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V O L . X X X V L NUM. 1, 1984
TECTÓNICA C E N O Z O I C A D E L N O R T E D E M E X I C O
Samuel Eguiluz de Antuñano*
R E S U M E N
En la parte central del Norte de México existe un sistema de grandes fallas transcurrentes, orientadas casi norte a sur, que a través de decenas de kilómetros modificaron a las estructuras y a la paleogeografía mesazoica de esta región. Las evidencias consisten de fracturas, flexiones, dislocación de estructuras, accidentes morfotectonicos y emplazamientos plutónicos alineados, que en conjunto indican la existencia de estos corrimientos.
Se infiere que ios desplazamientos tienen su origen a un nivel cortical profundo y ocurrieron posiblemente durante el Oligoceno Tardío o a inicios del Mioceno, en estrecha relación con la evolución geodinámica de la Placa de Norteamérica.
A B S T R A C T
In the North central part o f Mexico there is a system o f big wrench faults, oriented almost north to south, which trough tenths o f kilometers, it was responsible for the modification o f the laramide stmctures and the mesozoic paleogeography; those features are fractures, flexures, other minor wrench faults, fisiographic accidents and plutonic alignments, all o f them directly related with deep cortical movements and' could be originated during the Late Oligocene or Early Mioceng periods, and in close relation with the geodinamic evolution o f the Northamerican tectonic Plate.
I N T R O D U C C I Ó N
El área ocupa una franja situada entre la frontera nor te de M é x i c o , el paralelo 2 5 ° 0 0 ' de latitud norte y los meridianos 1 0 2 ° 0 0 ' a 1 0 7 ° 0 0 ' de longitud oes t e ; está enclavada en los estados de Chil iuahua, Coaltuila y Durango (F ig . 1) .
El estudio t iene por ob je to mostrar una serie de corr imientos transcurrentes ocurridos en el Cenozoico y que anter iormente habían sido interpretados como aisladas fallas de gravedad, pertenecientes a una t ec tón ica simple de tensión. Las rocas que se encuentran en las proximidades de estas zonas de rompi-
• Petróleos Mexicanos, Suptcia. de Exploración, ZNE.
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Fig. 1. Localización del área.
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miento son un buen objet ivo para la exploración de recursos minerales, energéticos e hidrológicos y su reconocimiento da respuesta a problemas de interpretación geológica regional.
El método de estudio consist ió en el análisis de imágenes Landsat verificadas con información geológica de superficie y apoyo de trabajos geofísicos. La interpretación que aparece en este a r t ícu lo fue elaborada por el autor en reportes inéditos de Petróleos Mexicanos durante los años de 1 9 7 9 y 1 9 8 0 .
SISTEMA D E F A L L A S T R A N S C U R R E N T E S
En la región estudiada se distinguen claramente tres a l ineamientos principales que aquí se denominan: Falla del Cabal lo , Fal la Almagre y Falla de Juárez (Figs . 1 y 2 ) . La primera de ellas es un movimiento sinistrai que presenta c o m o evidencias principales la expos ic ión de rocas permotriásicas, que cons t i tuyen el basamento de la co lumna marina mesozoica, arqueadas longitudinalmente al plano de corr imiento y que pueden observarse en las sierras del Carmen, La Mula, Acat i ta , Coah. y San Jul ián, Z a c ; también se distingue el a l ineamiento de numerosos cuerpos intrusivos cenozoicos , que coinciden con la or ientación norte sur emplazados sobre o al margen de la zona de debilidad; el tipo de roca generalmente varía de
granito a diorita y están expuestos en el Cerro de Minerva, Cerro de San Miguel, Sierra del Carmen (Fig . 3 ) y más al sur en el Pico de Teyra .
El dislocamiento de las estructuras laramídicas preexistentes es el rasgo más sobresaliente observado entre las sierras del Caballo y Cañada Obscura; su corr imiento lateral alcanza más de 10 km. (Fig . 4 ) y, asociado a éste, existen numerosas fallas transcurrentes subordinadas, menores , ligadas al desplazamiento principal.
Otra evidencia de este movimiento está en el ex t remo occidental de la Sierra de Parras, que además de mostrar un gancho de arrastre convexo al norte , contrapone la facies de plataforma del Albiano que aflora en la Sierra de La Peña, a la facies de cuenca de la misma edad que aflora en la Sierra de Parras; la prolongación hacia el sur de la Falla del Caballo penui t ió la apertura de una ventana de erosión que facilita la observación de una importante cabalgadura laramídica, expuesta en la Sierra del Número, en la que Tardy ( 1 9 7 5 ) apoyó a la Napa de Parras (Fig. 5 ) .
La potente columna de evaporitas presente en la Plataforma de Coahuila (Garza, 1 9 7 3 ) jugó un papel importante que absorbió parcialmente el rompimiento profundo, pero permite observar el efecto del desplazamiento hacia niveles es-tratigráficos superiores mediante una red de fracturamiento tal, que facilitó la erosión de otra ventana
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Fig. 2. Plano geológico.
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Fig. 3. Detalle geològico de la Falla del Caballo.
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Fig. 4. Detalle geológico de la Falla del Caballo.
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2 5 ° 3 0 ' :
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T a H O L L A S E CONTINENTAL K s CRETACICO SUPERIOR „ „^ ^ „ ^ „ . , , J s - K i JURÁSICO SUPERIOR Í CRETACICO INFERIOR (ALB IANO DE CUENCA) Cb C O M P L E J O B A S A L -ir-^ CABALGADURA LARAMÍDICA -r- A N T I C L I N A L LARAMIDICO K a A L B I A N O ( F A C I E S DE P L A T A F O R M A )
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Fig. 5. Detalle geológico de la Falla del Caballo.
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de erosión profunda que forma al Valle de las Delicias, Coah. La prolongación de la falla hacia el norte y sur forma puertos de erosión que encubren parcialmente su existencia (Fig. 6 ) ; además la Falla del Caballo es la frontera que separa a oriente y poniente provincias con fisiografías diferentes (Fig. 6 ) y su traza coincide con la desviación hacia el norte que adquiere el R í o Bravo.
Este rompimiento disloca a los modelos paleogeográficos mesozoicos creando dificultades al intentar reconstruir la distribución en el patrón de sedimentación, tal c o m o ocurre entre las sierras de Parras y La Peña mencionado en párrafos anteriores, por lo que su identificación puede ayudar a rehacer estos modelos de una forma más simple (Fig. 7 ) .
La Falla de Almagre es menos conspicua que la mencionada en párrafos anteriores, este rompimiento se considera de posible movimiento relativo dextral. El basamento pemiotriásico, que soporta a la columna sedimentaria marina mesozoica. También aflora (Sierra del Diablo, Chih.) muy próximo a esta falla y su principal evidencia consiste en la separación que existe entre la Sierra de Almagre y la Sierra Mojada, Coah. (Fig. 8 ) . En la primera hay evidencia de pequeñas fallas transcurrentes representativas y relacionadas con el desplazamiento principal, su paso puede rastrearse a través de numerosos cuerpos plutónicos de composición grano-
diorí t ica alineados casi norte-sur, que van desde la Sierra de Cruces, donde se localiza el mineral ferrífero de Hércules, pasando hacia el sur por el flanco poniente de la Sierra de La Campana (Fig . 8 ) , pudiendo inferir su continuidad hacia el sur, hasta el intrusivo del Sarnoso , donde se localiza el mineral de Dinamita, Dgo. Poster iormente a este rompimiento, a través de la zona de debilidad ñuyeron coladas de lava que cerraron el drenaje y formaron cuencas endorréicas ac tua lmente representadas por planicies de lagunas secas, que obscurecen la existencia de la falla; su prolongación hacia el norte atraviesa por una zona de gran profusión de rocas volcánicas premiocénicas, que son la continuidad hacia el sur de la provincia te-xana de Trans Pecos , quedando su paso a lo largo de una franja de puertos de erosión que parecen ser la evidencia de su exis tencia al fracturar y dislocar a las rocas preexistentes. Con base en la separación que existe entre las Sierras de Almagre y Mojada, se infiere que el desplazamiento de esta falla es del orden de 5 a 8 km. E n la proximidad de esta falla también aflera el basamento permotr iás ico (Sierra del Diablo) .
La Falla de Juárez se interpreta como un corr imiento sinistral con la misma or ientación que los desplazamientos anter iores; sus evidencias consisten en el dislocamiento entre la Montaña Frankl in , Т е х . de la Sierra de Juárez , Chih, у en la
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^"^^^^Seográfico del Kimeridgiano mferin^ , ^ '^^^Píazamientos cenozoicos. '"^odificadái poi-
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F e CERRO DE
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SIERRA DELA CAMPANA
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Fig. 8. Detalle geológico de la Falla de Almagre.
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106» 20' y
,MONT FRANKLIN L E Y E N D A gè] IGNEO EXTRUSIVO
gì I IGNEO INTRUSIVO
1J<^ CRETACICO SUPERIOR
CKT] CRETACICO INFERIOR
P T ] JURÁSICO SUPERIOR
PALEOZOICO
ESTRUCTURA LARAMIDE
FALLA POST-LARAMIDE
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\CERNO EL KILO
106''20'
Fig. 9, Detalle geològico de la Falla de Juárez.
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separación que ex is te ent re las S ie rra de Presidio y la de Samalayuca , Chili. (F ig . 9 ) , su desplazamiento se calcula en más de 10 k m . y su continuidad hacia el sur queda ocul ta bajo planicies de lagunas secas formadas por aluvión v.gr.: Laguna Del Cuervo).
La conf iguración de anomal ías de Bouguer mues t ra un persis tente alineamiento m í n i m o que coincide con la pos ic ión y o r ien tac ión de esta megafalla (F ig . 1 0 ) ; el basamento que sopor ta a las rocas mesozoicas t amb ién aqu í queda expuesto en la sierras del Cuervo, Samalayuca, y en la Mon taña Franklin, fo rmando un c o m b a m i e n t o orientado más o m e n o s longitudinal a la traza de este rompimien to .
Hacia el sur, en las proximidades de Camargo, Chih. la pro longación NW de la Sierra de Las Pampas forma un gancho de co r r imien to convexo hacia el no r t e que modi f ica la orientación N W - S E de la estructura laramídica y además crea un encuentro estrat igráfico ent re el terreno tec tonoes t ra t ig rá f ico de la Plataforma de* Coahui la (Garza op.-cit), expues to en la sierra menc io nada, frente al te r reno tec tonoes t ra tigráfico de la Cuenca de Chihuahua, expuesto en la Sierra de Camargo (Fig. 1 1 ) , similar al encuen t ro observado entre las sierras de Parras y La Peña m e n c i o n a d o anteriormente y que t ambién facili ta la reconstrucción paleogeográfica referida en la Fig. 7.
Sobre este a l ineamiento exis ten
varios cuerpos intrusivos de naturaleza que varía de granito a diorita y a través del plano de corr imiento ocurr ió la poster ior eyecc ión de coladas de lava de compos ic ión pr incipalmente basált ica. En t re los rasgos fisiográfícos observados destacan numerosos puertos de erosión, desviación de los r íos Bravo, Conchos y F lor ido alineados con la or ientación de la falla y también de manera burda es el l ími te oriental de la Sierra Madre Occidenta l . La p royecc ión hacia el sur de este corr imiento coincide con un m í n i m o gravimetrico regional que pasa al ponien te de las serranías de A to to -ni lco y Cerro Gordo y que coincide con la frontera entre los terrenos de Parras y de Parral del Sec to r San Pedro El Gallo (Eguiluz y Campa 1 9 8 3 ) , en donde las estructuras que afloran a h í t ienen una historia estructural más comple ja .
Si hacemos extensivas las observaciones citadas con anterioridad, podemos inferir que en la Cuenca de Sabinas exis ten pliegues laramí-dicos (or ientados NW-SE) , modificados por f lexiones sinuosas, disarm o n í a estructural y fallas inversas que modif ican al estilo de deformación estructural NW-SE y que el autor interpreta per tenencientes a una t ec tón ica sobrepuesta, que pueden ser semejantes al modelo de deformación propuesto por Harding et.al. ( 1 9 7 9 ) para un par de esfuerzos tangenciales. Se infiere que esta modif icación estructural es favorecida por las evaporitas exis tentes en
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Fig. 10. Plano de configuración de anomalías de Bouguer sobre la Falla de Juárez.
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Fig. 11.
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varios niveles estratigráficos de esta cuenca y ocurrió como un proceso tardío, contemporáneo a los desplazamientos descritos en párrafos anteriores.
En la intersección de rompimientos anteriores y en el sistema de las fallas bosquejadas en párrafos anteriores, se emplaza un buen número de plutones mineralizados en donde se localizan importantes distritos mineros plumbo argentíferos y otros que incluyen mol ibdeno, uranio, vanadio, fluorita, estroncio, hierro, e tc . Estas zonas parecen ser vías favorables para capturar y alojar corrientes de agua subterránea y superficial, como lo demuestran los cauces de los r íos Conchos , Bravo y Florido alojados sobre la Falla de Juárez.
E V O L U C I Ó N G E O L O G I C A D E L CENOZOICO
En la región existen diversos trabajos que describen de manera aislada los eventos geológicos ocurridos en los últimos 65 millones de años. Los efectos de la Orogenia Laramide son los responsables del espectacular edificio orogràfico del oriente de México y es a este suceso al que se le ha dado mayor mipor-tancia en los estudios realizados por Petróleos Mexicanos, sin embargo, los depósitos continentales, el magmatismo y las deformaciones superpuestas de estas rocas han sido poco estudiados de una manera sistemática, como parte integral de la evo
lución con t inua del proceso geodinàmico. Para la síntesis de los fenómenos ocurridos en el Cenozoico necesi tamos remontarnos a la forma c o m o se generó y evolucionó la fase constructora del sistema orogràfico oriental de Méx ico .
El primer paso está impreso en los sedimentos del Cenomaniano ( 1 0 0 m.a.) que denotan un depósito asociado a inestabilidad tec tónica y que coincide con el emplazamiento de los batol i tos occ identa les (Henry, 1 9 7 5 ) ; esta inestabilidad se continuó durante todo el Cre tác ico Superior. Dickinson ( 1 9 7 9 ) considera que hace aprox imadamente 8 0 m.a. el ángulo de incl inación de subsi-dencia de la Placa Fara l lón , disminuyó su intensidad bajo la Placa de Norteamérica . En ese m o m e n t o la placa cont inenta l cambió su orientación de desplazamiento de norocci-dente hacia el occ iden te franco, aumentando la velocidad de deriva (Coney , comunicac ión personal) . Su efec to quedó reflejado en un frente de deformación, emersión continental y magmat ismo, que migrò en espacio desde el norocc idente y occ idente , hacia el suroriente y or iente , y en t iempo desde el Cretác ico Superior T e m p r a n o llegando su paroxismo hasta el Paleoceno ( 6 5 a 6 0 millones de años) . En la región estudiada entre el Paleoceno y el E o c e n o Inferior (fin de la Orogenia Laramide) se deposi tó una secuencia molássica cont inenta l potente, separada en discordancia angular por un manto de volcánicos y volca-
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noclásticos in teres t ra t i f icados , cuya composición genera lmente varía entre andesitas, daci tas y r ioli tas. Estos vo lcán icos comprenden desde el E o c e n o medio al O l igoceno inferior ( 4 9 a 3 5 m.a . ) y han sido descritos por Singewald ( 1 9 3 6 ) , Schul-ze ( 1 9 5 3 ) . Roger s et. al. ( 1 9 6 1 ) , Velasco ( 1 9 6 4 ) , Rodr íguez ( 1 9 7 2 ) . Tardy ( 1 9 8 0 ) , e t c . La edad precisa de estas rocas ha sido p o c o estudiada en M é x i c o y está dada por posición estratigráfica y cor re lac ión con las secuencias descri tas por Wilson ( 1 9 6 5 ) en Big B e n d , Т е х . , por Edwards ( 1 9 5 5 ) en Guana jua to , у por da tac iones i so tópicas realizadas por Kel len et.al, ( 1 9 8 2 ) , Clark et,al. ( 1 9 8 0 ) , e t c .
La fase t e c t ó n i c a tardía en el norte de M é x i c o , se distingue por dos carac te r í s t icas principales que son: los pliegues de radio de curvatura amplia y las fallas transcurren-tes descritas en este t r aba jo ; los dos fenómenos t ienen una or ien tac ión casi norte-sur, las f lexiones amplias son fáci lmente obsei-vadas sobre la molasse con t inen ta l y han sido descritas por C l e m o n s ( 1 9 6 6 ) y Tardy ( 1 9 8 0 ) : los mi smos pliegues han sido repor tados por Rangin ( 1 9 7 ? ) en vo lcanoc lás t i cos y volcánicos previamente es t ra t i f icados y en los sedimentos m e s o z o i c o s p o c o afectados por la Orogenia Laramide , situados en la P la ta fo rma de Coahuila y descritos por Ta rdy , (op,cít.). E l autor infiere que es tos pliegues son el reflejo cor t ica l del c o m b a m i e n t o de la l i tosfera, ocurr ido cuando la
astenósfera ocupó el espacio dejado por la Placa Faral lón al regresar a su incl inación original. Es to trajo c o m o consecuenc ia una disminución en la velocidad de convergencia de las placas que Ke i th ( 1 9 8 2 ) sugiere se inició hace 4 5 m.a., pero que sin embargo pudo ocurrir un p o c o entes. En este p roceso , el vulcanismo también migrò en espacio de oriente hacia el occ iden te (Coney . 1 9 7 9 ) y en t i empo, desde el Ol igoceno hasta el M i o c e n o , culminando con la explosión ignimbrí t ica creadora de la Sierra Madre Occidenta l , cuyo paroxismo Demani et.al. ( 1 9 7 5 ) y McDowel et.al. ( 1 9 7 7 ) lo sitúan entre 2 4 y 12 mil lones de años (Mioceno ) .
Las grandes fallas parecen coincidir con el m o m e n t o ( 3 0 a 2 5 m.a . ) en que la Dorsal del Pac í f ico Oriental a lcanzó a la margen occidental de la zona de subducción de Norteamér ica (Atwater , 1 9 7 0 ) , dando lugar a la creación de dos jun tas triples unidas por un sistema de transformación que las fue separando y dio c o m o resultado que terminara la subducción entre las placas, y se crearan t ransformantes a la latitud aproximada donde se encuentra la región estudiada.
E l au tor desconoce la edad precisa en que ocurrieron las megafallas descritas aqu í : se infiere que pudieron ser inmedia tamente posteriores al a rqueamiento de la litosfera, que se fracturó a gran profundidad, de la manera propuesta por H. Closs {in Metz , 1 9 6 3 ) , y este fractura-mien to facil i tó poster iormente los
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rompimientos laterales aquí descritos. Los cuerpos intrusivos in situ o en los alrededores, coinciden con una etapa de regresión magmatica hacia el occidente y tienen una edad de emplazamiento o mi-neralización que Clark et.al. ( 1 9 8 0 ) sitúan entre 3 2 a 2 5 m.a., como es el caso de los distritos mineros de Naica, Santa Eulalia, Mapimí, Hércules, e tc . Takeda ( 1 9 7 7 ) hactí notar que los intrusivos de Chihuahua y Coahuila tienen rasgos comunes y mineralización semejante, que concuerda con la homogeneidad mineral constante a lo largo de trazas de falla para intercepción de rupturas relacionadas con el basamento propuestas por Sumin et.ai. ( 1 9 8 0 ) . Con los datos anteriores podemos inferir que estas rupturas pueden situarse como posteriores al vulcanismo ácido e intermedio (subalcalino y alcalino) inicial y a los pliegues de curvatura amplia (Oligoceno Tard ío ) , pero anteriores o simultáneas al emplazamiento y mineralización de los intrusivos (cierre del Oligoceno o Mioceno basal). Stevens et. al. ( 1 9 8 3 ) y Decamp ( 1 9 8 1 ) consideran que hace 28 a 2 6 m.a. existieron movimientos laterales, compresión y magmatismo ácido, anteriores al episodio constructor de "Basins and Ranges" . Se infiere que el movimiento de estas megafallas quedó precozmente interrumpido cuando se liberaron los esfuerzos al inciar-se el proceso de desprendimiento del bloque de California durante el Mioceno (Dickinson, 1 9 7 9 ) .
La distensión neo tec tón ica en el área se inició hacia el Mioceno Medio ( 1 9 m.a. Stevens, op.cit.) y continuó hasta el P l ioceno , caracterizándose por el a c o m o d o de bloques desplazados por fallas de gravedad (l ístr icas ? ) , originadas por tensión y acomodo gravitacional, acompañadas por un magmat ismo calcoal-cal ino pos tumo, que aunado a un clima progresivamente más • seco originaron el asolve de cuencas endorréicas que al irse secando configuran en la actualidad a las planicies denominadas ban-eales, bolsones o s implemente lagunas secas.
C O N C L U S I O N E S . La región norte de México re
quiere de análisis de microtectóni-ca, que ayuden a diferenciar las etapas de deformación existentes. En este trabajo se identifican corrimientos transcurrentes de carácter regional que modif ican, deforman y dislocan a las estructuras laramídicas y a los l imi tes paleogeográficos mesozo icos ; su reconocimiento permite reconstruir con mayor facilidad su posición original.
Estas fallas son las responsables de accidentes morfo tec tonicos importantes que configuran gran parte de la fisiografía actual de la región; el conoc imien to de los pliegues cenozoicos puede explicar reflejos sismológicos someros que identifican a estructuras suaves y amplias sepultadas en el bolsón.
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como lo c o m p r o b ó el pozo B a n c o de Lucero No . 1 que co r tó más de 2000 m. de rocas cenozo icas .
De alguna manera las fallas descritas aquí , parecen estar re lacionadas con la in te rsecc ión de fallas anteriores y el emplazamien to de plutones, con minera l ización asociada. No se c o n o c e aún s i . lo s corrimientos t ranscurrentes menc ionados corresponden a una react ivación de antiguas fallas.
Se infiere que el ampol l amien to de la litosfera propic ió pliegues corticales con radios ampl ios de curva
tura y generó un fracturamiento profundo, que poster iormente facil i tó los desplazamientos transcurrentes, asociados a plutonismo y vulcanismo y relacionados con la in teracción de la evolución geodinámica de la Placa de Norteamérica .
Se agradece a los M. en C. María Fernanda Campa y Alfredo Guzmán las sugerencias para la preparación del presente escr i to y al Ing. Daniel Mar t ínez sus observaciones y cartografías, sin las cuales se hubiera dificultado la verificación de lo aqu í expues to .
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