estudios isotópicos de hf en zircones de granitoides...

Estudios isotópicos de Hf en zircones de granitoides pérmicos, NW de México 493

RESUMEN

En este trabajo se presentan datos isotópicos de Lu-Hf en zircones magmáticos de granitoides pérmicos asociados a subducción en el NW de Sonora, México. El microanálisis in situ realizado por la técnica de LA-MC-ICPMS muestra amplias variaciones en las composiciones isotópicas de Hf en zircones de la misma edad en una misma muestra de granitoide (hasta 15 unidades épsilon Hf). El rango de valores de épsilon Hf inicial para estos granitoides va desde -9.0 hasta -24.9. Esta variación sugiere una mezcla de magmas derivados de la fusión de diversas fuentes corticales que originaron a los granitoides pérmicos. Las edades modelo corticales de Hf para estos granitoides varían de 1.59 a 2.39 Ga, predominando el rango de 1.6-1.8 Ga, sugiriendo la fusión del basamento proterozoico que aflora en el noroeste de México para la formación de los granitoides pérmicos. Las relaciones isotópicas de Hf obtenidas ilustran la complejidad de los procesos de formación de magmas en la corteza continental. Esta complejidad raramente es revelada por estudios convencionales de geoquímica de elementos mayores y traza e isótopos de Sm-Nd en roca total.

Nuestra hipótesis para la generación de magmas desde el Proterozoico al reciente en el NW de México establece que inicialmente el manto contribuyó de manera importante en la formación de magmatismo paleoproterozoico. Posteriormente, desde el Mesoproterozoico hasta el Pérmico la corteza ha jugado un papel significativo en la generación de magmas. Durante el Mesozoico la participación cortical se reduce y en el Cenozoico, y más aún en el Cuaternario, la contribución del manto se incrementa y es muy significativa, terminando con magmatismo astenosférico basáltico (e.g., El Pinacate).

Palabras clave: isótopos de Hf, zircones, edades modelo de Hf, mezcla de magmas, fusión, fuentes corticales, granitoides, Pérmico, Sonora, México.

ABSTRACT

This study presents new Lu-Hf isotopic data for magmatic zircons from Permian granitoids interpreted to be associated with the early stages of subduction in NW Mexico. In-situ microanalyses by LA-MC-ICPMS technique indicate large variations in Hf isotopic compositions of zircons with the same age and from the same granitic rock sample (up to 15 epsilon Hf units). The range of initial epsilon Hf values for these Permian zircons is between -9.0 and -24.9, suggesting a mixture of magmas derived from melting of different crustal sources to generate the precursor magmas that formed the granitoids.

EstudiosisotópicosdeHfenzirconesdegranitoidespérmicosenelNWdeMéxico:Evidenciademezclademagmasgeneradosapartir

delafusióndemúltiplesfuentescorticales

Harim E. Arvizu1,* y Alexander Iriondo1,2**

1 Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, Querétaro, Qro., 76230, México.

2 Department of Geological Sciences, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA.

* [email protected]** [email protected]

Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 28, núm. 3, 2011, p. 493-518

Arvizu,H.E.,Iriondo,A.,2011,EstudiosisotópicosdeHfenzirconesdegranitoidespérmicosenelNWdeMéxico:Evidenciademezclademagmasgeneradosapartirdelafusióndemúltiplesfuentescorticales:RevistaMexicanadeCienciasGeológicas,v.28,núm.3,p.493-518.

Arvizu e Iriondo494

The Hf crustal model ages for zircons vary in a range between 1.59–2.39 Ga, with most of the values between 1.6–1.8 Ga, indicating that Proterozoic basement rocks, similar to those present in NW Mexico today, were the source of melting to form the predecessor magmas for the Permian granitoids. The Hf isotopic data presented in this study indicates a complex process of crustal magma formation that cannot be revealed from just conventional whole rock geochemical and isotopic studies (e.g., major and trace elements and Sm-Nd isotopes).

Our hypothesis about the evolution of crust/mantle input in magma genesis in NW Mexico from Proterozoic to the present proposes that the mantle played an important role in the initial stages of crustal formation (magmatism) during the Paleoproterozoic. Subsequently, from Mesoproterozoic to Permian time, the crust had a preponderant role in the generation of magmas. During the Jurassic and Cretaceous periods, the crustal input in magma formation starts to be significantly reduced in these subduction related magmas, to the point that Cenozoic felsic volcanic rocks have a large mantle component, but being this more extreme during the Quaternary, as basaltic lavas have an asthenospheric mantle signature with no evidence of crustal input (e.g., Pinacate Volcanic Field).

Key words: Hf isotopes, zircons, Hf model ages, magma mixing, melting, crustal sources, granitoids, Permian, Sonora, Mexico.

INTRODUCCIÓN

Enlosúltimosaños,elentendimientodelasistemáticaisotópicadeLu-Hfenzirconeshaavanzadosustancial-mentegraciasarecientesadelantosenlaespectrometríademasasyentécnicasdemicroanálisiscomolaablaciónláser(e.g., Thirlwall y Walder, 1995; Griffin et al.,2000,2002;Woodheadet al.,2004;IizukayHirata,2005;Wuet al.,2006).Estosavanceshanpermitidomejorarelconocimientosobreelorigenyevolucióndelacortezayelmanto(e.g.,Patchettet al.,1981;VervoortyPatchett,1996;Blichert-ToftyAlbarede,1997;Amelinet al.,1999;VervoortyBlichert-Toft,1999;Vervoortet al.,1999;BodetyScharer,2000;ChauvelyBlichert-Toft,2001;Schereret al., 2001; Griffin et al.,2002;Samsonet al.,2003,2004;HawkesworthyKemp,2006a).Especialmente,estosavancesanalíticosylacomprensióndelsistemaisotópicoLu-Hfhanjugadounpapelimportanteenestudiarlacortezacontinental,determinandolascomposicionesisotópicasdeHfenzirconesparaintentardescifrarlapetrogénesisdegranitoides(e.g.,Amelinet al., 2000; Griffin et al.,2000;Kempet al.,2006,2007;Zhanget al.,2006a;Zhenget al.,2006,2007,2008).

Enesteestudioreportamoslascomposicionesisotópi-casdeHfobtenidasenzirconesdegranitoidespérmicosycretácicosdelaSierraPintaenelNWdeMéxico(Figuras1y2)mediantemicroanálisisin siturealizadosporlatécnicadeablaciónláser(LA-MC-ICPMS).EstainvestigaciónestábasadaenestudiosanalíticospreviosdegeocronologíaU-Pbenzirconesygeoquímicadeelementosmayoresytrazarealizadosendosconjuntoso“suites”graníticaspérmicasdenominadasleucocráticaymelanocrática(Arvizuet al.,2009a).UtilizamoselHfcomountrazadorisotópicoparaavanzarenelconocimientodelapetrogénesisdeesteimpor-tantepulsomagmáticopérmicoasociado,tentativamente,aliniciodelasubducciónyformacióndelmargencontinentalactivodelSWdeNorteamérica(Arvizuet al.,2009a).

NuestrosdatosisotópicosdeHfrevelanunaampliavariaciónenlascomposicionesisotópicasdeHfenzirco-

nesdeedadsimilarenunamismaroca.Deacuerdoaesto,losdatosobtenidossugierenqueestasvariacionespodríandeberseaprocesosdemezclademagmas,evaluandoade-máslaposibilidaddelaparticipacióndemúltiplesfuentesdefusióncorticalesparalageneracióndelosmagmasprecursoresdeestosgranitoidespérmicospresentesenelNWdeMéxico.

EL ZIRCÓN COMO TRAZADOR ISOTÓPICO

Elzircón(ZrSiO4)esunmineralaccesoriocomúnenunaampliavariedadderocasígneas,sedimentariasymetamórficas.Laimportanciadeestemineralessudurabilidad fisicoquímica y su alta resistencia a diversos procesosgeológicos,ademásdesucapacidadparaalbergaraltasconcentracionesdeelementostraza,incluyendodosradionúclidosdeimportanciageocronológica,unoelsistemaU-Th-PbyotroelsistemaLu-Hf.Esteúltimoestáganandomomentocomounimportantetrazadorgeoquímico(e.g.,Heamanet al.,1990;HoskinySchaltegger,2003;KinnyyMaas,2003).

ElzircónnosoloesapropiadoparaelfechamientoU-Pbsinotambiénparaestudiosisotópicosdehafnio,yaqueposeealtasconcentracionesdeesteelementoybajasrelacionesdeLu/Hf(típicamente<0.001)(Patchettet al.,1981;Fujimaki,1986).LosisótoposdeHfseencuentranconcentradosenlaredcristalinadelzircón,mientrasquelastierrasrarassonmuchomenoscompatibles.Porlotanto,lascorreccionesisotópicasdeHfdebidoalcrecimientoradiogénicoin situ son prácticamente insignificantes. En otraspalabras,lacomposiciónisotópicadeHfenelzircóncorrespondecercanamentealarelaciónisotópicainicialde

176Hf/177Hfheredadadelmagmaaltiempodesuformaciónocrecimientodelzircón(HawkesworthyKemp,2006b;Nebelet al.,2007).

OtracaracterísticaimportanteesqueelzircónesunmineralaltamenterefractarioconaltocontenidodeHf(~1%),ylametamictizacióny/oalteraciónposteriorque


114°W

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Sedimentos cuaternariosBasaltos cuaternariosRocas sedimentarias terciariasRocas volcánicas terciarias

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Rocas ígneas permo-triásicasRocas paleozoicas

Rocas ígneas cretácicas

Rocas sedimentarias triásicas

Áreadel Mapa

N

EW

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2006a).Elzircónproporcionaunregistroúnicodelahistoriapetrogenéticadelasrocasgraníticasquesimplementenoessimilaralobtenidoapartirdetécnicasdegeoquímicaconvencional(e.g.,elementosmayoresytraza)eisotópicaderocatotal,comoenelcasodelSm-Nd,yaqueelsiste-maisotópicoLu-HfenzirconestienecomoventajaunamayorresoluciónencomparaciónconelsistemaisotópicoSm-Nd.

MARCO GEOLÓGICO DEL MAGMATISMO PÉRMICO EN EL NW DE MÉXICO

LaSierraPintaselocalizaenelNWdelEstadodeSonora,México(Figuras1y2)yrepresentageológicayespacialmente uno de los principales afloramientos de rocas graníticasdeedadpérmicareportadosenesaregión.EstemagmatismopérmicoasociadoasubducciónyaliniciodelaconvergenciaalolargodelmargencontinentalactivodelSWdeNorteamérica(Arvizuet al.,2009a)esdevital

podríaafectarlo,generalmente,notieneningúnefectoenlosisótoposdehafniodebidoaqueesunelementoesencialenlaestructuracristalinadelzircónconunaabundanciade~5,000-20,000ppmovaloresmásaltos(Patchettet al.,1981;Fujimaki,1986).

Elhafniofuncionacomountrazadorisotópicoenlosprocesoscorticalesymantélicos(e.g.,TayloryMcLennan,1985;VervoortyBlichert-Toft,1999)ysusistemáticaenloszirconesesrelativamenteinmuneaeventostectonotérmicos(Kinnyet al.,1991;KinnyyMaas,2003)proporcionandovaliosainformaciónsobreedadesdeformacióncorticalparalasfuentesdelasrocasígneas(StevensonyPatchett,1990).Porlotanto,lacomposiciónisotópicadeHfenzirconesesunapoderosaherramientaparacaracterizarlasfuentesdelasrocasmagmáticasylaprovenienciadesedimentos,incluso, han sido usadas para definir la composición y edad deformacióndelacortezamásantiguadelaTierra(Patchettet al.,1981;Amelinet al., 1999; Griffin et al.,2004;Daviset al.,2005;Harrisonet al.,2005;Nebel-Jacobsenet al.,2005;Schmidbergeret al.,2005;HawkesworthyKemp,

Figura 1. Mapa geológico regional del NW de Sonora y SW de Arizona modificado de Iriondo et al., (2005), mostrando los aflora-mientosdegranitoidespérmicos.

Arvizu e Iriondo496

400

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60º 75º

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0 1000 2000 m

Datum WGS84

N

EW

S

LeyendaDunas de arena, grava y depósitos aluviales(~Mioceno al reciente)Rocas volcánicas (riolitas, andesitas y dacitas) (~Mioceno)

Granitoides pérmicos melanocráticos-leucocráticos (~250-275 Ma) y pegmatitas-aplitas del Cretácico Tardío (~67-68 Ma)

Paragneises y anfibolitas de edad pérmica

Puntos de muestreo y edades U-Pb en zircones

SimbologíaEstratificación45º

Foliación55º

Cota cada 20 mCota cada 100 m

Foliación vertical

Mina La Pinta (Fuera de uso)

Caminos

Arroyos

Contactolitológico

PIN-07-15265.4 ± 3.1 Ma

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PIN-07-10271.0 ± 2.5 Ma

PIN-07-12266.2 ± 3.1 Ma

PIN-07-2259.4 ± 3.4 Ma

PIN-07-4258.3 ± 3.4 Ma

PIN-07-667.0 ± 1.3 Ma

PIN-07-1468.3 ± 0.7 Ma

Mapa GeológicoSierra Pinta,

NW de Sonora

importanciaparaentenderlaevolucióntectónicadelNWdeMéxico,yaquelaocurrenciadeestemagmatismoseasociatentativamenteaunazonadedebilidadcorticaldefinida por la ocurrencia de un basamento tipo Yavapai enelNWdeSonora(e.g.,Arvizuet al.,2009a;IriondoyPremo,2010).

Estudiosgeológicosrecientesdecaracterizacióntem-poral,geoquímicaeisotópicarealizadosporArvizuet al.(2009a)eneláreadeestudioindicanunaampliavariedadlitológicadegranitoidespérmicos(Tabla1)queformandosgruposprincipalesdegranitoides;porunlado,granitoides

melanocráticosconedadesdecristalizaciónU-Pbenzirco-nesentre275–258May,porelotro,ungrupodegranitoidesleucocráticosconedadesenunrangosimilarentre266–259Ma.Claramente,lasedadesentrelosdostiposdegranitoidessetraslapan,perolarelacióndecampoexistenteentreestosdosgruposrevelaquelosgranitoidesleucocráticossonmásjóvenesyaqueintruyenclaramentealosmelanocráticos,inclusocortandosufoliación(Arvizuet al.,2009a).

En el área de estudio también aflora una unidad de paragneises y anfibolitas de edad pérmica de ~259 Ma; fechamientoU-Pbdelzircónmásjovendeunamuestrade

Figura 2. Mapa geológico de la Sierra Pinta, NW de Sonora, México, mostrando las localidades de granitoides pérmicos estudiados. Modificado de Arvizuet al.(2009a).


paragneis(Arvizu-Gutiérrez,2008).Estaunidadmetasedi-mentariaqueseencuentralocalizadaenlapartenorteysurdelaSierraPinta(Figura2)presentaunaintensadeforma-cióndúctilyseencuentraintruidaporlosgranitoidespérmi-cosquecortanparalelayperpendicularmentesufoliación.Unaseriedediquesgraníticos(aplitasypegmatitas)conedadesU-Pbenzirconesde~67–68Ma(Arvizu-Gutiérrez,2008)cortanalosgranitoidespérmicosyalaunidaddeparagneises y anfibolitas. Finalmente, aflora una unidad volcánicadeposibleedadmiocénicaporcorrelaciónlitoló-gicacondepósitosvolcánicosdeesaedadenlaregión.LasrocasvolcánicasdelMiocenoincluyenderramesdedacitas,andesitasyriolitasquesobreyacendiscordantementealaunidadmetasedimentariayalconjuntodegranitoidespér-micosmelanocráticosyleucocráticos(Arvizu-Gutiérrez,2008).CabeseñalarquetodalaregióndelNWdeSonoray,porconsecuencia,nuestraáreadeestudio,seencuentraafectadaporlaextensiónterciariadel“Basin and Range”comoseapreciaenlaactituddelacapasdelaunidadvol-cánicamiocénica,lascualesseencuentraninclinadashasta45ºhaciaeleste(Figura2).

Engeneral,lascaracterísticasgeoquímicasdelmag-matismopérmicoenlaSierraPinta,detalladasenArvizuet al. (2009a), indican una firma geoquímica de granitoides calcoalcalinosconaltopotasioydecarácterperaluminosoametaluminosoformadosenunambientedearcovolcánicocontinentalrevelandolaexistenciadeunaportecorticalsignificativo para su formación.

RESULTADOS ISOTÓPICOS DE Lu-Hf EN ZIRCONES DE GRANITOIDES PÉRMICOS Y CRETÁCICOS DEL NW DE SONORA

Cuatromuestrasrepresentativasdegranitoidespér-micosmelanocráticosyleucocráticos,ydosmuestrasdegranitoidescretácicospresentesenlaSierraPintafueronseleccionadasyanalizadasparadeterminarlascomposicio-nes isotópicas de Lu-Hf en zircones (valores de εHf inicial y edadesmodelocorticalesdeHfTDM

C).EstasmuestrasfueronfechadaspreviamenteporArvizuet al.(2009a)yArvizu-Gutiérrez(2008)porelmétodoU-Pbenzirconesutilizandola técnica de ablación láser con el fin de determinar su edad decristalización(Tabla1).Estoesimportanteyaquelasedadesdecristalizaciónsonnecesariasparacalcularlasre-lacionesisotópicasinicialesy,porconsiguiente,importantesparalainterpretacióndelosdatosisotópicosdeLu-Hf.

Paracadamuestraseseleccionaron,cuidadosamenteapartirdeimágenesdemicroscopiaópticaydecátodolu-miniscencia-SEM,dedoceacatorcegranosdezircónparasuanálisis(Figuras3-7).Elnúmerodegranosfuelimitadoyaquecadazircóndebemostrarunamorfologíacristalinaexterna característica y tener un tamaño suficientemente grandeparaacomodarporlomenosdospuntosanalíticosdeablación,unoparaelfechamientoU-Pb(~30µm)yotroparaelanálisisisotópicoLu-Hf(~60µm).EnelApéndiceAM

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Arvizu e Iriondo498

1 34 5

6 7 8

911 12

13 14 1516 22

0.25 mm = 250 µm

Número de análisis Análisis U-Pb (30 m)Edad (Ma)

Análisis Lu-Hf (60 m) Épsilon Hf inicial

PIN-07-1

sedescribelapreparaciónycaracterizacióndeloszirconesyenelApéndiceB,elmétodoanalíticoyelprocesoparaloscálculosisotópicosdeLu-Hfenzircones.Además,enlosApéndicesCyD,sediscutentemasrelacionadosconlaincertidumbrequeexisteenlosvaloresdelaconstantededecaimientode176LuyelusodelasedadesmodelodeHf,respectivamente.Estosaspectossonimportantesparacalcularyrealizarlasinterpretacionesdelosdatos.LosresultadosisotópicosdeLu-Hfcompletossepresentanenla Tabla 2 y se encuentran graficados en los diagramas de lasFiguras8–10.

Granitoides pérmicos

Cuarzomonzodiorita de hornblenda (PIN-07-1)Estamuestradecuarzomonzodioritadehornblenda

(PIN-07-1)pertenecealgrupodelosgranitoidespérmicosmelanocráticos y aflora en el extremo norte de Sierra Pinta (Tabla1yFigura2).Tieneunaedaddecristalización206Pb/238Ude275.1±3.6Ma(2sigma).

UntotaldequinceanálisisisotópicosdeLu-Hfenzir-conesfueronrealizadosenestamuestra,loscualespresentancomposicionesisotópicasdeHfvariables.Losresultadosmuestranvaloresenlasrelacionesde176Lu/177Hfquevarían

de0.000830a0.002345yconvaloresenlasrelacionesini-cialesde176Hf/177Hfdesde0.282001hasta0.282342(Tabla2).Nueveanálisisproporcionanunaagrupacióndevaloresde εHf inicial de -9.0 a -10.2 con una media ponderada de-9.6±0.7(MSWD=0.13;n=9)calculadaa265MayedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosoedadesmodelocorticalesde1.60–1.65Ga(Figuras8ay8b)(verApéndiceBparalaexplicacióndelcálculodeedadesmodelodeHf).EstaagrupacióndedatosformanelpicoAquesemuestraeneldiagramadeprobabilidaddelaFigura8a.Porotrolado,cinco análisis arrojan valores más negativos de εHf inicial de-11.9a-15.9conunvalormedioponderadode-14.4±2.1(MSWD=2.8;n=5)conrespectivasedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosde1.75–1.95Ga(Figura7a).Estoscinco análisis definen el pico B mostrado en la Figura 8a. Porúltimo,seanalizóungranodezircónquerepresentaelmuestreodeunnúcleoheredado(puntodeanálisisPIN1_1=1142Ma)conunvalorbajoenlarelación176Lu/177Hfde0.000830y0.282001paralarelacióninicialde176Hf/177Hf.EsteanálisisproporcionaunvalordeépsilonHfinicialde-2.0conunacorrespondienteedadmodeloHfTDM1

Cendospasosde1.93Ga.EstedatosereportaenlaTabla2peronofue graficado ni utilizado para los cálculos de los valores mediosponderadosdeépsilonHfinicial,peroesdegranimportanciaparalainterpretacióncomosediscutirámás

Figura3.Imágenesdecátodoluminiscencia(CL)dezirconesdelamuestramelanocráticaPIN-07-1(cuarzomonzodioritadehornblenda)mostrandolosvaloresdeépsilonHfinicialylaedadU-Pbdeloszirconesanalizados.TambiénseobservaelpuntodeablaciónendondesellevóacabocadaanálisisparalosestudiosdeU-Pb(~30µm)yLu-Hf(~60µm).


1 28 9

1315

1718 19 22 24 25

Número de análisis

PIN-07-4

Análisis U-Pb (30 m)Edad (Ma)

Análisis Lu-Hf (60 m)Épsilon Hf inicial

0.25 mm = 250 µm

deloszirconesmuestraunagranhomogeneidadensues-tructurainterna,sinaparenteszoneamientosmarcados,nidominiosdeedaddiferenteoherencias.EstahomogeneidadenlasimágenesdecátodoluminiscenciaesconsistenteconlasedadessimilaresdeU-Pbparatodosloszircones(Tabla2).

Losdocedatosproporcionanvaloresenlarelaciónde176Lu/177Hfentre0.001104y0.001934,convaloresinicialesde176Hf/177Hfvariandode0.281914a0.282236(Tabla2).El valor de εHf inicial medio ponderado de -14.2 ± 0.6 (MSWD=0.24;n=10)fuecalculadoa265MayobtenidoapartirdediezanálisisquearrojanvaloresnegativosdeεHf inicial entre -13.3 y -14.9 con correspondientes edades modeloHfTDM1

Cendospasosde1.80–1.88Ga(Figura8d).Estos datos definen un pico B (Figura 8c), similar al de la muestraanteriorilustradoenlaFigura8a.Elanálisisdedoszircones (PIN4_15 y PIN4_9) proporciona valores de εHf inicialde-20.0y-24.9consusrespectivasedadesmodeloHfTDM1

C en dos pasos de 2.15 y 2.39 Ga, que definen los picosCyD,eneldiagramadeprobabilidaddelaFigura8c,respectivamente.Estosdosanálisisfueronrealizadosenundominiodecrecimientodelzircóndiferentealrestodelos

adelante.Conlaexcepcióndeesteanálisisdeedadmeso-proterozoica,lasimágenesdecátodoluminiscenciarevelanquedentrodeloszirconesanalizadosnoexistenherenciassignificativas o diferentes dominios de crecimiento magmá-tico.Loszirconesmuestranunahomogeneidadenelpatróndezoneamientoocrecimientodelzircón,conedadesU-Pbsimilares,salvoelanálisisPIN1_3quemuestraunaedadunpocomásviejade311Maconrespectoalrestodeloszircones(Tabla2;Figura3).SegúnlosdatosisotópicosdeHf,estamuestrapresentalosvaloresdeépsilonHfinicialesmenosnegativoscomparadosconelrestodelosgranitoidesestudiadosquevandesde-9.0a-15.9conunavariaciónde~7unidadesépsilonHf(Tabla1).

Granodiorita de hornblenda y biotita (PIN-07-4)Estarocamelanocráticapérmicaesunagranodiorita

dehornblendaybiotita(PIN-07-4)conunaedaddecris-talización206Pb/238Ude258.3±3.4Ma(2sigma)(Tabla1yFigura2).

EnestamuestraserealizarondoceanálisisdeLu-Hf,cadaunoenungranoindividualdezircón.Lasimágenesdecátodoluminiscencia(Figura4)indicanquelamayoría

Figura4.Imágenesdecátodoluminiscencia(CL)dezirconesdelamuestramelanocráticaPIN-07-4(granodioritadehornblendaybiotita)mostrandolosvaloresdeépsilonHfinicialylaedadU-Pbdeloszirconesanalizados.TambiénseobservaelpuntodeablaciónendondesellevóacabocadaanálisisparalosestudiosdeU-Pb(~30µm)yLu-Hf(~60µm).

Arvizu e Iriondo500

12 3

6 8 9

12 1416 17 18 20


Análisis Lu-Hf (60 m)Épsilon Hf inicial PIN-07-10

0.25 mm = 250 µm

granosindividualesdeestamuestra(Figura4)repercutiendoen la magnificación de los valores de épsilon Hf inicial. De loscuatrogranitoidespérmicosanalizados,estamuestrapresentacomposicionesisotópicasdeHfmáshomogéneassin ninguna variación significativa en los valores de épsilon Hfinicial,salvolosdosúltimosanálisisdiscutidosanterior-mente.Noobstante,estamuestratienevaloresinicialesdeépsilonHfquevaríande-13.3a-24.9conunavariaciónde~12unidadesépsilonHf(Tabla1).

Granodiorita de dos micas (PIN-07-10)Estamuestrapérmicadegranodioritadedosmicas

(PIN-07-10)esrepresentativadelgrupodelosgranitoidesmelanocráticosytieneunaedaddecristalización206Pb/238Ude271.0±2.5Ma(2sigma)(Tabla1yFigura2).

Loszirconesmuestranpatronesdecátodoluminiscen-ciahomogéneos(Figura5)conzoneamientomagmáticobienmarcado;sinembargo,algunoscristalespresentanposiblesdominiosdeherenciainferidosporlosnúcleosconaltaluminiscencia.

Seanalizarondocegranosdezircónenestamuestra,loscualestienenrelacionesde176Lu/177Hfyde176Hf/177Hfinicialesde0.000457–0.002379y0.281620–0.282343,respectivamente(Tabla2).Eneldiagramadeprobabilidad

delaFigura8esepuedeobservarelpicoA,similaraldelasotrasmuestras.Enestamuestraelpicoestárepresentadopor la agrupación de cinco análisis con valores de εHf inicialde-9.2a-11.9queproporcionanunvalormedioponderadode-10.6±0.9(MSWD=1.15;n=5)yconedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosde1.60–1.74Ga(Figura8f).TambiénsepuedeobservarunpicoB,similaraldelasmuestrasanteriores,representadopordosanálisiscon valores εHf inicial de -13.5 y -15.3 proporcionando una mediaponderadade-14.4±1.4(MSWD=1.7;n=2;Figura8e).SuscorrespondientesedadesmodeloHfTDM1

Cendospasossonde1.82y1.92Ga,respectivamente(diagramasEyFdelaFigura8).Delamismamanera,seapreciaunpicoCenlaFigura8eformadoportresanálisis,loscualesproporcionan un valor de εHf inicial medio ponderado de -21.3±1.2(MSWD=0.83;n=3)obtenidodevaloresentre-20.5y-22.3conedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosde2.18–2.27Ga.Porúltimo,agrupamosdosanálisisparaformar el pico E con un valor εHf inicial medio ponderado de-34.4±1.4(MSWD=0.61;n=2)concorrespondientesedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosde2.79–2.91Ga.Éstamuestratienelascomposicionesisotópicasde

Hfmenoshomogéneasconrespectoalrestodelosgrani-toides,convaloresinicialesdeépsilonHfquevandesde

Figura5.Imágenesdecátodoluminiscencia(CL)dezirconesdelamuestramelanocráticaPIN-07-10(granodioritadedosmicas)mostrandolosvaloresdeépsilonHfinicialylaedadU-Pbdeloszirconesanalizados.TambiénseobservaelpuntodeablaciónendondesellevóacabocadaanálisisparalosestudiosdeU-Pb(~30µm)yLu-Hf(~60µm).



1 23

56 7 10

1112

1415 16 19 20

Análisis U-Pb (30 m)Edad (Ma)


PIN-07-150.25 mm = 250 µm

1

62 ± 1-10.2


PIN-07-6

36 8 11 14

64 ± 1-10.0

65 ± 1-9.7 64 ± 1

-9.5

65 ± 1-10.6

63 ± 1-8.7

0.25 mm = 250 µm


34 5 7

918 19

69 ± 1-11.6 70 ± 1

-8.9

68 ± 1-7.5 68 ± 1

-9.3 69 ± 1-7.5

67 ± 1-7.5

67 ± 1-9.2PIN-07-140.25 mm = 250 µm

a)

b)

Figura6.Imágenesdecátodoluminiscencia(CL)dezirconesdelamuestraleucocráticaPIN-07-15(monzogranitodedosmicas)mostrandolosvaloresdeépsilonHfinicialylaedadU-Pbdeloszirconesanalizados.TambiénseobservaelpuntodeablaciónendondesellevóacabocadaanálisisparalosestudiosdeU-Pb(~30µm)yLu-Hf(~60µm).

Figura7.(a)y(b)Imágenesdecátodoluminiscencia(CL)dezirconesdelamuestrapegmatíticaPIN-07-6(monzogranitodemoscovita)yPIN-07-14(monzogranitodemoscovitaygranate)mostrandolosvaloresdeépsilonHfinicialylaedadU-Pbdeloszirconesanalizados.TambiénseobservaelpuntodeablaciónendondesellevóacabocadaanálisisparalosestudiosdeU-Pb(~30µm)yLu-Hf(~60µm).

Arvizu e Iriondo502


176Lu/177Hfmedido

176Hf/177Hfinicial

176Hf/177Hfmedido

Épsilon Hf*hoy (0)

176Hf/177Hf(CHUR)T

176Hf/177Hf(DM)T

Edad U-Pb(Ma)**

Épsilon Hf*inicial (T)

TDM

(Ma)@TDM1

C

(Ma)†TDM2

C

(Ma)†TDM3

C

(Ma)†

Muestra PIN-07-1 Cuarzomonzodiorita de hornblenda (Norte de la Sierra Pinta) Probeta HARIM-1 (Abril 2008)PIN1_1 0.000830 0.282001 0.282019 -26.6 0.282057 0.282422 1142 -2.0 1727 1931 2098 2501PIN1_5 0.001180 0.282342 0.282348 -15.0 0.282595 0.283046 284 -9.0 1283 1596 1872 2536PIN1_11 0.001627 0.282335 0.282343 -15.2 0.282599 0.283050 278 -9.4 1305 1611 1892 2566PIN1_9 0.001360 0.282330 0.282337 -15.4 0.282595 0.283045 285 -9.4 1304 1617 1898 2572PIN1_12 0.001159 0.282330 0.282336 -15.4 0.282602 0.283053 274 -9.6 1299 1620 1904 2585PIN1_15 0.001298 0.282329 0.282336 -15.4 0.282601 0.283052 275 -9.6 1303 1622 1905 2586PIN1_14 0.001299 0.282325 0.282332 -15.6 0.282601 0.283052 275 -9.8 1309 1629 1914 2598PIN1_7 0.001289 0.282322 0.282329 -15.7 0.282600 0.283051 277 -9.8 1313 1634 1919 2605PIN1_22 0.001558 0.282322 0.282330 -15.6 0.282605 0.283057 269 -10.0 1321 1637 1924 2616PIN1_16 0.001689 0.282314 0.282323 -15.9 0.282602 0.283053 274 -10.2 1336 1649 1939 2634PIN1_4 0.002345 0.282257 0.282270 -17.8 0.282593 0.283043 288 -11.9 1436 1750 2057 2794PIN1_13 0.001608 0.282218 0.282226 -19.3 0.282601 0.283052 275 -13.6 1470 1826 2152 2934PIN1_3 0.001510 0.282155 0.282164 -21.5 0.282579 0.283026 311 -15.0 1554 1929 2269 3083PIN1_8 0.001568 0.282158 0.282166 -21.4 0.282597 0.283048 281 -15.6 1554 1934 2281 3112PIN1_6 0.001273 0.282150 0.282157 -21.7 0.282600 0.283052 276 -15.9 1554 1949 2300 3141

Muestra PIN-07-4 Granodiorita de hornblenda y biotita (Sur de la Sierra Pinta) Probeta HARIM-2 (Abril 2008)PIN4_17 0.001723 0.282236 0.282244 -18.7 0.282612 0.283065 258 -13.3 1449 1799 2123 2899PIN4_8 0.001868 0.282229 0.282237 -18.9 0.282621 0.283075 243 -13.9 1465 1817 2147 2940PIN4_24 0.001393 0.282229 0.282235 -19.0 0.282624 0.283078 239 -14.0 1449 1818 2149 2944PIN4_18 0.001678 0.282218 0.282226 -19.3 0.282613 0.283066 256 -14.0 1473 1832 2163 2957PIN4_22 0.001800 0.282222 0.282230 -19.2 0.282617 0.283071 249 -14.0 1472 1828 2159 2954PIN4_1 0.001358 0.282222 0.282228 -19.2 0.282621 0.283075 243 -14.1 1458 1829 2162 2961PIN4_13 0.001664 0.282202 0.282210 -19.9 0.282609 0.283061 263 -14.4 1495 1859 2194 2998PIN4_19 0.001934 0.282200 0.282209 -19.9 0.282610 0.283063 260 -14.5 1508 1864 2201 3009PIN4_25 0.001543 0.282203 0.282210 -19.9 0.282622 0.283076 242 -14.8 1490 1864 2204 3020PIN4_2 0.001120 0.282194 0.282199 -20.3 0.282616 0.283070 251 -14.9 1489 1878 2219 3038PIN4_15 0.001284 0.282045 0.282051 -25.5 0.282611 0.283064 259 -20.0 1703 2147 2542 3488PIN4_9 0.001104 0.281914 0.281919 -30.2 0.282619 0.283073 247 -24.9 1878 2389 2835 3903

Muestra PIN-07-10 Granodiorita de dos micas (Mina La Pinta) Probeta HARIM-3 (Abril 2008)PIN10_16 0.002004 0.282343 0.282353 -14.8 0.282604 0.283056 270 -9.2 1304 1598 1878 2550PIN10_17 0.002018 0.282323 0.282333 -15.5 0.282603 0.283054 272 -9.9 1333 1635 1921 2610PIN10_2 0.001241 0.282304 0.282310 -16.3 0.282606 0.283058 267 -10.7 1338 1671 1966 2676PIN10_14 0.001740 0.282285 0.282294 -16.9 0.282605 0.283057 268 -11.3 1379 1705 2007 2732PIN10_9 0.002379 0.282269 0.282281 -17.4 0.282606 0.283058 267 -11.9 1422 1735 2043 2784PIN10_18 0.001336 0.282219 0.282226 -19.3 0.282600 0.283051 277 -13.5 1460 1823 2148 2927PIN10_1 0.002148 0.282167 0.282178 -21.0 0.282600 0.283051 277 -15.3 1561 1919 2263 3089PIN10_3 0.001131 0.282027 0.282033 -26.1 0.282605 0.283057 268 -20.5 1721 2176 2575 3531PIN10_6 0.001227 0.281993 0.282000 -27.3 0.282594 0.283044 286 -21.3 1771 2232 2639 3613PIN10_20 0.001007 0.281976 0.281981 -28.0 0.282605 0.283057 268 -22.3 1788 2270 2688 3688PIN10_8 0.000589 0.281649 0.281655 -39.5 0.282454 0.282883 510 -28.5 2213 2787 3261 4394PIN10_12 0.000457 0.281620 0.281622 -40.7 0.282606 0.283058 267 -34.9 2250 2913 3462 4770

Tabla2.DatosisotópicosdeLu-HfenzirconesdegranitoidespérmicosycretácicosdelaSierraPinta,NWdeSonora,México.

continúa

-9.2a-34.9conunavariaciónde~26unidadesépsilonHf(Tabla1).Estavariaciónpodríaestimarsedemejormanera,descartandociertosanálisisquepudieranrepresentarelmuestreodeherenciasqueclaramenteinterferiríanenlainterpretacióndelosdatos.Estosdosúltimosanálisis,quedefinen el pico E, son motivo de discusión ya que se puede observarenlasimágenesdecátodoluminiscenciaquesonresultadodelmuestreodedominiosdiferentesalospuntosdemuestreodelrestodelosgranosindividualesdezircónanalizadosparaestaroca(Figura5).Porejemplo,elaná-lisisPIN10_8(Tabla2;Figura5)claramentecorresponde

almuestreodeundominiodeherencia,yaqueelanálisisgeocronológicoconstataunaedadU-Pbde510Maparaesepuntodedominiodezircón.Porsuparte,elanálisisPIN10_12(Tabla2;Figura5)podríacorresponderalmues-treodeHfdeunnúcleoheredadocomolorevelalaimagendecátodoluminiscencia.DeaquílaimportanciaderealizarsistemáticamentelosestudiosdeU-PbyLu-Hfenelmismodominioopuntodeablación,problemáticaquesediscutiráenunapartadomásadelante.Deacuerdoaesto,podríamosreestimarelrangodevariacióndelascomposicionesisotó-picasdeHfdescartandoestosdosúltimosvaloresdiscutidos


*ErroresenlosvaloresépsilonHf“hoy”e“inicial”estimadosaunaunidadépsilon(±1épsilon).**Edades206Pb/238Uindividuales(1-sigma)enzircones.DatosdeArvizuet al.,2009a.@EdadesmodeloHf(TDM)calculadasenunpaso(“single-stage model ages”)utilizandolarelación176Lu/177Hfdelzircón.†EdadesmodeloHf(TDM)calculadasendospasos(“two-stagemodelages”)usandounarelación176Lu/177Hf=0.010paraunacortezafélsicapromedio(TDM1

C,Amelinet al.,1999),0.015paraunacortezaintermediapromedio(TDM2C, Griffin et al., 2002) y 0.022 para una corteza máfica promedio (TDM3

C,Vervoort y Patchett, 1996), respectivamente. Los parámeteros usados para los cálculos son: λ = 1.867x10-11años-1;176Lu/177Hf=0.0332y176Hf/177Hf=0.282772paraelreservoriouniformecondrítico(CHUR)(Blichert-ToftyAlbarede,1997;Soderlundet al.,2004);176Lu/177Hf=0.0384y176Hf/177Hf=0.28325 para el manto empobrecido (Griffin et al.,2000;Nowellet al.,1998).


176Lu/177Hfmedido

176Hf/177Hfinicial

176Hf/177Hfmedido

Épsilon Hf*hoy (0)

176Hf/177Hf(CHUR)T

176Hf/177Hf(DM)T

Edad U-Pb(Ma)**

Épsilon Hf*inicial (T)

TDM

(Ma)@TDM1

C

(Ma)†TDM2

C

(Ma)†TDM3

C

(Ma)†

Muestra PIN-07-15 Monzogranito dos micas (Norte de la Sierra Pinta) Probeta HARIM-3 (Abril 2008)PIN15_2 0.000067 0.282347 0.282347 -15.0 0.282606 0.283058 267 -9.18 1247 1592 1871 2542PIN15_3 0.000337 0.282294 0.282296 -16.8 0.282604 0.283055 271 -10.94 1326 1687 1985 2700PIN15_11 0.000762 0.282290 0.282294 -16.9 0.282606 0.283058 267 -11.18 1343 1696 1996 2718PIN15_12 0.000953 0.282276 0.282281 -17.4 0.282612 0.283065 257 -11.89 1368 1725 2033 2773PIN15_16 0.000096 0.282252 0.282252 -18.4 0.282600 0.283051 277 -12.33 1378 1764 2076 2826PIN15_5 0.000824 0.282245 0.282249 -18.5 0.282608 0.283060 264 -12.85 1408 1780 2098 2863PIN15_7 0.000975 0.282236 0.282241 -18.8 0.282609 0.283061 263 -13.18 1425 1796 2118 2891PIN15_20 0.000373 0.282213 0.282215 -19.7 0.282604 0.283056 270 -13.84 1438 1836 2165 2954PIN15_15 0.000369 0.282211 0.282213 -19.8 0.282603 0.283054 272 -13.87 1441 1839 2168 2958PIN15_19 0.001268 0.282182 0.282188 -20.7 0.282612 0.283065 257 -15.23 1510 1898 2242 3067PIN15_1 0.000427 0.282120 0.282122 -23.0 0.282610 0.283063 260 -17.36 1568 2010 2377 3255PIN15_14 0.000463 0.282058 0.282060 -25.2 0.282610 0.283062 261 -19.54 1654 2123 2513 3446PIN15_6 0.000678 0.281932 0.281935 -29.6 0.282606 0.283058 267 -23.87 1835 2350 2785 3825PIN15_10 0.001299 0.281931 0.281937 -29.5 0.282610 0.283063 260 -24.05 1863 2354 2791 3836

Muestra PIN-07-6 Monzogranito de moscovita (Sur de la Sierra Pinta) Probeta HARIM-3 (Abril 2008)PIN6_11 0.000311 0.282486 0.282486 -10.1 0.282733 0.283205 63 -8.7 1064 1402 1684 2362PIN6_8 0.000221 0.282465 0.282465 -10.9 0.282732 0.283204 64 -9.5 1090 1441 1730 2426PIN6_6 0.000235 0.282458 0.282458 -11.1 0.282732 0.283203 65 -9.7 1100 1453 1745 2447PIN6_3 0.000242 0.282451 0.282451 -11.4 0.282732 0.283204 64 -10.0 1110 1466 1761 2470PIN6_1 0.000289 0.282445 0.282445 -11.6 0.282734 0.283206 62 -10.2 1120 1478 1776 2491PIN6_14 0.000538 0.282432 0.282433 -12.0 0.282732 0.283203 65 -10.6 1143 1500 1801 2526

Muestra PIN-07-14 Monzogranito de moscovita y granate (Norte de la Sierra Pinta) Probeta HARIM-3 (Abril 2008)PIN14_9 0.000138 0.282518 0.282518 -9.0 0.282729 0.283201 69 -7.5 1015 1341 1609 2253PIN14_18 0.000078 0.282519 0.282519 -8.9 0.282730 0.283202 67 -7.5 1012 1340 1608 2253PIN14_5 0.000094 0.282518 0.282518 -9.0 0.282730 0.283201 68 -7.5 1014 1342 1610 2255PIN14_4 0.000086 0.282476 0.282476 -10.5 0.282729 0.283200 70 -8.9 1071 1418 1702 2384PIN14_19 0.000043 0.282470 0.282470 -10.7 0.282730 0.283202 67 -9.2 1078 1430 1717 2406PIN14_7 0.000048 0.282468 0.282468 -10.8 0.282730 0.283201 68 -9.3 1081 1433 1721 2411PIN14_3 0.000100 0.282400 0.282400 -13.2 0.282729 0.283201 69 -11.6 1176 1558 1871 2622

Tabla2(contnuación).DatosisotópicosdeLu-HfenzirconesdegranitoidespérmicosycretácicosdelaSierraPinta,NWdeSonora,México.

previamente,ajustandolosvaloresdeépsilonHfinicialdesde-9.2hasta-22.3,conunavariaciónde~13unidadesépsilonHfparaloszirconesconcrecimientosmagmáticosmáshomogéneos(Tabla1).

Monzogranito de dos micas (PIN-07-15)Lamuestrademonzogranitodedosmicas(PIN-07-15)

eslaúnicamuestraanalizadadelgrupodelosgranitoidesleucocráticos.Tieneunaedaddecristalización206Pb/238Ude265.4±3.1Ma(2sigma)(Tabla1yFigura2).

Losgranosindividualesdezircóndeestegranitomuestranpatroneshomogéneosdecátodoluminiscenciaconaparienciasimilar,destacandosusfuerteszoneamientosmagmáticosyalgunosdominiosquepodríancorresponderanúcleosheredados(Figura6).

Untotaldecatorceanálisisindicanvaloresenlas

relacionesde176Lu/177Hfde0.000067–0.001299yde176Hf/177Hfinicialesentre0.281931y0.282347(Tabla2).Nueveanálisis tienen un valor de εHf inicial medio ponderado de-12.1±1.2(MSWD=2.3;n=9)obtenidodevaloresde εHf inicial de -9.2 a -13.9 con correspondientes edades modeloHfTDM1

Cendospasosde1.59–1.84Ga(diagramasGyHdelaFigura8).EstosanálisislosagrupamosenunpicoquedenominamosA+B,productoposiblementedeunamezcla de los valores de εHf inicial medios ponderados de los picos A y B anteriormente definidos para las muestras melanocráticas. Por su parte, tres análisis con valores de εHf inicialde-15.2a-19.5,queproporcionanunvalormedioponderadode-17.4±5.3(MSWD=4.6;n=3)yconedadesmodeloHfTDM1

C en dos pasos de 1.90–2.12 Ga, definen un picoquedenominamosB+C,querepresentaunaposiblemezcladeloquehemosdescritopreviamentecomopicos

Arvizu e Iriondo504

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Cuarzomonzodiorita de hornblenda PIN-07-1

-9.6 ± 0.7MSWD = 0.13; n = 9

TDM1C (1.60–1.65 Ga)269-285 Ma

-14.4 ± 2.1MSWD = 2.8; n = 5

TDM1C (1.75–1.95 Ga)275-311 Ma

A

BProb

abili

dad

rela

tiva

a)

Monzogranito de dos micas PIN-07-15

A+B

B+CD

-12.1 ± 1.2MSWD = 2.3; n = 9

TDM1C (1.59–1.84 Ga)257-277 Ma

-17.4 ± 5.3MSWD = 4.6; n = 3

TDM1C (1.90–2.12 Ga)257-261 Ma-24.0 ± 1.4

MSWD = 0.02; n = 2

TDM1C (2.35 Ga)260-267 Ma

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Prob

abili

dad

rela

tiva

Épsilon Hf inicial calculado a 265 Ma

g)

Granodiorita de dos micas PIN-07-10

A

BC

E

-10.6 ± 0.9MSWD = 1.15; n = 5

TDM1C (1.60–1.74 Ga)267-272 Ma

-21.3 ± 1.2MSWD = 0.83; n = 3

TDM1C (2.18–2.27 Ga)268-286 Ma

-14.4 ± 1.4MSWD = 1.7; n = 2

TDM1C (1.82–1.92 Ga)277 Ma

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

-34.4 ± 1.4MSWD = 0.61; n = 2

TDM1C (2.79–2.91 Ga)267-510 Ma

Prob

abili

dad

rela

tiva

e)

B

CD

Prob

abili

dad

rela

tiva

Granodiorita de hornblenda y biotita PIN-07-4-14.2 ± 0.6

MSWD = 0.24; n = 10

TDM1C (1.80–1.88 Ga)239-263 Ma

-20.04TDM1C (2.15 Ga)

259 Ma-24.93TDM1C (2.39 Ga)

247 Ma

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

c)

b)

1.40

1.51.61.71.81.9

1

2

3

4

5

6

Núm

ero

de z

irco

nes

PIN-07-1n=14

d)

0

1

2

3

4

5

6

1.82.02.22.4N

úmer

o de

zir

cone

s

PIN-07-4n=12

f)4

3

1

2

01.72.12.52.9

Núm

ero

de z

irco

nes

PIN-07-10n=12

h)6

5

2

4

3

1

01.61.82.02.22.4

Núm

ero

de z

irco

nes

PIN-07-15n=14

Edad Modelo Hf TDM1C (Ga)

Figura8.DatosdeHfenzirconesdegranitoidespérmicosdelaSierraPinta,NWdeSonora,México.(a),(c),(e)y(g)CurvasdeprobabilidadrelativadelosvaloresdeépsilonHfinicialcalculadosa265Ma.TambiénsemuestranlasmediasponderadasdelosvaloresdeépsilonHfinicialdelosanálisisrealizados.Elerrorparaestosvaloresindividualesesde±1unidadépsilon.Tambiénsemuestranlasagrupacionesisotópicasdelasposiblesfuentesdefusión (a, b, c, d y e). (b), (d), (f) y (h) Histogramas graficando la edad modelo Hf TDM1

C(Ga)individualendospasosobtenidaparacadaanálisisyelnúmerodezirconesanalizados.


B y C (Figura 8g). Dos análisis más, con valores de εHf inicialde-23.9y-24.1,formanunpicoD(Figura8g),comoel que se definió inicialmente en la Figura 8c, representado por un valor de εHf inicial medio ponderado de -24.0 ± 1.4 (MSWD=0.02;n=2)concorrespondientesedadesmodeloHfTDM1

Cendospasosde2.35Ga.Claramente,lascomposicionesisotópicasdeHfen

estoszirconesnosonhomogéneasyvaríanentre-9.2y-24.1conunavariaciónde~15unidadesépsilonHf;lamayorvariaciónenunidadesdelosgranitoidesestudiados(Tablas1y2),noobstantetodosloszirconesdeestamuestratienenlamismaedadpérmica.

Granitoides cretácicos

Monzogranito de moscovita (PIN-07-6)Estamuestraesunapegmatitadecomposiciónmonzo-

graníticaqueintruyealosgranitoidespérmicos.Lapegma-titatieneunaedaddecristalización206Pb/238Ude67.0±1.3

Ma(2sigma;verdetallesenArvizu-Gutiérrez,2008).ParaestamuestraserealizaronuntotaldeseisanálisisisotópicosdeLu-Hfenzircones,loscualesmuestranvaloresenlarelaciónde176Lu/177Hfentre0.000221y0.000538yvaloresenlasrelacionesinicialesde176Hf/177Hfquevaríandesde0.282432hasta0.282486(Tabla2).Losseisdatospropor-cionan un valor de εHf inicial medio ponderado de -9.78 ± 0.80(MSWD=0.41;n=6;Figura9a)calculadoa70MaconcorrespondientesedadesmodeloHfTDM1

Cendospasoso edades modelo corticales de Hf de 1.40−1.50 Ga (histogra-madelaFigura9b).LasimágenesdecátodoluminiscenciadelaFigura7amuestranloszirconesanalizados,loscualespresentanunatexturacaracterística,quizásproductodeunaalteraciónpormetasomatismoduranteelmismoprocesodeformacióndeloscuerpospegmatíticos.Tambiénserevelaquenoexistendominiosaparentesdeherencianiseobservaunpatróndezoneamientoocrecimientodelzircónhomogéneocomolopresentaríanzirconesígneoscomunes.Cabeseñalarqueapesardemostrarunaestructurainternadiferente,talvezcomposicional,loszirconestienenedades

a)

c)

Prob

abili

dad

rela

tiva

-9.78 ± 0.80MSWD = 0.41; n = 6

TDM1C

(1.40–1.50 Ga)62-65 Ma

Monzogranito de moscovita (pegmatita) PIN-07-6

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

A-13.99 ± 0.65MSWD = 0.07; n = 9

TDM1C

(1.60–1.65 Ga)269-285 Ma

Épsilon Hf inicial calculado a 70 Ma

Prob

abili

dad

rela

tiva

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Monzogranito de moscovita y granate (pegmatita) PIN-07-14

-8.31 ± 0.80MSWD = 0.83; n = 6

TDM1C

(1.34–1.55 Ga)67-70 Ma

A

-13.99 ± 0.65MSWD = 0.07; n = 9

TDM1C

(1.60–1.65 Ga)269-285 Ma

b)

Núm

ero

de z

ircon

es

d)

Edad Modelo Hf TDM1C (Ga)

Núm

ero

de z

ircon

es

PIN-07-14n=7

1.58 1.54 1.50 1.46 1.42

1

0

2

3

PIN-07-6n=6

1

1.50 1.48 1.46 1.44

PIN-07-1

1.42

PIN-07-1

PIN-07-6

01.40

1.38 1.34

1.38

-11.65n=1

(1.14 Ga)

Figura9.DatosdeHfenzirconesdegranitoidescretácicosdelaSierraPinta,NWdeSonora,México.(a)y(c)CurvasdeprobabilidadrelativadelosvaloresdeépsilonHfinicialcalculadosa70Ma.TambiénsemuestranlasmediasponderadasdelosvaloresdeépsilonHfinicialdelosanálisisrealizados.Elerrorparaestosvaloresindividualesesde±1unidadépsilon.También,comoreferencia,semuestranlosdatosdeépsilonHfinicial,calculadosa70Ma, que forman el pico A de la muestra de granitoide pérmico melanocrático PIN-07-1. (b) y (d) Histogramas graficando la edad modelo Hf TDM1

C(Ga)individualendospasosobtenidaparacadaanálisisyelnúmerodezirconesanalizados.

Arvizu e Iriondo506

similaresycomposicionesisotópicasdeHfhomogéneasenunrangode-8.7a-10.2unidadesépsilonHf.

Monzogranito de moscovita y granate (PIN-07-14)Estemonzogranitopegmatíticotambiénmuestra

relacionesdecorteconlosgranitoidespérmicosytieneunaedaddecristalización206Pb/238Ude68.34±0.74Ma(2sigma;Arvizu-Gutiérrez,2008).UntotaldesieteanálisisisotópicosdeLu-Hfenzirconesfueronrealizadosparaestamuestra.Losresultadospresentanvaloresenlasrelacionesde176Lu/177Hfquevaríande0.000043a0.000138yvaloresenlasrelacionesinicialesde176Hf/177Hfentre0.282400y0.282519(Tabla2).SeisdelossieteanálisisproporcionanedadesmodeloHfTDM1

C en dos pasos entre 1.34−1.55 Ga con un valor de εHf inicial medio ponderado de -8.31 ± 0.80(MSWD=0.83;n=6;Figura9c)calculadoa70Ma.SólounzircónproporcionóunaedadmodeloHfTDM1

Cendos pasos de 1.56 Ga con un valor de εHf inicial de -11.65 (Tabla2yFigura9d).Loszirconesdeestamuestratambiénpresentantexturassimilaresalamuestrapegmatíticaante-rior(Figura7b),sinherenciasniunpatróndezoneamientorelacionadoalcrecimientodelzircón.LosgranosmuestranedadessimilaresconcomposicionesisotópicasdeHfenunrangode-7.5a-11.6unidadesépsilonHf.

DISCUSIÓN

Posibles causas en las variaciones isotópicas de Hf asociadas al micromuestreo por ablación

LasdeterminacionesdeLu-HfyU-Pbnoserealiza-ronenelmismopuntodeablación.Paracompensarestoseintentóemularyablacionarundominiosimétricoyho-mogéneodecrecimientodelzircónparecidoaldominioendondesedeterminólaedaddecristalizaciónayudándonosdelasimágenesdecátodoluminiscencia(Figuras3-7).Sinembargo,debidoaqueeldiámetrodelhazenlosanálisisdeablaciónláserparalasdeterminacionesdeLu-Hfenzirco-nesesmuygrande(~60µm)yexcavaunaprofundidadde~25-30µm,estopodríaconstituirunacausaparaexplicarlavariacióndelacomposiciónisotópicadeHf.Encom-paración,laprofundidaddeunamicrosondaiónicaexcavayanaliza~1-2µmutilizandounhazdelláserdediámetromáspequeño(~25-30µm)(e.g.,SHRIMP-RG;SensitiveHighResolutionIonMicroProbe-ReverseGeometry).Entoncesnosepuededescartarquealgunasdelasvaria-cionesisotópicasdeHfesténasociadasalmuestreoenzonascondominiosdeedaddiferentealaedaddelaúltimacristalizacióndelzircón.Deestamanera,sepodríanestarincorporandodominiosmásviejosdeherencia(i.e.,domi-niosdezircónheredado)oinclusodominiosdeedadesmásjóvenes asociados a crecimiento secundario metamórfico ozonasconpérdidadePb.Estasheterogeneidadesenloscristales podrían modificar los valores de épsilon Hf inicial deloszirconesasociadosalacristalización.Además,elárea

relativamentegrandedeablaciónparalosanálisisdeHf(~60µm),tambiénpodríaestarincorporandoinclusionesdeotrosminerales o inclusiones fluidas/fundidas embebidas dentro deláreadeablacióndelzircón.Sinembargo,debidoaquelasconcentracionesdeHfenelzircónvaríannormalmenteenelordende104ppmcontramenosde50ppmdeHfenlamayoríadelasrocasymineralesterrestres(Faure,1986),éstasinclusionesprácticamentenotendríanmayorefectoenlasrelacionesisotópicasdeHfmedidas.

LaincorporacióndeHfdeinclusionesy/omicroxe-nocristalesdesconocidospodríacausarunincrementoodisminuciónenlasrelacionesde176Hf/177Hfmedidas,resul-tandoenlasobreestimaciónosubestimacióndelosvaloresdeépsilonHf.Sinembargo,esteefectodeanálisis“coctel”o de mezcla quizá no sea significativo para las mediciones isotópicasdeHfdelasmuestrasdegranitoidespérmicos,debidoaquelamayoríadelospuntosdeablaciónenloszirconesparecenperteneceraundominiohomogéneodeedadcomolosugierenlasimágenesdecátodoluminiscenciaylosfechamientosU-Pb(Figuras3-7).

Todasestasproblemáticaspuedenminimizarseutili-zandolamicrosondaiónicaparaobtenerprimerolaedaddecristalizaciónmedianteelsistemaisotópicoU-Pbyposteriormente,enesemismopuntodemuestreo,realizarlaablaciónparalosestudiosdeLu-Hf.ÉstaestrategiadeanálisisisotópicodeU-PbyLu-HfenelmismodominiodecrecimientodelzircónydentrodeunmismogranoescomúnmenteempleadaenlaactualidadgraciasaldesarrolloyalamejoríadelastécnicasdeSHRIMPyLA-MC-ICPMS(e.g.,Chuet al.,2006;Zhanget al.,2006a;Leeet al.,2007;ymuchosmás).

Variaciones de Hf en los zircones y mezcla de magmas en la generación de los granitoides pérmicos

Loszirconesformadosenunasuitemagmáticaho-mogéneateóricamenteseesperaríaquetuvieranlamismacomposiciónisotópicainicialdeHfyporlotanto,deberíanproporcionarvaloresdeépsilonHfyedadesmodelodeHfsimilares.Sinembargo,losanálisisisotópicosdeLu-Hfenzirconespresentadosenesteyenotrostrabajosindicanlocontrario.Losanálisisin situdezirconesrealizadosengranitoidespérmicosdelaSierraPintaenelNWdeSonora,México,revelanampliosrangosdecomposicionesisotópi-casdeHfparazirconesdeedadsimilarenunamismaroca.Estasvariacionesdehasta~15unidadesdeépsilonHfinicial(Tabla1y2)pudieraninterpretarsecomoresultadodeunamezclademagmasdediferentesfuentesdefusióncortical.Todos los zircones analizados presentan valores de εHf < 0 (Figura 10), es decir, una firma isotópica cortical más evolucionada comparada con la firma isotópica esperada enzirconesdeorigenmantélico(i.e., εHf > 0).

Existelaevidenciacrecientedequelasuposicióndeunmagmahuéspedisotópicamentehomogéneoesraramentecierto como se ha confirmado en algunos estudios recientes


(Griffin et al.,2002;Kempet al.,2005;HawkesworthyKemp, 2006b; Yang et al.,2007)ycomolosugierenlasvariacionesisotópicasdeHfengranosindividualesdeunapoblacióndezirconesdeedadhomogénea,comosemues-tranenesteestudio.Esteresultadopuedepotencialmenterevelarefectosdemezclademagmasquedeotramaneranopodríanserresueltos.

UnamezclademagmasderivadosdelmantoydelacortezapodríaserdetectadaporlainhomogeneidadenlascomposicionesisotópicasdeHfenloszirconesderocasígneas(Belousovaet al.,2006).Estudiosrecientesrevelanqueestasinhomogeneidadesisotópicasenzirconespuedenaclararelorigendelafuentedelosmagmasyelpapeldelosprocesosdemezclademagmasenlageneracióndegranitoides (Griffin et al.,2002;Wanget al.,2003;Kempet al., 2005, 2007; Kemp y Hawkesworth, 2006; Yang et al.,2006a,2007).Algunosestudiosreportangrandesvaria-cionesenlosvaloresdeépsilonHfinicialenzirconescomolos que observamos en este estudio. Por ejemplo, Griffin et al.(2002)handocumentadoampliasvariacionesenlacomposiciónisotópicadeHfendiferentespoblacionesdezirconesenrocasmagmáticas.Ellosreportanunavariacióndehasta15unidadesépsilonHfinicialenunasolamuestradegranitosugiriendoqueestavariaciónseexplicaríaconunamezclademagmas.Porotrolado,Kempet al.(2007)documentaronunavariacióndehasta10unidadesépsilonHfinicialtambiénenunasolamuestradegranito.Enamboscasos,lamezclademagmasgeneradaapartirdediferentesfuentesdefusiónhasidoutilizadaparaexplicarestasvaria-cionesimportantesenelrangodevaloresdeépsilonHf.

LosdatosisotópicosdeHfenestetrabajomuestranenalgunoscasosunadispersióndehasta~15unidadesépsilonHfinicial(muestraPIN-07-15)parazirconesconlamismaedadydeunamismaroca(Tabla2).Deacuerdoaesto,estasvariacionesenlascomposicionesisotópicasdeHfpodríandeberseaprocesosdemezclademagmas,lascualesdeberíanestarasociadasavariacionesenlacomposicióndelmagmaduranteelcrecimientodeloszircones.Tambiénpodemosobservarqueestasimportantesvariacionesdeép-silonHfinicialqueexistenenlamayoríadelosgranitoidesestudiados, definen, de forma tentativa, agrupaciones de valores que representan lo que hemos definido anteriormente comolospicosA,B,C,DyposiblementeE,mostradosenlosdiagramasdeprobabilidadrelativadelaFigura8.EstospicosquerepresentanvaloresmediosponderadosdeépsilonHfinicialpodríanrevelary/orepresentardiversasfuentesdefusióndeorigencorticalquediscutiremosacontinuaciónyquepudieroncontribuirenlaformacióndelosmagmasprecursoresdeestosgranitoidespérmicos.

Correlación de edades modelo corticales de Hf con corteza conocida en el NW de México

Actualmente,noexiste informaciónisotópicadeLu-Hfenzircones,nitampocoabundantesdeterminaciones

deSm-NdenrocatotalengranitoidespérmicosenelNWdeSonoraconlaquepodamoscompararnuestrosdatos.Sinembargo,existeunmayornúmerodedeterminacionesdedatosisotópicosdeSm-Ndenrocatotalpararocasíg-neaspaleoproterozoicaspresentesenlaregión,quesirvecomobasedecomparaciónparainterpretarycorrelacionarnuestrosdatos.Arvizuet al.(2009b)realizaronestudiosdeHfenzirconesderocaspaleoproterozoicasquetambiénutilizamosenesteestudioparaproponerlaprocedenciadelasfuentesmagmáticasapartirdelascualessegeneraronlosgranitoidespérmicosdelaSierraPinta.

LosanálisisisotópicosdeLu-Hfenzirconespre-sentadosenestetrabajoindicanquelospicosA,B,C,DyEdescritos(Figuras8y10)podríanrepresentarfuentesindependientesdefusiónquesirvieronparalageneracióndelosmagmasprecursoresquedieronorigenalosgranitoi-despérmicospresentesenelNWdeSonora.LoszirconesestudiadospresentanvaloresdeépsilonHfinicialquevandesde-9.0hasta-24.9yedadesmodelodeHf(TDM1

C)endospasoso“edadesmodelocorticales”enunrangoquevade1.59a2.39Ga(Tabla2;Figuras8y10);predominandounrangoimportanteconedadesmodelocorticalesdeHfmásjóvenesentre1.6–1.8Gayunrangomásviejoentre1.9–2.4Ga(Figura10).CabeseñalarquenoseconocenrocasígneasenelNWdeSonoradeedadesdecristalizaciónsimilaresalasedadesmodelocorticalesdeHfmásviejasobtenidasenesteestudio.Pensamosqueestasedadesmodeloantiguas(>1.9 Ga) podrían reflejar material cortical preexistente que no aflora y cuya fuente fue separada del manto empobrecido duranteelPaleoproterozoicotemprano-Arqueanotardío.Enla región, solo afloran rocas magmáticas principalmente de origenjuvenilconedadesdecristalizaciónentre1.6–1.8Ga(Figura11),queenciertomodosonconsistentesconlasedadesmodelocorticalesdeHfmásjóvenesdeterminadasenzirconesenesteestudio.Estasrocasdebasamentopa-leoproterozoicoseencuentrandistribuidasenregionesdelNWdeSonora(Figura11)eincluyen,entreotrasáreas,laszonasdeQuitovac,SierraLosAlacranes,ZonaCabezaPrieta-Pinacate,SierraPrieta,CerrosSanLuisito,CerroPrietoyZonaCanteras-PuertoPeñasco(Iriondoet al.,2004,2005;Nourseet al.,2005;Izaguirre-PompaeIriondo,2007;Gutiérrez-Coronadoet al.,2008;Izaguirreet al.,2008;Arvizuet al.,2009b)yotraslocalidadesdelcentrodeSonoracomoelCerroElRajón(Premoet al.,2003;Farmeret al.,2005),ElCrestóndeOpodepe(Valenzuela-Navarroet al.,2003)oelRanchoLaLámina(Amatoet al.,2008).En definitiva, las edades modelo de Hf pueden proporcionar importanteinformaciónsobrelaexistenciadedominioscorticalesdesconocidos,especialmenteenáreasaltamenteretrabajadasendondesoloelzircónhasobrevividoaunaevolucióngeológicacompleja.

LosanálisisisotópicosdeSm-Ndenrocatotal,rea-lizadosporArvizuet al.(2009a)enlasmismasmuestrasdegranitoidespérmicosestudiadosaquí(Tabla1),indicanquediferentesfuentesdebasamentocortical,seguramentepaleoproterozoico,sirvieronparalageneracióndelos

Arvizu e Iriondo508

magmasquedieronlugaralosgranitoidespérmicosdelaSierraPinta,enespecialparalosgranitoidespérmicosmelanocráticos.EstasfuentesmuestranvaloresinicialesdeépsilonNdquevandesde-10.4hasta-14.5concorrespon-dientesedadesmodelodeNd(TDM)enunrangoquevade1.6a1.7Ga(Tabla1),consistentes,enciertomodo,conlasedadesmodelodeHfmásjóvenesdeterminadasenesteestudio(picosAyB).Lamuestrapérmicadegranitoideleucocráticodemoscovita(PIN-07-2)(Tabla1;Figura2)quepresentaunvalorinicialdeépsilonNdde-19.2tieneunaedadmodeloNd(TDM)másantiguade2.6Ga.Arvizuet al.(2009a)sugierenqueéstaúltimamuestrapérmica,yelrestodelosgranitoidesleucocráticosquepresentangeneralmenteabundantesherenciasenlageocronologíaU-Pbenzircones,pudieranderivarsedefuentescorticalesricasenzirconesmás antiguos con influencia de corteza probablemente del Paleoproterozoicoinferior(e.g.,Rhyaciano-Sideriano=~2050-2500 Ma) o Arqueana que no aflora en superficie, peroqueexisteevidenciadeellaapartirdezirconesdetrí-ticosdeestasedadesqueseencuentranenrocasmetasedi-mentariaspaleoproterozoicasenlaregióndelBámuri(e.g.,Castiñeiraset al.,2004)opuntualmentecomoherenciasenrocasígneasdeedadvariabledistribuidasenelNWdeSonora(e.g.,Enríquez-Castilloet al.,2009).

LospicosdevaloresisotópicosdeHfA,B,C,Dy

E,asociadosalosgranitoidespérmicosymostradosenlosdiagramasdeprobabilidad(Figura8),lospodemosdividirentresgruposquerepresentaríanfuentescorticalesdefusióncondiferentesgradosdeenriquecimientoconrespectoalosvaloresinicialesdeépsilonHf.LaprimeraagrupacióndedatosdeHfcorresponderíaalpicoA(Figura8)yrepre-sentaríalafuentemásempobrecida(conlosvaloresmenosnegativos),seguidadelgrupoB,queconstituyeunafuentemásenriquecidaconrespectoalafuenteA.Porúltimo,unacombinacióndelosgruposC,DyposiblementeEcorresponderíaalafuentedefusiónmásenriquecida(conlosvaloresmásnegativosdeépsilonHfinicial).SepuedeobservarqueloszirconesasociadosalosgruposAyBestánmásenriquecidosquelosresultadosderocaspaleoprotero-zoicas de basamento Yavapai en la región, mientras que los gruposC,DyEestánmuchomásenriquecidosconrespectoalbasamentopaleoproterozoico(Figura10).Interpretamosquelosfundidosprecursoresdelosgranitoidespérmicosfueronfuentescorticalesinicialmenteextraídasdelmantoentiempopaleoproterozoico.Sinembargo,nosabemossielmaterialfundidohayacorrespondidoarocaspropiamentedeesaedadoporelcontrario,sepodríanhaberfundidorocasde~1.4y/o~1.1Gaquetienenseñalesdeextracciónmantélicadelpaleoproterozoico(com.pers.JudithCastillón,2010;estudiosdeHfenzircones);estotambiénloobservamos

100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900

B

C

D

Épsi

lon

Hf i

nici

al

CHUR

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

10000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 2000 2200

-30

2400 2600 2800

Hf TDM1C (B)=1.80-1.88 Ga n=10

Hf TDM1C (C)=2.15 Ga n=1

Hf TDM1C (D)=2.39 Ga n=1

b)PIN-07-4Granodiorita de hornblenda y biotita

100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900

Épsi

lon

Hf i

nici

al

CHUR

A+B

B+C

D

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

10000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 2000 2200

-30

2400 2600 2800

Hf TDM1C (A+B)=1.59-1.84 Ga n=9

Hf TDM1C (B+C)=1.90-2.12 Ga n=3

Hf TDM1C (D)=2.35 Ga n=2

Edad (Ma)

d)PIN-07-15Monzogranito de dos micas100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900

AB

C

E

Épsi

lon

Hf i

nici

al

CHUR

Edad (Ma)

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

10000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 2000 2200

-30

2400 2600 2800

Hf TDM1C (A)=1.60-1.74 Ga n=5

Hf TDM1C (B)=1.82-1.92 Ga n=2

Hf TDM1C (C)=2.18-2.27 Ga n=3

Hf TDM1C (E)=2.79-2.91 Ga n=2

c)PIN-07-10Granodiorita de dos micas

100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900

Épsi

lon

Hf i

nici

alTDM = Edad del Manto (Ma)

Línea de evolución del Manto Empobrecido

CHUR = Chondritic Uniform Reservoir

AB

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

10000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 2000 2200

-30

2400 2600 2800

Hf TDM1C (A)=1.60-1.65 Ga n=9

Hf TDM1C (B)=1.75-1.95 Ga n=5

Rocas paleoproterozoicas del NW de Sonora (Arvizu et al., 2009b)

a)PIN-07-1Cuarzomonzodiorita de hornblenda

Rocas pegmatíticas cretácicas del NW de Sonora (este estudio)

Figura 10. Diagramas de evolución del Hf para los zircones de granitoides pérmicos de la Sierra Pinta, NW de Sonora, México, en donde se grafica la edadU-Pb(Ma)contraelvalordeépsilonHfinicial,mostrandoademáslosdatosdezirconesdelosgranitoidescretácicosylosúnicosvaloresdeHfpublicados para zircones de rocas de basamento paleoproterozoico de la provincia del Yavapai en el NW de Sonora (Arvizu et al.,2009b).LasletrasA,B,C,D,A+ByB+CcorrespondenalospicosdescritoseneltextoyqueseencuentranilustradosenlasFiguras8y9.


113°W

Oc

éa

no

P

ac

íf

ic

o

Ma

r

de

C

or

té

s

32°N

30°N

34°N

36°N

119°W 115°W 111°W

Yavapai

MGSZ

Provincia Mojave

Provincia Yavapai

Provincia Mazatzal

MGSZZona de cizalla Moore Gulch

Frontera de provincias de Nd

Frontera geoquímicaMojave-Yavapai

Rocas proterozoicas

Provincias de NdNd 1

Mojave

Mojave

Mazatzal

(1.81-1.63 Ga)

(1.74-1.62 Ga)

(1.84-1.66 Ga)

(1.75-1.60 Ga)

PHX

TUC

HER

SD

LA

EUAMéxico

LV

Nd 1

100 km

ZonaTransiciónMoj-Yav

Nd 1

Norte América

Zona de TransiciónMojave-Yavapai

Nd 1

Nd 2

Nd 3

Nd 3

?

Nd 3Yavapai

119°W

115°W 111°W

32°N

30°N

34°N

36°N

Nd 2

Nd 2

Nd 2

a)

N

Nd 3

Mazatzal

113°W

32°N 32°N

31°N 31°N

Afloramientos de rocas paleoproterozoicasdiscutidos en el texto

Afloramientos de rocas pérmicas

50 km

Nd 3

Yavapai

Nd 2

Mazatzal

EUAMéxico

Mojave

1

2

3

45

6

7

89

10

11

b)

Nd 1

N

1 Sierra Los Alacranes y Zona Cabeza Prieta-Pinacate 2 Zona Canteras-Puerto Peñasco 3 Quitovac 4 Sierra Prieta 5 Cerro Prieto 6 Cerros San Luisito 9 Sierra San Francisco10 Sierra Los Tanques

7 Sierra Enterrada 8 Sierra Blanca 9 Sierra San Francisco10 Sierra Los Tanques11 Sierra Pinta

Figura 11. a) Distribución tentativa de las provincias paleoproterozoicas Mojave, Yavapai y Mazatzal en el SW de Laurencia, incluyendo los afloramientos delNWdeMéxico(IriondoyPremo,2010).Elrangodeedadesdecristalización(enrojo)pararocasígneasdecadaunadelasprovinciasestábasadoenlarecopilacióndeedadesdeIriondoet al.(2004).Tambiénsepresentadeformatentativa,laextensióndelatrazadefronterasdeNdydelasseriesgeoquímicasalinternarseenMéxico(IriondoyPremo,2010).LasabreviacionessonLA:LosÁngeles,SD:SanDiego,LV:LasVegas,PHX:Phoenix,TUC: Tucson, HER: Hermosillo. b) Acercamiento al NW de Sonora mostrando los afloramientos de rocas graníticas pérmicas encontrados hasta la fecha en la región y que se encuentran espacialmente asociadas a la franja del Yavapai mexicano.

Arvizu e Iriondo510

enelzircónheredadoPIN1_1=1142MadelamuestradegranitoidePIN-07-1enlaquecalculamosunaedadmodeloHf(TDM1

C)endospasosde1.93Ga(Tabla2).Amodoespeculativo,losgruposA,Bylacombina-

cióndelosgruposC+D+E,querepresentaríanloqueinter-pretamoscomolastresfuentesprincipalesdefusiónparaproducirlosmagmasgraníticospérmicos,pudieranestarrelacionadasrespectivamenteconrocasdelastresdiferentesprovinciaspaleoproterozoicasdebasamentopresentesenelNW de Sonora: Mazatzal, Yavapai y Mojave (Figura 11). EstahipótesisdetrabajosepodríaponerapruebarealizandomásestudiosisotópicosdeHfenlasrocaspaleoprotero-zoicasdelasdiferentesprovinciasdebasamentoyenunnúmeromayorderocasígneaspérmicas.

HIPÓTESIS SOBRE LA EVOLUCIÓN MAGMÁTICA EN EL NW DE MÉXICO DESDE EL PROTEROZOICO HASTA EL PRESENTE

Losdatosisotópicospreexistentesderocasprotero-zoicasyfanerozoicas,principalmentedeNdenrocatotalyenmenormedidadeHfenzircones,máslosdatosdeHfobtenidosenesteestudio,losusamosacontinuaciónparaproponerunahistoriadeevolucióneinteraccióncorteza-mantoparalageneracióndelosmagmasquedieronorigenalasrocasígneaspresentesenelNWdeMéxicodesdetiemposproterozoicos(Figura12).

Inicialmente,duranteelensambledelsupercontinenteRodinia,elmagmatismopaleoproterozoicodearcodeislas(WhitmeyeryKarlstrom,2007;IriondoyPremo,2010),queformapartedelactualbasamentoenelNWdeMéxico,fueprincipalmentederivadodeunafuenteextraídadelmantoconalgúnaportecorticaldecortezamásantigua,comolorevelanlosvaloresdeépsilonNdyHfmedidosylaseda-desmodelodeNdyHfeneldiagramadeevolucióndelaFigura12.EnelMesoproterozoico,ydespuésdeunperiodosinexpresionesdemagmatismo,existeunpulsograníticode~1.4Gaconcaracterísticasdeintraplacaderivadodeunintentoderiftingdelsupercontinentequenoprosperó,peroquepermitiólasuturadeRodiniaporefectosdeestemagmatismo(e.g.,Anderson,1983;AndersonyBender,1989).Unpulsosimilar,peroalgomásjoven,seprodujoalos~1.1Gayestárepresentadoporlapresenciadegra-nitosyanortositas(e.g.,Iriondo,2007;Enríquez-Castilloet al.,2009).Paraestasrocasígneasmesoproterozoicasde~1.4Gay~1.1GasehandocumentadoedadesmodelodeNd paleoproterozoicas; en un rango de ~1.7−1.9 Ga (e.g.,Iriondoet al.,2004;Nourseet al.,2005)paralasprimerasy un rango de ~1.4−2.0 Ga para las segundas, con una participaciónmuynotabledelacortezaparasuformación(Figura12).EstosdatosisotópicosdeNdyHfsugierenqueestemagmatismointraplacasederivódelafusióndirectadelbasamentocorticalpaleoproterozoicosinobservarseunacontribución mantélica significativa (Figura 12).

En algún momento a finales del Mesoproterozoico, el

supercontinenteRodiniainiciasuruptura,lacualhabríacul-minadoaprincipiosdelCámbricoenelSWdeNorteamérica(e.g.,Stewartet al.,1972).Aesteacontecimientoextensivolosucedeunperiododecalma,desarrollándoseunmargencontinentalpasivoqueperduróhastaelPérmico,cuandoseinicialasubducciónyconelloelestablecimientodelarcomagmáticocontinentaldelSWdeNorteamérica(e.g.,Arvizuet al.,2009a).Claramente,laevidenciaprincipaldelaexistenciadeestemargenpasivo,ademásdelaspo-tentessecuenciassedimentariaspaleozoicasdeplataforma(e.g.,Pooleet al.,2005),eslaausenciademagmatismo,existiendoungapimportantequedurócientosdemillonesdeaños.

Algunosautores(e.g.,Arvizuet al.,2009a;2009b;IriondoyPremo,2010)sugierenquelosprimerosmagmasasociadosalasubducciónpérmicayaliniciodelarcocontinentalaprovecharonunazonadedebilidadcorticalosutura paleoproterozoica para ascender hacia la superficie con mayor facilidad representada por la franja de Yavapai mexicano(Figura11).Estodebiósucedera travésdeunacortezacontinentalcomparativamentefríadespuésdecientosdemillonesdeañoscomocortezademargencontinentalpasivogeneradaposteriormentealriftingorupturadelsupercontinenteRodiniaenelNeoproterozoicoy/oPaleozoicoInferior(Stewartet al.,1972;Liet al.,2008).

EnestetrabajoproponemosquelosfundidosquegeneraronlosgranitoidespérmicosdelNWdeSonoraprovienenbásicamentedeunacortezaproterozoica,ynotienenevidenciaisotópicaclaradelaparticipacióndelmantoenlageneracióndelosmagmas.Pensamosquelosmagmasasociadosasubducción,derivadosinicialmentedelmanto,fueronintroducidosdentrodelacortezapre-existenteinteractuandoconelbasamentopaleoproterozoico.Debidoaestafasedeinteraccióncorteza-manto,losmagmassonisotópicamenteirreconociblescomomaterialjuvenilalestudiar los granitoides pérmicos. La supuesta firma man-télicahasidoobliteradaporlaaltaasimilacióncorticalexperimentadaconelbasamentoproterozoico.

Esimportantereiterarqueestosgranitoidesfueronformadosenunambientedearcovolcánicocontinental,pre-sentandocaracterísticasgeoquímicastípicasdesubducción(Arvizuet al.,2009a),perolosaltosvaloresnegativosdeépsilonHfrevelanlaexistenciadeunacontribucióncorticalparasuformación.Isotópicamente,estaparticipacióndelacorteza se ve reflejada en los valores altamente negativos enlasunidadesépsilonNdyHfdelasrocasgraníticaspérmicas(Figura12a).

DuranteelMesozoico,elarcocontinentaldelNWdeMéxicoempiezaamadurarylasrocasígneasjurásicasycretácicaspresentanunrejuvenecimientoenlasedadesmodelodeNdyHf(Figura12b),sugiriendolafusióndefuentesmesoproterozoicasparasuformación,comotambiénlorevelanyconstatanlosdatosisotópicosdeHfpresen-tadosenesteestudioparapegmatitascretácicas(Tabla2).Todaslasrocasmagmáticasmesozoicasconvaloresmenos


MANTO

CORTEZA

MANTO

CORTEZA

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

500

1000

1500

2000

2500

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Edad de cristalización (Ma)

Eda

d m

odel

oT

DM

(Ma)

Éps

ilon

med

ido

a)

b)

PaleoproterozoicoMesoproterozoicoNeoproterozoicoFanerozoico

Ensamble del Supercontinente Rodinia

Magmatismoarco de islas

Magmatismointraplaca

¿Rifting de Rodinia?Margenpasivo

Margencontinental

activo

Magmatismoarco continental Gap magmático Gap

Rocas pérmicas (Hf) (este estudio)

Rocas jurásicas (Nd) (Iriondo, sin publicar)

Rocas cretácicas (Hf) (este estudio)

Rocas cretácicas (Nd) (Roldán-Quintana et al.,2009; Iriondo, sin publicar)

Rocas miocénicas (Nd) (Vidal-Solano et al., 2008)

Rocas de 1.6-1.8 Ga (Nd) (Iriondo et al., 2004;Arvizu et al., 2009b; Iriondo y Premo, 2010)

Rocas de 1.4 Ga (Nd) (Nourse et al., 2005; com. pers. Judith Castillón)Rocas de 1.1 Ga (Nd) (Iriondo et al., 2004); Iriondo, sin publicar).

Rocas pérmicas (Nd) (Arvizu et al., 2009a;Iriondo, sin publicar)

Zircón de 1.1 Ga en roca pérmica (Hf) (este estudio)

Rocas cuaternarias (Nd) (Glazner et al., 1991; Lynch et al., 1993; Paz-Moreno et al., 2003)

Rocas de 1.6-1.8 Ga (Hf) (Arvizu et al., 2009b)

Posible manto actual

Magmatismo Proterozoico Magmatismo Fanerozoico

Figura12.Diagramasdeevolucióncortezavs.mantoparalageneracióndemagmasduranteelproterozoicoyfanerozoicoenelNWdeMéxico.(a)DiagramadeevolucióndeEdaddecristalizaciónvs.Épsilonmedido(valorescombinadosdeHfyNd)derocasígneasenelNWdeSonora,México.(b)DiagramadeevolucióndeEdaddecristalizaciónvs.EdadmodeloTDM(Ma)deHfyNdderocasígneasdelNWdeSonora,México.

Arvizu e Iriondo512

negativosdeépsilonNdsugierenunacontribuciónmenoscorticalparasugeneración,revelándosepocoapocoloqueconsideramos la firma isotópica del manto. Interpretamos que el aumento de la influencia mantélica se debe a que exis-teunbuenacondicionamientodelosconductosocanalescorticalesquefavorecenlacanalizaciónyeltransportedelosmagmas.Estosconductosocanalespreestablecidosdes-de el Pérmico han sido lo suficientemente efectivos para el ascensodelosmagmasmantélicosypodríanestarasociadosaposibleszonasdedebilidadcorticalestablecidasalolargode la franja del Yavapai mexicano (Figura 11).

LasrocasvolcánicasmiocénicasdelNWdeSonora,decomposiciónprincipalmenteriolítica-dacítica,presentanedadesmodelodeNdmásjóvenesconrespectoalasrocasmesozoicasdiscutidasanteriormente,variandoenunrangoentre ~500−600 Ma (Vidal-Solano et al.,2008)(Figura12b).Pareceexistirunanotablecomponentederivadadelmantoparalaformacióndeestasrocas,comolomuestransusvaloresdeépsilonNdpositivos(épsilonNd=+5a+10)(Figura12a).

Lamaduración-evolucióndelarcocontinentalcon-tinua,ypierdecontribucióncorticalincrementándoseelaportemantélico,elcualprosperahastaelextremodequemagmascuaternarios(noasociadosasubducción)representanlafusióndeunmantoastenosféricocomosedocumentaenalgunoscamposvolcánicoscuaternarioscomoElPinacateyMoctezumaenelNWdeSonorayenalgunoscamposvolcánicosdelmismotipoenelSEdeCalifornia(Glazneret al.,1991;Lynchet al.,1993;Paz-Morenoet al.,2003).EstasrocasvolcánicasdecomposiciónprincipalmentebasálticadelSWdeNorteaméricarevelanunafuertecomponenteextraídadelmantoastenosféricosincontaminacióncorticalypresentanvaloresmuypositivosdeépsilonNdentre+2y+11,predominandounrangoentre+8y+11yconedadesmodelodeNd(TDM)enunrangoaproximado entre 200−600 Ma (Figura 12b).

Enresumen,proponemosunahipótesissobre lamaduración-evolucióndelarcocontinentaldelSWdeNorteaméricaparalageneracióndelosmagmasdurantelapartesuperiordelFanerozoico,enlacualsugerimosquelaparticipacióndelacortezadisminuyeenlaformacióndelosmagmasamedidaqueevolucionaomaduraelarcoy,enconsecuencia,laparticipaciónmantélicaaumentaconeltiempo.EstahipótesisexplicaríaelaumentodelosvalorespositivosdeépsilonNdyHfyelrejuvenecimientodelasedadesmodelodeNdyHfdurantelaevolucióndelmagma-tismodelarcocontinentalenelSWdeNorteamérica.

CONCLUSIONES

Losanálisisisotópicosin siturealizadosenzirconesdegranitoidespérmicosdelNWdeMéxicorevelanvaria-cionesenlascomposicionesdeHf,sugiriendounamezclademagmasderivadosdelafusióndediferentesfuentescorticales.Estosgranitoidespérmicosnorevelanevidencia

clara de una firma isotópica mantélica juvenil debido a la altaasimilacióncorticalqueexperimentaronlosmagmasalmomentodesuformación.Lamezclademagmasdediferentes fuentes corticales, reflejada en los cambios en lascomposicionesisotópicasdeHfenloszirconesdelosgranitoidespérmicos,fueimportanteenlageneracióndeestasrocasmagmáticasasociadasasubducciónyaliniciodelmargencontinentalactivodelSWdeNorteAmérica.

Los cambios composicionales se reflejan, principal-mente,enlosvaloresdeépsilonHfinicial,enunrangoquevade-9.0a-24.9conunavariacióndeaproximadamente15unidadesépsilonparaunasolamuestradegranitoide.Talesvariaciones,quesolopuedenserconciliadas,hastaelmomento,medianteunamezclademagmas,indicanlaparticipacióndevariasfuentesdefusióndeorigencortical.EstasvariacionesisotópicasdeHfenzirconesmagmáticosproporcionanunaherramientafundamentalpararealizaranálisisdetalladossobrelaevolucióndelasrocasígneasofreciendoinformaciónimportantesobresusfuenteseilustrandolaimportanciadelamezclademagmasenlapetrogénesisdegranitoides.

Lasfuentesdefusiónparagenerarlosmagmaspre-cursoresdeestosgranitoidespérmicosfueroncorticales;materialpre-existentedebasamentoproterozoico,comolosugierenlasedadesmodelocorticalesdeHf(TDM1

C),las cuales se encuentran en un rango entre 1.59−2.39 Ga, predominando el rango de edades modelo entre 1.6−1.9 Ga,equivalenteyconsistenteconlaedaddelbasamentometaígneopresenteenlaregión.

Porúltimo,presentamosunahipótesissobrelaevo-luciónenlainteraccióncorteza-mantoparaelprocesodegeneracióndemagmasdesdeelproterozoicoalreciente.Básicamente,proponemosqueenelPaleoproterozoicolaparticipacióndelmantojugounpapelimportanteenlagene-racióndelmagmatismoparadespuésdominarelaportecor-ticalenlageneracióndelosgranitoidesmesoproterozoicosypérmicos.TambiénsugerimosqueapartirdelMesozoico,disminuyepaulatinamentelacontribucióncorticalparalaformacióndelosmagmasasociadosasubduccióncomoseapreciaenlosvaloresmásaltosdeépsilonNdyHfyenelrejuvenecimientodelasedadesmodelodeNdyHfderocasígneasjurásicasycretácicas.EnelCenozoico,sereducelaparticipacióndelacortezaenlaformacióndelosmagmasalobservarsemayoraportemantélicoenlasrocasvolcánicasmiocénicashastapredominarunafuentederivadadelaastenosferaenlasrocasvolcánicascuaternariasdelNWdeMéxico.

AGRADECIMIENTOS

AgradecemosalosproyectosPAPIIT/UNAM(clavesIN113906-3 e IN116709) y CONACYT (claves CB52163 y CB82518), otorgados a Iriondo, por el financiamiento proporcionadopararealizar trabajodecampoyestu-diosdelaboratorio.Deigualmaneraseagradecea la


MINERAPENMONTporsuapoyologísticoparallevaracabolascampañasdecampoyaAldoIzaguirrePompaporsuvaliosacolaboracióneneltrabajogeológicodecampo.AgradecemosenormementeaDanMigginsyHeatherLowersdelU.S.GeologicalSurveydeDenverporsuasistenciaenlaobtencióndeimágenesdeSEM-Cátodoluminiscencia.Igualmente,ledamoslasgraciasaPaulA.MuellerporinvitarnosarealizarlasdeterminacionesisotópicasdeLu-HfenzirconesenloslaboratoriosdelaUniversidaddeFloridaenGainesville,E.U.A.AsimismoagradecemosaGeorgeKamenovyaDavidFosterporsuapoyologísticoenestoslaboratorios,asícomolaayudabrindada en la reducción y manejo de los datos finales obtenidosenesteestudio.Lasprimerasversionesdeestemanuscrito fueron beneficiadas por los comentarios y suge-renciashechasporBodoWeberyPeterSchaaf.Finalmente,lesdamoslasgraciasalosrevisoresPatricioMontecinos(U.CatólicadeChile)yArturoMartínBarajas(CICESE),esteúltimoeditorasociadodelaRMCG,porsuscomentariosysugerenciasconstructivassobreelmanuscrito.

APÉNDICE APreparación y caracterización de muestras (zircones)

LoszirconesdelosgranitoidespérmicosycretácicosfueronobtenidosdemuestraderocapulverizadausandounacombinacióndetécnicasconvencionalesdeseparaciónmagnéticaylíquidospesadosempleadasenelLaboratoriodeSeparaciónMineraldelCentrodeGeociencias,CampusJuriquilla,Querétaro,delaUniversidadNacionalAutónomadeMéxico(UNAM).

Aproximadamente,100granosdezircóndediversasmorfologíasdecadamuestrafueroncuidadosamentese-leccionadosbajounmicroscopiobinocularparadespuéssermontadosenunaresinaepóxicay,posteriormente,desbastados hasta exponer una superficie lo más cercana posiblealamitadecuatorialdeloszircones.

Antesdelosanálisisin situporablaciónláser,lassu-perficies pulidas de los granos de zircón fueron fotografiadas enelDenverMicrobeamLaboratorydelU.S.GeologicalSurveyenDenver,Colorado,usandounmicroscopioelec-trónicodebarrido(SEM;ScanningElectronMicroscope)marcaJEOL5800LVcondetectordecátodoluminiscencia(imágenesSEM-CL).Tambiénseobtuvieronimágenesdeluz reflejada y transmitida utilizando un microscopio óptico convencionalmarcaOlympus.

Lasimágenesdecátodoluminiscencia(Figuras3-7)y de luz reflejada y transmitida fueron obtenidas con el fin dedeterminarycaracterizarlaestructurainternadeloszirconesyelegirlossitiospotencialesparalosanálisisdeHfobservandoelzoneadorelacionadoaloscambiosdecomposiciónquímicadeloszircones,yasí,detectarposiblesinclusiones, sobrecrecimientos metamórficos o herencias que podrían cambiar el significado de la interpretación de losdatosanalíticos.

APÉNDICE BMétodo analítico Lu-Hf y cálculo isotópico de las edades modelo Hf (TDM) en zircones

LosanálisisisotópicosdeLu-Hfenzircones,em-pleandolatécnicadeablaciónláser,sellevaronacaboenelDepartamentodeCienciasGeológicasdelaUniversidaddeFloridaenGainesville,EUA,utilizandounespectrómetrodemasasdetipomulticolectorconplasmadeacoplamientoinductivomarcaNuPlasma(Multi-collectorInductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry,MC-ICP-MS)equi-padocon3contadoresdeionesy12detectoresFaraday.Laablaciónsellevóacaboporalrededorde30segundoscon el fin de minimizar la profundidad del hoyo de ablación y,delamismamanera,elfraccionamientoelemental.LamayoríadelosanálisisdeLu-Hfsellevaronacaboconunhazde~60µmdediámetro(Figuras3-7)creandounhoyode~25-30µmdeprofundidad.

LasmedidasisotópicasdeLu-Hfapartirdezirco-nesfueronobtenidasenmodoestáticoenlosdetectoresFaradayobteniendosimultáneamente180Hf,178Hf,177Hf,176Hf,175Lu,174Hfe172Yb. Los análisis fueron realizados corrigiendo la interferencia isobárica de Lu e Yb en línea, usando176Lu/175Lu=0.02653e 176Yb/172Yb = 0.5870, ambasrelacionesencontrándosedentrodelintervalodevalorespublicados(Vervoortet al.,2004).Todaslasrela-ciones isotópicas, incluyendo Lu e Yb, fueron corregidas porfraccionamientodemasas(“mass-bias”)usandolarelaciónisotópica178Hf/177Hf=1.46718.Múltiplesaná-lisisdeFC-1(zircónestándar)dieronunresultadode176Hf/177Hf=0.282169(±0.000032;2sigma;n=150)indistinguibledelanálisislíquidopordiluciónisotópicadeésteestándarde176Hf/177Hf=0.282174(±0.000013;2sig-ma)ytambiéndelosresultadospublicadosporWoodheadyHergt(2005)de176Hf/177Hf=0.282172(±0.000042;2sigma).Lasrelacionesmedidasycorregidasde176Lu/177Hfporfraccionamientodemasas(“mass-bias”)fueronuti-lizadas,juntoconlasedades206Pb/238Udecadazircón,paracalcularlasrelacionesinicialesde176Hf/177Hf,se-gún Griffin et al.(2002).Engeneral,debidoalasmuybajasrelacionesdeLu/Hf,ladiferenciaentrelarelaciónmediday lasrelaciones inicialescalculadasde 176Hf/177Hfenlamayoríadeloscasosesmenorque1épsilon.

Laconstantededecaimientode176Luutilizadaenesteestudioesde1.867x10-11años-1,segúnSoderlundet al. (2004). Cabe señalar que en la actualidadexistendiversosvalorespropuestospara laconstantededecaimientoloscualessediscutiránenelsiguienteapartado.Lasrelaciones inicialesde 176Hf/177HfCHURylosvaloresdeépsilonHfiniciales(t)fueroncalculadosutilizandolosvalorescondríticosde176Hf/177Hf=0.282772y176Lu/177Hf=0.0332propuestosporBlichert-ToftyAlbarede(1997)conreferenciaalreservoriocondrítico(CHUR)altiempodelcrecimientodelzircónenunmagma.Losresultadossonrepresentadosconlanotaciónconvencionalde épsilon Hf inicial (εHf(t)),unvalorquerepresentael

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0.1‰dediferenciaentrelamuestrayelreservoriouniformecondrítico(CHUR;ChondriticUniformReservoir)altiempodelacristalizacióndelmagma.

ElfundamentobásicodeutilizacióndelosisótoposdeHf(relación176Hf/177Hf)eseldecaimientode176Lua176Hf,mientrasqueel177Hfesunisótopoestable.Durantelafusiónmantélica,elHfseparticionamásfuertementequeelLu.Porlotanto,coneltiempo,larelación176Hf/177Hfevolucionaavaloresmásaltosenelmantoqueenlasrocascorticales.Durantelaproduccióndemagmasgraníticos,sesabequevaloresaltosde176Hf/177Hf(i.e., εHf > 0) indican un aporte mantélico; fundidos máficos derivados directamente del manto o de la fusión de un corteza inferior máfica de edad jovenderivadadelmanto.Porsuparte,valoresbajosenlarelación176Hf/177Hf (εHf < 0) proporcionan evidencia de la participacióndefuentesdefusióncorticales.

ParaelcálculodelasedadesmodeloHf(TDM)enunpaso(“single-stage Hf model ages”),usadascomúnmentecuandolosvaloresdeépsilonHfinicialsonpositivos,seempleóunmodelodeevolucióndelmantoempobrecidocal-culadoapartirdevaloresactualesde176Hf/177Hf=0.28325,similaralvalorpromediodeMORB(Nowellet al.,1998)yde176Lu/177Hf = 0.0384 (Griffin et al.,2000);estoessimi-lar,aunquenoidéntico,alacurvadelmantoempobrecidodefinida por rocas juveniles a través del tiempo (Vervoort yBlichert-Toft,1999).

EstasedadesmodeloHf(TDM)enunpaso(“single-stage Hf model ages”),lascualessoncalculadasusandolarelación176Lu/177Hfmedidadelzircón,proporcionansolounaedadmínimaparalafuentedelmagmaapartirdelcualelzircónhacristalizado.Porlotanto,tambiénsehacalculado,paracadazircón,una“edadmodelocortical”(edadesmodeloendospasos),lacualasumequelafuentedelmagmafueproducidadeunacortezacontinentalpro-medio (máfica, intermedia o félsica) que inicialmente fue derivadadelmantoempobrecido.LasedadesmodeloHf(TDM

C)endospasos(“two-stage Hf model ages”),usadascomúnmentecuandolosvaloresdeépsilonHfsonnega-tivos,fueroncalculadasparalarocafuentedelmagmaasumiendovaloresde176Lu/177Hf=0.010deunacortezafélsicapromedio(Amelinet al.,1999),176Lu/177Hf=0.015de una corteza intermedia promedio (Griffin et al.,2002)y,porúltimo,176Lu/177Hf = 0.022 de una corteza máfica promedio(VervoortyPatchett,1996).

UsandounarelaciónLu/Hfalta,típicadeunacortezamáfica promedio, como un potencial reservorio huésped, proporcionaunaedadmodeloHfmáxima,mientrasqueloscálculos,asumiendountipodecortezafélsica,proporcionanedadesmodeloHfmínimas(Nebelet al.,2007).Porlotan-to,laedadmodelodeHfestimadaparaunzircóndependefuertementedelosparámetrosdelafuenteusadosparasucálculo,esdecir,larelaciónLu/HfqueesusadaparacalcularlaevoluciónisotópicadeHfdelreservoriodelzircón,desdeeltiempodelaseparacióndelmantoempobrecidohastaeltiempodelaformacióndelzircón.

Ladiferenciaqueexisteentrelosvaloresantesmen-

cionadossedebeaqueellutecioyelhafniosonelementosquefraccionandurantelosprocesosmagmáticos,locuallleva a diferencias significativas en la relación Lu/Hf entre rocasprimitivasyevolucionadas(Nebelet al.,2007).

Las notaciones de εHf(0), εHf(t),TDMyTDMCestán

definidas como en Yang et al.(2006b):

εHf(0)=[(176Hf/177Hf)zircón×(176Hf/177Hf)CHUR,0–1]×1000εHf(t)={[(176Hf/177Hf)zircón–(176Lu/177Hf)zircón×(𝑒λt – 1)] ∕

[(176Hf/177Hf)CHUR,0–(176Lu/177Hf)CHUR×(𝑒λt–1)]–1}×10000

TDM = 1 ∕ λ × ln {1+[(176Hf/177Hf)zircón–(176Hf/177Hf)DM] ∕ [(176Lu/177Hf)zircón–(176Lu/177Hf)DM]}

TDMC =1 ∕ λ × ln{1+[(176Hf/177Hf)zircón,t–(176Hf/177Hf)DM,t] ∕

[176Lu/177Hf)C–(176Lu/177Hf)DM]}+𝑡

endonde,(176Lu/177Hf)zircóny(176Hf/177Hf)zircónsonlosvaloresmedidosdelasmuestrasdezircón,(176Lu/177Hf)CHUR=0.0332y(176Hf/177Hf)CHUR,0=0.282772(Blichert-ToftyAlbarede,1997);(176Lu/177Hf)DM=0.0384y(176Hf/177Hf)DM=0.28325(Griffin et al.,2000),(176Lu/177Hf)C=cortezapromedio,𝑡 =edad de cristalización del zircón y λ = 1.867 x 10-11años-1queeslaconstantededecaimientoparael176Lu(Soderlundet al.,2004)fueronusadosparaloscálculospresentadosenesteestudio(Tabla2).

APÉNDICE CConstante de decaimiento 176Lu y limitaciones en las edades modelo Hf en zircones

Los parámetros mejor definidos y estimados de la literaturafueronasumidosenesteestudiodeHfenzirconescon el fin de extraer información confiable en el cálculo de lasedadesmodelodeHf(TDM

C)endospasoso“edadesmodelocorticalesdeHf”,conocidasconestenombreenelampliomundodelageoquímicaisotópica.

Estamásalládelalcancedeesteestudiotratardeabordartodaslaspreguntas,cuestionesointerrogantesrela-cionadasalsistemaisotópicoLu-Hf.Sinembargo,creemospertinenteaclararqueexisteunagranincertidumbreenlaconstantededecaimientode176LuqueseriamentelimitalautilidaddelsistemaisotópicoLu-Hfcomoungeocronóme-tro confiable (Amelin y Davis, 2005). Los valores de esta constante,derivadosdemúltiplesexperimentos,sonmuyvariables(Begemannet al.,2001).Existendeterminacionesrecientesdeconstantesdedecaimientoderivadasdemues-trasfechadasdeedadconocidaquevaríanentre1.865×10-11y1.984×10-11años-1(Schereret al.,2001;Blichert-Toftet al.,2002;Bizzarroet al.,2003;Soderlundet al.,2004),unrangodeaproximadamente6%dediferencia.EsteesunrangoqueimpediríalaaplicaciónefectivadelasistemáticaLu-Hfalestudiodelahistoriadeladiferenciaciónplanetaria(Patchettet al.,2004).


Enlaliteratura,existenporlomenosdosgruposdife-rentesdevaloresparalaconstantededecaimientode176Lu,loscualeshansidodeterminadosporexperimentosrecientesde alta precisión. Por ejemplo, los valores de lambda (λ) para176Lude1.86–1.87×10-11años-1fuerondeterminadosporcomparacionesdeedadutilizandomineralesterrestresdeedadesproterozoicasyneoarqueanas(Schereret al.,2001;Soderlundet al.,2004),mientrasquevaloresde~1.94–1.984×10-11años-1fuerondeterminadosapartirdeestudiosdecomparacióndeedaddemeteoritos(PatchettyTatsumoto,1980;Blichert-ToftyAlbarede1997;Blichert-Toftet al.,2002;Bizzarroet al.,2003).Larazónporlaaparentediscrepanciadelvalorde176Luentremeteoritosymineralesterrestresesactualmentedesconocida(AmelinyDavis,2005).Sinembargo,enesteestudio,elegimoselvalorde1.867×10-11años-1(Soderlundet al.,2004)debidoaqueesunvalorampliamenteusadoenlaliteraturaycalibradoconmaterialesterrestresenlugardemeteoritos.EnunejerciciorealizadoconnuestroconjuntodedatosisotópicosdeLu-Hf(ejercicioquenosereportaenesteestudio),utilizandolaconstantededecaimiento176Lude~1.94×10-11años-1(calibradaparameteoritos),nosdimoscuentadequenosproporcionaedadesmodeloHf(TDM

C)endospasosaproximadamenteun10%másjóvenesquesiutilizamoslaconstantededecaimientode176Luterrestre.Comosemencionaráacontinuación,lasedadesmodeloHfcalculadasendospasos,ademásdedependerdelarelaciónLu/Hfpromedio,sonmuysensiblestambiénalvalorem-pleadocomoconstantededecaimiento176Lu.AunquelasvariacionesenlaedadesmodeloHfendospasospodríanserpequeñas,lascualespuedenrondaraproximadamenteentrelos±100Ma,sedebedeconsiderarytomarespecialcuidadoalmomentoderealizarlasinterpretacionesco-rrespondientes,yaquepodríancambiardrásticamenteelsentido o significado de los datos dependiendo del contexto geológicoqueseestémanejando.Sinembargo,nuestrasconclusiones no se verían afectadas significativamente si constantesdedecaimientoalternativaspormuchosestudiosrecientesfueranusadas.

Ademásdeltemadelaconstantededecaimientode176Lu,losparámetrosexistentesdelreservoriouniformecondrítico(CHUR)ydelmantoempobrecido(DM),co-múnmenteusadosparaelcálculodelasedadesmodelodeHf,podríannoserrepresentativosparalaTierrasilicatadatotal(e.g.,Patchettet al.,2004).Estadiscrepanciaresultaenlaimplícitaincertidumbreenlosparámetrosdelmantoempobrecido,loscualesestánexpresadosymanifestadosenelcálculodelaedadmodelodeHfparamaterialesterrestres(Leeet al.,2007).

APÉNDICE DCálculo y usos de las edades modelo Hf en zircones

Lasedadesmodelosoncomúnmenteusadasparaestimareltiempodeseparacióndeunfundidodeunreser-

voriodereferencia,esdecir,elmantoempobrecido(DM)oelreservoriouniformecondrítico(CHUR).Idealmente,lasedadesmodeloNdenrocatotalmarcaneltiempodeseparacióndeunfundidodelreservoriodelmantoempo-brecido.Tal“edaddeformacióncortical”tienequeestarrelacionadaainformacióngeoquímicaogeocronológicadelarocaantesdequeestaedadpuedaserinterpretadaenuncontextogeológicopertinente(Nebelet al.,2007).Paralamayoríadelasrocasígneasysedimentarias,estasedadesmodeloprincipalmenteproporcionantiemposderesidenciacorticalpromediodebidoaquelasmismasrocasconsistendematerialesdediferentesfuentesconedadesdeextracciónmantélicadiferentes(ArndtyGoldstein,1987).LasedadesmodeloHfderocatotalprincipalmenteproporcionanedadesmodelopromediosimilaresalasedadesmodeloNd.Encontraste,lainformaciónisotópicadeducidadezirconesindividualesdeedadconocidapuedeserusadaparacalcularedadesmodeloHf(TDM

C)endospasos(“two-stageHfmodelages”)o“edadesmodelocorticales”(Nebel-Jacobsenet al.,2005)antesdiscutidas.

Porotrolado,lasedadesU-Pbregistraneltiempodecristalización de un magma y eventos de metamorfismo, mientrasquelasedadesmodeloHfenzirconessonunamedidadelaedadderesidenciacorticaloeltiempopro-mediodesdequelafuentedelmagmadelcualloszirconescristalizaronfueextraídadeunreservoriomantélicoespe-cífico, usualmente el manto empobrecido. De este modo, lasedadesU-Pbenzirconesnoproporcionaninformaciónevidentesobresilanuevacortezaformadaentaleventomagmáticoesjuveniloretrabajada(Kempet al.,2006;Zhenget al.,2006).Consecuentemente,alrelacionarestasedadesmodeloHfconlasedadesdecristalizaciónU-Pbpermiteinvestigarlaconexióntemporalentrelasedadesdelosepisodiosimportantesdeactividadígneaylafor-maciónycrecimientodenuevacortezajuvenil(Zhanget al.,2006b,2006c).

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Manuscritorecibido:Enero29,2011Manuscritocorregidorecibido:Junio17,2011Manuscritoaceptado:Junio27,2011

estudios isotópicos de hf en zircones de granitoides...

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