Universidad Nacional Autónoma de México Posgrado en Ciencias de la Tierra Centro de Geociencias

ESTRATIGRAFÍA REGIONAL Y SIGNIFICADO TECTÓNICO DEL GRUPO COMONDÚ EN BAJA CALIFORNIA SUR, MÉXICO Tesis Que para optar por el grado de: Maestra en Ciencias de la Tierra Presenta:

Juana Iisel Durán Calderón Tutor:

Dr. Luca Ferrari (Centro de Geociencias, UNAM)

Miembros del comité tutoral: Dra. Teresa Orozco Esquivel (Centro de Geociencias, UNAM) Dr. Michelangelo Martini (Instituto de Geología, UNAM) Dra. Lucia Capra Pedol (Centro de Geociencias, UNAM) Dr. Carlos Ortega Obregon (Instituto de Geología, UNAM)

-Juriquilla, Qro. 2016-

Declaro conocer el Código de Ética de la Universidad Nacional Autónoma de México, plasmado en la Legislación Universitaria. Con base en las definiciones de integridad y honestidad ahí́ especificadas, aseguro mediante mi firma al calce que el presente trabajo es original y enteramente de mi autoría. Todas las citas de, o referencias a, la obra de otros autores aparecen debida y adecuadamente señaladas, así́ como acreditadas mediante los recursos editoriales convencionales.

Dedicatoria A mi familia; pasado, presente y futuro A Andrés

“Eso es lo que siempre he soñado, Míster Bones. Mejorar el mundo. Llevar un poco de belleza a los grises y monótonos rincones del alma. Se puede hacer con un tostador, con un poema, y se puede hacer tendiendo la mano a un desconocido. Da igual cómo se haga. Dejar el mundo un poco mejor de como lo has encontrado. Eso es lo máximo a que puede aspirar un hombre”

Tombuctú, Paul Auster

Agradecimientos Agradezco sincera e infinitamente a mi asesor el Dr. Luca Ferrari, quien sin duda es un parteaguas en mi formación profesional. Agradezco la empatía y ecuanimidad con la que condujo esta tesis. Por tener las puertas de su oficina siempre abiertas y la disposición para despejarme cualquier duda; por todo lo que he aprendido gracias a él sobre procesos geodinámicos, tectónica, geofísica, recursos energéticos, economía, política, historia, etc.; por confiar en mí y en mis capacidades que no son muchas pero que sigo cultivando; por su apoyo incondicional en campo y en el aula durante toda la maestría, y antes, por su paciencia, esfuerzo y dedicación durante el desarrollo y revisión de esta tesis. Agradezco también a la Dra. Teresa Orozco por ser una excelente compañía y apoyo en campo, por tener siempre la disposición para aclarar mis dudas, por sus atinados comentarios que ayudaron a mejorar esta tesis. He sido muy afortunada de poder trabajar en campo con el Dr. Scott Bryan; un gran geólogo. Agradezco todo el apoyo y la amable disposición para aclarar cualquier duda que tuve. Al Dr. Michelangelo Martini, por sus críticos y constructivos comentarios que ayudaron a mejorar esta tesis. Al Dr. Carlos Ortega, por tener siempre las puertas abiertas y la disposición para despejarme cualquier duda sobre el fechamiento de las muestras, por sus comentarios que enriquecieron esta tesis. A la Dra. Lucia Capra, por tomarse el tiempo de revisar esta tesis a pesar de sus innumerables compromisos administrativos, por sus críticas y comentarios que nutrieron ampliamente este trabajo. Definitivamente este camino habría sido un poco más difícil sin el apoyo incondicional e irracional de Andrés Omassi, fuente constante de amor, paz y armonía que equilibra mi ser… Sin duda alguna mi más profundo y eterno agradecimiento a mis padres Ofelia y Ausencio quienes siempre y sin reparos han confiado en mí, por apoyarme incondicionalmente de todas las formas posibles para cumplir mis sueños, por ser mi columna vertebral. A mis hermanas Teresa y Alejandra, a Emiliano† que siempre llevaré en mi corazón, a Vale y Matías. A toda la familia Calderón Cisneros por ser pilar de mi formación personal y profesional, por su invaluable apoyo.

Al Dr. Manuel Ibarra Cisneros, quien me abrió las puertas de su casa cuando lo necesité y por lo que le estoy infinitamente agradecida. A mis amigos y amigas que llevo en el alma siempre, por su verdadera amistad, por escucharme y poner cara de interés en aquellos momentos en los que sólo hablé del “Grupo Comondú”; por comprenderme en aquellos momentos en los que no devolví llamadas ni mensajes y por ser un salvavidas en aquellos momentos de estrés en la maestría; a Ross Hernández, Diana Vargas, Raúl Machuca, Aura Ponce, Gaby Galleta, Alberto González, Iván SP, Güero, Topo, Ivette, Velia, Moho, e Itzury Morales. Agradezco a mis compañeros y amigos del Centro de Geociencias y del Instituto de Geología con los que compartí cervezas, geo-charlas y salidas a campo; por brindarme su apoyo y amistad en todo momento. Agradezco inmensamente a Marta Pereda, pilar del Centro de Geociencias quien me apoyó con todos los trámites burocráticos y más. Agradezco de manera muy especial a todas aquellas personas del Centro de Geociencias, del Instituto de Geología, del Instituto de Geofísica y del Centro de Investigación y Estudios Superiores de Ensenada que me orientaron en la parte técnica y analítica, cuyos resultados son parte medular de esta tesis; a María del Consuelo Romo Macías, Teodoro Hernández Treviño y a Susana Rosas por las facilidades y apoyo otorgados para la separación de minerales, al Dr. Alexander Iriondo, Concepción Arredondo y Walter Reategui por enseñarme y apoyarme en el uso del Microscopio Electrónico de Barrido, para la obtención de las imágenes de cátodoluminiscencia; al Dr. Luigi Solari por los fechamientos U-Pb; A la Dra. Margarita López y a Miguel Ángel García por los fechamientos Ar-Ar; a Tomás Vázquez por la preparación de las láminas delgadas; A Fernando Núñez Useche por permitirme usar el laboratorio de petrografía en todo momento, incluso en vacaciones. Esta tesis se desarrolló bajo el marco del proyecto PAPIIT IN111114, “El magmatismo Oligo-Mioceno de la parte sur de la Sierra Madre Occidental y del Grupo Comondú: ¿fase terminal de la subducción o inicio del rifting del Golfo de California?”

Resumen La parte sur de la Península de Baja California, en la margen suroccidental del rift del Golfo de California, se encuentran depósitos volcánicos, volcanoclásticos y volcanosedimentarios del Oligoceno superior al Mioceno medio que han sido agrupados en el Grupo Comondú, la distribución de este grupo se da a lo largo de un cinturón de ~300 km de longitud alineado NNW-SSE y que forma la Sierra La Giganta, donde alcanza un espesor máximo de ~800 m. El Grupo Comondú ha sido tradicionalmente interpretado como el producto de la facies distales, proximales y de núcleo de un arco volcánico ubicado al este y que iba migrando hacia Baja California (llamado Arco Comondú), y asociado a la subducción de los últimos remanentes de la placa Farallón por debajo de la placa Norteamericana. En este trabajo se revisa la estratigrafía y la temporalidad del Grupo Comondú con base en observaciones de campo, nuevas edades de rocas volcánicas y sedimentarias por el método U-Pb y la integración de una cartografía regional de síntesis. Como resultado, en este trabajo proponemos una revisión de la estratigrafía del Grupo Comondú y de su génesis. Sugerimos que la definición de Grupo Comondú se limite a las unidades volcánicas de proveniencia local y los productos de erosión a ellas asociados. Estas unidades están constituidas por secuencias de brechas sedimentarias de origen volcánico, depósitos de flujos de bloques y ceniza, domos, diques y escasas coladas de lava constituidas en su mayoría por dacitas de hornblenda y plagioclasa. Areniscas y conglomerados volcánicos están intercalados a diferentes niveles de la secuencia. Nuevos fechamientos por U-Pb aunados a las edades Ar-Ar publicadas en la literatura indican que las unidades volcánicas se emplazaron desde ~19 a los ~14 Ma y las unidades sedimentarias presentan edades máximas de depósito similar ~18 a los ~14 Ma. Estos depósitos cubren discordantemente a las unidades pre-Comondú representadas por areniscas y conglomerados intercalados con rocas piroclásticas silícicas correspondientes a facies distales de la Sierra Madre Occidental (SMO). Nuestras observaciones de campo en varios transectos desde San Juan de la Costa hasta la Península Concepción, sugieren que el Grupo Comondú podría tener una génesis distinta a lo que se había propuesto en la literatura, relacionada a un ambiente tectónico de extensión y que generó el magmatismo que dio origen este grupo. Nuestra hipótesis alternativa plantea que este magmatismo empieza a emplazarse

a los ~19 Ma, a través de sistemas de fallas normales dando origen a secuencias volcánicas y volcanoclásticas, y que éstas y las unidades asociadas su erosión y removilización, se depositaron en una cuenca tipo semigraben limitada al este por un alto estructural constituido por granitoides de los Batolitos Peninsulares que afloran tanto en la península Concepción como en la islas al este de Baja California. Circones detríticos de las areniscas eólicas, marinas y fluviales de las unidades preComondú, presentan importantes poblaciones de edad Cretácica de ~70 y ~100 Ma, sugiriendo que para cuando éstas unidades se depositaron algunos cuerpos batolíticos ya estaban exhumados. En cambio los circones detríticos de las areniscas en la parte inferior del Grupo Comondú presentan una marcada disminución de edades cretácicas y una abundancia de circones del Mioceno temprano y medio, lo que sugiere una fuente de aporte de sedimentos más restringida. Por otro lado, algunas de las unidades volcánicas dentro del Grupo Comondú presentan texturas relacionadas con un emplazamiento en agua (hialoclastitas y peperitas). Todos estos datos soportan la hipótesis de un ambiente extensional para el depósito del Grupo Comondú y que se daría antes del cese de la subducción.

Abstract Upper Oligocene to middle Miocene volcanic, volcanoclastic and volcanosedimentary rocks in the southwestern margin of the Gulf of California rift in Baja California Sur, Mexico; have been known as Comondu Group. This group is distributed along a ~300 km NNW-SSE belt that reach in the Sierra La Giganta as much as ~800 m. The Comondú Group has been interpreted in previous studies as deposits of distal, proximal and core facies of a volcanic arc located at the east and migrated to Baja California named Comondú Arc. This arc was traditionally associated to the subduction of the remnants of the Farallon plate beneath Norteamerican plate. In this work we review the stratigraphy and timing of the Comondu Group based on fieldwork observations, new volcanic and sedimentary U-Pb ages and the integration of a synthetic regional cartography. By our results we put forward a stratigraphic review of the Comondu Group and its genesis. We propose that the definition of this group should be restricted to the local provenance volcanic units and their associated rocks which are mainly made up of hornblende and plagioclase dacitic dikes, domes, some lava flows, block and ash flow deposits which come from the domes and volcanosedimentary breccia sequences, sandstones and conglomerates are intercalated at different levels. The upper part of the succession it’s composed of andesitic lava flows. New U-Pb ages joined whit previous published Ar-Ar ages suggest the volcanic units were emplaced at ~19 and ~14 My and for the sandstones intercalated maximum deposits ages likely ~18 and ~14 My. The deposits of this new defined Comondu Group uncomformably overlies pre-Comondu units composed of sandstones and conglomerates intercalated with silicic pyroclastic rocks corresponding to distal facies of Sierra Madre Occidental (SMO) in turn overlies Eocene to lower Miocene fluvial, aeolian and marine sequences. Our field observations along several transects in Baja California Sur between San Juan de la Costa to Concepción peninsula suggest that the Comondu Group could have a different genesis what had been proposed previously, related whit an extensional tectonic setting prior to the end of subduction which generated the magmatism that gave rise to this group. Our alternative hypothesis pose that this magmatism starts to emplace at ~19 My by along systems of normal faults, giving rise to a volcanic an volcanoclastic

sequences and that the units associated with erosion and remobilization of these were deposited in a half graben basin bounded to the east by a structural high of ganitoids from peninsular batholiths that crop out both in Concepción peninsula as in the eastern islands in Baja California Sur. Detrital zircons from fluvial, aeolian and marine sandstones of the pre Comondu units contain a dominant Cretaceous populations whit main peaks at ~70 and ~100 My suggesting that when this were deposited some batholithic bodies were actually exhumed. On the other hand sandstones intercalated in the lower part of the Comondu Group reveal a different detrital age spectrum whit earlier and middle Miocene detrital zircons progressively overwhelming those of late Cretaceous, interpreted to reflect more restricted sediment sourcing. Furthermore some volcanic unis within Comondu Group show some textures related to a subaqueous emplacement (eg. hyaloclastites, peperites), this suggest a subsidence. All this data support the hypothesis of an extensional tectonic setting prior to the end of subduction for the deposit of Comondú Group.

ESTRATIGRAFÍA REGIONAL Y SIGNIFICADO TECTÓNICO GRUPO COMONDÚ EN BAJA CALIFORNIA SUR, MÉXICO.

DEL

CONTENIDO CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................... 1 1.1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 4 1.2 LOCALIZACIÓN ................................................................................................. 5

CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES ......................................................................... 6 2.1 APERTURA CONTINENTAL Y SISTEMAS DE RIFTS ................................................. 6 2.1.1 SEDIMENTACIÓN EN CUENCAS EXTENSIONALES ....................................................... 8 2.2 RIFT DEL GOLFO DE CALIFORNIA ...................................................................... 9 2.3 ESTRATIGRAFÍA REGIONAL CENOZOICA DE BAJA CALIFORNIA SUR .................... 12 2.3.1 UNIDADES PRE -COMONDÚ ..................................................................................... 12 2.3.2 GRUPO COMONDÚ .................................................................................................. 20 2.4 EL PROBLEMA DE LA NOMENCLATURA .............................................................. 23 2.4.1 FORMACIÓN S AN GREGORIO. ................................................................................. 24 2.4.2 FORMACIÓN ISIDRO ................................................................................................ 25 2.4.3 FORMACIÓN E L S ALTO ........................................................................................... 26 2.4.5 GRUPO COMONDÚ .................................................................................................. 27 2.5 LOS LÍMITES Y LITOLOGÍA DE LA UNIDAD CLÁSTICA INFERIOR ........................... 30

CAPÍTULO 3. MUESTREO Y PETROGRAFÍA ....................................................... 32

.1 CONTEXTO GEOLÓGICO DE LAS MUESTRAS ......................................................... 34 3.2 DESCRIPCIÓN PETROGRÁFICA........................................................................... 34 3.2.1

SAN J UAN DE LA COSTA .................................................................................. 34

3.2.2

SAN EVARISTO ................................................................................................. 38

3.2.3

T IMBABICHI ..................................................................................................... 39

3.2.4

AGUA V ERDE ................................................................................................... 44

3.2.5

LORETO ........................................................................................................... 45

3.2.6

PENÍNSULA CONCEPCIÓN ................................................................................. 56

CAPÍTULO 4. GEOCRONOLOGÍA .................................................................... 59 4.1

FUNDAMENTOS TEÓRICOS ........................................................................... 59

4.1.1 4.2

MÉTODO URANIO -T ORIO (U-T H)-PLOMO (PB) ................................................. 59

PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE MUESTRAS ...................................................... 63

4.2.1

PREPARACIÓN DE MUESTRAS PARA FECHAMIENTO EN CIRCONES DETRÍTICOS Y

MAGMÁTICOS .................................................................................................................. 64

4.3

RESULTADOS ............................................................................................. 66

4.3.1 BASAMENTO GRANÍTICO ........................................................................................ 69 4.3.2 UNIDADES OLIGOCENAS ......................................................................................... 70 4.3.3 UNIDADES MIOCENAS ............................................................................................ 80

CAPÍTULO 5. ESTRATIGRAFÍA REGIONAL .......................................................... 91 5.1 SAN JUAN DE LA COSTA ................................................................................... 94 5.2 SAN EVARISTO ................................................................................................. 95

5.3 TIMBABICHI ..................................................................................................... 99 5.4 AGUA VERDE ................................................................................................ 108 5.5 LORETO ........................................................................................................ 112 5.6 PENÍNSULA CONCEPCIÓN ............................................................................... 121 5.7 CORRELACIÓN DE UNIDADES.......................................................................... 124

CAPÍTULO 6. DISCUSIÓN .......................................................................... 129 6.1 ¿ES LA UNIDAD CLÁSTICA INFERIOR PARTE DEL GRUPO C OMONDÚ ? ................. 129 6.2 DISTRIBUCIÓN DEL GRUPO COMONDÚ EN BAJA CALIFORNIA SUR .................... 134 6.3 GEOCRONOLOGÍA DEL GRUPO C OMONDÚ Y UNIDADES PRE -COMONDÚ ............ 136 6.4 GÉNESIS DEL GRUPO COMONDÚ .................................................................... 138

CAPÍTULO 7. CONCLUSIONES ..................................................................... 143 REFERENCIAS ........................................................................................ 145 ANEXO .............................................................................................. 157

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 1. Introducción El Golfo de California representa uno de los principales rifts continentales del Cenozoico y el único en formarse en la proximidad de un margen continental donde hubo subducción por más de 100 Ma. Tanto el inicio del proceso de adelgazamiento litosférico que llevó a la ruptura continental como la naturaleza del vulcanismo asociado, han sido poco estudiados en la margen occidental del Golfo de California a pesar de que definir estos aspectos es crucial para comprender el mecanismo responsable de la formación del rift. A lo largo del margen este de Baja California Sur, aflora una secuencia volcánica y vulcanosedimentaria de edad Oligoceno tardío–Mioceno medio, cuya naturaleza aporta valiosa información sobre la historia magmática y tectónica previa a la apertura del Golfo California. Tradicionalmente la génesis de esta secuencia ha sido atribuida a la existencia de un arco volcánico conocido como Arco Comondú, el cual ha sido asociado a la subducción de los remanentes de la placa Farallón por debajo de la placa Norteamericana y que migraría para el Mioceno medio desde el actual Golfo de California hasta la región que ahora forma la costa este de la península de Baja California. Los productos de la erosión de este arco elevado se habrían depositado en la zona de antearco dando origen a esta secuencia (Hausback, 1984; Sawlan, 1991; Umhoefer et al., 2001, 2011; Drake, 2005). El Grupo Comondú como se ha denominado más recientemente a esta secuencia, fue dividido en tres unidades principales (Umhoefer et al. 2001): a) unidad clástica inferior, b) unidad media de brechas y flujos de lava y c) unidad superior de flujos de lava y brecha. La unidad clástica inferior es de composición predominantemente silícica y está constituida por secuencias de areniscas fluviales y eólicas, tobas resedimentadas, conglomerados e intercalaciones de tobas. Los fechamientos hechos a esta unidad por Ar-Ar y U-Pb constriñen su emplazamiento entre ~24 y ~19 Ma (Umhoefer et al., 2001; Drake, 2005; Godínez et al., 2010). Las unidades media y superior están compuestas por

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Capítulo 1. Introducción potentes capas de brecha sedimentaria de origen volcánico, flujos de lava, domos, diques de composición predominantemente dacítico-andesítica, y en raros casos presentan intercalaciones de tobas e ignimbritas riolíticas así como areniscas. Los fechamientos hechos a estas unidades asignan un rango de edad de ~19 a ~12 Ma (Hausback, 1984; Umhoefer et al., 2001; Drake, 2005). Estas tres unidades representan en el modelo tradicional, las facies distal, proximal y de núcleo del Arco Comondú, respectivamente (Hausback, 1984; Umhoefer et al., 2001) (Figura 1).

Figura 1. Mapa de distribución de las facies volcánicas del Grupo Comondú (modificado Hausback, 1984)

Trabajos geológicos recientes soportados por nuevas edades para rocas del Golfo de California, la Sierra Madre Occidental y la península de Baja California, documentan

2

Capítulo 1. Introducción una correlación temporal entre estas tres provincias, todas asociadas a un régimen extensional (Ferrari et al., 2013; Bryan et al., 2014; Duque et al., 2015), lo que pone en duda el origen del Grupo Comondú y de la Sierra Madre Occidental. Ferrari et al. (2013) y Bryan et al. (2014) presentan un análisis sobre la correlación temporal y composicional del Grupo Comondú con los pulsos oligocenos y miocenos de la Sierra Madre Occidental y sugieren que estas dos provincias no se asocian a un arco volcánico tradicional de suprasubducción, sino a la extensión previa al término de la subducción, debido a la descompresión del manto. En el caso del Grupo Comondú, el magmatismo dacítico-andesítico característico de los miembros medio y superior se habría originado por mezcla de magmas en la corteza y emplazado en una cuenca extensional a través de sistemas fisurales (Bryan et al. 2014). En cuanto al inicio de la extensión que dio origen al Golfo de California se ha documentado que para la margen este del rift, el inició de ésta fue por lo menos desde el Oligoceno tardío (Ferrari et al., 2013; Murray et al., 2013). Mientras que para el área del Golfo de California se ha reportado que plutones del Mioceno temprano y medio se enfriaron por debajo de la temperatura de cierre de la biotita (350-400 ºC) en un tiempo muy corto (