Falla de Caltepec BOLETN DE LA SOCIEDAD GEOLGICA MEXICANA VOLUMEN CONMEMORATIVO DEL CENTENARIO GRANDES FRONTERAS TECTNICAS DE MXICO TOMO LVII, NM. 1, 2005, P. 83-109

83D DAGEOL CA GI

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1904

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2004 . I C AN A A

C i e n A os

La falla de Caltepec: races expuestas de una frontera tectnica de larga vida entre dos terrenos continentales del sur de MxicoMariano Elas-Herrera1,*, Fernando Ortega-Gutirrez1, Jos Luis Snchez-Zavala1, Consuelo Macas-Romo1, Amabel Ortega-Rivera2, Alexander Iriondo3Instituto de Geologa, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacn, 04510, Mxico, D.F. 2 Estacin Regional del Noroeste, Instituto de Geologa, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, L.D. Colosio y Madrid S/N, Campus Unison, Apartado Postal 1039, 83000 Hermosillo, Mxico 3 Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, Campus Juriquilla, Quertaro, Qro., 76230, Mxico *elias@servidor.unam.mx1

Resumen En este trabajo se discuten las caractersticas geolgicas de la falla de Caltepec, una zona de cizalla de larga vida con direccin norte-sur y mecanismo transpresional derecho que separa a los terrenos Zapoteco al oriente y Mixteco al poniente al nivel de sus basamentos metamrcos (complejos Oaxaqueo y Acatln). Los excelentes aoramientos (rea de Caltepec) que exponen completamente el contacto en una anchura variable entre 2 y 6 km revelan una actividad tectonomagmtica y metamrca del Prmico temprano relacionada con la yuxtaposicin de los complejos cristalinos durante la consolidacin de Pangea, y registran tambin perodos mltiples de reactivacin mesozoicos, cenozoicos y probablemente hasta recientes. Con base en la cartografa geolgico-estructural detallada y estudios petrogrcos, geocronolgicos e isotpicos, se determin un rango de edad de 275.6270.4 Ma para el evento de cizalla dctil en la zona de falla mediante fechamientos U-Pb en circones de un leucosoma anatctico y granito sintectnico (granito Cozahuico). Se establece tambin una estructura en semior con su cima en posicin casi vertical y su base cabalgada hacia el poniente con desplazamientos indeterminados. Las relaciones iniciales de 87Sr/86Sr (0.70435-0.70686) y edades modelo Sm-Nd (TDM) (1.0-1.6 Ga) para el granito Cozahuico y el leucosoma indican un origen por mezcla magmtica entre corteza local proterozoica y una componente de manto empobrecido. La edad leonardiana de la cobertura discordante (Formacin Matzitzi) y una edad de enfriamiento 40Ar/39Ar (moscovita) de 268.6 Ma para un esquisto de mica milontico en la base de la cabalgadura, implica tasas altas de enfriamiento (~180C/Ma) y levantamiento durante el Prmico. Por otro lado, el registro sedimentolgico adyacente indica reactivacin tectnica intensa durante el Cretcico Inferior, Palegeno y Negeno a lo largo de la falla de Caltepec, alternando con periodos de estabilidad tectnica relativa durante el Trisico, Jursico y Cretcico medio. La orientacin paralela de las fallas de Caltepec y Oaxaca, distante decenas de kilmetros al oriente de la primera, se interpreta como partes de un sistema estructural sincrnico y dinmicamente acoplado que ha estado liberando alternadamente los esfuerzos tectnicos asociados con la ruptura de Pangea y la evolucin del margen del Pacco del sur de Mxico desde el Jursico hasta el Holoceno en esta regin. Palabras clave: Falla mayor, lmite de terrenos, Complejo Acatln, Complejo Oaxaqueo, Mxico meridional.

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Elas-Herrera et al.

Abstract This work presents the main geologic characteristics of the long-lived Caltepec fault zone, a N-S trending, righttranspressional shear zone that separates the Zapoteco terrane on the east from the Mixteco terrane on the west at their basement level (Oaxaqueo and Acatlan complexes). The high quality of the outcrops (Caltepec area), entirely exposing a 2-6 km wide tectonic contact, reveals protracted and polyphase tectonic activity on the fault from at least early Permian time to the present. Based on detailed geological mapping, petrography, geochronology, and isotopic studies, it is shown that the tectonothermal event in the Caltepec fault zone is related to the oblique collision of the metamorphic complexes during the amalgamation of Pangea. An anatectic leucosome and the resulting syntectonic granite (Cozahuico granite) in the fault zone yielded U-Pb zircon ages of 275.6 and 270.4 Ma. It is also established a half-ower structure for the fault zone, with the top lying almost vertical and its base thrusted westward with unknown displacements. The initial 87Sr/86Sr ratios (0.70435-0.70686) and Sm-Nd model ages (TDM) (1.0-1.6 Ga) for the Cozahuico granite and leucosome indicate a magmatic mixture that originated from melted Proterozoic crust and a component of depleted mantle. The leonardian age for the cover (Matzitzi Fm.) and a 40Ar/39Ar cooling age (muscovite) of 268.6 Ma for a mylonitic mica schist at the sole of the thrust, implies high ratios of cooling (~180C/Ma) and uplift during the Permian. On the other hand, the adjacent sedimentological record indicates intense tectonic reactivation during Early Cretaceous, Paleogene, and Neogene times along the long-lived Caltepec fault zone, alternating with periods of relative tectonic quiescence during Triassic, Jurassic, and mid Cretaceous times. The trend of the Caltepec fault zone, parallel to the Oaxaca fault, distant only a few kilometers to the east, is interpreted as part of a synchronous and dynamically coupled tectonic system. This coupled system has liberated tectonic stresses associated with the rupture of Pangea and the evolution of the Pacic margin of southern Mexico from Jurassic to Holocene times. Key words: Major fault, terrane boundary, Acatln Complex, Oaxacan Complex, southern Mexico.

1. Introduccin El sur de Mxico es sin duda una de las regiones del pas que presenta ms problemas geolgicos sin resolver, ya que su evolucin tectnica dista mucho de ser plenamente comprendida en trminos de una visin moderna de tectnica de placas. Las rocas de esta regin, cuya ubicacin en modelos de reconstruccin paleogeogrca ha sido incierta desde hace casi cuatro dcadas (e.g., Bullard et al., 1965), estn agrupadas en los terrenos Zapoteco, Mixteco, Cuicateco, Chatino y Guerrero meridional (Figura 1). En conjunto las rocas registran una historia geolgica de >1.0 Ga ligada esencialmente a los sistemas orognicos Grenvilliano, Apalachiano-Alleghaniano y Cordillerano de Amrica del Norte, as como a eventos geolgicos relacionados con el rompimiento y dispersin de Pangea y con la evolucin tectnica cenozoica de la cuenca del Pacfico que modificaron sustancialmente escenarios anteriores. El sur de Mxico es, por lo tanto, una regin en donde los fenmenos a nivel cortical de deformacin, metamorsmo y magmatismo y reactivacin de estructuras preexistentes (e.g., Holdsworth et al., 1997, 2001a, 2001b) ocurrieron a gran escala y a diferentes profundidades durante los procesos de sepultamiento o de exhumacin de la regin a lo largo de su historia. Uno de los mejores ejemplos de estructuras mayores con reactivaciones mltiples en esta regin del pas es justamente la falla de Caltepec. Esta falla es elemento fundamental en la conformacin estructural del sur de Mxico y tema central

del presente trabajo. La falla de Caltepec es una zona de cizalla longeva con una historia compleja de deformacin dctil y frgil que representa el contacto tectnico entre los basamentos cristalinos Acatln del Paleozoico y Oaxaqueo del Mesoproterozoico, y delimita a los terrenos Mixteco y Zapoteco (Figura 1). 1.1. Antecedentes Desde principios del siglo pasado la relacin geolgica entre los complejos metamrcos de las regiones de Acatln y Oaxaca fue motivo de especulaciones (Ordez, 1905, 1906). No fue sino hasta casi siete dcadas despus cuando De Cserna (1970) retom este aspecto de la geologa de la parte centro-meridional de Mxico enfatizndolo y discutindolo como uno de los problemas principales a resolver. Sin embargo, debido a que la zona de contacto entre ambos complejos est casi en su totalidad cubierta por rocas fanerozoicas no metamrcas, y slo aora plenamente en una localidad poco accesible al sur de Caltepec, zona limtrofe entre los estados de Puebla y Oaxaca (Figura 2), los primeros detalles sobre la naturaleza de este contacto empezaron a conocerse hasta mediados de los aos 70 del siglo pasado. El contacto entre los complejos Acatln y Oaxaqueo fue documentado por primera vez en la barranca El Carrizal, 10 km al SSE del poblado de Caltepec, Puebla, por Ortega-Gutirrez (1975) en su tesis doctoral. En este primer reporte, el contacto, que tiene un

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rumbo general N-S, fue descrito como una zona de ~300 m de espesor de cataclasita/milonita foliada verticalmente, y una cua angosta de conglomerado no deformado, slo basculado, con fragmentos de gneis, esquisto y caliza fosilfera cretcica, connado por fallas normales verticales justamente en el borde poniente de la zona cataclstica/ milontica. El contacto fue considerado como un lmite tectnico importante entre bloques corticales con al menos dos etapas de movimiento (Ortega-Gutirrez, 1975). La primera etapa, con una edad precretcica indenida y un sentido de desplazamiento incierto, se relacion con la zona de cataclasita/milonita y una retrogresin intensa de las rocas granulticas del Complejo Oaxaqueo. En esta etapa se inri una componente fuerte de acortamiento horizontal pero con desplazamientos laterales insignicantes debido a la presencia del mismo tipo de cuerpos granticos intrusivos en ambos bloques de la falla (Ortega-Gutirrez, 1975). La segunda etapa fue claramente deducida por la cua tectnica de conglomerado y se caracteriz esencialmente por movimientos diferenciales poscretcicos a lo largo de fallas normales. Ortega-Gutirrez (1978) interpret el contacto entre los complejos Acatln y Oaxaqueo como una gran falla normal con pocas diversas de actividad y rotacin tectnica. El lmite tectnico fue posteriormente descrito como una zona de cizalla dctil vertical con rumbo N-S en el rea de Los Reyes Metzontla, 5 km al norte de Caltepec,

y su continuidad hacia el sur en el subsuelo se inri por 200 km hasta la regin de Juchatengo (Figura 1), porcin meridional del estado de Oaxaca (Ortega-Gutirrez, 1981). Esta frontera tectnica se interpret entonces como una sutura paleozoica entre paleocontinentes colisionados (Ortega-Gutirrez, 1981). Previamente, Hernndez-Estevez (1980) haba considerado al Complejo Acatln como el nico basamento metamrco y cubierto discordantemente por la Formacin Matzitzi del Paleozoico tardo en Los Reyes Metzontla. En esta rea, sin embargo, la Formacin Matzitzi no slo cubre a esquistos del Complejo Acatln sino tambin a gneises del Complejo Oaxqueo, lo cual es una relacin estratigrca clave porque implica que la yuxtaposicin tectnica de los dos complejos cristalinos ocurri antes del depsito de las capas Matzitzi. La presencia de la Formacin Matzitzi encima de ambos complejos en el rea ya ha sido previamente documentada por otros autores (e.g., Hernndez-Lascares, 2000; GarcaDuarte, 1999). Como parte de la celebracin del 80 aniversario de la fundacin de la Sociedad Geolgica Mexicana, en 1984 se editaron los trabajos relacionados con el Simposio de Tectnica de la Mixteca. Un tema importante en este simposio fue el lmite tectnico entre los terrrenos Mixteco y Oaxaca (Zapoteco) sobre el que se publicaron varios artculos (Ramrez-Espinosa, 1984; Gonzlez-Hervert et al., 1984; Torres-Torres et al., 1984) con interpretaciones

98 00 W

Cd. de MxicoPueblaTERRENO GUERREROFalla PapalutlaOlinal

0

100 km

MAPA NDICETehuacnRocas volcnicas de la Sierra Madre Occidental Faja Volcnica Transmexicana

Patlanoaya

Totoltepec Metzontla

Acatln

CaltepecTeotitln

18 00 N

Falla de Fig. 3 CaltepecTamazulapan Ixtaltepec

Falla de Oaxaca

TERRENO MIXTECOTlaxiaco

Fa TERRENO lla Vi sta MAYA He TE rm RR os EN a

TEAcapulco

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Oaxaca

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TERRENO CHATINORocas posdevnicasComplejo Acatln (Ordovcico-Devnico?)

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Juchatengo

Complejo Oaxaqueo (Mesoproterozoico)

Ocea

Falla Chacalapa

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Puerto Angel 96 00 W

Figura 1. Mapa de la regin sur de Mxico donde se muestra el contexto tectnico de la falla de Caltepec. Los lmites y nomenclatura de terrenos son de acuerdo a Sedlock et al. (1993).

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Elas-Herrera et al.

Figura 2. Vista panormica viendo hacia el WNW de la zona de falla de Caltepec, sector limtrofe entre los estados de Puebla y Oaxaca, en la que se sealan las distintas unidades litolgicas que conforman el relieve geomorfolgico. CO, Complejo Oxaqueo; CA, Complejo Acatln; M, milonita (gneises granulticos completamente milonitizados); GCz, granito Cozahuico (plutn sintectnico sellador); Tcg, conglomerado paleognico con clastos de caliza cretcica fosilfera, gneis y esquisto; Tvs, rocas volcanosedimentarias oligocnicas.

alternativas. Ramrez-Espinosa (1984) consider que los terrenos Mixteco y Oaxaca (Zapoteco de acuerdo con Sedlock et al., 1993 y Figura 1) fueron acrecionados durante el Cretcico Temprano con base en un anlisis estratigrco regional. Segn este autor, la presencia de rocas continentales y marinas del Jursico Medio (Grupo Tecocoyunca) en todo el terreno Mixteco y su ausencia aparente en el Zapoteco, y la existencia de capas rojas con variaciones transicionales a rocas carbonatadas del Cretcico Inferior cubriendo indistintamente a ambos terrenos, implica que dichos terrenos evolucionaron en contextos diferentes hasta su colisin en el Cretcico Temprano. Gonzlez-Hervert et al. (1984) concluyeron lo mismo que Ramrez-Espinosa (1984) en un estudio estratigrco del rea de Caltepec-Metzontla (Figura 1), en el que enfatizaron la ausencia aparente de la Formacin Matzitzi sobre el Complejo Acatln y describieron capas rojas del Cretcico Inferior (conglomerado rojo Caltepec) como unidad de traslape sobre los complejos Acatln y Oaxaqueo. Gonzlez-Hervert et al. (1984) cartograaron el contacto tectnico entre estos complejos como una zona muy angosta con un comportamiento sinuoso, aunque con rumbo general N-S, compuesta de micropliegues y fracturas en rocas del Complejo Acatln y milonitas en las rocas precmbricas. La naturaleza del desplazamiento a lo largo del contacto no fue determinada. Por otro lado, segn los trabajos exploratorios de PEMEX en la regin de Tlaxiaco, Oaxaca, los complejos Acatln y Oaxaqueo estn yuxtapuestos por la falla de Tamazulapan (Lpez-Ticha, 1985). La falla de Tamazulapan

(falla de Caltepec en la Figura 1) fue descrita como una gran estructura relacionada con la consolidacin antigua de terrenos, y considerada como una frontera tectnica entre dos mbitos geolgicos con basamentos propios y coberturas precretcicas sedimentarias distintas (LpezTicha, 1985). Aunque gran parte de la traza de la falla de Tamazulapan es inferida, en la regin de Tlaxiaco se describi con un rumbo general N-S y con movimiento lateral izquierdo. Su carcter izquierdo, como reactivacin laramdica, se inri por el arco estructural y cabalgaduras asociadas que se observan en la sierra del Tentzo, al sur de Puebla, al considerar que la prolongacin septentrional de la falla se extiende hasta esta localidad (Lpez-Ticha, 1985). Una reactivacin posmiocnica de la falla de Tamazulapan fue tambin documentada (Torres-Torres et al., 1984). La reactivacin fue descrita como un fallamiento lateral con componente derecha transpresiva afectando a las rocas volcnicas del rea de Tamazulapan. Meneses-Rocha et al. (1994) interpretaron que la falla de Tamazulapan fue reactivada durante la orogenia Laramide como una falla inversa de ngulo alto. Ms recientemente esta falla fue documentada cartogrficamente (Gonzlez-Ramos et al., 2000) como una falla lateral sinestral, y como lmite tectnico entre los terrenos Mixteco y Oaxaca, cuyo trazo, en general N-S, vuelve a ser en gran parte inferido. Es de mencionarse que la falla de Tamazulapan coincide con la prolongacin meridional de la falla de Caltepec en el rea de San Juan Teita, al SE de Tlaxiaco (Figura 1). A principios de los aos 90, Yaez et al. (1991) concluyeron que la yuxtaposicin de los complejos Acatln

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y Oaxqueo fue el resultado de la colisin LaurenciaGondwana durante la orogenia Acadiana en el Devnico Medio. Esta interpretacin fue sustentada con datos geocronolgicos e isotpicos de las unidades del Complejo Acatln, y en la suposicin de que ambos complejos fueron intrusionados y ligados por los Granitoides Esperanza, unidad sinorognica de la que se obtuvo una edad U-Pb (circn) de interseccin inferior de 371 34 Ma (Yaez et al., 1991). Poco tiempo despus, en congruencia con esta idea, el lmite tectnico entre los terrenos Mixteco y Zapoteco fue interpretado como una sutura devnica producto de la colisin entre los complejos Acatln y Oaxaqueo (Sedlock et al., 1993; Ortega-Gutirrez, 1993). Segn estos autores, el evento de colisin ocasion la intensa deformacin dctil, el metamorsmo y magmatismo sintectnico en el Complejo Acatln. De acuerdo con Sedlock et al. (1993), la colisin probablemente ocurri en un lmite continental con una componente convergente en un contexto ocenico al sur del borde oriental de Norteamrica (Laurencia), pero en un escenario paleozoico de tectnica de placas incierto. Ortega-Gutirrez (1993) interpret el contacto entre los complejos como una sutura poliorognica compleja en la que la yuxtaposicin original de ambos ocurri en el Devnico a lo largo de una estructura mayor subhorizontal en la que el Complejo Oaxaqueo, como corteza continental, cabalg al Complejo Acatln. La sutura involucr una napa compuesta por rocas gneas oolticas y sedimentarias eclogitizadas y los Granitoides Esperanza de anidad continental, cuyo emplazamiento sintectnico sell y fech la napa como elemento acadiano (Ortega-Gutirrez, 1993). En trabajos ms recientes (Elas-Herrera y OrtegaGutirrez, 1998, 2002), con base en cartografa geolgica, anlisis estructural y de microtectnica en muestras orientadas, y estudios petrogrcos y geocronolgicos, el contacto entre los basamentos cristalinos Acatln y Oaxaqueo en el rea de Caltepec fue reconocido como un borde tectnico ms complejo (Figura 2). La edad, cinemtica y dimensiones de la zona de contacto resultaron ser muy distintas a las previamente consideradas, lo cual modica radicalmente la visin que se tena de esta frontera geolgica. Para los propsitos de este estudio en la Figura 3 se presenta el mapa geolgico de la zona de falla de Caltepec, y en las Figuras 4 y 5 se muestran detalles geolgico-estructurales de esta zona de falla modicados de Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez (2002).

km, y con una estructura en media or (half-ower structure) en seccin transversal (Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez, 1998, 2002). La zona de falla (Figuras 2 y 3), de oriente a poniente, consiste en 100-500 m de gneises granulticos proterozicos con retrogresin intensa dislocados por fallas subverticales; 200-500 m de milonita con foliacin vertical, con protolito gnisico y con cataclasis posterior; 50-800 m de una cua tectnica de conglomerado paleognico con clastos de esquisto, granito deformado, caliza fosilfera cretcica, pedernal, cuarzo, y escasos fragmentos de gneis; bordeado y basculado por fallamiento vertical; 2-4 km de un granito (granito Cozahuico) milonitizado con una foliacin que vara de vertical a moderadamente inclinada hacia el ENE, con cataclasis posterior, y que cabalga hacia el poniente al Complejo Acatln (Figuras 4 y 5); y por ltimo, un sector indenido de esquisto de mica-granate del Complejo Acatln con una estructura fuertemente planar dislocados por fallamiento posterior subyacente al granito Cozahuico. El sentido de la cizalla en la deformacin dctil (milonitizacin) de los gneises proterozoicos y del granito Cozahuico es derecha, y fue deducida por medio de pordoclastos tipo delta y sigma, geometra de granos cristalinos, microestructuras S-C, y deslizamiento antittico en granos minerales a escala meso y microscpica. La componente de contraccin por el cabalgamiento del granito Cozahuico sobre el Complejo Acatln en rgimen dctil, aunada a la cizalla derecha, indica que la falla de Caltepec corresponde a una estructura mesocortical mayor transpresiva, al menos en una parte de su historia de deformacin dctil. Aunque la cinemtica derecha en la zona de falla (Figuras 3, 4 y 5) es ambigua en trminos de describir una contraccin derecha debido a que la orientacin de la foliacin y la lineacin de elongacin mineral est afectada por deformacin frgil posterior, la componente de contraccin relacionada con el cabalgamiento fue deducida esencialmente por medio de meso y microestructuras en esquistos milonticos a lo largo del contacto tectnico con el granito. Este aspecto se discute con detalle ms adelante. Rasgos adicionales sobre la petrografa, relaciones texturales, e implicaciones de los diferentes sectores litolgicos que conforman la zona de falla de Caltepec estn documentados en Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez (2002).

3. Complejo Oaxaqueo Al oriente, fuera de la zona de falla, el Complejo Oaxaqueo est conformado por bandas de gneises granulticos gabrico-diorticos y tonalticos alternados con bandas de gneises granticos (Figura 6a) con facies pegmatticas en algunos lugares. La asociacin mineral granultica en los gneises gabricos consiste en plagioclasa + clinopiroxena + ortopiroxena + granate + anfbol titanfero + biotita titanfera cuarzo ilmenita. La ortopiroxena est reemplazada por bastita. La mineraloga en los gneises

2. Falla de Caltepec El contacto tectnico entre los complejos Acatln y Oaxaqueo al sur de Tehuacn, Puebla, en las reas de Caltepec y Reyes Metzontla, nicos lugares donde ste aora, fue reevaluado y redenido como una zona de falla mayor retrabajada, con deformacin dctil y frgil sobrepuestas, con rumbo N-S y NNW, un espesor de 2 a 6

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Elas-Herrera et al.

granticos es cuarzo + feldespato potsico perttico + plagioclasa + granate + biotita titanfera ilmenita allanita. Estructuralmente los gneises se caracterizan por un bandeamiento con rumbo general NW-SE con una inclinacin subvertical al SW y NE, y una lineacin de elongacin mineral con una inclinacin general de 20-50 al NW. Los gneises estn dislocados y brechados localmente en algunos lugares debido a un fallamiento frgil N-S de ngulo alto (Figura 6b). Muy cerca de la zona de falla de Caltepec, el bandeamiento gnisico es gradualmente transpuesto por una foliacin milontica subvertical y un rumbo NNW, y por zonas de cizalla dctil trenzadas de hasta un metro de espesor (Figura 6c). Los gneises granulticos mcos en las zonas de cizalla dctil son transformados a milonitas anbolticas. La fbrica gnisica es sobrepuesta por una fbrica planar desarrollada por la reduccin de grano debido a recristalizacin y alineacin de anfbol verde acicular y granos cuarzofeldespticos. Relaciones texturales del anfbol y plagioclasa en las milonitas indican un sentido de cizalla derecho (Figura 6d). El Complejo Oaxaqueo al oriente de la zona de falla de Caltepec est cubierto discordantemente por la Formacin Matzitzi, capas rojas (conglomerado Caltepec) del Cretcico Inferior, conglomerados paleognicos, y rocas volcnicas y sedimentarias lacustres cenozoicas. De hecho, todas estas rocas de cobertura tambin cubren discordantemente al Complejo Acatln al poniente de la zona de falla. La Formacin Matzitzi, como unidad sedimentaria de traslape ms antigua, es una restriccin estratigrca fundamental para la yuxtaposicin tectnica de los complejos metamrcos. Esta formacin es una secuencia de conglomerados, areniscas y limolitas con facies de litoral y continentales muy rica en ora fsil. Por la descripcin de su ora se le asign anteriormente una edad pensilvnica (Silva-Pineda, 1970), o bien una edad ambigua del Pensilvnico-Prmico (Weber et al., 1987). Una dcada despus, debido al descubrimiento de una planta fsil de las gigantopteridales, Lonesomia mexicana Weber,sp.nov., la Formacin Matzitzi fue reasignada al leonardiano (Weber, 1997), lo cual parece ser corroborado por la similitud de la ora de Matztzi con estratos leonardianos de Texas. La yuxtaposicin tectnica de los complejos metamrcos Acatln y Oaxaqueo es, por lo tanto, preleonardiana (pre-Prmico temprano tardo) y parece haber ocurrido ms cerca del borde laurenciano que del gondwnico, como lo sugiere la ora leonardiana de la unidad de traslape. En las partes aledaas al rancho Santa Luca, 6 km al SSE de Coatepec (Figura 3), el Complejo Oaxaqueo est cubierto discordantemente por capas rojas del Cretcico Inferior. Las capas rojas consisten en conglomerados y areniscas con estraticacin cruzada, con fragmentos de gneises del complejo subyacente, granitos, areniscas de la Formacin Matzitzi, y rocas volcnicas, y se intercalan gradualmente con margas y limolitas fosilferas de la Formacin Zapotitln del Barremiano (Caldern-

Garca, 1956). Estas mismas capas rojas estn cubriendo discordantemente a gneises, al granito Cozahuico y a esquistos del Complejo Acatln en el rea de CaltepecMetzontla, en donde han sido descritos informalmente como unidad de conglomerados rojos (Gonzlez-Hervert, 1984), conglomerado rojo Caltepec (Hernndez-Lascares, 2000) o formacin Metzontla (Garca-Duarte, 1999). Los gneises cubiertos por las capas rojas en el rea de Caltepec corresponden a bloques xenolticos contenidos en el granito Cozahuico dentro de la zona de falla de Caltepec, y no a gneises granulticos del Complejo Oaxaqueo in situ, como se discute ms adelante.

4. Complejo Acatln Al poniente, fuera de la zona de falla, el Complejo Acatln consiste esencialmente en esquisto de mica, esquisto anboltico, esquisto cuarzofeldesptico, esquisto verde, cuarcita, lentes de mrmol, y algunos cuerpos de serpentina. El complejo metamrco est cubierto discordantemente por sedimentos lacustres y rocas volcnicas terciarias, y localmente se observa debajo de las capas rojas del Cretcico Inferior en las reas de Caltepec y San Simn Tlacuilotepec, y de la Formacin Matzitzi en Metzontla. En las rocas micceas del Complejo Acatln la asociacin mica blanca + biotita + granate, con clorita y epidota como fases retrogresivas, est ampliamente difundida. En los esquistos anbolticos la asociacin hornblenda plagioclasa epidota cuarzo sugiere que el metamorsmo regional alcanz por lo menos la parte baja de la facies de anbolita. Ms an, en algunas anbolitas la asociacin anfbol sdico-clcico (?) (pleocroismo verde azulado) + epidota ( zoisita) + rutilo sugiere un metamorfismo en facies de anfibolita de alta presin. En el esquisto micceo, pordoblastos de granate son abundantes y presentan una relacin textural compleja que sugiere una cristalizacin pre y sintectnica con la foliacin dominante. No slo en el esquisto micceo, sino tambin en anbolitas es comn observar microscpicamente foliacin metamrca muy plisada. A escala de aoramiento las rocas presentan evidencias de polideformacin, con patrones de superposicin de pliegues indicando por lo menos dos fases de plegamiento (Figura 6e), cuya orientacin y vergencia an no han sido determinadas. Sin embargo, las rocas del Complejo Acatln cerca y a lo largo del contacto tectnico con el granito Cozahuico presentan una fbrica completamente planar, con una foliacin que se traspone a las anteriores. Por ejemplo, en el can de Cozahuico la foliacin transpuesta en esquisto micceo es denida por la reorientacin y recristalizacin de mica blanca, biotita, granate y cuarzo, y tiene un rumbo NNW con inclinacin moderada hacia el NE (Figura 4). Esta foliacin es paralela a los planos axiales de pliegues menores asimtricos apretados con vergencia hacia el poniente y a la foliacin milontica del granito Cozahuico sobreyacente, mientras

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d e Ca n80 60 80 34

Fall

de

a

de

270.4 2.6 Ma, U-Pb (circn) (GC-1) 40 80 75 45 40 30 80 85 80 80

de

85

70

Can del Carrizal 278.06 1.32 Ma, Ar/Ar (hornblenda) (SST4) 268.59 1.27 Ma, Ar/Ar (mica blanca) (SST3)

55 30 75 40 75 Rancho 60 Sta. Luca 4050 20 80 80 35 65 60 10 40 75 75 30 70

R o

Ho nd135

10

85

275.6 1 Ma, U-Pb (circn) (ZFC-17)

Ro

?PRMICO INFERIOR Cubierta post-Paleozoico Granito Cozahuico PRMICO Gneises anfibolticos Felsita y migmatticos Atolotitln Milonita (protolito de Formacin gneis granultico) Matzitzi ORDOVCICO -DEVNICO(?) Complejo Acatln MESO PROTEROZOICO Complejo OaxaqueoFoliacin y/o bandeamiento Foliacin vertical Estratificacin Falla normal Sinclinal Lineacin de elongacin Eje de pliegue menor Falla inversa Falla lateral Anticlinal recostado

Figura 3. Mapa geolgico del rea de Caltepec, rea singular por ser la nica localidad donde est expuesta la zona de contacto tectnico entre los complejos cristalinos Acatln y Oaxaqueo. Las rocas de cobertura pospaleozica no fueron diferenciadas.

o

SantaLuca

90

Elas-Herrera et al.

028 49 58 2 7

1 km

60 4237 28

Ca

9

36

nde

3457 57

28

36 30 10 7 11

C24

rea de particin transpresiva

Co

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hu

36

ico

52 26 34 3514 14 35 27 12 14 29 4536

D18 08 30"N

D C1,700

1,200 1,000 m s.n.m.

270.4 2.6 Ma, U-Pb (circn) (Muestra GC-1)

45

V=H

200 m

Traza de foliacin

55

97 27 30" W

Aluvin Granito Cozahuico Esquisto de mica y anfibolita (Complejo Acatln) Gneises granticos y anfibolticosFoliacin y/o bandeamiento Lineacin de elongacin mineral Eje de pliegue menor

10 70

45

Eje de pliegue menor con su correspondiente plano axial

Falla inversa

Figura 4. Detalle geolgico-estructural del borde poniente de la zona de falla de Caltepec en el can de Cozahuico. La cinemtica derecha en el granito Cozahuico se ilustra de manera esquemtica por medio de una geometria tipo mica sh. Para su localizacin ver la Figura 3.

que los ejes de pliegues menores son paralelos a la lineacin de elongacin mineral del granito. En el rea del ro Hondo, un esquisto de cuarzo-mica blanca-granate milontizado est estructuralmente subyaciendo al granito Cozahuico y a gneises anbolticos encajonados en el granito. En este caso, la lineacin mineral del esquisto es burdamente paralela a la lineacin de elongacin del gneis y del granito. Granos de mica en forma de pez (mica sh) y microestructuras S-C en el esquisto milontico indican una direccin de movimiento de cima hacia el WSW, lo cual es consistente con la direccin de transporte tectnico hacia el W indicado por la vergencia de los pliegues menores en el esquisto del can de Cozahuico. Una relacin de intrusin entre el granito Cozahuico y las rocas del Complejo Acatln no fue observada. Con base en estos datos de campo se considera que el borde occidental de la zona de falla de

Caltepec es por lo tanto una falla inversa con deformacin dctil asociada.

5. Granito Cozahuico El granito Cozahuico (Figura 6f y g) aora en el can del mismo nombre, y es un plutn leucocrtico de grano medio a grueso extremadamente alargado, con sus bordes delimitados por fallas, que se extiende a lo largo y dentro de la zona de falla de Caltepec. Por la relacin de campo el granito es una unidad esencial en el entendimiento de la deformacin dctil de la falla de Caltepec. El borde oriental del granito es un contacto por falla normal (estructura frgil de reactivacin cenozoica) con el conglomerado paleognico y con una zona vertical de milonita; el borde

Falla de Caltepec

91

occidental es un contacto de cabalgadura con deformacin dctil asociada. Su distribucin a lo largo del contacto de falla sugiere que su emplazamiento pudo haber ocurrido a lo largo de una zona de debilidad (Ortega-Gutirrez, 1975). Debido a su deformacin interna, el plutn presenta una estructura de augengneis, por lo que originalmente fue considerado como parte del Complejo Acatln, al correlacionarlo con los Granitoides Esperanza (OrtegaGutirrez, 1975) en los que la estructura pordoclstica es una caracterstica importante. El granito Cozahuico es, sin embargo, diferente a los Granitoides Esperanza en trminos petrogrficos, geoqumicos, isotpicos y geocronolgicos. El granito Cozahuico tiene una estructura compleja conformada por una mezcla de minerales gneos, metamrcos y de alteraciones tardas relacionada con cataclasis posterior. Los minerales primarios son feldespato potsico, cuarzo, plagioclasa, biotita, hornblenda, ilmenita, titanita, allanita/epidota, apatita y circn. Si bien la epidota metamrca y de alteracin hidrotemal es abundante en el granito, en los casos de cristales eudricos a subdricos con zoneamiento oscilatorio de crecimiento alrededor de ncleos de allanita, y en cristales eudricos aislados dentro de fenocristales no alterados de ortoclasa en sectores no deformados del granito, la epidota se considera de origen

magmtico (e.g., Zen y Hammarstrom, 1984; Keane y Morrison, 1997). La orientacin de cristales tabulares eudricos grandes (0.3-3 cm de largo) de feldespato potsico y plagioclasa con las maclas de crecimiento paralelas a las caras cristalinas, y cristales de tamao medio de biotita, ilmenita y allanita/epidota denen una foliacin magmtica. La mineraloga metamrca que dene una foliacin tectnica, o de estado slido, consiste en cuarzo namente recristalizado, biotita, microclina, mica blanca, albita, epidota, clinozoisita, y titanita, con abundancia de mirmequitas en los bordes de fenocristales de feldespato y a lo largo de esta foliacin. En trminos de microtectnica, la foliacin en estado slido se sobrepone paralelamente a la foliacin magmtica, lo que sugiere un emplazamiento sintectnico (e.g., Paterson et al., 1989; Miller y Paterson, 1994).5.1. Gneises y migmatitas en el granito Cozahuico El granito Cozahuico contiene bloques xenolticos de gneises anbolticos, granticos y migmatticos bandeados con espesores que varan desde unos metros hasta 500 m, y hasta 7 km de largo. Los bloques estn alineadosFallas frgiles cenozoicas

0

1 km

E

Traza de foliacin

Traza de foliacin

F1,500

Ar ro yoCoyumeapa

1,000 650 m s.n.m.

Escala vertical = horizontal

30 10 30

E45

60

75 60 55 72 15 20

Can del80 48 50 80

rea de cizalla dctil derecha y retrabajo posterior en rgimen frgil F 97 25 WConglomerado terciario Granito Cozahuico40

n60 4550 55 30

50

18

20 10 25

35

C61 24 42 74

ar84

18 06 N

Milonita (protolito de gneis granultico) Gneises granticos y anfibolticos Gneises granulticos (Complejo Oaxaqueo)Estratificacin Foliacin y/o bandeamiento Foliacin vertical Lineacin de elongacin

ri za l39 62 32

25 55

64

Fallas frgiles terciariasFalla con sentido de Falla normal desplazamiento desconocido

Figura 5. Detalle geolgico-estructural del borde oriental de la zona de falla de Caltepec en el can del Carrizal, seccin tipo de esta zona de falla. La cinemtica destral en el granito Cozahuico y en la milonita se ilustra de manera esquemtica por medio de una geometria tipo mica sh. Para su localizacin ver la Figura 3.

92

Elas-Herrera et al.

paralelamente al rumbo general N-S de la zona de falla y del granito Cozahuico, y presentan estructuras de boudinage a escalas macro (de mapa) y mesoscpica (de aoramiento). La fbrica de todos los gneises xenolticos en general est tambin orientada paralela a la foliacin magmtica/tectnica y lineacin mineral del granito encajonante, e inclusive con relaciones texturales o de fbrica indicando una cinemtica derecha. Los gneises son similares a los del Complejo Oaxaqueo fuera de la zona de falla, con bandas mcas y flsica alternadas, con pequeos cuerpos lenticulares de mrmol impuro con relaciones intrusivas a escala del bandeamiento circundante. Estos gneises, sin embargo, ya no presentan asociaciones mineralgicas de facies de granulita, las bandas mcas consisten en una asociacin de hornblenda + plagioclasa + feldespato potsico epidota biotita, mientras que cuarzo monocristalino (localmente de color azulado) + listones de feldespato (principalmente microclina) policristalino + biotita constituyen las bandas flsicas. La relacin de intrusin entre el granito Cozahuico y los gneises xenolticos es clara, diques de granito deformado y no deformado cortan a los gneises, y localmente a lo largo del contacto con el plutn, los gneises presentan una zona de hibridacin sugiriendo asimilacin parcial de stos por el granito. Los gneises migmatticos consisten en bandas (milimtricas hasta 50 cm de espesor) alternadas de melanosoma rico en hornblenda, biotita y epidota, y leucosoma grantico como parte del neosoma (Figura 6h). Gneises granticos, granodiorticos y tonalticos ricos en hornblenda conforman el paleosoma. Localmente se observan schlieren, estructuras plegadas y estructuras ebticas de leucogranito. El neosoma grantico en las migmatitas es un granito con epidota con una fbrica hipidiomrca granular en las que la microclina y texturas mirmequitas son abundantes. La epidota en el granito anatctico se presenta en pequeos cristales (0.1-0.6 mm de largo) con contactos en baha asociada a feldespato potsico, plagioclasa y cuarzo; en intercrecimiento vermicultico a mirmequtico con cuarzo; y en cristales eudricos y subdricos con ncleos de allanita en feldespato y asociados a biotita. La epidota tambin presenta estabilidad textural en el melanosoma y en gneises granodiorticos bandeados ricos en hornblenda, sugiriendo un equilibrio trmico entre el leucosoma grantico y las unidades migmatticas mcas. Es importante sealar que la asociacin mineral en el neosoma es similar a la mineraloga primaria del granito Cozahuico, con epidota magmtica en ambos casos, y que bandas o diques plegados del granito estn estrechamente alternadas con las migmatitas bandeadas, por lo que la asociacin petrogentica migmatitas-granito Cozahuico es claramente sugerida. Con base en los datos estructurales y petrogrcos, se considera que los bloques de gneises son megaxenolitos de gneises granulticos proterozoicos que fueron fuertemente deformados y trmicamente reequilibrados por metamors-

mo y fusin parcial en facies de anbolita durante el emplazamiento del granito Cozahuico. La deformacin dctil, el metamorsmo, la migmatizacin, y el magmatismo con epidota primaria dentro de la zona de falla de Caltepec han sido por lo tanto interpretados como fenmenos simultneos que ocurrieron en las races profundas de este lmite tectnico (Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez, 2000, 2002). En este caso la deformacin penetrante, recristalizacin y la fusin parcial probablemente fueron promovidas simultneamente por la canalizacin y movilizacin de uidos a lo largo de capas o bandas, proceso que es comn en rocas fuertemente foliadas o en migmatitas bandeadas (Mawer et al., 1988). El magma anatctico en la falla fue probablemente generado a presiones mnimas de ~ 4.5 kb (16-17 km de profundidad) y con una presin de H2O alta sugerida por la presencia de epidota magmtica (e.g., Schmidt y Thompson, 1996). Los uidos y el calor necesario para rehomogeneizar y fundir gneises granulticos posiblemente fueron derivados localmente de la deshidratacin, en niveles corticales ms profundos, del Complejo Acatln cabalgado, o por procesos regionales asociados con una zona convergente oblicua (e.g., Saint Blanquat et al., 1998), postulada al poniente del Complejo Acatln para tiempos premesozoicos (Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez, 2002). La inversin tectonotrmica que se observa en el cabalgamiento de gneises migmatticos (metamorsmo de facies de anbolita en su parte alta) sobre esquistos del Complejo Acatln (metamorsmo de esquisto verde esencialmente) puede indicar un desplazamiento vertical grande y un traslape cortical importante en el borde poniente de la zona de falla. El cabalgamiento que se observa en los niveles de exposicin actuales probablemente corresponde a un estado de este evento tectonomagmtico durante la etapa tarda de enfriamiento sintectnico del granito Cozahuico. As lo sugieren la deformacin dctil y el metamorsmo de facies de esquisto verde-parte baja de la facies de anbolita de los esquistos del Complejo Acatln a lo largo de la zona de falla. 5.2. Naturaleza sintectnica del granito Cozahuico El emplazamiento sintectnico de plutones es un aspecto controversial en el que se han sealado dudas importantes sobre el signicado de la relacin espacial estrecha entre plutones y fallas (Paterson y Schmidt, 1999). Los criterios para denir la naturaleza sintectnica de intrusiones gneas son comnmente ambiguos, requirindose casi siempre lneas de argumentacin mltiples (Paterson y Tobisch, 1988; Paterson et al., 1989; Miller y Paterson, 1994). No obstante estas dicultades, el emplazamiento y la deformacin dctil del granito Cozahuico a lo largo de la falla de Caltepec como fenmenos simultneos se sustenta en la siguiente argumentacin: (1) La forma exageradamente elongada, con 2-6 km de ancho por ms de 25 km de largo, del plutn deformado, con su eje mayor paralelo a la

Falla de Caltepec

93

a)

b)

c)

d

e)

f)

g)

h)

Figura 6. (a) Bandas alternadas de gneises gabricos-diorticos y granticos del Complejo Oaxaqueo en el ro Hondo, al oriente de la falla de Caltepec. (b) Gneises del Complejo Oaxaqueo dislocados por fallas normales cenozoicas en el can del Carrizal, cerca de la zona de falla de Caltepec. (c) Gneis granultico gabrico-diortico que por cizalla dctil es transformado a una milonita anboltica con foliacin vertical que se sobrepone al bandeamiento gnisico, can del Carrizal, borde oriental de la zona de falla de Caltepec. (d) Milonita anboltica a escala microscpica de la porcin oriental de la zona de falla de Caltepec; las relaciones texturales del anfbol (Anf) y de plagioclasa (Pl) en la milonita indican un sentido de cizalla derecha. (e) Metasedimentos del Complejo Acatln con al menos dos fases de plegamiento sobrepuestas: pliegue de funda F1 afectado por un plegamiento posterior F2. La localidad corresponde al can de Cozahuico, al poniente de la zona de falla de Caltepec; la escala es un cincel de 15 cm de largo. (f) Granito Cozahuico con una fase grantica ms leucocrtica plegada cuyos planos axiales (F) son paralelos a la foliacin milontica (S), can del ro Hondo, zona de falla de Caltepec; la escala es un plumn de 12 cm de largo. (g) Granito Cozahuico con un pordoclasto de feldespato potsico (Fk) tipo indicando cizalla derecha, can del Carrizal, zona de falla de Caltepec. (h) Gneises migmatticos bandeados encajonados dentro del granito Cozahuico; bandas melanosoma ricas en anfbol se alternan con bandas granticas leucosomticas, cuya edad U-Pb de una de ellas se seala. Localidad de la barranca Agua Salada, zona de falla de Caltepec.

94

Elas-Herrera et al.

direccin principal de alargamiento, y sus bordes denidos por fallas a lo largo de un lmite de terrenos, sugieren que su emplazamiento y expansin lateral fueron probablemente controlados por el rumbo de un fallamiento dctil (e.g., Vigneresse, 1995; Romn-Bardiel et al., 1997). (2) La foliacin en el granito Cozahuico es concordante con la foliacin compuesta en el esquisto subyacente al poniente, y los ejes de pliegues menores apretados con vergencia hacia el WSW en el esquisto son paralelos a la lineacin de elongacin mineral en el plutn. Si bien estas relaciones pueden ser ambiguas, el paralelismo estructural en este caso se interpreta como el resultado de una deformacin dctil simultnea del esquisto y el granito durante su etapa de enfriamiento. La foliacin compuesta en el esquisto, en la zona de contacto tectnico con el granito, es una estructura planar que se sobrepone claramente a foliaciones anteriores en el esquisto. (3) La relacin intrusiva del granito Cozahuico con relacin a bloques alargados de gneises con estructuras de boudinage, vetillas de granito plegadas y con boudinage en los gneises xenolticos, deformacin dctil heterogenea en vetillas granticas con sectores fuerte y debilmente deformados, y plegamiento en los gneises xenolticos con planos axiales paralelos a la foliacin del granito circundante, son evidencias slidas de magmatismo y deformacin simultneos. (4) La presencia, en el granito Cozahuico, de pegmatitas no foliadas, aplitas, y diques granticos de grano medio a no con foliacin interna, con pliegues apretados a cerrados cuyos planos axiales son paralelos a la foliacin milontica del plutn encajonante (Figura 6f), indica que pulsos magmticos tardos ocurrieron durante el enfriamiento y la deformacin del granito. (5) La deformacin interna del plutn con zonas de cizalla microscpicas (estructuras S-C) a lo largo y ancho de ste, aunada a la ausencia de zonas de cizalla mesoscpicas entreveradas y alrededor de sectores poco deformados, son tambin rasgos consistentes con un emplazamiento sintectnico (e.g., Gapais, 1989). (6) La presencia de foliacin magmtica o submagmtica y de estado slido en arreglos paralelos son caractersticas diagnsticas de un emplazamiento sintectnico (Paterson et al., 1989; Miller y Paterson, 1994). Por otro lado, el aspecto termomecnico entre cizalla dctil y magmatismo sintectnico es un problema importante y complejo (e.g., Brown y Solar, 1998; Harrison et al., 1998; Nabelek y Liu, 1999; Leloup et al., 1999) que, para el caso de la falla de Caltepec, no ha sido abordado hasta ahora.

6. Geocronologa: edad del granito Cozahuico, migmatitas y de la falla Caltepec Debido a que la naturaleza sintectnica del granito Cozahuico parece ser clara, y su emplazamiento entre basamentos metamficos diferentes como plutn sellador (stitching pluton) probablemente ocurri casi simultneamente con la migmatizacin dentro de la falla

de Caltepec, la edad tanto del granito como del neosoma en las migmatitas son evidentemente muy signicativas. Aunque algunos datos geocronomtricos e isotpicos relacionados con el granito Cozahuico fueron documentados anteriormente (Ruiz-Castellanos, 1979; Torres-Vargas et al., 1986; 1999), la trascendencia del plutn como elemento fundamental en la historia geolgica de la falla de Caltepec y de la yuxtaposicin de los basamentos cristalinos ms importantes del sur de Mxico no fue percibida plenamente. As, por ejemplo, Ruiz-Castellanos (1979) obtuvo una lnea de regresin Rb-Sr (7 puntos de roca entera) de 269 21 Ma (Prmico medio) con una relacin inicial 87Sr/86Sr de 0.7056 para el granito deformado de la localidad La Compaa, en el rea de Caltepec. Es conveniente sealar que el granito de La Compaa o granito Caltepec, por continuidad de aoramiento corresponde claramente a la prolongacin septentrional del granito Cozahuico. La edad prmica Rb-Sr fue interpretada ambiguamente como la edad de intrusin del granito o bien como la edad de la deformacin cataclstica del mismo. El emplazamiento del plutn fue, sin embargo, considerado casi simultneo a su deformacin con base en las relaciones isotpicas (Ruiz-Castellanos, 1979). Es interesante mencionar que esta primera inferencia sobre la relacin sintectnica del granito y su edad Rb-Sr del Prmico vienen a ser congruentes con lo determinado estructural, petrogrca y geocronolgicamente dos dcadas despus. Ruiz-Castellanos (1979) tambin concluy que el granito de La Compaa es isotpicamente muy diferente a los augen-esquistos de la Formacin Esperanza (Granitoides Esperanza) aorando en otras partes del Complejo Acatln. Por otro lado, el granito de La Compaa fue tambin fechado por K-Ar (biotita) con una edad del Jursico Medio de 167 8 Ma (Torres-Vargas et al., 1986), edad que ms bien puede estar relacionada con el retrabajo de la zona de falla. Despus, una edad devnica para el granito Cozahuico fue implicada al asumirse que los Granitoides Esperanza, fechados en el rea de Acatln por U-Pb (circn) en 371 34 Ma (Yaez et al., 1991), estuvieron involucrados directamente en la yuxtaposicin tectnica de los complejos Acatln y Oaxaqueo en la zona de falla de Caltepec (Yaez et al., 1991; Sedlock et al., 1993; Ortega-Gutirrez, 1993). Si embargo, de acuerdo con informacin geocronolgica ms reciente, la edad de los Granitoides Esperanza en su localidad tipo result ser del Ordovcico Tardo-Silrico temprano (440 14 Ma, Ortega-Gutirrez et al., 1999), y la correlacin entre el granito Cozahuico y los Granitoides Esperanza ha resultado ser tambin invlida a la luz de datos geolgicos nuevos. Por lo anterior, y debido a la falta de estudios isotpicos adecuados para establecer claramente la edad y deformacin dctil del granito Cozahuico y de la falla de Caltepec, se decidi fechar por U-Pb (circn) a este plutn (muestra GC1) y al neosoma grantico (muestra ZFC17) de las migmatitas en la zona de falla de Caltepec. Los resultados y los procedimientos analticos resumidos

Falla de Caltepec

95

se presentan en las Tablas 1 y 2, y en los diagramas concordia Pb/U tradicionales se muestran grcamente los resultados (Figura 7). Del granito Cozahuico se obtuvieron seis fracciones de circones con edades discordantes (Tabla 1 y Figura 7a). Con todas las fracciones discordantes se obtuvieron edades de interseccin inferior y superior muy pobremente denidas de 326 118 Ma y 1137 257 Ma, respectivamente. Al excluir las dos fracciones con errores analticos mayores se obtuvieron edades de interseccin inferior y superior ms definidas de 373 43 Ma y 1301 122 Ma, pero descartando las dos fracciones ms discordantes las edades obtenidas fueron de 258 11 Ma y 987 11 Ma (Figura 7a). En cualquier caso, las edades de interseccin superior del Mesoproterozoico se interpretan como la edad de la fuente de componentes radiognicos heredados, mientras que las edades de interseccin inferior se consideran correspondientes a la edad de cristalizacin del granito. As, la edad de interseccin inferior de 373 43 Ma fue interpretada preliminarmente como la edad de emplazamiento del granito Cozahuico

y de la interaccin transpresiva de los bloques Acatln y Oaxaqueo relacionados a la orogenia Acadiana (ElasHerrera y Ortega-Gutirrez, 1998), como previamente se haba sugerido (Yaez et al., 1991). No obstante, la edad de 258 11 Ma se aproxima ms a la edad de cristalizacin del granito como se discute ms adelante, y la edad de interseccin superior correspondiente, 987 11 Ma, es ms consistente con el evento tectonotrmico zapoteco granultico del Complejo Oxaqueo (Solari et al., 2003), el cual es la fuente probable de los componentes heredados. Por la ambigedad de los datos, los cuales varan en funcin de la combinacin de fracciones, se considera que la edad del granito Cozahuico no qued claramente establecida con las seis fracciones de circones analizadas. Paralelamente a lo anterior, ocho fracciones de circones del neosoma grantico en los gneises migmatticos fueron analizadas (Tabla 1). Algunas de estas fracciones resultaron ser menos discordantes, e inclusive una de ellas (C, W27) tiene una edad concordante de 275.6 1 Ma (Figura 7b). El arreglo lineal de las fracciones discordantes dene una

Tabla 1. Datos geocronolgicos U-Pb (circn) para un leucogranito (neosoma) de gneises migmatticos y el granito Cozahuico en la zona de la falla de Caltepeca.Fraccinb Peso U Pb206

(mg) (ppm) (ppm)

Relaciones observadasc Pb/204Pb 207Pb/206Pb 208Pb/206Pb

206

Relaciones atmicase 207 Pb / U Pbd/235U 207Pbd/206Pbdd 238

206

Edades, Maf Pb / U 207Pbd/235U 207Pbd,g/206Pbdd 238

Leucogranito (neosoma) en gneises migmatticos; can del ro Hondo, muestra ZFC17 A,W27 0.010 300 12.6 1,628 0.06069 0.07396 0.04421 (0.3) B,W13 0.021 505 26.5 5,306 0.06134 0.08129 0.05377 (0.8) C,W27 0.015 909 39.7 926 0.06730 0.08845 0.04371 (0.3) D,W35 0.005 879 78.0 3,452 0.07207 0.10168 0.08845 (0.4) F,W15 0.012 779 125.0 1,575 0.08455 0.16380 0.14872 (0.4) G,W23 0.010 257 40.2 329 0.11474 0.28128 0.12569 (0.6) H,W13 0.009 495 82.8 363 0.11421 0.18344 0.14390 (0.4) E,W7 0.011 244 29.4 2,674 0.07248 0.18491 0.11205 (0.4) Granito Cozahuico; can de Cozahuico, muestra GC-1 (Coza2) 1a, abr, elg, 0.103 123 9.5 55,748 0.0651 0.0614 dm (8 grn) 3a, abr, elg, 0.023 155 10.4 3,835 0.0642 0.0708 dm (7 grn) 3b, abr, stb, 0.024 259 26.3 75,135 0.0721 0.0997 dm (24 grn) pm1, stb, abr, 0.021 626 50.0 24,144 0.0671 0.0615 (26 grn) 1b, abr, dm 0.035 184 12.6 3,=359 0.0930 0.1574 (8 grn) 2, dm 0.007 107 22.0 212 0.1490 0.2849 (1grn)a

0.31986 (0.6) 0.43638 (0.8) 0.31179 (0.4) 0.83295 (0.4) 1.55274 (0.4) 1.24615 (0.7) 1.49635 (0.5) 1.04414 (0.4)

0.05247 (0.6) 0.05886 (0.1) 0.05179 (0.3) 0.06830 (0.1) 0.07576 (0.1) 0.07210 (0.3) 0.07562 (0.3) 0.06759 (0.2)

279.0 338.0 275.5 546.3 893.5 761.7 865.0 684.6 496.2 430.0 618.6 507.0 713.1 552.8

282.0 368.0 275.6 615.2 951.6 822.0 929.2 726.0 547.7 461.0 703.0 568.0 761.3 607.3

306 10 562 2 276.4 6 877.8 2 1088.8 2 988.9 6 1084.9 6 856.1 4 768.0 4 620.0 8 982.8 3 822.0 5 905.6 23 816.4 22

0.08002 (0.4) 0.71495 (0.4) 0.06480 (0.5) 0.06893 (0.4) 0.5746 (0.4) 0.06046 (1.3) 0.10072 (0.4) 0.99834 (0.4) 0.07189 (0.3) 0.08178 (0.4) 0.7498 (0.4) 0.06650 (0.6) 0.116 (2) 1.116 0.818 (2) (1) 0.0692 (7) 0.0663 (6)

0.0895 (9)

Los anlisis fueron hechos por Robert Lpez en la Universidad de California, en Santa Cruz, Ca. b Propiedades de las fracciones: grn, granos; abr, pulidos; dm, diamagnticos; elg, alargados y delgados; stb, cortos y gruesos. c Las relaciones istpicas observadas fueron corregidas por un fraccionamiento de masa de 1 . Las fracciones fueron resaltadas con el trazador mezclado 235U/205Pb y fueron corregidas por el efecto del trazador y del blanco. Los errores 2 en las relaciones 207Pb/206Pb y 208Pb/206Pb son < 0.8 %, generalmente mejores que 0.1 %; Los errores en la relacin 206Pb/204Pb varan desde 0.3 % hasta 1.9 %. d Pb radiognico. e Las constantes de decaimiento son: 238U = 1.55125x10-10; 235U = 9.48485x10-10; 238U/235U = 137.88. Los errores estimados de la relacin atmica U/Pb son 0.4 % basados en anlisis replica de una fraccin de circn de cristal nico. Los errores (2, en %) son presentados en parntesis. f La disolucin de circon y la qumica de intercambio inico fueron modicadas de acuerdo con Krogh (1973) y Mattinson (1987), en microcpsulas del tipo usadas por Parrish (1987). La cantidad total procesada del blanco de Pb vari entre 2 pg y 30 pg, generalmente promediando 0.16) lo que resulta en edades modelo anormales (> 2.0 Ga). En estos casos las edades modelo fueron corregidas por fraccionamiento (Milisenda et al., 1994) a 275 Ma. Las relaciones iniciales de 87Sr/86Sr 0.70686 de los gneises migmatticos y del granito Cozahuico sugieren que en el evento de fusin parcial y magmatismo sintectnico dentro de la zona de falla de Caltepec el material involucrado fue poco evolucionado, o corresponde a un material fuente poco diferenciado de la corteza inferior. Los datos Rb-Sr son, sin embargo, inconsistentes con los datos Sm-Nd que indican material cortical evolucionado. La relacin Rb/Sr, que inuye mucho en el clculo de la relacin inicial 87Sr/86Sr, es muy baja en los gneises y en el granito. Por ejemplo, el leucosoma grantico y el granito Cozahuico, con valores negativos de Nd(i) de 3.16 a 4.96, tienen relaciones Rb/Sr que varan de 0.01 a 0.28; mientras que granitos alleghanianos (de 300 Ma) de los Apalaches meridionales, con valores iniciales Nd(300 Ma) negativos comparables, tienen relaciones Rb/Sr de 0.12 a 1.24, con relaciones iniciales 87Sr/86Sr de 0.70642-0.70915 (Sampson et al., 1995). Es probable, por lo tanto, que en

las rocas de la zona de falla de Caltepec haya ocurrido cierta removilizacin de Rb, y que el sistema Rb-Sr no permaneci completamente cerrado durante la historia de retrabajo de la falla. Los datos Rb-Sr y Sm-Nd, no obstante, reejan claramente involucramiento signicativo de corteza proterozoica en la generacin del granito Cozahuico. De acuerdo con las correlaciones geolgicas locales, se ha interpretado que los gneises bandeados encajonados en el granito Cozahuico corresponden a gneises proterozoicos del Complejo Oaxaqueo completamente rehomogeneizados por migmatizacin y fusin parcial en el Prmico temprano, evento tectonotrmico relacionado tambin con la generacin del granito. Las edades TDM de 1.36, 1.48 y 1.62 Ga del leucosoma grantico que coinciden con las edades modelo del Complejo Oaxaqueo (1.47 1.60 Ga; Ruiz et al., 1988a) son congruentes con esta interpretacin. Sin embargo, los valores Nd(i) tanto de los gneises migmatticos como del granito Cozahuico (Tabla 4) no son consistentes con las caractersticas isotpicas del Complejo Oaxaqueo para el Prmico temprano (Figura 11). Los valores estimados de Nd(275 Ma) para el Complejo Oaxaqueo varan de 6.5 a 10.2 segn los datos Sm-Nd de Ruiz et al. (1988a). Aunque se hicieron correcciones por fraccionamiento de Sm/Nd durante el evento de migmatizacin-fusin parcial, las caractersticas isotpicas de los gneises migmatticos y del granito Cozahuico, con edades variables TDM de 1.0 Ga a 1.6 Ga, no pueden explicarse nicamente por medio de fusin parcial de los gneises del Complejo Oaxaqueo. Con los datos isotpicos disponibles, el granito Cozahuico puede considerarse ms bien como producto de fusin de corteza proterozoica y componentes de manto empobrecido o corteza inferior poco diferenciada. Los ncleos de circones con edades proterozoicas U-Pb en el granito es una evidencia directa del involucramiento del Complejo Oaxaqueo en la generacin del plutn, lo cual es consistente con los valores negativos de Nd(i) indicando material cortical antiguo como fuente. Por otro lado, la baja relacin inicial 87Sr/86Sr de 0.704350.70560 para el granito, no obstante la prdida probable de Rb en el plutn, puede reejar la componente de material juvenil o poco evolucionado. El Complejo Oaxaqueo, como componente cortical involucrado, se caracteriza por relaciones relativamente altas de Rb/Sr (Ruiz et al., 1988b). Las edades modelo del granito, con poca variacin alrededor de 1.0 Ga, pueden, por consiguiente, no tener signicado geolgico, y representar un valor intermedio entre la edad proterozoica de corteza continental y material de manto paleozoico involucrado. Si esta interpretacin es correcta, el manto seguramente tuvo un papel importante, no slo como elemento activo en la petrognesis del granito Cozahuico, sino tambin como fuente de calor en el evento tectonotrmico relacionado con la yuxtaposicin de los complejos cristalinos. Xenolitos de rocas mcas, a escala centimtrica, en algunas localidades dentro del granito Cozahuico sugieren tenuemente la presencia de magmas del

Falla de Caltepec

101

Temperatura (C)

600 500 400 300 200 100 0 250 255 260

~180C/M a

manto durante el proceso. En los Apalaches meridionales, los granitos alleghanianos en el cinturn Inner Piedmont y en el terreno Carolina, pueden representar casos similares al del granito Cozahuico. Muchos de estos plutones son sintectnicos ligados a fallas inversas importantes, sus relaciones isotpica Sm-Nd, que son comparables a las del Cozahuico, indican esencialmente una formacin por anatexis de corteza evolucionada tipo grenvilliana, y se consideran plutones de colisin y no granitos de arco magmtico (Sampson et al., 1995). Respecto a los gneises migmatticos, isotpicamente no parecen corresponder a la evolucin del Complejo Oaxaqueo (Figura 11), a pesar de que los datos U-Pb (circn) del neosoma grantico sugieren claramente componentes heredados procedentes de rocas grenvillianas. Esta apreciacin puede ser aparente y solamente estar reflejando la escasez de datos isotpicos Sm-Nd del Complejo Oaxaqueo con relacin a su extensin y variaciones litolgicas. La evolucin isotpica del complejo en la Figura 11 corresponde a slo ocho muestras de la regin de Oaxaca. Por otro lado, los gneises migmatticos de Caltepec muestran buena concordancia con la evolucin isotpica Sm-Nd del complejo Guichicovi (Weber y Kohler, 1999), y con los gneises Huiznopala y Novillo (Ruiz et al., 1988a) en Hidalgo y Tamaulipas, respectivamente; unidades que, conjuntamente con el Complejo Oaxaqueo, conforman el microcontinente Oaxaquia (OrtegaGutirrez et al., 1995). Los gneises migmatticos, por lo anterior, corresponden a bloques de este microcontiente y pueden representar fragmentos del Complejo Oxaqueo rehomogeneizados en facies de anbolita y transportados a niveles de la corteza media por el granito Cozahuico a lo largo de la falla de Caltepec.

terrenos que delimita. En el nalisis regional de este lmite tectnico hay interrogantes fundamentales tales como: Por qu la suturacin entre los bloques continentales es directa, sin que haya aparentemente elementos ocenicos entre ellos? Se trata de una sutura crptica en la que estos elementos fueron eliminados por erosin? Cunto movimiento representa la zona de falla en su deformacin dctil? Con los datos actuales slo se pueden abordar parcialmente estos cuestionamientos, aunque con estudios posteriores se pueden ofrecer respuestas ms concluyentes. La prolongacin hacia el sur de la falla de Caltepec est claramente conrmada en el rea de Tlapiltepec-Tejuapan, al menos en su reactivacin neognica como se discute ms adelante. En el rea de Cuanana (Figura 1), 150 km al sur de Caltepec, sobre la prolongacin meridional de la falla, aora un plutn gabrico-diortico cubierto discordantemente por areniscas y limolitas con ora fsil del Jursico Medio. El plutn de Cuanana, con datos previos K-Ar de 260 20 Ma (hornblenda; Grajales-Nishimura et al., 1986), presenta zonas milonticas norte-sur, con sentido de cizalla derecha (Vega-Carrillo et al., 1998) consistente con la deformacin dctil de la falla de Caltepec. Datos recientes de U-Pb (SHRIMP, circones) de 307 2 Ma (Pensilvnico Medio) para el plutn de Cuanana (Elas-

900 800 700

Historia de enfriamiento de la zona de falla de Caltepec Circn U-Pb (granito Cozahuico)

Evento de colisin transpresiva: ~6 Ma Zircn U-Pb (leucosoma, anatxis)

8. Implicaciones regionales La falla de Caltepec, contacto tectnico incuestionable entre los complejos cristalinos ms importantes del sur de Mxico, reeja indudablemente los movimientos de convergencia que terminaron congurando Pangea en su porcin centro-occidental. El evento tectonomagmtico del Prmico temprano en la falla de Caltepec coincid con la extincin del arco volcnico Misispico-Prmico Las Delicias debido a la colisin del terreno Coahuila de origen gondwnico, contra el margen meridional de Laurencia, y con los ltimos pulsos compresivos de la orogenia Marathon-Ouachita (Ross, 1986; Lpez, 1997; Carpenter, 1997). La falla de Caltepec, a pesar de que slo aora en una longitud de 20 km, debe tener continuidad regional al norte hasta su truncamiento con la Faja Volcnica Transmexicana y hacia el sur hasta su terminacin abrupta en el Complejo Xolapa, basamento del terreno Chatino. La falla representa un lmite de terrenos con un grado elevado de aloctona dado el registro geolgico tan diferente en los

Hornblenda Ar/Ar (melanosoma, probable exceso de Ar)

Mica blanca Ar/Ar (esquisto de mica) Plagioclasa K-Ar (tonalita Mezontla) Rango de edad (leonardiano) para el depsito de la Fm. Matzitzi270 275 280 285 290 295 Cisuraliano 299

?265

Lopingiano

Guadalupiano

Prmico

Tiempo (Ma)Figura 10. Historia preliminar de enfriamiento de la zona de falla de Caltepec. Los rectngulos representan los rangos de errores en los datos geocronolgicos y en las temperaturas para la ocurrencia de fusin parcial y magmatismo en la zona de falla, y temperaturas de cierre para retencin de 40Ar radiognico (530 40C para la hornblenda, Harrison, 1981; 350-400C para la moscovita, Wijbrans y McDougall, 1986; Hames y Bowring, 1994; 200-250C para la plagioclasa, McDougall y Harrison, 1988). Los datos K-Ar de la tonalita Metzontla del rea de Los Reyes Metzontla son de Torres-Vargas et al. (1986). La divisin del Prmico es de acuerdo con Gradstein et al. (2004), y la edad leonardiana sealada corresponde a las edades Artinskiano y Kunguriano de estos mismos autores. Para su discusin ver el texto.

102

Elas-Herrera et al.Tabla 4. Datos isotpicos Rb-Sr y Sm-Nd de gneises migmatticos bandeados y del granito Cozahuico en la zona de falla de Caltepeca.

Muestra CO98/58A

Litologa

Rb Sr 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 1 (87Sr/86Sr)id Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd 1 Nd(0) Nd e T f (i) DM (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (Ga) 66.33 317.64 126.47 239.04 5.60 779.76 23.55 446.63 63.33 338.15 33.50 903.61 0.604 0.708522 28 0.706159 1.532 0.712356 34 0.706362 0.021 0.706945 32 0.706863 0.18 0.79 0.135 0.166 0.166 0.178 0.139 0.113 0.116 0.099 0.512273 16 0.512403 22 0.512351 19 0.512465 18 0.512239 18 0.512315 20 0.512318 ? 0.512301 ? -7.12 -4.96 1.48 -4.58 -3.53 1.28g -5.60 -4.52 1.36g -3.37 -2.73 1.22g -7.78 -5.78 1.62 -6.30 -3.40 1.10 -6.24 -3.56 1.14 -6.57 -3.16 1.01

Leucosoma grantico CO98/58B Melanosoma anboltico CO98/58C1 Banda de leucosoma CO98/58C2 Banda de melanosoma CO98/58D Leucosoma grantico GC-1 Granito Cozahuico Granito GC-1b Cozahuico Granito RT-16c La Compaa (Cozahuico) Granito RT-20c Cozahuico 634W-669Wd Granito Caltepec (Cozahuico)

6.29 22.85 3.01 10.97

0.153 0.707394 52 0.706796 12.96 43.95 0.542 0.708594 44 0.706474 0.107 0.704768 37 0.704350 0.25 1.07 0.99 1.09 5.70 5.15

2.74 16.75

0.82 97.56 350.33 0.668 0.7080 ? 0.7056 4

4.08

0.122

0.512331 ?

-5.99 -3.60 1.19

a Los anlisis de Sr, Sm, y Nd se realizaron con un espectrmetro de masas con fuente inica trmica FINNIGAN MAT 262 en el Laboratorio Universitario de Geoqumica Isotpica (LUGIS), Instituto de Geofsica, UNAM. El espectrmetro cuenta con ocho colectores Faraday ajustables y todas las mediciones se hicieron de manera esttica. Los anlisis de Rb se realizaron con un espectrmetro de masas NBS en el Instituto de Geologa, UNAM. Todas las relaciones isotpicas de Sr y Nd se corrigieron por fraccionamiento de masas via normalizacin a 86Sr/88Sr = 0.1194 y 146Nd/144Nd = 0.7219, respectivamente. Los valores del LUGIS para los estndares NBS 987 (Sr) y La Jolla (Nd) son: 87Sr/86Sr = 0.710233 16 ( 1abs, n = 179), y 143Nd/144Nd = 0.511882 22 ( 1abs, n = 81), respectivamente. Las incertidumbres relativas son 87Rb/86Sr = 2 %, y 147Sm/144Nd = 1.5 % (1). La reproducibilidad relativa (1) de las concentraciones de Rb, Sr, Sm y Nd es de 4.5 %, 1.8 %, 3.2 %, 2.7 %, respectivamente. Los promedios de los blancos analticos obtenidos en el tiempo de los anlisis de las muestras son: 0.26 ng para Rb, 4.3 ng para Sr, 1.8 ng para Sm, y 12.7 ng para Nd. b Datos de Robert Lpez (Comunicacin escrita, 15/oct./1998) de la Universidad de California en Santa Cruz, California. c Datos reportados por Torres-Vargas et al. (1999). El granito La Compaa corresponde al granito Cozahuico en su porcin norte. d Datos reportados por Ruiz-Castellanos (1979). Valores promedio de seis muestras. El granito Caltepec corresponde al granito Cozahuico en su porcin norte. e Las relaciones isotpica iniciales (i) fueron calculadas a 275 Ma. f Las edades modelo corresponden a la evolucin de manto empobrecido de DePaolo (1981). g Edades modelo corregidas por fraccionamiento de acuerdo a la ecuacin dada por Milisenda et al. (1994).

Herrera et al., datos no publicados) permiten correlacionar a este plutn como parte del enigmtico complejo Juchatengo (Grajales-Nishimura, 1988; Grajales-Nishimura et al., 1999) que se localiza entre los complejos Acatln y Oaxaqueo e incluye rocas gneas poco evolucionadas. El complejo Juchatengo ha sido interpretado como un rift continental del Paleozoico superior adyacente al Complejo Oaxaqueo (Grajales-Nishimura et al., 1999). Sin embargo, por su edad del Pensilvnico probable, y su localizacin entre dos complejos metamrcos, as como por sus caractersticas litotectnicas de anidad ocenica, es factible que la secuencia de Juchatengo, como se haba propuesto previamente (Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez, 2002), sea en realidad un remanente de la litsfera ocenica que separaba a los bloques continentales que ahora estn yuxtapuestos en la regin de Caltepec. Si esta interpretacin es correcta, la deformacin y el metamorsmo regional en la parte baja de la facies de esquisto verde del complejo Juchatengo debe ser del Prmico temprano relacionados con la yuxtaposicin tectnica de los complejos cristalinos

Acatln y Oaxaqueo. Infortunadamente la secuencia de Juchatengo en su mayor parte est intrusionada por el batolito de Zaniza (67 4 Ma, K-Ar; Murillo-Muetn et al., 1986) que obliter las relaciones de contacto entre el complejo Juchatengo y rocas premesozoicas circundantes. Asumiendo que los complejos Acatln y Oaxaqueo, como porcin meridional de Oaxaquia, estuvieron separados antes del Prmico y que posteriormente colisionaron oblicuamente debido a un fallamiento de desplazamiento lateral derecho (Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez, 2002), la magnitud del desplazamiento, tanto paleogeogrco (precolisin) como el registrado en la falla de Caltepec en el evento de colisin no se puede determinar con precisin debido, en el primer caso, a la falta de estudios paleomagnticos recientes o de correlacin faunstica, y en el segundo, debido al magmatismo sintectnico del evento que probablemente impidi un registro completo del movimiento. El desplazamiento paleogeogrco entre los bloques Acatln y Oaxaquia se puede especulativamente

Falla de Caltepec10

103

cido empobre e manto olucin d EvCHURGneis migmattico: Leucosoma Melanosoma Granito Cozahuico

8

6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10T = 275 Ma

lo largo de su historia, a reserva de estudios detallados al respecto, estn evidenciadas por criterios estratigrcos, estructurales, geocronolgicos y neotectnicos como se menciona enseguida. 9.1. Reactivaciones mesozoicas Durante el Jursico Medio la falla de Caltepec probablemente tuvo actividad tectnica. Por ejemplo, debido a que el desplazamiento lateral derecho de la Plataforma de Yucatn, relacionada con la abertura del Golfo de Mxico, qued claramente registrado en la falla de Oaxaca (Alaniz-lvarez et al., 1996), 50 km al oriente de la falla de Caltepec, es probable que sta haya sido reactivada como falla normal o transtensiva. La presencia cercana de capas rojas del Jursico Medio sobre el Complejo Acatln en el rea de Chazumba, Oaxaca, implica ciertamente actividad tectnica extensional durante esta epoca, pero es dicil discriminar su fuente ya que la inmensa mayora de los cantos son de cuarzo y cuarcita. Sin embargo, el hecho de que capas rojas jursicas al parecer no se hayan depositado sobre el Complejo Oxaqueo en el rea de la falla de Caltepec indicara que la cuenca de depsito se ubic sobre el Complejo Acatln, y que la falla de Caltepec no tuvo actividad intensa durante el Jursico, justo cuando la falla de Oaxaca estuvo trabajando y en cuya traza si existen capas rojas del Jursico (Alzaga-Ruiz, 1991) cubriendo al Complejo Oaxaqueo. La reactivacin jursica de la falla de Caltepec puede ser localmente evaluada en el rea de Los Reyes Metzontla por medio del fallamiento que afecta a la Formacin Matzitzi. En la prolongacin septentrional de la falla en esta rea, las edades K-Ar de 167 8 Ma (biotita) y de 163 8 Ma (plagioclasa) para el granito de La Compaa (granito Cozahuico) y el dique Los Reyes, intrusivo cataclstico (Torres-Vargas et al., 1986), respectivamente, pueden corresponder a rehomogeneizaciones isotpicas relacionadas con esta reactivacin. El registro del Jursico Superior en los bloques al oriente y poniente de la falla de Caltepec es marino y de baja energa, reanudndose las condiciones continentales de energa mucho mayor durante el Cretcico Temprano con el depsito de conglomerados con fragmentos grandes de gneises y esquistos que formaron espesores locales de ms de 1000 m sobre ambos bloques en el rea de CaltepecCoatepec. Es interesante sealar que la parte oriental del terreno Zapoteco adyacente a la falla de Oaxaca tiene un registro sedimentolgico de carcter pelgico (AlzagaRuiz, 1991) que indicara para esa poca reposo de la falla de Oaxaca, en contraste con lo que ocurra en el rea de Caltepec con actividad tectnica y sedimentacin clstica continental. Aunque en el rea de Tehuacn-Teotitln, porcin septentrional de la falla de Oaxaca (Figura 1), la presencia de migmatitas granticas de 140.6 1.5 Ma (U-Pb SHRIMP, circones, ngeles-Moreno et al., 2004),

Valores de psilon Nd

Metamorfismo granultico

Evolucin isotpica del Complejo Oaxaqueo

-12 -14

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

Tiempo en GaFigura 11. Valores iniciales Nd(275 Ma) del granito Cozahuico y gneises migmatticos en la zona de falla de Caltepec con relacin a la evolucin isotpica Sm-Nd del Complejo Oaxaqueo (Ruiz et al., 1988a). Los valores negativos de Nd(275 Ma) del granto Cozahuico sugieren que este se form por anatexis del Complejo Oaxaqueo y una componente de manto empobrecido con un Nd +7.5.

estimar en unos 600 km si se acepta como razonablemente vlida la posicin relativa del Complejo Acatln propuesta por Elas-Herrera y Ortega-Gutirrez (2002) durante el Misispico Tardo-Pensilvnico Temprano hasta su yuxtaposicin en el Prmico temprano.

9. Reactivaciones de la falla de Caltepec La falla de Caltepec, de acuerdo con los criterios de reactivacin establecidos por Holdsworth et al. (1997), es claramente una estructura longeva polideformada, con deformacin dctil y frgil sobrepuestas, que fue afectada reiteradamente por movimientos tectnicos posteriores a su consolidacin en el Prmico temprano. La deformacin posterior en la zona de falla es esencialmente frgil y se maniesta por fallas de ngulo alto, innumerables fallas menores, cataclasis intensa y brechamiento, lo que implica cambios en la distribucin y naturaleza de la deformacin. En el fallamiento frgil, los planos de falla y estras tienen rumbos, orientaciones e inclinaciones diversos, con desarrollos cristalinos brosos de cuarzo, clorita, serpentina y epidota en los espejos de falla. Los minerales relacionados con cataclasis son tremolita, sericita, albita, epidota, cuarzo, carbonatos en vetillas, clorita, xidos de Fe-Ti, pirita y hematita. El granito Cozahuico en algunos sectores cataclsticos presenta pseudotaquilitas en vetillas y microvetillas. La naturaleza, temporalidad y magnitud de la actividad pos-Prmico de la falla se desconoce, no obstante, parece ser que las reactivaciones durante el Mesozoico y Cenozoico tuvieron una inuencia signicativa en el patrn de depsito de secuencias sedimentarias en la regin (e.g., Lpez-Ticha, 1985; Meneses-Rocha et al., 1994). Las reactivaciones tectnicas de la zona de falla a

104

Elas-Herrera et al.

terrgenos marinos del Cretcico Inferior con volcanismo basltico intercalado, y capas rojas del Cretcico Inferior (?) sugiere una reactivacin tectnica compleja de la falla de Oaxaca en esta regin. Por lo anterior, parece que durante la historia tectnica mesozoica de la falla de Caltepec, sus movimientos se acoplaron a los de la falla de Oaxaca para acomodar deformacin cortical importante en el sur de Mxico. En la regin de Santa Mara Zaniza, 150 km al sur del rea de Caltepec (Figura 1), el batolito de Zaniza (edad KAr de 67 4 Ma, Murillo-Muetn et al., 1986), tiene una distribucin elongada norte-sur que coincide justamente con la prolongacin meridional de la zona de falla de Caltepec. Este batolito es de composicin grantica en su porcin central y granodiortico a tonaltico hacia sus bordes, e intrusiona predominantemente a la secuencia Juchatengo del Paleozoico tardo, a rocas clsticas del Jursico Medio, y a rocas calcreas del Cretcico. Debido a su ubicacin y geometra es probable que el emplazamiento del batolito de Zaniza haya estado controlado por el contacto tectnico entre los complejos cristalinos Acatln y Oaxaqueo, y corresponda a un retrabajo en el Cretcico Tardo de esta zona de debilidad cortical como plutn sellador (stitching pluton) en la regin. 9.2. Reactivaciones cenozoicas La tectnica cenozoica asociada a la falla de Caltepec reeja una evolucin en la que el terreno Mixteco, al poniente de la falla, parece haber sido el bloque cado durante el Palegeno, mientras que el terreno Zapoteco, al oriente, parece seguir siendo el bloque levantado durante el Negeno. La reactivacin cenozoica en la falla Caltepec est ejemplicada por la cua tectnica de conglomerado paleognico, con grandes clastos de caliza cretcica fosilfera en la zona de falla (Figura 5). El conglomerado est delimitado por fallas normales que afectan la discordancia original y con desplazamientos diferenciales desconocidos que inclinaron 50 al oriente los estratos gruesos del conglomerado. Aunque en el lado poniente de la cua tectnica se logr preservar una costra de conglomerado en contacto discordante sobre el granito Cozahuico. El desarrollo y una propagacin importante a rumbo de estas fallas frgiles de ngulo alto fueron propiciados en gran medida por la foliacin milontica vertical preexistente en este sector de la zona de falla, evidenciando as cambios en la historia cinemtica de estructuras antiguas. El fallamiento normal que disloca a los gneises del Complejo Oaxaqueo (Figura 6b) es tambin parte de esta reactivacin, pero no tienen mucha continuidad a rumbo, lo que contrasta con las fallas nucleadas en la zona milontica. Se desconoce la temporalidad precisa de las reactivaciones cenozoicas en la regin, aunque es probable que stas hayan sido recurrentes. Un ejemplo de esta recurrencia puede demostrarse por medio de la falla de Santa Luca, estructura paralela a la falla

de Caltepec (Figuras 3 y 12), que pudo haber trabajado simultneamente con la falla de Caltepec durante el Palegeno como lo sugieren las relaciones de campo. Sin embargo, la falla de Santa Luca aparentemente no afecta a las rocas sedimentarias y volcnicas cenozoicas de la regin, mientras que el fallamiento frgil de Caltepec si las corta (Figura 12). Las rocas sedimentarias y volcnicas que cubren al contacto tectnico entre los complejos Acatln y Oaxaqueo fueron descritas con detalle en el rea de Tamazulapan como Conglomerado Tamazulapan, Formacin Yanhuitln, Toba Llano de Lobos, Toba Cerro Verde, Andesita Yucudaac, Andesita San Marcos y Formacin Chilapa (FerrusquaVillafranca et al., 1974; Ferrusqua-Villafranca, 1976). La parte superior de la Toba Llano de Lobos y la base de la Andesita Yucudaac dieron edades K-Ar (biotita y roca entera) de 28.9 0.6 Ma y de 26.2 0.5 Ma, respectivamente (Ferrusqua-Villafranca et al., 1974). Esta secuencia llega a tener hasta 1000 m de espesor y presenta varias discordancias que pueden estar registrando parte de la historia tectnica cenozoica de la falla de Caltepec. As por ejemplo, la reactivacin frgil de la falla de Caltepec en su prolongacin al sur, en el rea de Tlapiltepec-Tejuapan (Figura 12), corta a rocas piroclsticas, volcaniclsticas y volcnicas de la Toba Llano de Lobos y de la Andesita Yucudaac del Oligoceno, lo que evidencia actividad neognica de la falla, con desplazamientos verticales y componente lateral importante asociados con plegamiento local de la cobertura volcaniclstica. Martiny et al. (2000) propusieron que la distribucin regional de las rocas volcnicas oligocnicas del sur de Mxico est controlada por fallas con desplazamiento lateral y oblicuo, que en conjunto denen un sistema escalonado de desplazamiento lateral izquierdo. 9.3. Actividad tectnica reciente Actividad tectnica reciente puede estar ocurriendo a lo largo de la zona de falla de Caltepec, como lo sugiere la informacin sismolgica disponible. De acuerdo con lo registrado solamente en los ltimos 14 aos por la red sismolgica nacional, en la regin de Tehuacn y centronorte del estado de Oaxaca han ocurrido cerca de un centenar de sismos con magnitudes de 3.4 a 7.0 e hipocentros con profundidades que varan desde 6 km hasta 178 km (Servicio Sismolgico Nacional, comunicacin escrita, 28/abril/2004). De todos estos sismos, slo 21 pueden tener alguna relacin con el sistema de fallas de Caltepec dada la ubicacin de sus epicentros (Figura 12). Sin embargo, debido a que segn la geometra de las placas Rivera y Cocos subducidas debajo de la placa de Amrica de Norte en el sur de Mxico (Pardo y Surez, 1995), la profundidad de la zona de Wadati-Benioff vara de 50 Km en el lmite sur a 80 km en el lmite norte de esta regin de Nochixtln-Tehuacn, y a que el espesor cortical es de 40-45 km de

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Figura 12. Reactivacin frgil de la falla de Caltepec en su prolongacin hacia el sur, en la regin centro-norte del estado de Oaxaca. En el rea de Tlapiltepec-Tejuapan, al NE de Tamazulapan, la falla est cortando a rocas piroclsticas, volcaniclsticas y volcnicas del Oligoceno. Los rasgos de la falla en el rea sugieren un movimiento normal con el bloque cado al poniente y una componente lateral menor. Las estras en el plano de falla tienen una inclinacin de 50 a 350 (para escala se seala la pluma). La traza de la falla de Tamazulapan con movimiento lateral izquierdo es segn LpezTicha (1985). Los sismos ocurridos en el perodo de 1990-2003 que pueden estar relacionados con actividad tectnica reciente de la falla de Caltepec son incluidos. La magnitud de la mayora de estos sismos fue de 3.5 a 4.3 y la profundidad de los hipocentros vara desde 32 km hasta 79 km, slo uno fue de 7.0 con epicentro muy cerca del poblado de Caltepec (Servicio Sismolgico Nacional, comunicacin escrita, 28/abril/2004). Para la discusin de los sismos ver el texto.

acuerdo con anomalas gravimtricas (Urrutia-Fucugauchi y Flores-Ruiz, 1996; Campos-Enrquez y Snchez-Zamora, 2000), el nmero de sismos que pueden tener una relacin directa con el sistema de falla de Caltepec se reduce considerablemente. De acuerdo con esta estructura de corteza y a la profundidad de los hipocentros (Figura 12), varios de los sismos que se distribuyen a lo largo de la traza de la zona de falla de Caltepec ocurrieron consecuentemente en la placa ocenica subducida o en la zona de Wadati-Benioff, otros en la cua de manto litosfrico subcontinental, y slo tres en la corteza media-inferior. El sismo mayor con

magnitud 7 y epicentro cercano a Caltepec (Figura 12) dada su profundidad, probablemente est ms bien relacionado al deslizamiento de la placa de Cocos en la zona WadatiBenioff, mientras que los sismos en el manto y la corteza, con magnitudes de 3.5-4.3, sugieren un comportamiento frgil que puede estar relacionado con la prolongacin a profundidad de la zona de falla de Caltepec como estructura litosfrica. En reas con ujo de calor bajo, como podra ser el caso en la regin de la zona de falla de Caltepec, se ha reportado ruptura ssmica no slo en la corteza inferior sino tambin en el manto superior (e.g., Chen y Molnar,

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1983), lo cual es consistente con el hecho de que la prolongacin hacia el norte de la falla de Caltepec coincida justamente con la porcin de la Faja Volcnica Transmexicana ms angosta y alejada de la trinchera mesoamericana. Actualmente, sin embargo, est claro que la sismotectnica que puede estar relacionada con la falla de Caltepec es un aspecto que debe ser abordado con ms profundidad.

10. Conclusiones De acuerdo con el estado actual del conocimiento sobre la falla de Caltepec discutido en este trabajo, y con el n de dar mayor claridad a lo alcanzado hasta ahora, enseguida se enumeran las conclusiones fundamentales, considerando que un conocimiento pleno de esta estructura a lo largo de toda su historia tectnica es esencial para el entendimiento de la evolucin geolgica del sur de Mxico. 1. La falla de Caltepec es una frontera geolgica o estructura cortical de larga vida que representa el contacto tectnico indiscutible entre los complejos Oaxaqueo y Acatln, basamentos cristalinos de los terrenos ms importantes del sur de Mxico: Zapoteco y Mixteco, respectivamente. 2. Debido a la antigedad y relevancia regional de la falla, y a la calidad de sus aoramientos, el registro geolgico de su actividad tectnica tan prolongada se puede estudiar con detalle excepcional desde un bloque al otro y a niveles de exposicin mesocorticales para su parte dctil y epicorticales para su parte frgil. La falla de Caltepec es tambin un laboratorio natural ideal para estudiar procesos de deformacin dctil y magmatismo sintectnico que operan al nivel de corteza media, y mecanismos de reactivacin en zonas de falla mayores. 3. La actividad ms antigua y profunda hasta ahora documentada en la zona de falla es un evento tectonomagmtico-metamrco caracterizado por migmatizacin, magmatismo sintectnico, y cizallamiento dctil transpresional derecho, que fue fechado por mtodos isotpicos U-Pb en circones y cubre un intervalo entre 275.6 1 Ma (leucosoma anatctico) y 270 2.6 Ma (granito Cozahuico). Este evento se relaciona con una colisin oblicua entre los bloques continentales Oaxaquia en su porcin meridional (Complejo Oaxaqueo) y Acatln. Durante el Prmico temprano este evento form parte de un frente colisional paleogeogrcamente complejo entre Laurencia y Gondwana que concluy con la consolidacin de Pangea. 4. Por sus caractersticas petrogrcas y estructurales, el granito Cozahuico, emplazado en la zona de falla, se considera un intrusivo sintectnico, producto de la fusin local de corteza proterozoica durante el fallamiento, pero con una contribucin contempornea importante de magmas subcorticales. Datos isotpicos de Rb-Sr y Sm-Nd son consistentes con la inferencia anterior. 5. El levantamiento de la zona de falla ocurri a una tasa muy elevada sugerida por epidota magmtica en el

granito Cozahuico y en el leucosoma anatctico, y una edad de enfriamiento 40Ar/39Ar de 268.6 1.27 Ma de mica blanca en esquisto de mica milonitizado, muy similar a las edades de los de los circones del granito y del leucosoma, as como por la edad leonardiana de la Formacin Matzitzi, unidad de traslape discordante ms antigua. 6. La zona de falla de Caltepec, luego de su exposicin en supercie hace unos 265 Ma, experiment actividad tectnica intermitente durante el Mesozoico y Cenozoico, cuyas causas podran relacionarse en buena medida en los movimientos tectnicos asociados con la dispersin de Pangea y la evolucin del margen del Pacco del sur de Mxico. Reactivaciones neognicas indicadas por relaciones de campo, y posiblemente tambin recientes como lo sugiere datos sismolgicos con hipocentros profundos, vienen a corroborar que la falla de Caltepec es una discontinuidad cortical de larga vida.

Agradecimientos Este trabajo fue desarrollado y nanciado bajo el marco del proyecto SEP-CONACYT 36821-T. La revisin crtica del manuscrito fue hecha por Bodo Weber y Susana Alaniz, cuyas sugerencias y comentarios fueron muy constructivos para centrar nuestas ideas y mejorar el trabajo. Agradecemos a Edgar Angeles Moreno por la ayuda brindada en algunas etapas del trabajo de campo. Sonia ngeles particip activamente en el proceso de separacin de minerales para fechamientos. El Servicio Simolgico Nacional dependiente del Instituto de Geofsica, de la UNAM, amablemente facilit la informacin relacionada con los sismos localizados en la regin de Tehuacn, Puebla, y porcin central del estado de Oaxaca. A. Iriondo agradece al Dr. Joe Wooden del United States Geological Survey por su apoyo durante la realizacin de los fechamientos U-Pb de circones con SHRIMP.

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