Estudios isotópicos de Hf en zircones de granitoides pérmicos en el NW de México: Evidencia de mezcla de magmas generados a partir de la fusión de múltiples fuentes corticales

This study presents new Lu-Hf isotopic data for magmatic zircons from Permian granitoids interpreted to be associated with the early stages of subduction in NW Mexico. In-situ microanalyses by LA-MC-ICPMS technique indicate large variations in Hf isotopic compositions of zircons with the same age and from the same granitic rock sample (up to 15 epsilon Hf units). The range of initial epsilon Hf values for these Permian zircons is between -9.0 and -24.9, suggesting a mixture of magmas derived from melting of different crustal sources to generate the precursor magmas that formed the granitoids. The Hf crustal model ages for zircons vary in a range between 1.59�2.39 Ga, with most of the values between 1.6�1.8 Ga, indicating that Proterozoic basement rocks, similar to those present in NW Mexico today, were the source of melting to form the predecessor magmas for the Permian granitoids. The Hf isotopic data presented in this study indicates a complex process of crustal magma formation that cannot be revealed from just conventional whole rock geochemical and isotopic studies (e.g., major and trace elements and Sm-Nd isotopes). Our hypothesis about the evolution of crust/mantle input in magma genesis in NW Mexico from Proterozoic to the present proposes that the mantle played an important role in the initial stages of crustal formation (magmatism) during the Paleoproterozoic. Subsequently, from Mesoproterozoic to Permian time, the crust had a preponderant role in the generation of magmas. During the Jurassic and Cretaceous periods, the crustal input in magma formation starts to be significantly reduced in these subduction related magmas, to the point that Cenozoic felsic volcanic rocks have a large mantle component, but being this more extreme during the Quaternary, as basaltic lavas have an asthenospheric mantle signature with no evidence of crustal input (e.g., Pinacate Volcanic Field).En este trabajo se presentan datos isotópicos de Lu-Hf en zircones magmáticos de granitoides pérmicos asociados a subducción en el NW de Sonora, México. El microanálisis in situ realizado por la técnica de LA-MC-ICPMS muestra amplias variaciones en las composiciones isotópicas de Hf en zircones de la misma edad en una misma muestra de granitoide (hasta 15 unidades épsilon Hf). El rango de valores de épsilon Hf inicial para estos granitoides va desde -9.0 hasta -24.9. Esta variación sugiere una mezcla de magmas derivados de la fusión de diversas fuentes corticales que originaron a los granitoides pérmicos. Las edades modelo corticales de Hf para estos granitoides varían de 1.59 a 2.39 Ga, predominando el rango de 1.6-1.8 Ga, sugiriendo la fusión del basamento proterozoico que aflora en el noroeste de México para la formación de los granitoides pérmicos. Las relaciones isotópicas de Hf obtenidas ilustran la complejidad de los procesos de formación de magmas en la corteza continental. Esta complejidad raramente es revelada por estudios convencionales de geoquímica de elementos mayores y traza e isótopos de Sm-Nd en roca total. Nuestra hipótesis para la generación de magmas desde el Proterozoico al reciente en el NW de México establece que inicialmente el manto contribuyó de manera importante en la formación de magmatismo paleoproterozoico. Posteriormente, desde el Mesoproterozoico hasta el Pérmico la corteza ha jugado un papel significativo en la generación de magmas. Durante el Mesozoico la participación cortical se reduce y en el Cenozoico, y más aún en el Cuaternario, la contribución del manto se incrementa y es muy significativa, terminando con magmatismo astenosférico basáltico (e.g., El Pinacate)

Rocas graníticas pérmicas en la Sierra Pinta, NW de Sonora, México: Magmatismo de subducción asociado al inicio del margen continental activo del SW de Norteamérica

Multidisciplinary studies in the Sierra Pinta area in NW Sonora, including U-Pb zircon geochronology, mayor and trace element geochemistry as well as Sm-Nd isotopic studies have allowed a precise characterization of Permian granitic rocks. The results suggest the existence of a suite of Permian granitoids with U-Pb zircon ages between ~275 y ~258 Ma. Initial epsilon Nd values between -19.2 and -10.4 and corresponding Nd model ages (TDM) between 2.5 and 1.6 Ga, as well as some geochemical characteristics, indicate melting of Proterozoic crustal basement associated to the early stages of subduction forming the continental magmatic arc of SW North America. It is likely that this Permian magmatic pulse in NW Sonora was part of a larger event in the American Cordillera extending from western-southwestern USA, passing through northern Mexico and up to central and southern Mexico and, perhaps, to northern South America (i.e., Colombia). We suggest that the occurrence of the Permian granitoids in Sierra Pinta is associated with a Paleoproterozoic crustal weakness zone formed by a narrow stretch of the Yavapai crustal province. This weakness zone could have acted as a channel-way that facilitated the ascent towards higher crustal levels of the first magmas generated by subduction.Estudios geológicos multidisciplinarios realizados en rocas cartografiadas en el área de Sierra Pinta, en el NW de Sonora, que incluyeron geocronología U-Pb en zircones, estudios isotópicos de Sm- Nd en roca total y geoquímica de elementos mayores, traza y tierras raras, han permitido un precisa caracterización de rocas graníticas pérmicas. Los datos muestran la existencia de rocas pérmicas con edades U-Pb en zircones entre ~275 y ~258 Ma y valores iniciales de épsilon Nd de -19.2 a -10.4 (edades modelo Nd TDM entre 2.5 y 1.6 Ga). Estos datos, junto con los estudios geoquímicos, indican fusión de basamento cortical proterozoico relacionada a los estadios iniciales de la subducción que propició el establecimiento de un arco magmático continental en el SW de Norteamérica. Probablemente este pulso magmático es parte de un gran evento a nivel cordillerano que se extiende desde el SW de los EE. UU. pasando por Sonora, Chihuahua y Coahuila hasta el centro y sur de México, y quizás hasta el norte de Sudamérica (específicamente Colombia). La ocurrencia de estas rocas graníticas pérmicas en la Sierra Pinta podría asociarse a una zona de debilidad cortical formada por una franja angosta de basamento paleoproterozoico Yavapai, como el encontrado en algunos lugares del NW de Sonora, que sirvió para que los primeros magmas generados por subducción ascendieran con mayor facilidad hacia la superficie