Caldera formation and progressive batholith construction: Geochronological, petrographic and stratigraphic constraints from the Coxcatlán-Tilzapotla area, Sierra Madre del Sur, Mexico

Resumen

Un rasgo de mucho interés en la provincia volcánica del Eoceno tardío-Oligoceno temprano de la Sierra Madre del Sur es la estructura dómica de forma elíptica, orientada al NW-SE (52 × 30 km) y ubicada en el área de Coxcatlán-Tilzapotla. La estructura elíptica contiene la caldera de Tilzapotla, domos riolíticos, volúmenes importantes de unidades ignimbríticas, así como el intrusivo de Buenavista y los plutones de Coxcatlán y Chautle, ubicado estos últimos al occidente y al oriente del anillo de la caldera, respectivamente. Los estudios geocronológicos realizados previamente en las rocas magmáticas silícicas y las intermedias intercaladas en sedimentos continentales anteriores a la caldera, así como la presencia de una discordancia angular entre capas de grano fino y grueso, constriñen el tiempo del levantamiento del domo al Eoceno tardío (~38–34 Ma). Lo anterior sugiere que el proceso de formación del domo está relacionado al emplazamiento de magmas en la corteza previo al colapso de la caldera (34.3 Ma).

Nuevas edades de U-Pb por LA-ICPMS en zircones y edades de 40Ar-39Ar en minerales de unidades magmáticas clave, combinadas con observaciones de campo, estudios petrográficos y análisis geoquí­micos ponen de manifiesto la geocronología del emplazamiento magmático y el desarrollo del complejo volcánico-plutónico, así como su conexión con el domo. El rango de edades 206Pb/238U en circones del plutón de Coxcatlán de 39.5 ± 0.6 a 35.2 ± 0.2 Ma sugiere que el plutón de Coxcatlán se construyó gra­dualmente durante ~4 m.a. y se traslapa con la historia magmática de la ignimbrita Tilzapotla (36.6 ± 0.4 a 33.3 ± 0.5 Ma). Se observa un traslape significativo en la distribución de edades de las poblaciones que indica una continuidad temporal en el registro de la cristalización de los circones. Los fechamientos de circones del plutón máfico de Chautle arroja una edad igual (34.37 ± 0.26 Ma), dentro del error, a las edades principales de la ignimbrita Tilzapotla. Estos datos se ajustan mejor con un proceso continuo pero creciente de construcción de un sistema volcánico-plutónico que alcanzó su clímax con el colapso de la caldera y la erupción de la ignimbrita Tilzapotla. La evidencia de la inyección de magmas máficos durante este proceso indica que la recarga de magmas proporcionó la energía térmica durante la historia prolongada del sistema magmático. Las relaciones mutuas de intrusión observadas entre los enclaves máficos y la facies de granodiorita indican mezcla inhomogénea (mingling) dentro de la cámara cuando ambas fases no habían alcanzado la cristalización completa.

El desarrollo del sistema Coxcatlán-Tilzapotla resultó en la formación del domo, extendiendo el techo arriba de la zona rica en fundido hacia el sureste. La relación espacial y temporal entre la ignimbrita Tilzapotla, que es rica en cristales, y la intrusión menos diferenciada de Chautle sugiere que la inyección de magmas máficos en la cámara podría haber perturbado las acumulaciones de cristales (mushes) y desestabilizó el reservorio magmático en la parte superior de la corteza causando la erupción en la parte sureste del domo.