Resumen de East-west variations in age, chemical and isotopic composition of the Laramide batholith in southern Sonora, Mexico

Jaime Roldán Quintana, Fred W. McDowell, Martín Valencia Moreno

• español

  Se estudio un transecto este-oeste desde el Golfo de California hasta la provincia volcanica de la Sierra Madre Occidental (28��30�fN). El transecto esta dividido en tres regiones geologicas: 1) La region costera (COR) caracterizada por afl oramientos aislados de plutones del arco Laramide subyaciendo a sedimentos del Terciario tardio y actuales. No se encontraron afl oramientos del componente volcanico del arco Laramide (Formacion Tarahumara); 2) la region central (CER) esta dominada por afl oramientos ampliamente distribuidos, tanto de rocas del batolito Laramide como de rocas volcanicas y volcaniclasticas contemporaneas; 3) en la Sierra Madre Occidental (SMOc), los afl oramientos del arco Laramide (LA) estan cubiertos por rocas volcanicas de la Sierra Madre Occidental. Las rocas plutonicas de la COR son granodiorita y tonalita. Mas al oriente, los plutones son granodiorita y granito. Una extensa alteracion hidrotermal obscurece la composicion en las rocas volcanicas, pero en muestras frescas varian de andesita, dacita y escasa riolita. Quimicamente, los plutones son calcialcalinos, con K moderado a alto, estan enriquecidos en LREE, y presentan anomalias de europio relativamente menores. Fechamientos K-Ar y U/Pb muestran que los plutones son mas viejos (79.83 Ma) hacia el oeste y mas jovenes hacia el este, donde sus edades varian entre 55 y 65 Ma. Las facies volcanicas cogeneticas proporcionaron edades U/Pb en zircon de 60 y de 70 a 90 Ma en la region central. Un pulso mas joven, de ~50 Ma, esta presente en la porcion occidental de la SMOc. Valores isotopicos de Sr y Nd incluyen relaciones iniciales de 87Sr/86Sr de 0.70547 a 0.70715 y valores de �ÃNd de -3.3 a -6.3. Estos resultados son consistentes con el desarrollo de un arco magmatico relacionado a subduccion que fue emplazado en una corteza continental madura.

  La anchura actual del arco es >300 km y sugiere el desarrollo de una subduccion de bajo angulo, que produjo un volumen signifi cativo de magmatismo. Aunque la edad de este magmatismo decrece con la distancia al limite de placa, la tendencia no es regular y la actividad entre 55 y 65 Ma fue emplazada sobre una franja amplia de al menos 200 km. Los resultados tambien apoyan una confi guracion en la cual el arco Laramide en el sur de Sonora es la continuacion del batolito de las Cordilleras Peninsulares de Baja California. Sin embargo, el LA muestra contrastes importantes con el batolito del sur de Sinaloa, el cual es mas angosto, con un rango amplio de edades y tiene caracteristicas geoquimicas e isotopicas consistentes con el emplazamiento en una corteza mas joven y menos madura (terreno Guerrero).

• English

  We examined an east-west transect from the Gulf of California to the volcanic province of the Sierra Madre Occidental (28°30�N). The transect is divided into three geologic regions: 1) The coastal region (COR) is characterized by scattered exposures of Laramide plutons lying beneath the modern and late Tertiary sediments. No outcrops of the volcanic component (Tarahumara Formation) were found there; 2) The central region (CER) is dominated by widespread outcrops of both the Laramide batholith (LB) and coeval volcanic and volcaniclastic rocks. Exposures of intrusive contacts confi rm the close relationship of the plutonic and volcanic rocks there; 3) The eastern segment (SMOc) with exposures of the Laramide arc (LA) that are mostly concealed by the Tertiary Sierra Madre Occidental volcanic rocks. The plutonic rocks in the COR are granodiorite and tonalite and, further inland, they change to granodiorite and granite. Extensive hydrothermal alteration largely obscures textures in the volcanic rocks, but fresh samples range from andesite, dacite and less rhyolite. Chemically, the plutons are medium-K to high-K calc-alkaline, LREE-enriched and with relatively minor europium anomalies. K-Ar and U/Pb dating shows that plutons are older (79�83 Ma) to the west and younger to the east, where age ranges between 55 and 65 Ma throughout the remainder of the transect. The coeval volcanic facies yielded zircon U/Pb ages of 60 Ma, and 70 to 90 Ma within the CER. A younger pulse at ~50 Ma is present in the west of the SMOc region. Radiogenic Sr and Nd isotope values range from initial 87Sr/86Sr 0.70547 to 0.70715 and åNd varies from -3.3 to -6.3. All of these results are consistent with development of a subductionrelated magmatic arc that was emplaced within mature continental crust. The present-day width of the arc is >300 km, which suggests development of a low-angle subduction confi guration that produced a signifi cant volume of magmatism. Although the age decreases with the distance to the plate margin, the trend is not regular, and the activity between 55 and 65 Ma is at least 200 km in width. The results also support a confi guration in which the Laramide arc of the mainland of southern Sonora is a continuation of the Peninsular Ranges batholith of Baja California. However, the LA shows signifi cant contrasts with the batholith of southern Sinaloa, which is narrower and has a larger age range. The southern Sinaloa batholith also has compositional and isotopic characteristics consistent with emplacement within a younger and less mature crustal domain (Guerrero terrane).