), desde el Plioceno.

RÉSUMÉ

Les soixante analyses chimiques nouvelles présenteés dans cet articie permettent de souligner:

–– I'existence de deux lignées distinctes qui coincident avec les deux phases volcaniques définies sur le terrain; la premiére est miocéne supérieur la seconde Plioquaternaire.

–– les laves miocénes montrent une évolution chimique caractéristique des séries calco-alcalines et s'apparentent á d'autres lignées de marge continentale.

–– les laves plio-quaternaires suivent une évolution plus proche des séries alcalines.

L'origine de ces roches magmatiques est discutée en fonction de I'évolution de la marge continentale Pacifique. Le volcanisme calco-alcalin peut itre mis en relation avec le mouvement de piongement de la plaque de Farallon sous la plaque américaine (subduction) tandis que le volcanisme alcalin parait itre une réponse au mouv

–  –  –

Leyenda ––cruces–– intrusivos (gabros-dioritas -granitos) con formaciones metam6rficas asociadas (esquistos-gneises y arenas jurásicas afectadas por el metamorfismo laramiano). En las regiones de P unta Vizcaíno y punta Magdalena, rocas del complejo ofiolítico (basaltos toleíticos y rocas verdes).

–– rayado: rocas volcánicas de edad miocena (formación Comundú en Baja California sur).

–– en negro volcanismo plio-Cuaternario.

* El análisis recalculado sin agua (y sin CO2) permite evitar la influencia de una intemperización secundaria.

Por otra parte en este método se ha fijado el valor en Fe2O3, a 1.50% (Coombs D. S. 1963 - Kay R. et al. 1970) permitiendo evitar una sobre saturación artificial de la norma. En efecto el Fe3+ en el método C.I.P.W. entra nada más en la formacicín de magnetita y hematita, es decir minerales que no necesitan sílice. Al contrario el Fe2+ interviene en el diopsido e hiperstena y/o olivino. Transformando Fe3+ en Fe 2+ se va a bajar la cantidad de sílice residual (cuarzo normativo); las comparaciones de las diferentes muestras se hacen así usando el mismo grado de oxidación (Fe 2O3/ Fe2O3 + Fe0).

En todos los diagramas que presentamos en esta publicación se utilizaron los valores del análisis recalculado.

* El índice de diferenciación (Thornton C. P. - Tuttie, 0. F. 1960) DI, es la suma de los componentes virtuales: nefelina + ortoclasa + albita + leucita + cuarzo, es decir que da una indicación del grado de "basicidad" de una roca (cuanto más alto es el índice, más ácida o evolucionada será la lava).

* El índice de cristalización (Poldervaart A. - Parker A. B. 1964) C.I., es igual a la suma de los componentes normativos: anortita + 2.15 Mg diopsida + 0.70 Mg hiperstena + forsterita. Este índice basado en los trabajos experimentales sobre el sistema anortita-diopsida-forsterita da una indicación sobre el tipo de diferenciación magmática.

* El índice de solidificación (H. Kuno et al., 1957,H.Kuno 1968)I. S. = Fe2O3 X 100/Fe0 + Fe 2O3+ Mg0 + Na20 + K20 decrece cuando aumenta la cantidad del líquido residual en una lava, lo que permite reconocer las rocas magmáticas diferenciadas (valor bajo).

* La norma C.I.P.W. es un método de cálculo ya empleado desde hace mucho tiempo (Washington H. S., 1917). En un método práctico para reconstituir una composición mineralógica a partir del análisis químico; se usan nada más minerales anhidros (diopsida, hiperstena, olivino... ). Se reconocen así fácilmente dos clases de rocas: las rocas sobresaturadas con cuarzo en la norma y las rocas subsaturadas con nefelina normativa.

* Los coeficientes moleculares son obtenidos dividiendo el porcentaje de cada óxido (análisis recalculado) por el peso molecular.

–  –  –

El estudio petrográfico y químico de estas rocas localizadas en Baja California sur permite reconocer dos tipos de rocas; unas (5 análisis sobre 30) que tienen un poco de nefelina en la norma (en general tienen un valor en sílice 55%) y una serie más importante con cuarzo normativo (5-10% de cuarzo por un tenor en sílice hasta 60%, y 15% de cuarzo para 65%de sílice).





* Las rocas subsaturadas (nefelina) presentan una facies petrográfica variable; tienen a veces olivino (iddingsitizado), o anfíbolas (completamente desestabilizadas y transformadas en fantasmas con magnetita). Pero el mineral más constante y estable es un clinopiroxeno. La plagiociasa es bastante escasa entre los fenocristales.

La estructura es microlitica fluidal, con vidrio intersticial. El grado de subsaturación es bastante bajo (2 a 4%, eliminando el grado de oxidación).

La denominación de esas rocas crea un problema; tienen caracteres de rocas calco-alcalinas pero éstas se definen por la presencia de cuarzo normativo (F. Chayes, 1970). Para hacer comparaciones con otros tipos de rocas hemos hecho la media de estos cinco análisis subsaturados (Tabla l). Esta media de Baja California, poniendo aparte el valor de A120 3, no se parecen a los "high alumina basalts" (Kuno H. 1960); estos basaltos tienen valores en Fe total, Mg0 y Ca0 más elevados y por lo contrario álcalis más bajos. Hay una cierta correlación con la media de mugearitas (McDonald G. A. - Katsura T. 1964), aparte de que el hierro es más elevado en Hawaii, sobre todo por los álcalis y el valor Na2O/K 20 2). Por fin se comparó con andesitas de margen continental (C. Coulon et al., 1973) y con "Low Si" andesitas de "arcos insulares" (Jakes P. - White A. J. ],,972). Para el valor en A1203 y en Mg0 las rocas de Baja California se parecen más a lavas calco-alcalinas de márgenes continentales. Los altos tenores en sodio parecen sin embargo muy particulares a esta serie de Baja California.

En resumen, se puede decir que estas rocas subsaturadas presentan caracteres calco-alcalinos (petrografía, valor en Al2O3, MgO, hierro total, Ca0), pero valores en alcalinos que se parecen a rocas alcalinas (tipo mugearita). Proponemos para estas rocas "intermediarias", imitando la clasificación de Taylor, Sr. et al. 1968, el término de "high alcali andesita".

* Considerando aparte estas cinco lavas, las rocas miocenas de Baja California presentan caracteres petrográficos de líneas calco-alcalinas. La estructura en la mayoría de las veces es porfirica, los fenocristales de piagioclasa muestran una zonación muy desarrollada. Los ferromagnesianos son hiperstena y clinopiroxeno y las anfibolas son frecuentes. El olivino cuando se encuentra, presenta una aureola reaccional de piroxeno. La mesóstasis es muy finamente cristalizada y a veces vitrosa.

Hemos reagrupado los datos químicos en u tabla (Tabla II) usando la clasificación de Taylor Sr. et al. 1968; "Low Si" na andesitas (53 a 57% de SiO2) y dacitas (63 a 68% de silice). (Ver también diagrama K20/SiO, Fig. 4). Para comparaciones se incluyeron también análisis de "arcos insulares" (Jakes, P. White, A. J. 1972) y análisis de lavas, correspondiendo a márgenes continentales (C. Coulon et al, 1973). Se observa que la serie de Baja California presenta caracteres parecidos a líneas del margen continental por los valores en AI2O3, hierro total y por el valor Fe 2O3 + FeO/Mg0 que es superior a : (Jakes P. - White A. J.

1972). Por Mg0 el valor es intermediario entre los dos tipos de series calco-alcalinas, mientras que por el tenor en alcalinos son más cerca a las series insulares. Comparando con análisis existentes sobre lavas del eje transmexicano (Williams H. 1950, Wilcox R. 1954, Gunn B., Mooser, F. 1970, Negendank.1. 1972), se nota una buena relación por SiO2, AI 2O3, hierro total y calcio, pero una diferencia fuerte sobre Mg0 y Na2O.

En conclusión se puede ver que esta serie calco-alcalina de Baja California tiene caracteres de series de margen continental, lo que coincide bien con la posición geodinámica de estas lavas. La originalidad de esta serie queda sin embargo en el alto valor de sodio.

La evolución química, en el seno de esta serie va a ser expuesta en unos diagramas.

1) Diagrama FMA y Ca-Na-K (Fig. 3) La evolución de la serie miocena se hace sobre el diagrama FMA sobre todo hacia el polo alcalino. Se produce sin enriquecimiento en hierro, lo que es característica de estas líneas calco-alcalinas. Esta evolución es muy parecida a las curvas obtenidas con las rocas calco-alcalinas de los Andes chilenos (Pichier, M. - Zeil W. 1969) o la serie "andesítica" de América Central (MacBirney A. R. 1969).

El diagrama Na-Ca-K demuestra que en el seno de los álcalis el enriquecimiento es más fuerte en sodio que en K. El número de datos que tenemos no permite todavía definir si se manifiestan realmente dos tendencias, una más hasta el polo sódico, la otra más potásica (Fig. 3).

Fig. 3: Diagramas F.M.A. y Ca-Nci-K de la serie miocena.

Diagrama F.M.A.. - Curva 1: límite de las series calco-alcalinas de los Andes chilenos (Pitchier M. y Zeil W. 1969).

Curva 2: Evolución de las series andesíticas de América Central. (MacBirney A.R. (1969).

–  –  –

– El diagrama alcalis sílice (Fig. 4a) permite localizar la serie de Baja California en relación con las series alcalinas y subalcalinas (según Schwarzer-R. y Rogers J. 1974), y con relación a los "high alumina basalt" (o línea calco-alcalina) y con la serie toleítica (H. Kuno 1959). Las rocas de California se localizan en la zona de las lavas calco-alcalinas (entre curvas B, C y D), unas se encuentran muy cerca del dominio alcalino mientras que las rocas con nefelina normativa se localizan bajo el dominio de las rocas alcalinas, lo que confirma su carácter intermedio.

– El diagrama K2O/SiO 2, (Fig. 4b), permite ver que la evolución de las rocas calcoalcalinas de Baja California muestran una gran concordancia con la línea evolutiva de Cascade range (Oeste de Estados Unidos) (Wise, W. 1969) y corresponde también a las líneas calco-alcalinas de los arcos insulares (Gil¡ J. B. 1970). Aquí también se- diferencían las rocas con nefelina normativa, que parecen seguir una línea de evolución más parecida a rocas alcalinas oceánicas (MacDonald G. - Katsura T.

1964 - M. Girod-Lefevre. 1972).

– El diagrama K 0/SiO 2 (Taylor S. R. et al. 1969), demuestra que la evolución se hace de "Low Si andesite". hasta 2 andesitas y dacitas. Las andesitas son las más numerosas, dentro del seno de esta línea evolutiva.

3) Variación de los diferentes óxidos en función del índice de diferenciación.

(Fig. 5) sílice y sodio muestran un aumento en función del índice de diferenciación, el potasio también pero hay una cierta libertad de este elemento con relación al índice de Thornton C. P., Tuttie 0. F. (1960); aumenta menos que el sodio cuando aumenta el índice D.I.

Diagramas alcalinos/sílice y K2O/sílice del volcanismo mioceno (mismos símbolos que la Fig. 3).

–  –  –

Círculos vacíos, derrames y brechas.

Círculos llenos, diques, mantos y domos.

Círculos con cruz, lavas con nefelina normativa (explicación en el texto).

Fig. 5: Diagramas de variación de los diferentes óxidos en función del índice de diferenciación, D.1.(Thornton C. P. - Tuttle, 0. F.

1960) por la serie miocena de Baja California Sur.

Todos los demás óxidos muestran una relación inversa. La curva de variación del Ca0 decrece por ejemplo, de una manera muy regular. El Mg0 decrece hasta DI = 60 y después tiene una evolución mínima. El hierro también disminuye con DI, pero muestra bastantes fluctuaciones en los valores ––Al2O3, casi queda constante, y el Ti02 no demuestra evolución significativa.

Esas curvas nos enseñan que la evolución en esta serie se hace con precipitación y separación del magma de los minerales ferromagnesianos (disminución de MgO, Fe0 + Fe2O3) y también de las plagioclasas (disminución del Ca0), lo que explica el valor constante en Al2O3.

B) Las lavas plio-cuaternarios de Baja California Sur:

Hemos reagrupado las rocas alcalinas en 5 tipos, en función de los valores normativos en nefelina y olivino (Yoder, H. S. - Tilley C. E. 1962 - Wilkinson J. F. G. 1968).

–– Rocas con más de 10% de nefelina normativa (Tabla III-1).

–– Rocas con nefelina normativa (10-5%) y más de 5% de olivino (Tabla III-2).

–– Rocas con nefelina normativa y menos de 5% de olivino normativo (Tabla III-3).

Aparte de estas rocas de carácter alcalino, existen otros dos grupos que tienen de 0 a 5% de cuarzo normativo que fueron diferenciados en función de los valores en sílice (columnas 4 y 5). Por fin se consideró aparte, las rocas pleistocenas del Grupo Tres Vírgenes (cerca de Santa Rosalía) (Tabla IV).

a) La serie alcalina sensus stricto.



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