field trip april 5–8 -...

46
I NTRODUCTION The geology around the city of Guanajuato is specially interesting because of the quality of the outcrops, the great diversity of the rocks, and the large number of clearly exposed structures. The objective of this field trip is to show the participants some of the most outstanding features in the transitional zone (Figures 1, 2) between the Mesa Central and the Transmexican Volcanic Belt (TMVB), with special emphasis on the record of volcanic activity in the Guanajuato Mining District and nearby regions. We hope that during this short visit the partici- pants will obtain an understanding of the tectonic and magmatic evolution of the area, which is, of course, linked to the complex geologic history of the adjoining regions. The field trip will last for four days and consists of a total of about 27 stops, with variable amounts of time spent at each one. The first day of the field trip is spent in the Mining District. We provide the participants with an overview of the geologic evolution of the southeastern part of the Sierra de Guanajuato with the purpose of showing the lithologies and the formations that are important in the District. We include in this day one stop at an outcrop of the pre-volcanic basement, since these Mesozoic rocks are an important source of clasts both in the early Tertiary alluvial fan deposits and in the overlying vol- canic units. The second day of the trip we return to the Mining District to study in more detail the different facies of the Calderones Formation, which is the principal subject of our present research in the region. We can see outcrops of vent structures as well as of proximal, medial and distal facies of the bedded tuffs. In the third day of the trip we travel from Guanajuato to San Miguel Allende, following the bound- ary between the Mesa Central and the TMVB. Near San Miguel we can observe the remnants of two large andesitic volcanoes of Miocene age (~12–10 Ma) and we visit the scarp of the San Miguel Allende Fault. Cretaceous marine sediments, strongly deformed in this locality both by movement along a late Mesozoic or Paleogene reverse fault and by superposed normal fault- ing during the Miocene (11 Ma). The morning of the fourth day of the trip the whole group is taken to see the outcrops of the Mesozoic base- ment complex of the Sierra de Guanajuato along the road which goes from the village of La Valenciana to the Montaña Cristo Rey (Cerro del Cubilete). In the after- noon, those participants who are able to stay with us visit outcrops of the Comanja Granite, in the central part of the Sierra de Guanajuato. P ART 1. O VERVIEW OF THE REGIONAL GEOL - OGY BETWEEN Q UERÉTARO AND L EÓN PHYSIOGRAPHIC PROVINCES AND MAJOR ROCK GROUPS In the region located between Querétaro and León two physiographic provinces of central Mexico come togeth- er (Figure 1). These provinces are the Mesa Central and the TMVB. Observed in detail, the boundary between the provinces is complex and transitional, as can be seen in Figure 2. Immediately north of the boundary, outcrops of 123 GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA Aranda-Gómez, J.J.; Godchaux, M.M.; Aguirre-Díaz, G.J.; Bonnichsen,Bill; and Martínez-Reyes, Juventino, 2003, Continental edge tecton- ics of Isla Tiburón, Sonora, Mexico, in Geologic transects across Cordilleran Mexico, Guidebook for the field trips of the 99th Geological Society of America Cordilleran Section Annual Meeting, Puerto Vallarta, Jalisco, Mexico, April 5–8, 2003: Mexico, Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Geología, Publicación Especial 1, Field trip 6, p. 123–168. FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERAFROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE,GUANAJUATO,MEXICO José Jorge Aranda-Gómez 1,@ , Martha M. Godchaux 2 Gerardo de Jesús Aguirre-Díaz 1 , Bill Bonnichsen 3 , and Juventino Martínez-Reyes 1 1 Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, 76230 Querétaro, Qro., México. @ E-mail address: [email protected] 2 Department of Geology and Geography, Mount Holyoke College, South Hadley MA 01075, U.S.A. Present Address: 927 East Seventh Street, 83843 Moscow ID, U.S.A. E-mail address: [email protected] 3 Idaho Geological Survey, University of Idaho, 83844 Moscow ID, U.S.A. E-mail address: [email protected]

Upload: others

Post on 30-Apr-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

I N T R O D U C T I O N

The geology around  the city of Guanajuato  is speciallyinteresting  because  of  the  quality  of  the  outcrops,  thegreat  diversity  of  the  rocks,  and  the  large  number  ofclearly exposed structures. The objective of this field tripis to show the participants some of the most outstandingfeatures  in  the  transitional zone  (Figures 1, 2) betweenthe Mesa Central  and  the Transmexican Volcanic Belt(TMVB), with special emphasis on the record of volcanicactivity  in  the Guanajuato Mining District  and  nearbyregions. We hope  that during  this short visit  the partici-pants will  obtain  an  understanding  of  the  tectonic  andmagmatic  evolution  of  the  area,  which  is,  of  course,linked  to  the complex geologic history of  the adjoiningregions.

The field trip will last for four days and consists ofa total of about 27 stops, with variable amounts of timespent at each one.

The first day of the field trip is spent in the MiningDistrict. We provide the participants with an overview ofthe  geologic  evolution  of  the  southeastern  part  of  theSierra de Guanajuato with  the purpose of  showing  thelithologies and  the formations  that are  important  in  theDistrict. We include in this day one stop at an outcrop ofthe pre-volcanic basement, since  these Mesozoic  rocksare  an  important  source  of  clasts  both  in  the  earlyTertiary alluvial  fan deposits and  in  the overlying vol-canic units.

The second day of the trip we return to the MiningDistrict to study in more detail the different facies of theCalderones Formation, which  is  the principal subject ofour present research in the region. We can see outcrops ofvent structures as well as of proximal, medial and distalfacies of the bedded tuffs.

In  the  third  day  of  the  trip  we  travel  fromGuanajuato to San Miguel Allende, following the bound-ary between the Mesa Central and the TMVB. Near SanMiguel  we  can  observe  the  remnants  of  two  largeandesitic volcanoes of Miocene age (~12–10 Ma) and wevisit  the  scarp  of  the  San  Miguel  Allende  Fault.Cretaceous marine sediments, strongly deformed  in  thislocality  both  by  movement  along  a  late Mesozoic  orPaleogene reverse fault and by superposed normal fault-ing during the Miocene (≥11 Ma).

The morning of the fourth day of the trip the wholegroup is taken to see the outcrops of the Mesozoic base-ment complex of the Sierra de Guanajuato along the roadwhich  goes  from  the  village  of  La  Valenciana  to  theMontaña Cristo Rey  (Cerro del Cubilete).  In  the  after-noon, those participants who are able to stay with us visitoutcrops of the Comanja Granite, in the central part of theSierra de Guanajuato.

PA RT 1 . OV E RV I EW O F T H E R E G I O N A L G E O L -O G Y B E TW E E N QU E R É TA R O AND L E ÓN

PHYSIOGRAPHIC PROVINCES AND MAJOR ROCK GROUPS

In  the  region  located between Querétaro and León  twophysiographic provinces of central Mexico come togeth-er (Figure 1). These provinces are the Mesa Central andthe TMVB. Observed in detail, the boundary between theprovinces is complex and transitional, as can be seen inFigure 2. Immediately north of the boundary, outcrops of

123

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Aranda-Gómez, J.J.; Godchaux, M.M.; Aguirre-Díaz, G.J.; Bonnichsen,Bill; and Martínez-Reyes, Juventino, 2003, Continental edge tecton-ics of Isla Tiburón, Sonora, Mexico, in Geologic transects across Cordilleran Mexico, Guidebook for the field trips of the 99th GeologicalSociety of America Cordilleran Section Annual Meeting, Puerto Vallarta, Jalisco, Mexico, April 5–8, 2003: Mexico, Universidad NacionalAutónoma de México, Instituto de Geología, Publicación Especial 1, Field trip 6, p. 123–168.

FIELD TRIP 6: APRIL 5–8

THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLYCRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO, MEXICO

José Jorge Aranda-Gómez1,@, Martha M. Godchaux2Gerardo de Jesús Aguirre-Díaz1, Bill Bonnichsen3, 

and Juventino Martínez-Reyes1

1Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, CampusJuriquilla, 76230 Querétaro, Qro., México.@E-mail address: [email protected]  of  Geology  and  Geography,  Mount  Holyoke  College,  SouthHadley  MA 01075, U.S.A.Present Address: 927 East Seventh Street, 83843  Moscow ID, U.S.A.E-mail address: [email protected] Geological Survey, University of Idaho, 83844 Moscow ID, U.S.A.E-mail address: [email protected]

Page 2: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

mid-Oligocene felsic volcanic rocks predominate (Figure3);  they  are  genetically  related  to  the  Sierra  MadreOccidental (SMO) Volcanic Province of western Mexico(Figure 1). To the south of the boundary, the rocks mostcommonly  exposed  are  late Tertiary  and/or Quaternaryandesites considered part of the TMVB (Figures 1, 3). Onthe basis of  their  lithologic characteristics, depositionalenvironments, styles of deformation and ages, the rockswhich  crop  out  between  Querétaro  and  León  can  bedivided into two great packages, which we refer to infor-mally as the “basal complex” and the “cover rocks.” The

basal complex is Mesozoic to earliest Tertiary in age andis made up of rocks of marine origin, metamorphosed andintensely deformed by shortening; the complex includesintrusive bodies of diverse compositions and ages (Ortiz-Hernández et al., 1990). The basal complex is exposed ina narrow belt which  trends NW-SE, near  the  transitionzone between the two provinces (Figure 3). Rocks of thisbasal  complex  are  known  only  in  isolated  outcrops  inadjoining regions situated to the north (in the Zacatecasarea)  or  to  the  south  (near  the Valle  de Bravo  and  thenorthern part of  the state of Guerrero). This basal com-plex  has  been  assigned  to  the  tectono-stratigraphicprovince known as  the Guerrero Terrane. The GuerreroTerrane has been interpreted as an island arc and the rem-nants of the floor of an ocean basin, both accreted to therest  of  Mexico  during  the  later  part  of  the  EarlyCretaceous, around 100 million years ago  (Tardy et al.,1991, 1994).

The Cenozoic cover rests discordantly on the basalcomplex and consists of continental sediments and sedi-mentary  rocks, which generally occupy  topographicallylow zones, and subaerial volcanic rocks, which are prin-cipally exposed in ranges and higher plateaus. The rocksof the Cenozoic cover have experienced only extension-al deformation and in some places are gently tilted. Theserocks contain the record of the more recent geologic evo-lution of the region.

BASAL COMPLEX OF THE SIERRA DE GUANAJUATO

The basal complex (Chiodi et al., 1988; Dávila andMartínez, 1987) crops out principally  in what has beenreferred to as the Sierra de Guanajuato (Martínez-Reyes,1992) and is made up of:1.  Weakly  metamorphosed  rocks,  developed  mostly

from original limestones, shales, and sandstones.2.  Submarine lava flows and pyroclastic rocks, domi-

nantly mafic but occasionally felsic (keratophyres),metamorphosed to lower greenschist facies.

3.  Arc-related  pre-  and  syn-tectonic  intrusive  bodieswhich  range  in  composition  from  ultramafic(pyroxenites)  to  felsic  (granites,  sensu  lato).Diorites and tonalites are by far the most commonrock types in this group; locally they are intruded bybasaltic to andesitic dike swarms.

4.  Post-tectonic plutonic rocks (granites, sensu stricto)with abundant tourmaline.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES124

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figure  1.  (a)  Morphotectonic  provinces  in  central  Mexico  (afterSedlock et al., 1993). The location of León (L) and Querétaro (Q) isshown (see Figure 2). (b) Late Cenozoic normal faults of the southernBasin and Range Province in northern and central Mexico. The mostobvious  structures occur north of  the Trans Mexican Volcanic Belt(TMVB). Some faults south of  the TMVB have been  interpreted aspart of the same province (Henry and Aranda-Gómez, 1992; Jansmaand Lang, 1997).

Page 3: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

The  intense deformation exhibited by  the rocks ofGroups  (1),  (2),  and  (3), which make up  the Mesozoicportion of the basal complex, is attributed to two periodsof orogenesis. The first pulse of compressive deformationhappened during  the  latest part of  the Early Cretaceousand is related to the accretion of the Guerrero Terrane tothe North American  craton,  and  the  second  one  is  theLaramide Orogeny of early Tertiary time.

In  some places we  find  resting unconformably onthe eroded basal complex a thick sequence of continentalred  beds  (i.e.,  the  Guanajuato  Red  Conglomerate;Edwards [1955]). In other places mid-Tertiary intermedi-ate  to  felsic  volcanic  rocks,  genetically  related  to  theSierra Madre Occidental Volcanic Province,  lie directlyon the Mesozoic basement. In still other places andesiticrocks related to the TMVB were deposited atop the base-ment package.

PULSES OF CENOZOIC MAGMATISM

The  Cenozoic  magmatism  in  this  region  tookplace in seven distinct pulses (see Figures 4–6):

Pulse 1. This pre-SMO magmatism took place around 51Ma with the emplacement of the Comanja Granite, a plu-ton with a present-day exposure  some 50 kilometers  inlength  by  20  kilometers  in width  and  a  northwesterlytrend roughly parallel to El Bajío Fault, along which therange is uplifted.

Pulse 2. This pre-SMO volcanism was a brief episode ofemission of andesitic lavas at 49 Ma (Aranda-Gómez andMcDowell, 1998), contemporaneous with the accumula-tion of the Guanajuato Red Conglomerate. This magma-tism is seen both as subaerial lavas forming packages of

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 125

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figure 2. Digital elevation map of the central portion of the TMVB and the southern part of the Mesa Central. The larger volcanoes of the SanMiguel Allende Volcanic Field are shown: P = Palo Huérfano; J = La Joya; Z = El Zamorano; S = San Pedro. Pliocene volcanoes in El Bajíoplain are Culiacán (C) and La Gavia (G). Sierra del Ocote = O. Cities: León (L); M = San Miguel Allende; D = Dolores Hidalgo; F = SanFelipe.

Page 4: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

several flows each and as small shallow intrusive bodieswhich did not quite reach the surface.

Pulse 3. Despite a paucity of radiometric dates on rocksof this pulse, we consider it to be volcanism that corre-sponds to an early phase of SMO activity. Centered inthe Guanajuato Mining District,  this  intense  and pro-longed  period  of  explosive  and  effusive  volcanismoccurred  in early Oligocene  time.  It  includes all units

from  the Bufa  Ignimbrite,  along with  its  preliminarypyroclastic  surges, mapped  as  the  underlying  LoseroFormation, upward  through  the Calderones Formationto  the  andesitic  to  basaltic  lava  flows  of  the  CedroFormation.

Pulse 4. This series of eruptions occurred around 30 Ma;it seems to have involved bimodal volcanism, with ratherextensive flows of andesite spatially and temporally asso-

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES126

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figure 3. Regional geology of the area between Guanajuato (G) and San Luis Potosí (SLP). Other abbreviations: S, Salinas de Hidalgo; SF,San Felipe; DH, Dolores Hidalgo; L, León; SM, San Miguel de Allende; VM, Veta Madre; AF, Aldana Fault. Note that south of latitude 22°30’N most of the area is covered by Cenozoic volcanic rocks. Most stratified Eocene fanglomerates and Oligocene volcanics are tilted to the NE.Inset shows a rose diagram of orientation of the Cenozoic faults in the Luis Potosí and Guanajuato 1:250,000 quadrangles. Sections A-A’ andB-B’ are diagrammatic and intended only to show the Cenozoic faulting style. Cenozoic volcanic rocks were grouped in a single unit. AfterAranda-Gómez and McDowell, 1998.

Page 5: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

ciated with several forms of rhyolite, all with relativelyhigh silica contents and occasionally with tin and topaz.These  rhyolites were  erupted  both  as  flow-dome  com-plexes and as widespread ignimbrites. They appear on themap  produced  by  Martínez-Reyes  (1992)  as  theChichíndaro, Cuatralba and El Ocote Formations. Almostthe entire outcrop area of  these  three formations  is out-side  the  limits  of  the  Mining  District  (only  theChichíndaro Formation is exposed within the central partof  the District). These  silicic  rhyolites,  particularly  theCuatralba  Formation  and  other  ignimbrites  and  felsiclava  flows,  cover  an  extensive  region  between  theDistrict and the city of San Luis Potosí (Figures 3 and 4).This magmatic pulse belongs to the peak phase of SMOvolcanism.

Pulse  5. This  pulse  of  volcanism  occurred  between  27and  24 Ma,  and  it  is  represented  in  this  region  by  thelarge dacitic domes of El Gigante Field (early Miocene),by widely distributed but not specially voluminous  ign-imbrites  (27–24 Ma), and by Miocene basalts. We con-sider this pulse as belonging to the late, waning, phase ofSMO volcanism.

Pulse 6. This pulse  includes  the volcanism  that  is  trulytransitional between that of the Sierra Madre Occidentaland that of the Transmexican Volcanic Belt (Figure 1). Itis manifested as isolated volcanic domes and ignimbritesof  intermediate composition, emplaced/erupted between16  and  13 Ma  (Cerca  et  al.,  2000)  and  as widespreadandesite flows.

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 127

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figure 4. Simplified geologic map of the central portion of the TMVB and the southern part of the Mesa Central. The larger volcanoes of theSan Miguel Allende Volcanic Field are shown (PH = Palo Huérfano; LJ = La Joya; EZ = El Zamorano; SP = San Pedro), as well as the fluvio-lacustrine Río Laja Basin (labeled as Csc (RL)), El Bajío plain is a broad flat area located between León (L) and Celaya (C). Compare region-al fault patterns in the Mesa Central and TMVB. Key: SMA= San Miguel Allende; D = Dolores Hidalgo; SF = San Felipe; I = Irapuato; SLP= San Luis Potosí. Chronostratigraphic units: Csc = Continental sedimentary deposits; Csc(RL) = Fluvio-lacustrine sediments of the Río LajaBasin; Qba = Quaternary alkalic basalts; Qtpv = Plio-Quaternary andesites; Tv = Tertiary volcanic  rocks; Nb = Neogene andesites; Tof =Oligocene felsic volcanic rocks; K and Ks = Creatceous marine sediments; Mvs = Sierra de Guanajuato basal complex. Modified from Ortega-Gutiérrez et al., 1992. 

Page 6: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Pulse 7. The events of this pulse took place between 12and 8 Ma and include the initial products of the TMVB,represented by broad benches covered by andesite  lavaflows and by the earliest dacitic to andesitic stratovolca-noes,  located a bit  to  the north of  the main part of  thisvolcanic province (Figures 3, 4).

HIATUSES BETWEEN PULSES

It  is  important  to  point  out  the  hiatuses  in magmaticactivity in this region. There was a long hiatus betweenthe  activity  associated  with  the  mid-Cretaceous  vol-cano-sedimentary complex and the Tertiary magmatismin the Sierra de Guanajuato, whose first manifestationsare  represented by  the Comanja Granite, dated at ~51Ma  (Zimmermann et al., 1990). The andesitic volcan-ism  around  49  Ma  (Aranda-Gómez  and  McDowell,1998) seems  to have  followed  the emplacement of  thebatholith without any  important hiatus. After  the erup-tion of these 49 Ma lavas, there was a long hiatus lead-ing up to the eruption of the Bufa Ignimbrite around 36Ma (Gross, 1975); it was during this epoch of magmat-

ic  quiescence  that  the Guanajuato Red Conglomeratewas  deposited.  The  next  important  hiatus  occurredbetween  the end of  ignimbritic volcanism of  the SMOtype  at  24 Ma  and  the  volcanism  transitional  to  theTMVB  type  at  16 Ma. During  this  period  there wasongoing  deposition  of  gravels  and  sands, which  gaverise  to  the  Xoconostle  Formation,  a  fluvio-lacustrinedeposit which filled a broad shallow basin between SanMiguel Allende and Dolores Hidalgo. Fluvial depositsare still accumulating in the present-day Río Laja basin(Figure 4). After 16 Ma  there has not been any  impor-tant hiatus  in  the volcanic activity. In  the early part ofthis time period (pulse 6, 16–13 Ma), the volcanism wassporadic  and  localized;  afterward  (pulse 7, 12–8 Ma),the volcanism began to intensify, reaching peak outputbetween 10 and 8 Ma. Intercalated with all of  the vol-canic products from 12 to 8 Ma are widespread fluvio-lacustrine deposits, whose broad distribution in the cen-tral part of the TMVB indicates the presence of exten-sive  lake  systems  contemporaneous with  the  early  tomiddle phases of TMVB volcanism (Aguirre-Díaz andCarranza-Castañeda, 2000).

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES128

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figure 5. Geology of the southeastern part of the Sierra de Guanajuato (simplified from Martínez-Reyes, 1993).

Page 7: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

DETAILED DESCRIPTION OF PULSES

Pulse 1. Pre-SMO magmatism: the Comanja Granite

The Comanja Granite  is  an  intrusive  body  of  possiblybatholithic  dimensions,  with  a  surface  exposure  ofapproximately 50 by 20 kilometers. It was initially datedat  55±4  and  58±8  Ma  (K-Ar,  biotite:  Mugica  andAlbarrán, 1983). More recently, Zimmermann and others(1990) obtained more precise ages of 53±3 and 51±1Ma(K-Ar,  biotite).  Like  the  majority  of  circum-Pacificbatholiths, it is probable that this body has a range of agesin  its  constituent  plutons,  though  these  have  not  beenmapped separately within  it. The body  is a granite withabundant K-feldspar (locally as megacrysts several cen-timeters  in  length), quartz, biotite and plagioclase, withtextural variations from a coarse-grained core outward toa more fine-grained marginal facies. Compositional zon-ing is not immediately obvious in outcrop; however, min-eralogical and geochemical studies, which might  revealthe presence of some variety of cryptic zoning have not

yet  been  carried  out. A common  phenomenon  amongPaleogene  calcalkaline  granites  in  other  parts  of  theCordillera  is  the  presence  of  a  peripheral  ring  of  verysmall tonalitic bodies of slightly greater age and slightlygreater depth of emplacement than the main granite (e.g.,around epizonal granite bodies in the Eocene Challis sys-tem of Idaho [Earl Bennett, personal communication]). Itis possible that detailed mapping of areas around the mar-gin of  the Comanja Granite, and/or of  the region  to  thesouthwest of Cerro El Cubilete might identify such bod-ies. The emplacement of the Comanja Granite post-datesLaramide deformation, since there is no evidence in out-crop of ductile deformation of  the granite. As with  thequestion of  subtle zoning, detailed  fabric  studies mightreveal  some  effect  of  the waning  phases  of  Laramidecompression on the mode of emplacement of the graniticmagma, but such studies have not yet been carried out.The  development  of  the  Comanja  Granite  marks  animportant change in the genesis of intrusive rocks of theSierra de Guanajuato, because it was formed by magmarelatively rich in potassium, in sharp contrast to the syn-

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 129

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figure 6. Geology of the Guananjuato Mining District (simplified from Buchanan, 1979).

Page 8: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

tectonic plagiogranite of Cerro Pelón. Two more charac-teristics make  the Comanja Granite notable; one  is  theabundance  of  tourmaline  and  the  other  is  the  hints  oftungsten mineralization (El Maguey Mine) at its margins,which  is  the  only  known  case  in  central Mexico. Thetourmaline is present as a late magmatic phase dissemi-nated  in  the granite,  as  a  coarse-grained phase  crystal-lized in radial clusters in small pegmatitic pockets, and asthe ‘cementing’material in veins both within and beyondthe granite body. A common feature of these veins is thepresence of breccias formed from granite clasts,  largelyin  jigsaw-puzzle  arrangement,  with  microcrystallinetourmaline as  the matrix. Along  the widest shear zonesevery style of gradation is present between simple veinsof massive  tourmalinite, without granite  fragments, andbreccias with large angular fragments of granite separat-ed by veinlets of tourmalinite. The abundance of tourma-line  in  the  above  mentioned  three  paragenetic  habits–magmatic,  pneumatolytic  and  hydrothermal-  suggestsan  unusually  high  boron  content  in  the magma, whichcould be obtained by some mechanism of pre-concentra-tion of this element. Production and/or contamination ofthe magma  through  fusion of boron-rich  sediments,  forexample those sediments accumulated in a fore-arc basinlocated close  to  the continent,  seem  to be one possiblemechanism.  An  alternative  mechanism  might  be  theoperation of  a  long-lived hydrothermal  cell  in  the  roofrocks above the magma chamber. Another prominent fea-ture of the Comanja Granite is its external ring of poly-metallic  skarn  ore  prospects, which  are  specially  com-mon  around  the  southern margin  of  the  granite  body.These skarn deposits suggest two things: leaching of themetals from the oceanic crust beneath the fore-arc basin,and  emplacement  of  the  batholith  at  shallow  epizonaldepths, 2–4 kilometers below the Paleocene surface, withconcomitant  development  of  a  complex  system  ofmesothermal to epithermal veins.

Pulse  2.  Pre-SMO  volcanism:  49  Ma  andesitic  lavaswithin the Red Conglomerate 

These  andesites  are  intercalated  with  red  beds  of  theGuanajuato Conglomerate, principally in the lower mem-ber of that unit. The most common type of body is pack-ages  of  subaerial  lava  flows  that were  emplaced  on  analmost-horizontal  surface,  on  poorly  consolidated  sedi-ments. In some outcrops there is sparse evidence of inter-

action between the lava and surface water —poorly devel-oped  pillows,  thin  lenses  of  phreatomagmatic  tuffs  orhyaloclastites, and small clastic dikes of red mud whichoccupy cracks at the bases of flows that apparently passedover wet ground. All the features of these flow packagesare  consistent  with  an  environment  of  deposition  thatincludes alluvial fans and playa lakes. At other localities,bodies  which  could  be  hypabyssal  intrusives  (sills  orsmall laccoliths) or invasive lava flows, are found.

Pulse 3. Early SMO volcanism: early Oligocene explo-sive  to  effusive  volcanism  of  the  Guanajuato  MiningDistrict 

After a long period of normal faulting and accumulationof  red  beds  (mid-Eocene  to  the  beginning  of  the  earlyOligocene), a series of voluminous and varied eruptionsbegan. Although  these  volcanic  rocks  presently  have  amore  or  less  restricted  area  of  distribution,  they  arenonetheless  of  great  importance  (Figure  7).  This  rele-vance  is  not  only  for  the  geologic  evolution  of  theDistrict and  the Sierra de Guanajuato (and of  the entireSMO province) but also for the later emplacement of themajor economic mineral deposits for which the District isfamous. We  do  not  know  how  extensively  these  rocksmay have been deposited originally because most of thepresent-day  boundaries  of  the  outcrop  area  are  eitherfaults  or  stratigraphic  contacts  with  thick  deposits  ofyounger  units;  however,  it  is  unlikely  that  they  weredeposited in areas far from the District. This pulse beganwith  the  accumulation  of  the  Losero  and  BufaFormations. The  first of  these  two  formations  is princi-pally made up of subaerial pyroclastic surge layers and oftuffs of uncertain eruptive style deposited in (and locallyreworked by) shallow water. The Bufa Formation is a fel-sic  ignimbrite with biotite as  its mafic phase. This  ign-imbrite  is  in  general  not  highly welded,  but  owing  tomoderate welding and extensive and pervasive silicifica-tion it is a hard rock which forms prominent cliffs east ofthe  city  of Guanajuato.  It  locally  contains  large  lithicclasts of various  types; many derived  from  the pre-vol-canic basement.

After  the  emplacement  of  the  Losero-Bufasequence, there was a hiatus of unknown duration, duringwhich  a  surface  of  considerable  relief,  at  least  part  ofwhich was erosional, was developed on the poorly weld-ed and poorly silicified top of the Bufa. The time period

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES130

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 9: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

for  its  development,  however,  needs  not  to  have  beenspecially  long,  because  syn-volcanic  and  post-volcanicfaulting  produced  much  of  the  initial  relief.  It  seemsprobable  to  us  that  a  caldera was  formed  as  a  conse-quence  of  the  Losero-Bufa  eruption.  There  are  subtleindications of a caldera-forming episode in the topogra-phy  of  the  region  surrounding  the District,  and  in  theregional  drainage  pattern,  which  suggest  the  develop-ment of a broad pre-Bufa uplift whose precise form andrelationship  to  the  regional  faulting  are  yet  unknown.This  supposed  caldera  associated  with  the  Bufa  ign-imbrite must have been profoundly modified by syn-vol-canic and post-volcanic normal  faulting, by  subsequentvolcanic activity, and by erosion, and it may or may nothave been classically circular or oval  in  form. We con-clude very tentatively that the formation of this caldera,whatever its shape, produced a closed basin in which theproducts of the following series of eruptions, those whichproduced the dominantly andesitic Calderones and CedroFormations, became  trapped. Randall  and  collaborators(1994) were the first researchers that postulated the ideaof a caldera in the District.

The Calderones Formation is a true encyclopedia ofstyles of eruption and emplacement of volcanic products.It includes low- to medium-grade ignimbrites, deposits ofpyroclastic  flows of  the block-and-ash  type, pyroclasticsurge  layers  related  to  phreatomagmatic  activity,  airfallash-rich tuffs, minor Plinian pumice layers, lahars, debrisflows,  reworked  tuffaceous  layers  deposited  in  water,tuff-breccias, and megabreccias. Ubiquitous and charac-teristic chlorite alteration imparts a green to greenish bluecolor to almost all outcrops of the Calderones, suggestingthat almost the entire formation was deposited in bodiesof shallow water, possibly lakes retained inside the (mod-ified) Bufa Caldera. An  alternative  interpretation of  thealteration may involve processes of hydrothermal circula-tion through the Calderones tuffs immediately after depo-sition, even in the absence of lakes. A third style of alter-ation, propylitic alteration adjacent to veins and dikes, isof local importance in many outcrops. It is possible thatdetailed petrographic  and/or geochemical  studies of  themineral assemblages in many parts of the unit might pro-vide a better assessment of the relative importance of syn-depositional alteration  (lakes),  immediately post-deposi-tional  alteration  (intracaldera  hydrothermal  cells)  andlater  post-depositional  alteration  (propylitic  alterationadjacent  to  veins  and  dikes). Because  of  the  alteration,and also because of the high quantity of accidental frag-ments, it is difficult to determine with precision the orig-inal compositions of  the  juvenile volcanic products, butwe  consider  that  in  general  they  were  andesites  anddacites. Echegoyén  (1970) distinguished  three membersin  the Calderones;  in  a  very  rough way, we  think  thatthese  members  are  equivalent  to  the  proximal  facies(lower member),  the medial  facies  (intermediate mem-ber),  and  the  distal  facies  (upper  member)  of  theCalderones pyroclastic sequence. The source vents of theCalderones are located just to the northeast of the deposi-tional basin, in a ring dike which crosses the western ridgeof Cerro Alto de Villalpando, and to the north of the basin,in the Peregrina Dome Field. Given the internal complex-ity and variety of pyroclastic products in the Calderones,we consider it possible that other source vents may exist.

Everywhere within  the District,  the CalderonesFormation passes upward into the Cedro Andesite, whichis  a  package  of  lava  flows  and  associated  tuffs  ofandesitic  to  possibly  basaltic  composition.  TheCalderones-Cedro  transition  consists  of  an  interval  ofinterstratification  of  very  fine-grained  green  tuffs with

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 131

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figure 7. Generalized stratigraphic column of the Guanajuato MiningDistrict. Modified after Buchanan (1979).

Page 10: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

dark brown tuffs and isolated lobes of water-affected lavaflows. We think that the Cedro Andesite was fed by a sys-tem of dikes with strikes from ENE to NE, which show aroughly radial pattern on the map of Echegoyén (1970).Some of  the well-exposed dikes  that  invaded  the distalparts of  the Calderones have marginal  facies composedof  peperites  and  isolated  crude  pillows which  provideevidence of their interaction with shallow waters and/orwith recently deposited wet  tuffs. The uppermost  layersof  the Calderones  resemble  phreatomagmatic  deposits;they  carry  abundant  autoclasts  and have  a  stratigraphy,which is the reverse of adjacent undisturbed portions ofthe formation down to the level of the underlying poorlyconsolidated  top  of  the  Bufa.  This  phenomenon  of“inverse  stratigraphy”  is  interpreted  as  the  result  ofdownward  coring  of  the  focus  of  explosive  interactionbetween the tip of the dike and its host rocks. The CedroAndesite passes upward from its base, within a few dozenmeters, from mixed tuffs and lobes of pillowed lavas intowidespread, apparently subaerial,  lava flows. In all out-crops  that we have seen, even  the  larger andesite  flowsnear the base of the Cedro show evidence of interactionwith water; some flows have well-developed spheroidalweathering (which locally mimics pillows), and the asso-ciated pyroclastic deposits contain matrix palagonite.

The  Peregrina Dome Complex  also  belongs  tothis  third  pulse  of  volcanism.  The  Peregrina  is  foundprincipally  in  a  large  dome  field  in  which  one  canobserve diverse and very complex relationships with theCalderones Formation. The range of compositions of thePeregrina complex varies from dacite to fairly high-silicarhyolite. In the field it is clear that there are layers in allmembers of  the Calderones which have abundant clastsof  all  the  lithologies  observed  in  the  Peregrina  domecomplex.  It  also  appears  certain  that  the  youngestPeregrina  domes  cut  Calderones  layers. According  toEchegoyén (1970),  there  is at  least one Peregrina domeemplaced  in  the Bufa Formation. Because  in  the  lowerpart of  the Bufa we  find many clasts of a  rhyolite withvery  delicate  flow-banding,  there  exists  the  possibilitythat  the  first-erupted  domes  associated with  this  pulseformed a bit before the emplacement of the Bufa or evencontemporaneously with it. We consider it probable thatthroughout this entire pulse of activity domes were beingperiodically emplaced, and that the formation we call thePeregrina is diachronous. Thus, it is impossible to estab-lish a unique age  relationship between  the Peregrina  to

the rest of the volcanic units in the District, with the pos-sible exception of the Chichíndaro rhyolite. Chichíndarodomes  and  lava  flows  seem  consistently  to  cross-cutand/or overlie the Peregrina in the few places where theyare seen in contact. Blind dikes of Chichíndaro are com-mon  in  some underground workings of El Cubo Mine,where  they  can be  seen  to  cut Peregrina  rocks  (J.  JoséReyes-Martínez, personal communication, 2001).

Although we lack geochemical data on the rocksformed  in  this pulse, based on  the great  compositionalchanges observed  and on  the  regional  tectonic  context,we presently consider as a working hypothesis  the  fol-lowing model for the evolution of the magmas involved.An original body of andesitic to basaltic magma was gen-erated  in  a  subduction  zone  along  the Pacific Coast ofsouthern Mexico, which dipped to the east or northeast,with  the  downgoing  slab  passing  beneath  the  ancientMesozoic  suture  zone of  the Guerrero  terrane with  thecontinental margin. This magma could have caused par-tial  fusion  of  various  low-melting  components  of  thiscomplex portion of the North American continental crust,giving  rise  to  a  rhyolitic  magma  with  a  fairly  highvolatile content. Partly as a result of the ongoing region-al  and  syn-volcanic  tectonic  extension,  this  secondmagma rose to the surface and erupted explosively, pro-ducing the Losero and Bufa formations. Slightly later, theandesitic magma continued its ascent toward the surface,establishing  a  shallow  magma  chamber.  Processes  ofMASH (melting, assimilation, storage and hybridization)may have occurred on a small scale, but it seems likelythat the principal process that modified the magma in theupper part of the chamber was differentiation (also on alimited  scale),  which  produced  dacitic  liquids.Nonetheless,  the  most  voluminous  product  of  theCalderones and Cedro eruptions was andesite. In some ofits aspects our working hypothesis has a general similar-ity with the model proposed for the Taupo Ignimbrite ofNew Zealand (Freundt et al., 2000).

Pulse  4.  Peak  phase  of  SMO  volcanism:  Sililcic  andandesitic volcanism from 32 to 30 Ma

The andesitic lava flows of the Cedro Formation (sensulato)  have  a  broader  distribution  along  the  southernboundary of the Mesa Central than do the other volcanicunits of the Guanajuato Mining District. Cerca and others(2000) report 32–30 Ma andesites to the southeast of the

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES132

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 11: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

District, which they correlate to Cedro. This broad distri-bution may suggest a drastic change in the style of vol-canism, from predominantly explosive (the Losero, Bufaand Calderones Formations)  to  largely effusive. Almostcontemporaneous  with  the  outpouring  of  the  youngerCedro andesites there was an important episode of activ-ity which produced a large number of high-silica rhyolitedomes  and  flows,  along with  a  lesser  volume  of  ign-imbrites  of  similar  composition  (Guillermo  Labarthe,personal communication, 2001). These rocks have beengrouped  under  the  name  Chichíndaro  Rhyolite  (e.g.,Martínez-Reyes, 1992; Cerca et al., 2000). The distribu-tion of this rhyolite is broad and is similar to that of theCedro Andesite (s.l.), and various sources have been doc-umented  for  it,  both within  and  outside  of  the MiningDistrict. Cerca and others (2000) dated  the ChichíndaroRhyolite  at  about  30 Ma. The Cedro  and Chichíndaroepisode could be  interpreted as a stage of bimodal vol-canism  in  the  Sierra  de Guanajuato, which  took  placeabout  30  Ma.  In  addition  to  the  Cedro-Chichíndarodomes  and  flows,  voluminous  silicic  ignimbrites wereemplaced, principally  to  the north of  the District,  in  theSierra de Santa Rosa (where they are mapped as part ofthe  Chichíndaro  Formation  by Martínez-Reyes,  1992),and to the north of the outcrops of the Comanja Granite.In this latter part of the Sierra de Guanajuato, these pyro-clastic  rocks  have  been  mapped  as  the  CuatralbaIgnimbrite, but this large unit in reality is made up of aseries of ignimbrites and intercalated tuffaceous fluviola-custrine  sedimentary  rocks whose  sources have not yetbeen determined. Near  the  city of San Miguel Allendethere are outcrops of El Obraje Ignimbrite, which has aradiometric (K/Ar) age of ~28 Ma (Pérez-Venzor, 1996)and which  is of a distinctly higher grade  than  the otherignimbrites of this region. For this reason we consider itas  the most characteristic example, among  the volcanicrocks  seen  in  this  field  trip,  of  the  ignimbrites  of  theSierra Madre Occidental. El Obraje Ignimbrite is a thickunit  and  one  that  appears  to  be  very  extensive,  but  itssource is still unknown.

Pulse 5. Waning phase of SMO volcanism: large daciticdomes of the El Gigante Field, ignimbrites (~24–22 Ma),Arperos Gabbro, and early Miocene basalts

During the early Miocene there was a change in the vol-canism of the region from widespread bimodal volcanism

to the formation of large domes of intermediate composi-tion, such as the hills named El Gigante and La Giganta,and  to  the emplacement of extensive  ignimbrites whichwe  interpret as  the  final phases of  the SMO volcanism(24–22 Ma)  in  the  region. Overlying  these  are  basaltspossibly of  early Miocene  age. This volcanism was  alllocated outside  the Guanajuato Mining District, both  tothe northwest and  to  the southeast of  it. There are onlytwo published reports that describe the Cenozoic geologyof  the  area  around  the District,  the map  of Martínez-Reyes (1992) and the map of Cerca and others (2000) forthe southeastern portion of  the Mesa Central. Martínez-Reyes  (1990)  groups  several  ignimbrite  units  as  theCuatralba Formation. However, the youngest of the ign-imbrites turn out to have ages between 24 and 22 Ma, aswas  found  in  the  sequence  of  the Mesa  San  José  deAllende (Cerca et al., 2000), and thus should be consid-ered  as  events  separate  from  the  Cuatralba  series  ofapproximately 30 Ma exposed north of León. Martínez-Reyes  (1990)  also  documents  the  presence  of  a maficintrusive body near the town of Arperos, which he calledthe Arperos Gabbro. We  interpret  this  rock body as  thesubvolcanic equivalent of the early Miocene basalts. TheCenozoic volcanic sequence  to  the north of  the  town ofArperos  is  little  studied.  In  that  general  region  areexposed several ignimbrite units covered by olivine-richbasalt flows (not yet dated, but probably early Miocene).Near the town of Arperos it is possible to observe com-plex contact relationships between the feeder dikes of thebasalts and  the enclosing  ignimbrites. There are numer-ous examples of transition zones with intricate mixturesof both kinds of  rock bordering  the diabasic dikes  andshallow sills of the Arperos.

Pulse 6. Volcanism transitional between the SMO and theTMVB: intermediate lavas and domes

In the period between 16 and 13 Ma isolated domes andlava flows of intermediate composition were formed. Inthe San Miguel Allende Volcanic Field (Pérez-Venzor etal., 1997), close to the volcanoes Palo Huérfano (Figure9) and La Joya (Figure 10), mid-Miocene andesitic anddacitic  domes  have  been  documented.  These  includeCerro Colorado (~16 Ma, K/Ar, biotite: Pérez-Venzor etal.  [1997]) and El Maguey Dome, which underlies  the~10  Ma  andesitic  stratovolcano  La  Joya  (Valdez-Moreno et al., 1998). Cerca and others (2000) also men-

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 133

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 12: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

tion undated ignimbrites with intermediate composition(Las Pilas  ignimbrite) and 14 Ma andesitic domes  justnorth  of  Salamanca, which  they  interpret  as  a  transi-tional volcanic stage between the southern SMO and theTMVB. The  andesitic  lava  flows  that  crown  the  highpoints of the Sierra de Guanajuato that were mapped asthe Cubilete Formation by Martínez-Reyes (1992) weredated at 13.5 Ma by Aguirre-Díaz and others (1997). Itis  important  to  note  that  these  same  flows  (CubileteFormation) are exposed both on the upthrown block andon the downthrown block of El Bajío Fault, which is themajor  structure  bounding  the  southern  front  of  theSierra  de  Guanajuato.  The  age  of  the  CubileteFormation provides us with a control on  the  timing ofthe fault.

Pulse  7.  Initial  products  of  the Transmexican VolcanicBelt: stratovolcanoes, domes and lava-capped mesas

During  this  latest  pulse  of  volcanism,  in  the  periodbetween 12 and 8 Ma, the styles of eruption and emplace-ment once again changed definitively. This was probablyrelated to a change in the type of magma produced afterthe re-organization of tectonic plates in the Pacific Coast.Dominated by andesites,  these magmas produced broadflat lava benches and locally formed the first major vol-canoes of the northern part of the TMVB, that are repre-sented by Palo Huérfano (Pérez-Venzor et al., 1997), LaJoya  (Valdez-Moreno  et  al.,  1998),  and  El  Zamorano(Carrasco-Núñez et al., 1979). The TMVB is still activetoday, but the active front is located some 150 kilometersto  the  south of  the San Miguel Allende Volcanic Field(SMAVF) and of the boundary between the Mesa Centraland the TMVB (Figures 4, 8).

STRUCTURAL PATTERNS IN THE SOUTHERN PART OF THE MESACENTRAL

The boundary between the Mesa Central and the TMVBis  evident  not  only  in  the  stratigraphy  but  also  in  thestructures.  It  has  been  argued  (Aranda-Gómez  et  al.,1989; Henry and Aranda-Gómez, 1992, 2000) that in thisregion we see  the  true boundary between  the Basin andRange  Tectonic  Province  and  the  TMVB  (Figure  1b).North of the transitional zone the morphology and struc-ture are controlled by at  least  two conjugate systems offaults trending respectively NW-SE and NE-SW (Figures

2-3), whereas to the south structures striking ENE to E-W predominate  (e.g.,  Martínez-Reyes  and  Nieto-Samaniego, 1990; Pasquaré et al., 1986, 1987a,b, 1988).In the zone between Querétaro and San Miguel Allende(Figure 8), both provinces are cut by a less well-studiedsystem of  faults, whose orientations  range  from N-S  toNNW,  called  the  Taxco-San  Miguel  Allende  System(Demant, 1978).

The San Miguel Allende Volcanic Field (Figures3,  8–10)  is  part  of  the  Cenozoic  cover.  It  is  locatedbetween  San Miguel Allende  and  the  village  of Colón(Qro),  and  immediately  north  of  El  Bajío  depression.Four  larger  volcanoes  and  several  smaller  centers  ofemission, peripheral to the larger ones, stand out in thisvolcanic field. The four  large volcanoes are  the alreadymentioned El Zamorano, La Joya, Palo Huérfano and SanPedro (Figures 3, 8). These peaks form some of the high-est elevations in the region. Radiometric ages (K-Ar and40Ar-39Ar) published at  this  time vary  from ~12  to ~10Ma. The volcanoes of the San Miguel Allende Field havemorphological features characteristic of volcanic edificesin  a moderately  advanced  state  of  erosion. Their mor-phology  contrasts with  that  of  the  younger  volcanoes,such as Culiacán and La Gavia  (K-Ar ~2.2 Ma; Ban etal.,  1992),  situated  immediately  to  the  southwest  in ElBajío depression (Figures 2, 3), whose cones are excep-tionally well preserved.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES134

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figura  8. Approximate  limits  of  the Trans Mexican Volcanic Beltand  general  distribution  of  Miocene-Pliocene  and  Pliocene-Quaternary volcanic rocks in it. Key: SMAVF = San Miguel AllendeVolcanic Field; A = Amealco caldera; NT = Nevado de Toluca; C =Colima; G = Guadalajara; Mo = Morelia; M = Mexico City; P =Pachuca; Q = Querétaro; V = Veracruz. After Pérez-Venzor et al.,1996. Compare orientation of  fault patterns with  that  in  the MesaCentral (Figuras 3, 4).

Page 13: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

The most outstanding morphological features ofthe volcanoes La Joya and Palo Huérfano (Figsures 9, 10)are  the great  central depressions  in  their  summit  areas,which  form  semicircular  craters  with  diameters  of  ~4kilometers  and  average  depths  of  200  to  300  meters.Their aspect is similar to that of volcanic calderas of theGalápagos type. However, it is thought that the unusual-ly  large  size  of  these  depressions  (with  respect  to  theoverall sizes of the volcanoes) is the result of differentialerosion  associated with  intense  hydrothermal  alterationaround their central vents (Valdez-Moreno et al., 1998).Lack of caldera-related deposits near the volcanoes sup-port this interpretation.

All of  the volcanoes of  the San Miguel AllendeVolcanic Field are composed predominantly of andesitic

and dacitic  lavas. By reason of  their ages and composi-tions we consider them to be the oldest large-dimensionvolcanoes in the TMVB (Pérez-Venzor et al., 1997). Theform of the edifices and the high proportion of lavas rel-ative  to  pyroclastic  products  in  La  Joya  and  PaloHuérfano suggest that they may be structures intermedi-ate  between  stratovolcanoes  and  exogenous  domes.Typical stratovolcano deposits, such as pyroclastic flowsand tuffs are relatively scarce in both volcanoes (Pérez-Venzor,  1996;  Valdez-Moreno  et  al.,  1998).  Like  theactive volcanoes  in  the southern part of  the TMVB,  thevolcanoes of the San Miguel Allende Field owe their ori-gin  to  magmatism  associated  with  subduction  of  theCocos plate under the Pacific margin of southern Mexico.It seems likely that both the rate and the exact direction

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 135

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figura 9. Generalized geologic map of Palo Huérfano volcano. Key: PH = Palo Huérfano; EP = El Picacho; CC = Cerro Colorado; CE = CerroLa Elvira; CP = Cerro El Pilón; SMA = San Miguel Allende; CB = Cañada Begoña; Pa = Presa Ignacio Allende; SM = San Marcos; Cal =Calderón; RR = Rinconcillo; ER = El Refugio; C = Comonfort; J = Jalpilla; LG = Las Gallinas; PC = Peña Colorada; AB = Agua Blanca; OA= Ojo de Agua; P = Purgatorio; Ja = Jalpa; E = Elvira; DJ = Doña Juana; Ca = Cañajo; A = Alcocer; Es = Estancia. Simplified after Pérez-Venzor et al. (1996).

Page 14: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

of subduction of the Cocos Plate differ from those of theearlier subducted Farallon plate that drove the Oligocenemagmatism (Ferrari et al., 1999). These differences mayin turn be responsible for the different bulk compositionsand volatile contents of the Miocene and younger TMVBmagmas, as compared to the earlier SMO magmas.

The stratovolcano Palo Huérfano is located to thesouth of the prominent scarp of the San Miguel AllendeFault, and it covers this structure without being affectedby it (Figure 9). Based on geologic and geophysic data,Arzate and others (1999) report that this fault continuesto  the  south buried under younger deposits  for over 80km and passes through Tarimoro and reaches Parácuaro.In northern flank of Palo Huérfano  lavas from  this vol-cano  are  displaced  by  normal  faults  striking  approxi-mately N80E  (Figure 9);  the orientation of  these  faultssuggests  that  they  are  related  to  the  tectonics  of  theTMVB (Figures 1, 8). In the highest part of the Río LajaBasin,  in  the  area  bounded  by  San  Miguel  Allende,Dolores  Hidalgo  and  San  Felipe,  there  are  extensivedeposits  of  gravel  and  sand  (Figures  2-4).  Near  theIgnacio Allende Dam (Figure 9) these same gravels and

sands are intercalated with lake sediments and with sev-eral volcanic units. The precise age of  this stratigraphicsequence which forms the filling of the Río Laja Basin isuncertain, and the only sites where precise detailed workhas  been  carried  out  are  to  the  north  of  San MiguelAllende,  in Blancan-Hemphillian  fossiliferous  localitiesstudied by Carranza-Castañeda (1987). The sediments inthese localities have been dated (fission tracks in zirconand/or  40Ar-39Ar  in  sanidine)  between  3.5  and  5 Ma(Kowallis et al., 1998). On the other hand, in the regionaround  the  village  of  Xoconostle  (Figure  3)  Nieto-Samaniego and others (1996) documented similar gravelsintercalated with a rhyolitic ignimbrite whose radiomet-ric age (K-Ar) is ~25 Ma.

We  attribute  the  origin  of  this  fluviolacustrinebasin  to  the  interaction between normal  faulting on  thethree  fault  systems of San Miguel Allende, Alcocer-LaEstancia and El Bajío (see Part II of this manuscript) andthe lava flows emitted by Palo Huérfano, which blockedthe outlet of the hydrologic basin in the region presentlyoccupied  by  the  mouth  of  the  San  Miguel  AllendeReservoir. The  fossil  vertebrate  fauna  in  the  Río  Laja

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES136

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figure 10. Simplified geologic map of La Joya volcano (after Valdez-Moreno et al. 1998).

Page 15: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Basin deposits is very important, as it is the oldest local-ity in which it is possible to recognize fossils of animalswhich came out of South America mixed with  typicallyNorth American  fossils  (Oscar Carranza-Castañeda andAguirre-Díaz,  2001). The migration  of  faunas  betweenthe  two Americas dates  from  the  early Pliocene  and  isassociated with the closing of the Isthmus of Panama byvolcanic activity.

At  the  base  of  the  Palo  Huérfano  VolcanicComplex (Figure 9) rocks of the basal Mesozoic complexare exposed (Chiodi et al., 1988; Ortiz-Hernández et al.,2002),  as  is  the  rhyolitic El Obraje  Ignimbrite of mid-Oligocene age (K-Ar, 28.6±0.7 Ma). To  the west of  thevolcanic  center  occur  outcrops  of  Miocene  basalticandesites (i.e., the Allende Andesite, K-Ar, 11.1±0.4 Ma;Figure 9). Lying above them are the products of the PaloHuérfano stratovolcano.

PART I I . A BRIEF REVIEW OF THE GEOLOGIC AND TECTON-IC EVOLUTION OF THE SOUTHEASTERN PART OF THE SIERRADE GUANAJUATO

GENERAL FEATURES

The Sierra de Guanajuato  is  an orographic  feature  thatextends in a continuous manner over a distance of some80 kilometers, with an orientation N45W. The southwest-ern front of the range (El Bajío Fault Zone, Figure 5) isan important boundary which separates two physiograph-ic provinces  in central Mexico (Figure 1a). South of ElBajío Fault (Figures 3, 5, 8) is the TMVB and north of thefault  is  the Mesa Central  (Aranda-Gómez et al., 1989),which is considered as an integral part of the Basin andRange extensional province (Henry and Aranda-Gómez,1992, 2000). The present-day morphology of  the Sierrade Guanajuato was caused by this Cenozoic extensionaltectonism. Erosion products of  the uplifted Sierra werecarried both to the northeast and to the southwest, accu-mulating in El Bajío depression (Figure 5), at the foot ofthe mountains, as well as in the inner part of the Río LajaBasin  (Figures  3,  8). These  deposits  of  gravels,  shalesand  claystones,  all  poorly  consolidated,  contain  verte-brate fossil faunas of Pliocene-Pleistocene age, but thereare  also  some Miocene  deposits.  Similar  deposits  arefound  in  other  regions  of  the  southern  portion  of  theMesa  Central,  in  the  states  of  Hidalgo,  Jalisco  and

Guanajuato  (Carranza-Castañeda  et  al.,  1996).  In  theregion of San Diego de la Union (Figure 3) these depositsare covered by  flows of Quaternary alkali basalt whichcontain mantle xenoliths (Aranda-Gómez et al., 1989).

The  rocks exposed  in  the Sierra de Guanajuatocan be divided into the two great groups referred to: (1)the basal complex, which includes both Mesozoic rocks—volcanic and plutonic rocks of the Guanajuato Arc (inturn part of the larger Guerrero Terrane) and sedimentaryrocks of the Arperos (fore-arc) Basin— and early Tertiaryintrusive  rocks  (i.e.,  the Comanja Granite),  and  (2)  theCenozoic sedimentary and volcanic cover (Figure 5). Thesequence in the basal Mesozoic complex includes intru-sive  rocks  of  different  ages  (K-Ar,  ranging  from  157down to 108 Ma; Ortiz and Martínez-Reyes, 1993) and avariety  of  compositions  (ultramafic  to  felsic)  and  low-grade  metamorphic  rocks  (derived  from  volcanic  andsedimentary protoliths of oceanic origin). The basal com-plex was intensely deformed by two compressive events.The  first  took place at  the end of  the Early Cretaceous(Neocomian), when  the Guanajuato Arc and  its accom-panying  fore-arc  (Arperos)  basin were  accreted  to  theNorth American  continent  (Figure  12),  and  the  secondoccurred  during  the  Paleocene  Laramide  Orogeny(Quintero-Legorreta, 1992). The Cenozoic cover packagein the Sierra de Guanajuato consists of Eocene continen-tal  red beds  and  a  thick  sequence of volcanic  rocks ofOligocene to Miocene age (Figures 5, 6), predominantlyfelsic to intermediate in composition, with the earlier fel-sic rocks having markedly greater volume than the gen-erally later intermediate rocks.

STRATIGRAPHY, AGE DATES, AND GEOLOGIC EVOLUTION

The  basal  Mesozoic  complex  and  the  early  TertiaryGranite

The pre-Tertiary stratigraphy of the Sierra de Guanajuatoconsists  of  two major  associations,  a  volcano-plutonicassociation, which comprises  the volcanic and  sub-vol-canic  rocks of  the  long-lived and possibly multiple arcand its oceanic crustal substrate, and a volcano-sedimen-tary association, which comprises the sedimentary rocks(Figure  11)  and  intercalated  tuffs  of  the  fore-arc  basin(Monod et al., 1990; Ortiz et al., 1992; Lapierre et al.,1992). These rocks range in age from the oldest plutonicunits (Late Jurassic) to the youngest fore-arc basin com-

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 137

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 16: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

ponents (Early Cretaceous). A small outcrop of shallow-water limestone (the Albian-Aptian La Perlita Formation;Martínez-Reyes  [1992])  rests discordantly on  the meta-morphosed Mesozoic  rocks  north  of  the  city  of  León(Figure 3).

Near  the Guanajuato Mining District,  the  vol-cano-plutonic  association  (Figure  11)  includes:  (1)  athick succession (>1000 meters) of basaltic pillow lavasand  massive  submarine  flows  (K-Ar,  108.4±56  Ma;Monod  et  al.,  [1990]),  with  relatively  scarce  basaltictuffs;  (2)  a  group  of  closely-related  diabase  dikesemplaced  in  gabbros  (K-Ar,  112  Ma;  Lapierre  etal.[1992]),  diorites,  quartz-diorites  and  tonalites;  (3)  amassive diorite pluton (K-Ar, ~120-122 Ma; Lapierre etal. [1992]) with hornblende-rich pegmatitic segregations,locally cut by basaltic dikes; (4) an intrusive body com-posed of trondhjemite and leucotonalite (K-Ar, ~143-157Ma; Lapierre et al. [1992]) and other plutons, also intrud-

ed  by  swarms  of  diabase  dikes. All  these  units  of  thebasal complex are found piled one on top of another on aseries of  thrusts  (Figurres 5, 11).  In many outcrops  thethrusts appear almost horizontal and undeformed; how-ever,  there  are  other  outcrops  in which  the  thrusts  areclearly folded. In some places  the folding of  the  thrustsappears  to be drag-folding adjacent  to Cenozoic normalfaults, while in other places it appears to be unrelated toCenozoic  structures.  In  the  field,  the  lowermost unit  isthe one containing the pillow lavas (1), which is in turncovered by  the heterolithologic plutonic unit containingthe dike swarm (2), followed by the massive diorite (3),and  then  the  trondhjemite-leucotonalite  (4).  Ortiz  andMartínez-Reyes  (1993)  have  proposed  an  idealizedreconstruction of the original sequence (Figure 11). Thisvolcano-plutonic association of the Sierra de Guanajuatohas been interpreted as the upper crust of an intra-ocean-ic volcanic arc (i.e., the Guanajuato Arc of the so-called

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES138

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Figure 11. Reconstructed  stratigraphy of  the Guanajuato Arc  and  the Arperos Basin.   Φ = Tectonic  contact  (thrust  fault). After Ortiz  andMartínez-Reyes (1993).

Page 17: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Guerrero Terrane).  If  indeed  the  apparent  age  range ofthese arc-related rocks (157 to 108 Ma; nearly 50 millionyears) is real, this portion of the Guerrero Terrane may bemade  up  of more  than  one  arc  system;  however, moredetailed dating and geochemical work would be neededin order to establish or refute this contention.

Even younger ages have been obtained for somecomponents  of  the  volcano-plutonic  association,  in  therange of 66 to 108 Ma. In our opinion the value of theseradiometric dates is a bit uncertain, given that most of theMesozoic  rocks  in  this  area  have  experienced  regionalgreenschist  facies  metamorphism,  and  some  of  themhave  also  been  subjected  to  heating  related  to  theemplacement of  the Eocene Comanja Granite and/or  tohydrothermal  activity  associated with  the mid-Tertiaryvolcanism. Any or all of these factors could have modi-fied the argon content of the rocks, rendering the radio-metric  dates  insignificant  as  to  the  true  age  of  theMesozoic arc magmatism. On the other hand, it is possi-ble that these anomalous young ages actually are signifi-

cant, and  that  they provide evidence of a second majorperiod of arc volcanism, following a change in the polar-ity of  the subduction zone (from west-  to east-dipping),before  and  during  the  emplacement  of  the  ComanjaGranite.  In  summary,  the  volcano-plutonic  associationconsists of an intra-oceanic arc or arcs of Late Jurassic toEarly Cretaceous age (Ortiz and Martínez-Reyes, 1993).

The  volcano-plutonic  association  describedabove  is  thrust  over  a  volcano-sedimentary  sequence,which  in places  is strongly deformed. The rocks of  thisassociation are pelagic in character and consist principal-ly of dark laminated limestone and of thin-bedded blackshale, chert, sandstone and siltstone (Figure 11). Pillowedbasalts, hyaloclastites and basaltic tuffs intercalated withthe sedimentary rocks are found at several localities. K-Ar ages for these volcanic rocks are in the range from 85to 93 Ma (Cenomanian to Santonian, or Late Cretaceous;Ortiz and Martínez-Reyes [1993]). As with the similarlyyoung  ages  for  certain  rocks  of  the  volcano-plutonicassociation, these radiometric dates also could be some-

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 139

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Figure 12. Early Cretaceous tectonic evolution of the Guerrero terrane. Key: Guanajuato (Alisitos-Teloloapan) arc; BHCP = Central MexicoMesozoic Basin; PVSLP = Valles-San Luis Potosí calcareous platform; TG = Guerrero terrane. Lapierre et al., 1991

Page 18: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

what untrustworthy. Poorly preserved radiolarian fossils,recovered by Dávila-Alcocer and Martínez-Reyes (1987)from  rocks of  this association give uncertain ages  fromValanginian to Turonian (roughly 135–90 Ma, or Early toMiddle Cretaceous). Nannofossils collected by Corona-Chávez  (1998)  from  layers  of  limestone  indicate  agesfrom Tithonian to Berriasian (roughly 150 to 140 Ma, orLate  Jurassic). On  the basis of  these data,  the volcano-sedimentary association is considered roughly contempo-raneous with the volcano-plutonic association (Ortiz andMartínez-Reyes,  1993). An  idealized  reconstruction  ofthe volcano-sedimentary association  is shown  in Figure11. This association is interpreted as sediments accumu-lated  in  a  long-lived oceanic basin  (the Arperos Basin)located between  the volcanic  island  arc(s)  and  the  car-bonate platforms, which bordered the Mexican subconti-nent (e.g., the Valles-San Luis Potosí Platform). The tec-tonic  juxtaposition  of  the  volcano-plutonic  associationand the volcano-sedimentary association is thought to berelated  to  the  closing  of  the Arperos Basin  and  to  theaccretion  of  the  volcanic  arc  to  the  southern  edge  ofNorth America during mid-Cretaceous time (Tardy et al.,1991; Figure 12 of this field guide). Neither the originalwidth of the Arperos Basin nor the distance between theedge of the continent and the center of the arc is knownfor any  time period during  the  long history of  the  sub-duction  system;  however,  the Arperos  Basin  seems  tohave  had  a  significant  contribution  of  clastics  derivedfrom the continent, emplaced as turbidites and/or by pro-cesses of off-scraping from the downgoing slab. We spec-ulate  that  these  sediments  in  turn may  have  served  assources of potassium and boron during the period of for-mation of the Comanja Granite magma.

A bit less than 15 kilometers northeast of the cityof León, shallow-water limestones of Aptian-Albian age(roughly 120 to 100 Ma, or late Early Cretaceous; shownas the La Perlita Limestone in Figure 5) crop out restingdiscordantly on older, metamorphosed rocks of  the vol-cano-sedimentary  association  (Chiodi  et  al.,  1988;Quintero-Legorreta,  1992).  These  limestones  includeoolites  and  calcareous  breccias  with  abundantammonites, brachiopods and gastropods. The presence ofCeritium  bustamantii  and Psilothyris  occidentalis  indi-cates ages of Neocomian to Aptian (roughly 130 to 112Ma,  or  Early  Cretaceous). A brachiopod  (Peregrinellasp.) indicates a Hauterivian age (132 to 127 Ma, or EarlyCretaceous).

The Comanja Granite (K-Ar ~51±1.3 Ma; Steinet  al.  [1993])  is  exposed  in  the  core  of  the  Sierra  deGuanajuato,  forming  a  chain of outcrops more  than 50kilometers long (Figure 3). It is emplaced in rocks of theMesozoic basement complex after compressional defor-mation of the region had largely ended. The Comanja isa medium-  to  coarse-grained  calcalkaline  granite withlarge subhedral to euhedral; Carlsbad-twinned K-feldsparphenocrysts  set  in a generally medium-grained ground-mass of light-colored plagioclase, quartz and biotite. Thepluton  is  in places cut by dikes of pegmatite and apliteand by a well-developed network of tourmaline veinlets.Along  its contacts  the calcareous  sediments of  the vol-cano-sedimentary association were transformed to skarnsby  contact metamorphism;  in  some  places  the  primarytextures were completely wiped out. Brittle shear zonesare very common in the vicinity of the intrusive contacts;some of  these  zones  are present  several  tens of metersinward  from  the margin  of  the  pluton. The  textures  ofthese shear zones are varied, with granite and/or  tactiteclasts of varying sizes and angularities firmly cementedby abundant tourmalinite.

The Cenozoic volcanic and sedimentary cover

Guanajuato Conglomerate

The  basal  complex  is  separated  by  a  major  angularunconformity from  the overlying formations (Figure 7).In  the Guanajuato Mining District,  immediately  abovethe unconformity, there is a sequence of continental redbeds (1,500 to 2,000 meters thick; Edwards [1955]). Thissequence consists of boulder and pebble conglomerates,sandstones and siltstones, with sorting that varies some-what  rhythmically  from poor  to good and bedding  thatvaries  from massive  to  thinly  layered. Near  the base ofthe sequence there are intercalated andesitic lavas (K-Ar~49 Ma; Aranda-Gómez and McDowell  [1998]). Basedon the lithology of the deposits and the vertebrate fauna,Edwards  (1955)  concluded  that  the  Guanajuato  RedConglomerate consists principally of sediments accumu-lated  in alluvial  fans  situated at  the base of block-faultmountains  that  were  rapidly  uplifted  during  the  mid-Eocene  and  Early  Oligocene.  Near  the  top  of  theGuanajuato Conglomerate  there  is a series of  thin  fine-grained  layers with  ripple marks and  stream cross-bed-ding, which suggests that by that time the rate of move-

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES140

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 19: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

ment on  the  faults bounding  the depositional basin haddiminished. A statistical analysis of the dips of layers inthe stratified units of the cover indicates a complex his-tory  of  normal  faulting.  Extension  in  this  area  beganaround  the middle of  the Eocene and continued at  leastuntil the later part of the Oligocene (Aranda-Gómez andMcDowell, 1998).

Losero Formation

Resting unconformably on the Guanajuato Conglomeratelies the Losero Formation, which is a mixed deposit thatpasses upward from a well-sorted sandstone with thin tomedium  bedding  and  dark  red  color  to  an  interval  inwhich red layers of sedimentary origin are interstratifiedwith green pyroclastic surge layers. In the upper part ofthe Losero Formation, the green pyroclastic surge layersare  predominant.  This  transitional  sedimentary-to-vol-canic package  indicates  the change  from a sedimentaryregime  to  a  dominantly  volcanic  one  (Figure  7).  TheLosero Formation has been little studied, but it is impor-tant  in  the  interpretation  of  the  volcanic  sequence  thatwas deposited on top of it. Its thickness varies from 0 to55 meters, but it is widespread in the District, generallybeing  10  to  20 meters  thick.  Structures  such  as  ripplemarks,  cross-bedding  and  graded  bedding,  cut-and-fillstructures and  raindrop  impressions  in  the Losero havebeen interpreted uniquely as sedimentary features; how-ever, volcanic structures such as very-low-angle (surge)cross-bedding  and  accretionary  lapilli  (?)  are  equallycommon in these deposits, especially in the upper part ofthe unit. The depositional environment is interpreted as ashallow lake (Edwards, 1955), although our observationssuggest  that  the  upper,  surge-dominated,  layers  weredeposited subaerially.

Bufa Ignimbrite

An  erosional  surface  separates  the  Losero  Formationfrom  the  overlying  unit,  the  Bufa  Formation  (K-Ar,37>0±3.0 Ma; Gross [1975]), which is an ignimbrite withless than 25 percent by volume of phenocrysts of quartz,sanidine and plagioclase, and small euhedral biotite com-monly  replaced  by  opaque minerals.  Dispersed  in  thedeposit are lithic clasts of andesite and rhyolite. Near itsbase,  the  ignimbrite  contains  clasts  derived  from  thelower units and abundant fragments of a delicately flow-

banded  rhyolite  of  unknown  origin  and  affinity.  Thethickness of Bufa varies from 350 m in the vicinity of theLas Torres Mine  to  less  than 10 m on Sirena Hill,  lessthan 5 kilometers  from Las Torres.  In  the  southeasternpart of the District, the Bufa ignimbrite has crude colum-nar  jointing,  possibly  formed  during  cooling  in  a  zonethat is more densely welded and/or silicified than is typi-cal of the unit.

Calderones Formation

The  Calderones  Formation  is  a  complex  unit  thatincludes an indeterminate number of andesitic to daciticignimbrites  and  layers  of  volcaniclastic  material  thataccumulated in a shallow lake. This formation rests on aneroded  and  faulted  surface  developed  on  the  BufaIgnimbrite  (Figure 7). Calderones commonly  fills pale-ochannels, especially  in  the proximal and medial areas.Some of  these channels appear  to have been formed bystream erosion prior to the deposition of the Calderones,while others may have been formed, or at least deepened,by the passage of the surges and density currents whichgave rise to the basal layers of the Calderones. There areplaces  where  angular  lithic  fragments  of  (metamor-phosed?)  chloritized  andesite  (derived  from  the  basalcomplex?) make up ~75 per cent of the deposit. In otherplaces fragments derived from sedimentary rocks of theMesozoic basement are more abundant than the juvenilevolcanic materials.  In  still  other  places,  clasts  derivedfrom the growth and/or destruction of one or more domesin  the  Peregrina  Dome  Field  (Figure  6)  constitute  animportant  component  of  the  deposit.  The  CalderonesFormation  is medium-  to  coarse-bedded,  and  the  grainsize of the accidental clasts ranges from fine sand to peb-bles and cobbles, although the most common are pebblesand  small  boulders.  There  are  some  layers with well-rounded clasts, but the majority of the layers has angularclasts. In the vicinity of El Cubo Mine, Calderones con-tains  pyroclastic  flow  deposits. These  tuffs  range  fromthin (3 m) to moderately thick (20-30 m), and the base ofeach flow is marked by a horizon rich in boulders of pur-ple latite or dacite (probably derived from the PeregrinaDomes)  in  a  vitroclastic  and  chloritized matrix. Abovethis basal horizon  there are welded  tuffs which displaycollapsed pumices that are entirely replaced by chlorite.In  some places  there  are delicately  laminated  layers offine-grained  material  that  we  interpret  as  pyroclastic

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 141

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 20: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

surge deposits associated with emplacement of the over-lying  ignimbrites  or  as  deposits  produced  in  localphreatomagmatic  events.  The  total  thickness  ofCalderones  Formation  (Figure  7)  has  been  estimatedbetween  200  and  250 m  (Buchanan,  1979). However,there is not sufficient information about the thickness ofthe unit in the block bounded by El Cubo and La LeonaFaults  for us  to be certain  that we know  the  true maxi-mum thickness.

Cedro Andesite

Resting on  the Calderones Formation and  interstratifiedwith  its upper  layers  is  the Cedro Formation, which  ismade up of grey  to black andesite  lava flows,  in placeswith  interbeds of pyroclastic materials. The  total  thick-ness  varies  from  100  to  640 m. As  in  the  case  of  theCalderones  Formation,  the  age  of  the  outcrops  of  theCedro within the District is not known. Cerca and others(2000) dated (K-Ar, 30.5±0.5 Ma) an andesite which theyconsidered as part of the Cedro Formation in the volcanicsequence of  the Mesa de San  José de Allende,  locatedbetween the cities of Guanajuato and San Miguel Allende(Figure 3).

Dike Complex

In its lower portion, the volcanic sequence of the Districtis characterized by the presence of dikes whose composi-tions  are  similar  to  those of  the nearby Cedro  andesiteflows. These structures are overwhelmingly most abun-dant, most elongate and widest where  they are exposedcutting outcrops of  the Calderones Formation. Many ofthese  dikes  cut  across  the  La  Leona  Fault  (Figure  6),which separates surface exposures of Calderones east ofthe fault trace from surface exposures of the Bufa west ofit. Invariably these dikes terminate a few meters or tensof meters into the Bufa block. Elsewhere, Cedro dikes dopersist for  long distances  in outcrops of  the Bufa, espe-cially in the region between the village of Calderones andthe city of Guanajuato, but they are relatively narrow. Afew dikes were mapped by Echegoyén (1970) as cuttingoutcrops of Cedro flows, but most dikes are overlain bythese flows. The reason for the paucity of dikes exposedwithin  the  block  of  Bufa  Ignimbrite  and  GuanajuatoConglomerate  bounded  by  the La Leona Fault  and  theVeta Madre is not entirely clear. We consider these struc-

tures as  feeder dikes  for  the Cedro  lava  flows. There  isevidence  that  locally  the  dikes  had  phreatomagmaticinteraction with the uppermost (generally but not exclu-sively  distal)  layers  of  the Calderones Formation. Thisactivity produced small lahars that appear to be interca-lated with lenses of tuffaceous materials characterized bytheir massive nature and by the abundance within them ofandesite clasts derived from the dikes.

Chichíndaro Rhyolite

The  youngest  volcanic  unit  in  the Guanajuato MiningDistrict  is  a  rhyolite  porphyry  that  forms  large  domes,tholoids  and  lava  flows,  along  with  associated  ign-imbrites  and  volcanic  breccias.  Its  type  locality  isChichíndaro Hill (Figure 6), where a large altered domeof uncertain age and affinities lies between two branchesof the Veta Madre. Somewhat similar volcanic structuresare exposed at the summit of Cerro Alto de Villalpandoin  the northeastern part of  the Mining District,  in otherplaces to the northeast of the District, and in the northernpart of  this end of  the Sierra de Guanajuato.  In places,such  as  the  Sierra  del  Ocote  (Figure  2),  the  rhyolitedomes contain disseminated tin and vapor-phase cavity-filling  topaz distributed  along  the  flow  foliation. Gross(1975)  reported  K-Ar  ages  of  32±1  Ma  for  theChichíndaro  Rhyolite,  at  its  type  locality.  Nieto-Samaniego and others  (1996) obtained  two K-Ar  (sani-dine) ages on rhyolitic domes that they considered part ofthe  Chichíndaro  Formation,  one  in  the  La  SaucedaGraben  (Figure 3), south of  the District  (30.8±0.8 Ma),and the other north of the town of Santa Rosa (Figure 3),north of the District (30.1±0.8 Ma).

Cubilete Andesite

At the summit of Cerro del Cubilete, resting directly onMesozoic metasedimentary rocks, there is a sequence ofgravel deposits topped by an andesitic lava flow (Figure5). This  gravel,  shown  on  the map  of Martínez-Reyes(1992) as El Capulín Gravel, accumulated in what origi-nally  were  low  zones  and/or  channels  that  were  thecourses  of  major  streams.  Later  extensional  tectonicactivity  is responsible for  their presence at an elevationabout 600 m higher  than  the valley known  today as ElBajío Plain. This gravel is composed principally of smallrounded boulders derived from the mid-Tertiary volcanic

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES142

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 21: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

sequence and,  in much  lesser proportion, of clasts withprovenance  in  the  basal Mesozoic  complex. The  thick(presumably  intracanyon)  andesite(s)  produced markedthermal-alteration  effects  in  the  underlying  sediments,and  the  flow  bases  are  autobrecciated.  Sets  of  verticalfractures create rough columns  in  the middle portion ofthe flow(s). In the uppermost part of the andesite outcrop,there  is  an  interval  of  subhorizontal  fracturing,  andbetween  the upper and  lower columnar-jointed portionsthere  is a second surface of platy  jointing. This  type offracture pattern could be developed in a single thick flowwith  colonnade-and-entablature  structure,  or  it  couldequally well be developed in two thinner lava flows. Thisunit is also found in El Bajío Plain, south of El Cubilete,at an elevation 600 m below the Cubilete summit, whereit commonly forms the tops of benches held up by eitherthe Cuatralba Ignimbrite or El Capulín gravel. Thus theandesite,  like  the  gravel  (but  note  that  there  are  broadareas  of  much  younger  gravels,  not  belonging  to  ElCapulín, but included with it for mapping purposes, in ElBajío Plain south of El Cubilete), crops out both on theupthrown  and  on  the  downthrown  blocks  of  El  BajíoFault Zone. The precise age of the true El Capulín grav-els is not known, but the andesite has an age of about 13.5Ma (Aguirre-Díaz et al., 1997), while the youngest iden-tifiable  clasts  in  El  Capulín  gravels  are  those  derivedfrom ~30 Ma  ignimbrites. Assuming  that  the  displace-ment  on  El  Bajío  Fault  took  place  between  the  mid-Miocene  and  the  present,  its  long-term  rate  of  verticaldisplacement would be on the order of 0.04 millimetersper year. Of course, the actual period during which faultmovement took place may have been much briefer than13.5 Ma, but we have no stricter field constraints on it atpresent.

Structure

The  main  structural  trend  in  the  southern  part  of  theSierra de Guanajuato has a NW-SE orientation, which isdefined by: 1) the schistosity in the low-grade metamor-phic rocks, 2) the average attitude of fold axial planes inrocks of the basal complex, 3) the outcrop pattern of theMesozoic basal complex and  the Comanja Granite, and4) the trends of some of the larger Tertiary faults (e.g., ElBajío Fault and the Veta Madre). Detailed analysis of thetrend and plunge of microfold axes in the metasedimentsalso shows a less evident NE-SW trend. Tertiary normal

faults,  such  as  the  Villa  de  Reyes  Graben  (Tristán-González, 1986) and  the Aldana  fault are also orientedNE-SW (Figures 3, 5).

The contacts between the principal stratigraphicsequences  (i.e.,  the  volcano-plutonic  association(Guanajuato Arc) and  the volcano-sedimentary associa-tion (Arperos Basin), and even the contacts between cer-tain lithologic units within each of these two associationsof the metamorphic basement, are persistent subhorizon-tal mylonite zones of little thickness. Monod and others(1990) considered these contacts as low-angle thrusts ofmid-Cretaceous  age. Overprinted  on  this  first  event  ofcompressive deformation, which caused the formation ofan  early  foliation,  with  a  distinctive  and  penetrativenorth-south oriented crinkle  lineation,  is a second com-pressive deformation of Laramide age  (Paleocene-earlyEocene),  which  produced  somewhat  larger  folds  withaxial  planes  that  have  northwesterly  strikes  and  north-easterly dips.

The  cover  rocks  display  structures  associatedwith extensional tectonism. There are at least two conju-gate systems of faults in the Mesa Central (Figures 2, 3),which  in  the Sierra de Guanajuato affect both  the basalcomplex and the cover. The most important trend in theSierra  de  Guanajuato  is  the  NW-SE  trend  discussedabove,  but  there  are  also  important  structures  orientedNE-SW and ENE-WSW. Examples  of  the  later  are  theVilla de Reyes and La Sauceda grabens, respectively, anda  linear  feature between  the villages of Los Mexicanosand Santa Rosa which has been considered a graben bysome authors  (e.g., Martínez-Reyes, 1992) and a paleo-valley by others (e.g., Guillermo Labarthe, personal com-munication, 2001). This feature, whatever the origin of itsboundaries is, apparently was filled by early Tertiary con-glomerates and mid-Tertiary volcanic rocks (Figure 5).

There is indirect evidence of extensional tecton-ism in the Sierra de Guanajuato during the Eocene, con-temporaneous with deposition of the continental red bedsof  the  Guanajuato  Conglomerate.  Aranda-Gómez  andMcDowell  (1998),  based  in  a  statistical  analysis,  havesuggested  that variations  in  the degree and direction ofdip of both  the  red beds and  the volcanic  sequence areconsistent  with  tilting  associated  with  normal  faultingactive  during  the  accumulation  of  these  layers.  Themajority of the normal faults has its downthrown blockson their southwestern sides; an important exception is theLa Leona Fault  (Figure 6), which dips  to  the northeast

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 143

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 22: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

and  has  its  northeastern  side  downthrown. The  signifi-cance of this exception to the general rule is not yet clear.There is a possibility that it is related in some way to theeruption of  the Bufa Ignimbrite and  the formation of atleast a part of the system of closed basins which a bit laterserved  to entrap  the volcanic materials which make upthe  Calderones  Formation.  The  principal  northwest-trending faults developed before the mineralization of thevein systems of the District, because virtually all the oredeposits  were  emplaced  along  these  structures.  In  theregional  setting  (the  southern  portion  of  the  MesaCentral, Figure 3),  it  is not possible  to establish consis-tent crosscutting relationships between the NW-trendingfaults and  the NE-trending ones  (Aranda-Gómez et al.,1989). It is therefore concluded that the pattern of fault-ing  in  this broad region cannot be attributed  to a singleperiod of extension in which the orientation of the prin-cipal stresses was constant (Aranda-Gómez, 1989). It  ispossible  that  the  present-day  fault  pattern  evolvedthrough  successive  periods  of  extension,  each  takingplace  under  the  influence  of  a  different  set  of  forces(Aranda-Gómez and McDowell, 1998).

Mineralization

By a considerable amount,  the most  important mineral-ization in the Guanajuato District consists of epithermalveins of silver and gold whose age of formation has beendated as 27.4±0.4 Ma (Buchanan, 1975). The District hasa history of mining activity of more than 450 years. Thefirst of the present underground mines was developed bythe Spaniards  in 1548, although  there  is some evidencethat the indigenous peoples of the area had been extract-ing gold and silver from near-surface deposits for manyyears before that date. It has produced ~130 tons of goldand  ~30,000  tons  of  silver, making  it  one  of  the mostimportant silver districts in the history of precious-metalmining worldwide. The production is derived from threeprincipal vein systems (the La Luz, Veta Madre and LaSierra Systems, Figure 6) of quartz, adularia and calcite,emplaced both in rocks of the basal complex and in thoseof the Cenozoic cover (Figure 6). Concentrations of pre-cious metals  are  present  in  isolated  packets  (known  asbonanzas, or “spikes”) distributed vertically and laterallybetween  non-mineralized  segments  of  the  veins. Thereare  three principal  levels of production  at 2,100-2,350,2,200-1,700,  and  <1,700 m  a.s.l. The mineral  associa-

tions in the upper- and middle –level bodies are: acanthite+ adularia + pyrite + electrum + calcite + quartz. In thelower-level  bodies  they  are:  chalcopyrite  +  galena  +sphalerite + adularia + quartz + acanthite. This suggeststhat the mineralization was produced by fluids of two dif-ferent compositions (Buchanan, 1979). The veins occupywhat originally were normal faults. The Veta Madre canbe followed on the surface for about 20 km, it dips from35 to 55 degrees to the SW and it has measured displace-ments of around 1,200 meters near the Las Torres Mineand 1,700 meters near La Valenciana Mine.

In  addition  to  the  epithermal  veins,  nearGuanajuato  small  deposits  of  stratabound massive  sul-fides (e.g., Los Mexicanos, Figure 5) have been reportedin  the  Mesozoic  volcano-sedimentary  association.Similarly,  there  is  gold mineralization  in  the ComanjaGranite, and in its contact aureole small tungsten depositshave been  found.  In  the Tertiary volcanic  rocks, princi-pally in the topaz rhyolites, there are small tin prospects.Near Cerro del Cubilete,  there are  tabular bodies wherekaolinite  is  being  quarried.  These  bodies  possibly  arehydrothermally  altered  Tertiary  dikes  emplaced  in  thebasal complex. Finally, the finely laminated Losero bedsand  some  of  the Calderones  ash  flow  tuffs  have  beenextensively quarried and used for construction (mainly asa facing stone on large buildings and for construction ofcolumns and smaller buildings).

A C KNOWL E D GM EN T S

Throughout  the  years  our  research  in  the  transitionalregion  between  the Mesa  Central  and  the  TMVB  hasbeen financed by different agencies. J. Aranda gratefullyacknowledges  grants  form  CONACYT (37429-T)  andDGAPA PAPIIT (INI114198); M. Godchaux  gratefullyacknowledges  support  provided  by  Mount  HolyokeCollege  for  her work  in  the  Sierra  de Guanajuato  andadjoining regions; and G. Aguirre thanks CONACYT andDGAPA PAPIIT for financial support through the grants33084-T and IN-120999, respectively. 

B I B L I O G R A P H I C A L R E F E R E N C E S

Aguirre-Díaz, G.J.; Nelson, S. A.; Ferrari, Luca; and López-Martínez,M.,  1997,  Ignimbrites  of  the  central Mexican Volcanic Belt,Amealco  and  Huichapan  calderas  (Querétaro-Hidalgo),  inAguirre-Díaz, G.J.; Aranda-Gómez,  J.J.; Carrasco-Núñez, G.;and Ferrari, Luca, eds., Magmatism and tectonics of central and

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES144

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 23: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

northwestern Mexico - Aselection of the 1997 IAVCEI GeneralAssembly  excursions:  México,  D.F.,  Universidad  NacionalAutónoma de México,  Instituto de Geología, Excursión 1, p.1–39.

Aguirre-Díaz,  G.J.,  and  Carranza-Castañeda,  Oscar,  2000,  Lasgrandes  cuencas  del  Oligo-Mioceno  del  centro  de México:GEOS, v. 20, p. 301.

Aguirre-Díaz, G.J.; Zúñiga, R.; Pacheco, F.J.; Guzmán, M.; and Nieto,Jorge, 1999, El graben de Querétaro, México. Observacionesde fallamiento activo: GEOS, v. 20, no. 1, p. 2-7.

Aranda-Gómez,  J.J.;  Aranda-Gómez,  J.M.;  and  Nieto-Samaniego,A.F., 1989, Consideraciones acerca de  la evolución  tectónicadurante  el Cenozoico  de  la  Sierra  de Guanajuato  y  la  partemeridional  de  la  Meseta  Central:  Universidad  NacionalAutónoma de México, Instituto de Geología, Revista, v. 8, no.1, p. 33–46.

Aranda-Gómez, J.J., and McDowell, F.W., 1998, Paleogene extensionin  the southern Basin and Range Province of Mexico; synde-positional tilting of Eocene Red Beds and Oligocene volcanicrocks in the Guanajuato Mining District: International GeologyReview, v. 40, p. 116–134.

Arzate, J.A.; Aguirre-Díaz, G.J.; and Arroyo, M., 1999, Medicionesgeofísicas aplicadas al estudio de la falla Tarimoro-San Miguelde Allende  (SMA);  una  posible  discontinuidad mayor  en  elbasamento: GEOS, v. 19, p. 237.

Ban, M.; Hasenaka, T.; Delgado-Granados, Hugo; and Takaoka, N.,1992,  K-Ar  ages  of  lavas  from  shield  volcanoes  in  theMichoacán-Guanajuato volcanic field: Geofísica Internacional(Mexico), v. 3, p. 467-474.

Branney, M.J.,  and Kokelaar,  P.,  1992, A reappraisal  of  ignimbriteemplacement; changes from particulate to non-particulate flowduring  progressive  aggradation  of  high-grade  ignimbrite:Bulletin of Volcanology, v. 54, p. 504-520.

Buchanan, L.J., 1979, The Las Torres mine, Guanajuato, Mexico; orecontrols  of  a  fossil  geothermal  system:  Golden,  ColoradoSchool of Mines, Ph.D dissertation, 111 p. (unpublished).

Carranza-Castañeda, O., and Aguirre-Díaz, G.J., 2001, Índices bioes-tratigráficos de  las cuencas sedimentarias del Terciario  tardíodel  centro de México: Reunión Anual de  la Unión GeofísicaMexicana, GEOS, v. 21, p. 206.

Carranza-Castañeda, Oscar, and Miller, E.W., 1996, Hemphillian andBlancan Felids from Central Mexico: Journal of Paleontology,v. 70, no. 3, p. 509-518.

Carrasco-Nuñez, G.J.; Milán, M.; and Verma, S.P., 1989, Geología delvolcán  El  Zamorano,  Estado  de  Querétaro:  UniversidadNacional Autónoma de México, Instituto de Geología, Revista,v. 8, p. 194-201.

Cerca-Martínez, M.; Aguirre-Díaz,  G.J.;  and  López-Martínez, M.,2000, The geologic evolution of southern Sierra de Guanajuato,Mexico-A documented  example  of  the  transition  from  theSierra  Madre  Occidental  to  the  Mexican  Volcanic  Belt:International Geology Review, v. 12, no. 2, p. 131-151.

Chiodi, M.; Monod, O.; Busnardo, R.; Gaspard, D.; Sánchez, A.; andYta, M.,  1988, Une  discordance  anté-albienne  datée  par  unafaune  d’ammonites  et  de  brachiopodes  de  type  téthysien  auMexique central: Geobios, no. 21, p. 125-135.

Corona-Chávez, P., 1988, Análisis estratigráfico-estructural de la por-ción centro-oriental de la Sierra de Guanajuato: México, D.F.,Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingenieríay Arquitectura, BS thesis, 60 p. (unpublished).

Dávila-Alcocer,  V.M.,  and  Martínez-Reyes,  Juventino,  1987,  Unaedad  cretácica  para  las  rocas  basales  de  la  Sierra  deGuanajuato:  Universidad  Nacional  Autónoma  de  México,Instituto de Geología, Simposio sobre la geología de la Sierrade Guanajuato, resúmenes, p.19-20 (abstract).

Demant,  Alain,  1978,  Características  del  Eje  NeovolcánicoTansmexicano: Universidad Nacional Autónoma  de México,Instituto de Geología, Revista, v. 2, p. 172-187.

Echegoyén, J.; Romero-Martínez, S.; and Velázquez-Silva, S., 1970,Geología y yacimientos minerales de la parte central del distri-to  minero  de  Guanajuato:  Boletín  Consejo  de  RecursosMinerales no Renovables, v. 75, p. 35.

Edwards, D.J., 1955, Studies of some early Tertiary red conglomeratesof central Mexico: U.S. Geological Survey, Professional Paper264-H, p. 153–185.

Ferrari, Luca; López-Martínez, M.; Aguirre-Díaz, G.J.; and Carrasco-Núñez, G., 1999, Space-time patterns of Cenozoic arc volcan-ism in central Mexico, from the Sierra Madre Occidental to theMexican Volcanic Belt: Geology, v. 27, p. 303–306.

Freundt, A.; Wilson, C.J.N.; and Carey, S.N., 2000, Ignimbrites andblock-and-ash flow deposits,  in Sigurdsson, H., Encyclopediaof Volcanology: Academic Press, p. 581–599.

Gross, W.H., 1975, New ore discovery and source of silver-gold veins,Guanajuato, Mexico: Economic Geology, v. 70, p. 1175–1189.

Henry, C.D., and Aranda-Gómez, J.J., 1992, The real southern Basinand  Range;  mid- to  late  Cenozoic  extension  in  Mexico:Geology, v. 20, p. 701–704.

Henry, C.D., and Aranda-Gómez, J.J., 2000, Plate interactions controlmiddle-late Miocene, proto-Gulf and Basin and Range exten-sion in the southern Basin and Range: Tectonophysics, v. 318,p. 1–26.

Kowallis, B.J.; Swisher, C.C.III; Carranza-Castañeda, Oscar; Miller,W.E.; and Tingey, D.G., 1998, Fission-track and single-crystal39Ar-40Ar laser-fusion ages from volcanic ash layers in fossil-bearing  Pliocene  sediments  in  central  Mexico:  RevistaMexicana de Ciencias Geológicas, v. 15, no. 2, p. 157–160.

Labarthe-Hernández,  Guillermo;  Tristán,  M.;  and  Aranda-Gómez,J.J.,  1982, Revisión  estratigráfica  del Cenozoico  de  la  partecentral del Estado de San Luis Potosí: Instituto de Geología yMetalurgia, Folleto Técnico, v. 85, 208 p.

Lapierre, H.; Ortiz, E.; Abouchami, W.; Monod, O.; Coulon, C.; andZimmermann, J.L., 1992, A crustal section of an intra-oceanicisland arc; the Late Jurassic-Early Cretaceous Guanajuato mag-matic sequence, central Mexico: Earth and Planetary ScienceLetters, v. 108, p. 61-77.

Martínez-Reyes,  Juventino,  1992, Mapa  geológico  de  la  Sierra  deGuanajuato  con  resumen  de  la  geología  de  la  Sierra  deGuanajuato:  Universidad  Nacional  Autónoma  de  México,Instituto  de Geología, Cartas  geológicas  y mineras  8,  escala1:100,000.

Martínez-Reyes, Juventino, and Nieto-Samaniego, A.F., 1992, Efectosgeológicos  de  la  tectónica  reciente  en  la  parte  central  deMéxico: Universidad Nacional Autónoma de México, Institutode Geología, Revista, v. 9, p. 33–50.

Monod, O.; Lapierre, H.; Chiodi, M.; Martínez, Juventino; Calvet, P.;Ortiz, E.;  and Zimmermann,  J.L., 1990, Reconstitution d’unarc  insulaire  intraocéanique au Mexique central;  la séquencevolcano-plutonique  de  Guanajuato  (Crétacé  Inférieur):Comptes Rendus de l’Académie des Sciences de Paris, v. 310,p. 45–51.

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 145

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 24: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Múgica, R., and Albarrán, J., 1983, Estudio petrogenético de las rocasígneas  y  metamórficas  del  Altiplano:  Mexico,  InstitutoMexicano  del  Petróleo,  Informe  del  proyecto C-1156,  78  p.(unpublished).

Nieto-Samaniego, A.F., 1990, Fallamiento y estratigrafía cenozoicosen la parte sudoriental de la Sierra de Guanajuato: UniversidadNacional Autónoma de México, Instituto de Geología, Revista,v. 9, p. 146-155.

Nieto-Samaniego,  A.F.;  Macías-Romo,  Consuelo;  and  Alaniz-Alvarez, S.A., 1996, Nuevas edades  isotópicas de  la cubiertavolcánica cenozoica de la parte meridional de la Mesa Central,México: Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 13, no.1, p. 117–122.

Ortega-Gutiérrez, Fernando; Mitre-Salazar, L.M.; Roldán-Quintana,Jaime;  Aranda-Gómez,  J.J.;  Morán-Zenteno,  D.J.;  Alaniz-Álvarez, S.A.; and Nieto-Samaniego, Á.F., 1992, Carta geológ-ica de la República Mexicana: México, Universidad NacionalAutónoma  de  México,  Instituto  de  Geología,  Secretaría  deEnergía, Minas  e  Industria Paraestatal, Consejo  de RecursosMinerales, 1 sheet.

Ortiz-Hernández,  L.E.;  Chiodi, M.;  Lapierre,  H.; Monod,  O.;  andCalvet,  Ph.,  1990  (1992),  El  arco  intraoceánico  alóctono(Cretácico  Inferior)  de Guanajuato-Características  petrográfi-cas, geoquímicas, estructurales e isotópicas del complejo filo-niano y de las lavas basálticas asociadas; implicaciones geod-inámicas:  Universidad  Nacional  Autónoma  de  México,Instituto de Geología, Revista, v. 9, no. 2, p. 125–145.

Ortiz-Hernández,  L.E.,  and  Martínez-Reyes,  Juventino,  1993,Geological structure, petrological and geochemical constraintsfor the centralmost segment of the Guerrero Terrane (Sierra deGuanajuato, central Mexico): Guidebook of field  trip C, FirstCircum-Pacific  and  Circum-Atlantic  Terrane  Conference,Guanajuato (México), November 5–22, 25 p.

Ortiz-Hernández,  L.E.;  Flores-Castro,  K.;  and  Acevedo-Sandoval,O.A.,  2002,  Petrographic  and  geochemical  caracteristics  orupper Aptian calc-alkaline volcanism in San Miguel de Allende(Guanajuato  state),  Mexico:  Revista  Mexicana  de  CienciasGeológicas, v. 19, p. 87–91.

Quintero-Legorreta,  Odranoel,  1992,  Geología  de  la  región  deComanja,  estados  de  Guanajuato  y  Jalisco:  UniversidadNacional Autónoma de México, Instituto de Geología, Revista,v. 10, no. 1, p. 6–25.

Pasquaré, G.; Forcella, F.; Tibaldi, A.; Vezzoli, L.;  and Zanchi, A.,1986,  Structural  behavior  of  a  continental  volcanic  arc;  theMexican Volcanic Belt, in Wezel, F.C. ed., The origin of arcs,Developments in Geotectonics, Elsevier, p. 509–527.

Pasquaré, G.; Ferrari, Luca; Perazzoli, V.; Tiberi, M.; and Turchettti,F., 1987a, Morphological and structural analysis of the centralsector  of  the  Transmexican  Volcanic  Belt:  GeofísicaInternacional (Mexico), v. 26, p. 177–194.

Pasquaré, G.; Vessoli, L.; and Zanchi, A., 1987b, Morphological andstructural  model  of  the  Mexican  Volcanic  Belt:  GeofísicaInternacional (Mexico), v. 26, p. 159–176.

Pasquaré, G.; Garduño, V.H.; Tibaldi, A.;  and  Ferrari, Luca,  1988,Stress  pattern  evolution  in  the  central  sector  of  the MexicanVolcanic Belt: Tectonophysics, v. 146, p. 353–364.

Pérez-Venzor, J.A., 1997, Estudio de la evolución geológica del com-plejo volcánico Palo Huérfano, Mpio. de San Miguel Allende,Gto.  México,  D.F.,  Universidad  Nacional  Autónoma  deMéxico, MSc thesis, 95p. (unpublished).

Pérez-Venzor,  J.A.;  Aranda-Gómez,  J.J.;  McDowell,  F.W.;  andSolorio-Munguía,  J.G.,  1996,  Geología  del  Volcán  PaloHuérfano, México: Revista Mexicana de Ciencias Geológicas,v. 13, p. 174–183.

Randall-Roberts,  J.A.;  Saldaña-A.,  E.;  and  Clark,  K.F.,  1994,Exploration  in  a  volcano-plutonic  center  at  Guanajuato,Mexico: Economic Geology, v. 89, p. 1722–1751.

Tristán-González,  Margarito,  1986,  Estratigrafía  y  tectónica  delgraben de Villa de Reyes, en los estados de San Luis Potosí yGuanajuato:  Universidad  Autónoma  de  San  Luis  Potosí,Instituto de Geología, Folleto Técnico, v. 107, p. 91p.

Sedlock, R.L.; Ortega-Gutiérrez, Fernando;  and Speed, R.C., 1993,Tectonostratigraphic terranes and tectonic evolution of Mexico:Geological Society of America, Special Paper, v. 278, 153 p.

Stein, G.; Lapierre, H.; Monod, O.; Zimmermann, J.L.; and Vidal, R.,1993, Petrology  of  some Mexican Mesozoic  plutons-sourcesand  tectonic  environments:  Journal of South American EarthSciences, v. 7, no. 1, p. 1–7.

Tardy, Marc; Lapierre, H.; Boudier, J-L.; Yta, M.; and Coulon, Ch.,1991,  The  Late  Jurassic-Eearly  Cretaceous  arc  of  westernMexico (Guerrero terrane); origin and geodynamic evolution:Universidad  Nacional  Autónoma  de  México,  Instituto  deGeología,  Convención  sobre  la  evolución  geológica  deMéxico y I Congreso mexicano de Mineralogía, Memoria, p.213–215.

Tardy, Marc, Lapierre, H., et al., 1994, The Guerrero suspect terrane(western Mexico) and coeval arc terranes (the Greater Antillesand the Eastern Cordillera of Colombia); a late Mesozoic intra-oceanic  arc  accreted  to  cratonal  America  during  theCretaceous: Tectonophysics, v. 230, p. 49–73.

Valdez-Moreno,  G.;  Aguirre-Díaz,  G.J.;  and  López-Martínez,  M.,1998, El volcán La Joya, estados de Querétaro y Guanajuato-Un estratovolcán miocénico del Cinturón Volcánico Mexicano:Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 15, p. 181–197.

Zimmermann, J.L.; Stein, G.; Lapierre, H.; Vidal, R.; Campa, M.F.;and Monod, O., 1990, Données géochronologiques nouvellessur  les  granites  laramiens  du  centro  et  l’ouest  du Mexique(Guerrero  et  Guanajuato):  Société  Géologique  de  France,Réunion des Sciences de la Terre, 13, Grenoble, France, p. 127(abstract).

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES146

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 25: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

DAY 1 : AN OV E RV I EW O F T H E G E O L O GY O F

T H E GUANA J U ATO M I N I N G D I S T R I C T

Refer to Figures 5 and 6 for locations of stops.

Km  0.0: We  begin  at  the  Hotel  Parador  San  Javier.Heading north on the paved road toward Dolores Hidalgo(Federal Highway 110), the highway passes through theTertiary redbeds of the Guanajuato Conglomerate. Km  1.9:  A short  distance  before  the  town  of  LaValenciana,  looking  toward  the  east  we  can  see  apanoramic view of an outcrop of  the Veta Madre  fault-vein. The structure was mined at the surface and the oldworks  resemble  triangular  facets. Closer  to  the  road,  inthe stream, are the tailing ponds of the Cooperativa SantaFe de Guanajuato.Km 2.4: La Valenciana town. To the right is an imposingsixteenth century church, which was built on the trace ofthe NE-trending Aldana  Fault, which  puts  into  contactthe Eocene redbeds of the Guanajuato Conglomerate andthe Mesozoic Formations  (Figure 5). Once we pass  thetown,  the  road continues uphill  through a diabasic dikecomplex  emplaced  in  dioritic  to  tonalitic  host  rocks(shown  in  Figure  5  as  La  Palma Diorite),  part  of  theMesozoic volcanoplutonic sequence. The outcrops of thecomplex are located west of the road.Km 3.2: Near the Camino de Guanajuato Hotel, the roadcrosses the trace of the Veta Madre fault, which puts intocontact  rocks  of  the  volcanoplutonic  sequence  of  theGuanajuato Arc  and  pelagic  sediments  of  the ArperosBasin.  From  this  point  on,  the  highway  was  built  onintensely deformed  rocks of  the Arperos Basin, mostlyslates and thin-bedded limestones.Km  3.5:  To  the  left  is  the  road  that  leads  to  the  LaEsperanza Dam  and  the  Los  Insurgentes  (DIF)  camp-ground. As we go uphill on Highway 110, a panoramicview  of  the  city  of  Guanajuato  and  the  town  of  LaValenciana can be seen to the right.Km 4.45: To the left, there is a small flat area where wewill pull off  the road and have our first stop. From  thislocality we can obtain a broad overview of the most rel-evant rock units and Cenozoic structures exposed in theregion.

STOP 1-1.  INTRODUCTION TO THE GEOLOGY OF THE

GUANAJUATO MINING DISTRICT,  PANORAMIC VIEW OF THE

CITY, LITHOLOGIES AND CONTACT RELATIONSHIPS IN THE BASE-

MENT:  THE JURASSIC-CRETACEOUS VOLCANIC ARC AND ITS

ADJACENT (FORE-ARC)  SEDIMENTARY BASIN (UTM14Q0266176; 2328677)

The  most  important  regional  features  seen  in  thisoverview are as follows:—To  the  south,  the  city  of Guanajuato was  built  in  abasin  occupied  by  the  redbeds  of  the  GuanajuatoConglomerate.  The  southeastern  part  of  the  city  isflanked  by  near-vertical  cliffs  where  the  lowermostTertiary  volcanic  formations  overlie  the  GuanajuatoConglomerate (Figs. 5, 7). Behind those mountains is thewide valley known as El Bajío. The depression in whichGuanajuato  is  limited  to  the west  by  the NE-trendingAldana Fault and  to  the north by  the NW-trending VetaMadre fault (Figure 6). Southeast of Stop 1-1 are the hillsCerro Chichíndaro and Cerro de Sirena, with their north-eastern flanks displaced by the Veta Madre fault, whichin  that place marks  the  limit between  the Mesozoic andCenozoic units. From  this point  it  is also worthwhile  toobserve the marked changes in thickness of some of themid-Tertiary volcanic units, such as the Bufa Ignimbrite,which in the vertical cliffs south of Stop 1-3 exceeds 300meters and in Cerro de Sirena is ≤10 meters. We believethis dramatic northward decrease  in  thickness  indicatesactive erosion and/or caldera-wall faulting at the time ofBufa volcanism, or possibly deposition of the Bufa ash-flow  tuff on  a  surface made very  irregular by  regionalfaulting.—To the east, we see the mountain range known as theSierra  de  Santa  Rosa,  and  it  is  partially  covered  byTertiary  volcanic  units which  dip  gently  (~12  degrees)toward  the  northeast. Compared with  the  sharp  south-western  limit of  the Sierra, determined by  the El Bajíofault,  the  northeastern  boundary  is  poorly  defined,  andthe  volcanic  rocks  gradually  merge  with  the  thickdeposits of gravel  that partially  fill  the Río Laja Basin.The  overall  geomorphologic  picture  of  the  region  sug-gests  that  the Sierra  is  located at  the  southern end of alarge  block  tilted  to  the  northeast  during  the  lateCenozoic.—To  the north,  in  the background are exposures of  theCerro Pelón Tonalite (Figure 5), which stands out as thewhite  ground without  vegetation.  In  the  foreground  isCerro El Plomo, which is made up of a terrigenous flyschsequence; between that hill and us, in the bottom of thestream valley, is La Esperanza Dam.

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 147

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 26: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

—To  the west,  in  the background,  is Cerro El Cubilete,crowned by a shrine topped with a large statue of Christ.The church was built on  top of Late Cenozoic andesiteand  gravel,  which  in  turn  overlie  the  Mesozoic  vol-canoplutonic  rocks of  the Guanajuato Arc. Between ElCubilete and Stop 1-1 is an unforested hilly country withextensive outcrops of the dike complex (shown in Figure5  as  La  Palma  Diorite)  and  metalavas  and  metatuffswhich form parts of both the volcanoplutonic association.In that area there are also extensive outcrops of the vol-canosedimentary association (Figure 5). 

Description of the outcrops at Stop 1-1

In the road cuts there are examples of the complex con-tact  relationships  among  the  various  volcanic  compo-nents of the Mesozoic basement, common in all parts ofthe Sierra de Guanajuato. They  also  show  some of  thecharacteristic  lithologies  of  the  sedimentary  basin  nearthe volcanic arc  (Tardy and others, 1991). The outcropincludes  interbedded pelitic and carbonate sediments ofthe Esperanza Formation (Echegoyén, 1970), submarineandesite flows and  tuffs, and  tonalitic  intrusives. In  thisoutcrop the calcareous-to-argillaceous sedimentary rocksare  intensely  deformed,  displaying  a  well-developedschistosity.  In  the argillaceous  rocks, crenulations strik-ing approximately N-S, associated with a pre-Laramidedeformation,  are  observed. During  Laramide  deforma-tion these structures were compressed, producing micro-folds which are clearly observed along the outcrop. Theaxial planes of these microfolds have an average strike ofN35-40W and an average dip to the northeast of less than45 degrees. Other prominent  structural  features  includeincipient shear zones  in  the cores of some of  the  largerfolds, and  lenses or boudins of weakly metamorphosedmarls  dispersed  among  the more  phyllitic  argillaceouslayers. Another notable  feature  is  the presence of near-vertical  extension  fractures.  These  may  be  associatedwith  mid-Tertiary  Basin-Range  extension,  or  possiblywith a stress field related to the accretion of the Arperosforearc basin sequence to the Guanajuato Arc during finalassembly  of  this  portion  of  the Guerrero Terrane,  justprior to its obduction onto the edge of North America. 

Volcanic  rocks  metamorphosed  to  greenschistfacies are  found both  in  tectonic contact and  in deposi-tional  contact with  the  calcareous metasediments.  Theprotoliths  of  these  rocks  probably  were  principally

andesitic  lava  flows; however, metatuffs are also abun-dant.  The  metatuffs  form  sequences  of  thin  layers  inwhich  basal  crystal  concentrations  are  easily  recogniz-able. Some layers also have a marked gradation in parti-cle  size  from  lapilli-rich bases  to  ash-rich  tops. At  thissite it is possible to observe one of the many thrust con-tacts in the Mesozoic sequence. We speculate that it wasfolded,  probably  during  the  Laramide Orogeny. Alongthis thrust an allochthonous slice of intrusive rock, appar-ently a  leucotonalite, which now has a mylonitic  folia-tion, was transported over rocks of the volcanosedimen-tary  association  described  previously.  Several  Tertiarynormal faults displace the thrust; in some places adjacentto these later faults, the thrust and the rocks of the roadcut  in general are drag-folded  into nearly vertical posi-tions.

The  basement-rock  lithologies  observed  in  thisroadcut  will  be  easily  identifiable  as  clasts  in  theGuanajuato  Red  Conglomerate  and  also  as  accidentallithics in the volcanic rocks of the Mining District.

We will retrace our route from this stop, returning tothe city of Guanajuato. Before arriving at our base hotel,we will take the Panorámica Highway heading southwestuntil we reach the dirt road near the School of Mines ofthe University of Guanajuato.

STOP 1-2: GUANAJUATO RED CONGLOMERATE AND ~49 MALAVAS EXPOSED IN A CUT ON A DIRT ROAD LOCATED CLOSE TO

THE SCHOOL OF MINES (UTM 14Q0264773;2326644)

At this site are outcrops of greenish andesitic lavas inter-calated with  the Guanajuato Red Conglomerate  (GRC).The  conglomerate,  with  attitude  N4W,  30SW,  showsnoticeable variations  in grain size, sorting,  thickness ofindividual  strata,  and  nature  of  the  clasts.  Near  thePanorámica is  an  alternation  of  conglomeratic  coarse-grained sandstones with fissile shales in strata from10 to30 centimeters in thickness. As we move to the west, thegrain size increases considerably and the thickness of thelayers goes up to about a meter, and in some layers nor-mal  grading  and/or  the  presence  of  paleochannels  isapparent.

In this outcrop one also observes at least four lavaflows, each with an autobrecciated base and a vesiculartop. The flows vary from the massive type to the blockytype. The rock is generally fine-grained, with scarce phe-nocrysts of plagioclase and altered mafic minerals. At the

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES148

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 27: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

base of the sequence of flows we can see a tuff a little lessthan a meter thick, composed principally of coarse to fineash and oxidized mafic minerals. The tuff is concordantwith  the  underlying  GRC.  The  lavas  are  completelypropylitized,  turning  them  into green rocks very similarin aspect to the basement metalavas that we saw at Stop1-1. Aranda-Gómez and McDowell (1998) obtained a K-Ar age (whole-rock) of ~49 Ma on one of the outcrops ofandesite intercalated in the GRC. This age, together withthe paleontological ages reported by Edwards (1955) andthe K-Ar  age  of  the Bufa  Ignimbrite  (~37 Ma; Gross,1975), permits us  to know  the age of deposition of  theGRC, and therefore to have an idea of the time at whichthe Guanajuato Basin  formed  (Middle Eocene  to EarlyOligocene). The GRC, which overlies these lavas, is richin  large boulders of  andesite,  similar  to  the underlyingandesite or to the metalavas of the basal complex. It alsocontains  clasts  of  felsic  volcanic  rocks  of  unknownprovenance and some fragments of limestone.

STOP 1-3:  SUBSTATION CFE  AND LA CUEVA. CONTACT OFTHE GRC WITH THE LOSERO FORMATION AND THE BASE OF

THE BUFA IGNIMBRITE (UTM 14Q0266028; 2323640)

We will return  to  the base hotel and from  there we willtake the road toward the center of the city. We will crossGuanajuato heading toward the Silao exit. Before arriv-ing at the exit we will take the overpass to Pozuelos, inorder to get onto the Panorámica in its southern part. Wepass  the  ISSSTE Clinic  and  stop  at  the CFE  electricalsubstation. 

From  this  saddle  (UTM  14Q0266028;  2323640),we can take in a panoramic view of Cerro de La Bufa, theplace from which the name of the Bufa Ignimbrite comes,on one side (south). On the other side (north), we can seethe city of Guanajuato  from a point opposite  to  that ofStop 1-1. From this point we see the contact between theGRC and the overlying units, the Losero Formation andthe Bufa Ignimbrite. The contact is very clearly exposed,given the scarce vegetation and the marked color contrastbetween the units, dark red for the GRC and light greenand yellowish green for the Losero-Bufa package. Fromhere we can also observe the change in dip of the upperlayers of the GRC with respect to the lower layers. Thedip becomes gradually gentler upward, and at the top iseven  almost  concordant  with  the  subhorizontal  layers(~16  degrees)  of  the  Losero  Formation.  This  gradual

change in the dip is interpreted as a rollover fold in theTertiary  sequence  by  Aranda-Gómez  and  McDowell(1998). These authors argue  that  the GRC and  the vol-canic sequence were accumulated at  the same  time  thatintense normal faulting was going on in the region.

From here we will go up to the contact area of thethree units (UTM 14Q0266471; 2323485). Then, we willwalk along the contact between the GRC and the Loseroto  a  place  known  as  La  Cueva  (UTM  14Q0265958;23230009), that is a somewhat tabular excavation madein  order  to  extract  sheets  and  blocks  of  the  LoseroFormation. Losero by  reason of  its  characteristic greencolor and finely laminated layers with graceful dune bed-forms has been used as an ornamental stone in construc-tions around the region. The quarrying of the Losero is nolonger going on at La Cueva, and now it is a small chapeltraditionally  visited  during  the  Holy  Week  holidays.Owing  to  the  workings  of  this  quarry,  the  Losero  isunusually  well  exposed,  and  it  is  possible  to  observedetails of the sequence of surge deposits in the Losero onmutually perpendicular  surfaces,  as well  as  the  contactbetween the Losero surge beds and the Bufa Ignimbrite.

The  GRC-Losero  Transition:  At  this  locality  (UTM14Q0266157; 2323097) we have a well-exposed sectionwhich shows the transition from the GRC to the LoseroFormation and the contact between the Losero Formationand the Bufa Ignimbrite. The upper layers of the GRC arestrata  of  fine  gravel  and  coarse  sands with  rather  thinbedding (10-20 centimeters) which give way upward  tored siltstone. The sequence continues with a mixed inter-val of green and red siltstone with cross-bedding, whichchanges  in an almost  imperceptible way  to  the entirelygreen layers of the Losero. Therefore the contact betweenthe GRC and the Losero is transitional and concordant.

Characteristics and origin of the Losero: Along the out-crops on this road, the Losero has a thickness that is vari-able, from 0 to 10 meters, and it consists principally of arhythmic sequence of surge layers with intercalations ofepiclastic deposits of well-sorted sands and silts. Thesedeposits  form  fine  laminations with  thicknesses  from afew millimeters  up  to  3  centimeters. The  surge  layershave both dune and antidune forms (very low -amplitudeand  long-wavelength  dunes with well-developed  stoss-side  accretion  and  lee-side  erosion  of material). Thesefeatures  mostly  indicate  transport  from  SE  to  NW,

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 149

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 28: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

assuming that the temperature of the pyroclastic currentfrom which  they were deposited was above  the boilingpoint  of  water,  so  that  the  crests  of  successive  dunesupward in each duneform retreat toward the source. Thesurge deposits are composed of pyroclastic material thatvaries from very fine ash to lapilli. The uppermost part ofthe Losero  includes  some  deposits  of  very  fine  ash  inwhich normal grading can be seen. We think that many ofthe pyroclastic deposits described above accumulated inwater, possibly  in  ephemeral  shallow  lakes. This  inter-pretation is based on the presence of layers of well-sort-ed  sandstone  and  siltstone,  and  because we  also  occa-sionally observe traces of surge features in some of thesestrata. This interpretation is congruent with the lithologyof the uppermost portion of the GRC; however, it is alsopossible  that  these apparently detrital  layers are  in  factthe planar  facies  corresponding  to  the  sandwave  faciesdescribed above.

The Losero-Bufa Contact: The Bufa Ignimbrite in manyplaces seems  to overlie  the Losero concordantly, but  inothers it is easy to see layers of the Losero truncated bythe base of the ignimbrite. One can also see surfaces withraindrop  pits  in  the  upper  layers  of  the Losero, whichimplies  that  there was a  time  lapse between  the activitythat  produced  the Losero  and  that which  produced  theBufa  Ignimbrite.  On  the  other  hand,  there  are  noreworked deposits or paleosoils between  the  two units.Thus we  infer  that  the Bufa  Ignimbrite was  emplacedshortly after the accumulation of the Losero surge layers.In fact, it is possible that the Losero and the Bufa are bothproducts of  the  same  source and  that  the Losero  repre-sents  the  initial phases of  the paroxysmal eruption  thatproduced  the Bufa. The  contact  forms  a planar  surfacewith  an  average  attitude  of N30W,  18NE. The  lack  ofsoft-sediment load structures in the Losero suggests thatit already had considerable bearing strength at  the  timethat the great weight of the Bufa was deposited on top ofit.

Characteristics  of  the  lower  portion  of  the  BufaIgnimbrite:  In  these  outcrops  at La Cueva  the Bufa  isapproximately 400 meters thick. We will only be able tostudy  the  lowermost  part  of  the  unit. The  features  dis-played by  the Bufa  in  this  section  are  those of  an  ign-imbrite with a great deal of kinetic energy, but little ther-mal energy, since the degree of welding is in general fair-

ly low. In the lower part of the Bufa, just above the con-tact with  the Losero,  is a zone approximately 2 metersthick which is rich in lithics and has flattened pumices orgreen fiamme. It changes gradually upward to a partiallywelded, lithic-poor zone several meters thick. This zoneis overlain by a zone with abundant hollow pits, whichrange  in size  from golf balls  to soccer balls. These pitsresult  from  differential  erosion  of  pumice  clasts  withrespect  to matrix,  the pumices  in  this  case being moreeasily  eroded.  Above  the  pitted  layer,  the  ignimbritechanges  to  a  highly  silicified  zone  gray  in  color withblack  spots  and  patches  of  iron  oxide.  Silicification  ispervasive in this zone, transforming it into a highly ero-sion-resistant rock which projects out over the lower, lesssilicified part making a prominent overhang. The originaltexture of the silicified zone was totally obliterated, andsecondary  quartz  is  abundant. As  primary minerals  theignimbrite contains fairly abundant euhedral biotite, sani-dine and quartz.

As was mentioned at Stop 1-1, the Bufa Ignimbritehas  great  lateral  variations  in  thickness  within  theDistrict, and outside of the District it seems to be absent.Within a horizontal distance of less than 5 kilometers itsthickness varies from a maximum of 400 meters here atLas Cuevas  to  a minimum of 0–10 meters  at Cerro deSirena. It is possible that one or more of the curvilinearfaults that separate this outcrop from Cerro de Sirena (theAmparo  and  San Clemente  faults  and  the  northeasternbranch of the Veta Madre) form part of the northern mar-gin  of  a  caldera  associated  with  the  Bufa  eruption,although  the  source(s) of  the Bufa are not known. Ashflows exposed near the intersection of the Aldana and ElBajío  faults are  thought  to correlate with  the CuatralbaIgnimbrite,  dated  at  30  Ma,  and  not  with  the  Bufa.According  to  the work  of Martínez-Reyes  (1992),  theCuatralba  Ignimbrite  is widely  distributed west  of  theVilla de Reyes graben, as well as along the downthrownblock of the El Bajío fault (including two small outcropswithin  the  La  Sauceda  graben,  SSE  of  La  Cueva).Likewise  the Calderones  Formation, which  has  a  verydistinctive lithology, has not been observed in areas out-side  the block bounded by  the Rodeo-Yerbabuena fault,the La Sauceda graben, and the La Sierra vein system.

We will  return  to  the vehicles and  take  the PanorámicaHighway toward the La Olla Dam (to the east). This con-struction dates from the 1700’s, and for many years it was

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES150

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 29: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

the only  source of water  for  the  city.  It  also played  animportant  role  in  controlling  floods  (the  city  wasdestroyed  several  times  by  flooding). Upon  arriving  atthe dam, we will continue a bit further toward the monu-ment  to  Miguel  Hidalgo  and  the  square  at  the  SanRenovato Dam.

Km 0.0: We will take the cobblestone road (which laterturns into a dirt road) toward El Cubo. Km  1.0:  Contact  between  the  GRC  and  the  LoseroFormation. A few meters up the road the Bufa Ignimbritecomes  into  view.  These  contacts  are  exposed  on  bothsides of the road and in the cuts on the other side of theSan Renovato Dam. As we go further up the road we canlook down into the canyon on the right. At the bottom ofthis canyon you can  see  the green  layers of  the Loserounder the Bufa Ignimbrite. The road crosses a zone wherethe Bufa has an interval of crude columnar jointing. Here,as everywhere,  the Bufa has been eroded  to  form spec-tacular cliffs.Km 1.4: The road crosses the Arroyo de Los Rieles. Wewill park in a spot in which the road widens next to a tinychapel.

STOP 1-4: CONTACT BETWEEN THE UPPER PART OF THE BUFAAND THE CALDERONES FORMATION. DISTAL FACIES OF THE

CALDERONES SEQUENCE IN THE ARROYO DE LOS RIELES(UTM 14Q0268222; 2324110)

We will walk upstream in the arroyo for a short distancein order to be able to observe the uppermost part of theBufa  Ignimbrite  and  the  lower  part  of  the  Calderonespyroclastic sequence. 

The Bufa  Ignimbrite here at  the  top of  the unit  ispink (color intensifies upward in the uppermost part) andvery fine-grained. It is weakly welded, but a bit indurat-ed due to silicification. Some white pumice clasts can beseen, but both pumicees and lithics (red aphyric rhyolite)are  scarce.  The  contact  between  the  Bufa  and  theCalderones is poorly exposed, but we will see it later inthis same stop,  in a  large roadcut uphill from  the curvewhere the vehicles are parked. 

The  base  of  the Calderones  (UTM  14Q0268369;2324216) is a well-stratified deposit, with individual lay-ers  ranging  from 5  to 30  centimeters  in  thickness. Thebottom 3 meters are characterized by relatively thick bed-ding (up to 0.3 meters) and by the presence of abundant

angular  fragments  of  pale  reddish  purple  dacite. Thesedistinctive clasts were probably derived from the domesof the Peregrina Dome Field, which we will visit in thelast  stop  (1-7)  of  the  day.  Other  recognizable  clastsinclude  those  from  the GRC  and  some  andesite  chips.The high content of lithics and their angularity impart aroughness  to  exposed  surfaces  in  this  part  of  theCalderones  sequence.  We  interpret  this  part  of  thesequence as the distal deposits of several thin pyroclasticflows. Above  the clast-rich basal beds,  the unit  is com-posed  of  generally  finer-grained  and more  finely  lami-nated  green  layers  (less  than  30  centimeters  thick,  onaverage), with prominent cross-bedding.  In  these  layersdune forms with stoss-side accretion of laminae are clear-ly exposed. Some of  the dunes have pebble  trains, anddune-regression  patterns  are  compatible with  a NE-to-SW transport direction. We interpret these beds as surgelayers;  they are  interbedded with  layers  that  lack cross-bedding but are graded with respect to clast size, whichwe interpret as probable fall deposits. The colors of indi-vidual layers in this interval include both purplish red andgrayish green, with green predominating. One exception-ally  fine-grained,  planar-bedded  interval  about  a meterthick  may  be  a  planar-facies  surge  deposit  or  a  falldeposit  composed of  fine  ash;  its orientation  is N45W,10NE.  Further  upstream  are  more  pyroclastic  flowdeposits  with  cross-bedding,  and  some  thicker  (0.5meters to several meters) ignimbrites. One such unit con-tains a  feature  typical of  the Calderones distal  facies, awedge of massive tuff occupying a paleochannel cut intostratified deposits. At  this point  in  the arroyo,  the pack-ages of ignimbrites form high ledges (3-5 meters) whichmake  it  difficult  to  climb  further  upstream. The  entireCalderones section at this point is bright green, the char-acteristic color imparted to the unit by pervasive chloriti-zation of all original glass. 

We will return to the El Cubo road and walk up itfor a couple of hundred meters  in order  to study a cut,which has a good exposure of the contact between Bufaand Calderones. 

At UTM 14Q0268457; 2324077 we can see that thepyroclastic  flows  at  the  base  of  the Calderones  filled  abroad  paleochannel  developed  in  the  upper  part  of  theBufa  Ignimbrite.  Therefore  the  contact  between  theseunits  is  locally an erosional disconformity. Unlike mostchannel fillings, this one does not have any of the typicaldeposits, such as gravels and sands, nor is there any evi-

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 151

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 30: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

dence of a paleosoil on top of Bufa. The Calderones pyro-clastic flow deposits rest directly on the Bufa Ignimbrite;they consist of a  series of  thin  relatively coarse-grainedlayers, slightly wavy, with cross-bedding and with lithicsfrom the Peregrina Dome and the GRC, similar to the lesswell-exposed  basal  beds  in  the  arroyo.  This  initialsequence,  which  is  seen  here  thinning  and  becomingfiner-grained  toward  the  channel  margins,  probablyresulted from the initial blasts and/or surges related to thechannel-filling pyroclastic flow(s) which overlie it. Aboutmidway between  the bottom and  the  top of  the  roadcut,there is a layer of large clasts at the base of a thicker (morethan 5 meters) pyroclastic  flow.  In  total  the Calderonessequence exposed in this cut is approximately 12 metersthick in the central part of the channel filling. 

Km 3.9: Junction with the road to the Las Torres Mine.This mine  is one of  the most recent discoveries (Gross,1975) along the Veta Madre. It is also one of the largestand most modern operations in the District. 

STOP 1-5: CONTACT BETWEEN THE CALDERONES PYROCLASTICROCKS AND THE CEDRO ANDESITE (UTM  14Q0268833;2323324)

About  100  meters  west  of  the  bus  stop,  the  contactbetween the two units is exposed. In an interval of about12 meters,  it  is  possible  to  see  that  at  the  top  of  theCalderones is a sequence (~3 meters thick) of thin layerscomposed  of  relatively  crystal-rich  tuffs  with  highlyvesiculated  and  intensely  palagonitized  glassy  matrixmaterial. These yellowish brown layers are interstratifiedwith  the more  typical  fine-grained  green  layers  in  thelower part of the transitional interval. Just at the base ofthe Cedro lava flows is a horizon of very thin layers withwell-formed dessication cracks. Above these layers restsan andesite flow with well-developed spheroidal weath-ering  and  small  pillows  (?),  which  changes  graduallyupward into massive andesite. We interpret the observedfeatures  at  the  flow  base  as  evidence  that  it  interactedwith water. In a small quarry located to the north of thebus stop it is possible to see that the first andesite flow atthe base of  the Cedro  is overlain by another  flow withcharacteristics similar to those described above.

Km 4.5: Looking eastward from  this point you can seethe village of El Cedro in the bottom of the canyon; the

name of the Cedro Andesite was taken from this location.In  the same direction, on  the other side of  the valley,  isthe Sierra de La Leona (i.e. the hill with the cross on topat  the northern end of a  long  ridge). The  ridge  is com-posed of red layers of the GRC at its base and of LoseroFormation  and Bufa  Ignimbrite  along  the  summit. TheCenozoic sequence is repeated by the Veta Madre fault,which here has considerable throw (hundreds of meters),bringing the Cedro Andesite down against the GRC (Stop1-6).

Km  4.7: Immediately  west  of  the  road  there  is  anembankment  of  material  excavated  in  the  CedroAndesite. The material quarried from here is used to con-tain the tailings ponds behind the adjacent dam.Km  5.0: Here we will  park  at  the  side  of  the  road  toinspect the Veta Madre fault zone.

STOP 1-6: THE VETA MADRE FAULT AND THE RELATIONSHIP

BETWEEN CALDERONES AND CEDRO FORMATIONS (UTM14Q026497; 2324366)

The Veta Madre crops out here along the road cut. In thisregion  the Veta Madre branches,  surrounding  the  ridgecapped by the Chichíndaro Rhyolite. In the road cut thefault has an approximately E-W orientation, but on  theregional scale it strikes NW-SE. Walking along the road-cut, you can see tectonic contacts between the GRC andCalderones, and Calderones with Cedro, even though therocks in this outcrop are intensely altered and brecciated.

Km 5.8: North of this point we have Cerro Chichíndaro,which is crowned by a dome or domes of rhyolitic lavawith a K-Ar age of ~32 Ma (Gross, 1975), and  it  is  thetype locality of the Chichíndaro Rhyolite. The age of theVeta Madre  fault  is  bracketed  between  the  age  of  theChichíndaro Rhyolite and  the age of  the mineralizationalong it (K-Ar, ~29-27 Ma; Gross, 1975).Km 5.7: We cross  the pass between Cerro Chichíndaroand the hill to the east. The Las Escobas fault crosses thispass;  this structure puts  the basal Mesozoic complex  intectonic contact with the redbeds of the GRC.Km 6.6: Intersection of road to El Cubo with road northto Peregrina. We turn left onto the road that goes to thePeregrina Mine. Km 9.2:We will stop here, pulling off the road near thetop of the rise.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES152

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 31: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

STOP 1-7: THE PEREGRINA DOME COMPLEX AND ITS RELA-TIONSHIP TO THE CALDERONES SEQUENCE (UTM14Q0271496; 2326250)

From this vantage point we can see, first, a wicked goodpanoramic view of the Peregrina Dam and the northwest-ern part of  the Peregrina Dome Complex. Second, out-crops of the dacitic to latitic phase of the Peregrina and ofa small block-and-ash flow derived from the collapse ofone  of  the  domes.  Study  of  these  outcrops  reveals  adynamic  scenario  of  growth  and  destruction  of  smalldomes,  repeatedly, which  produced  several  block-and-ash flows that filled paleochannels and/or a paleograbenjust  to  the  south  of  these  domes. The  contact  betweenthese  two  units,  Peregrina  domes  and Calderones  tuff-breccias and other proximal deposits, seems to be a com-plex and repetitive one, as the pyroclastic flows producedby the Peregrina domes are intercalated with, and indeedform  part  of,  the Calderones  sequence.  South  of  here,many of  the  flow units observed  in  the Calderones arerich in angular lithic fragments of this dacitic phase of thePeregrina, as we will see in the Arroyo de Los Silvestres,later in the trip (Stop 2-4).

Looking  toward  the  Peregrina Dam,  you  can  seetwo  small hills on  the  skyline.  In  the  sides and  tops ofthese hills, flow foliation  typical of domes can be seen;that is to say, there is a concentric pattern of pseudostrat-ification that gradually becomes steeper from the exteri-or to the interior of the dome. This flow-banding is near-ly vertical around the Peregrina Dam.

Where we are standing, we can see in detail the con-tact  relationships between  the  external part of one of  thedomes and the associated pyroclastic deposits. We can seethat the rock making up the internal part of the dome is com-posed of a pale grey porphyritic dacite, with well-developedflow-banding. It has phenocrysts of plagioclase and quartzin a devitrified groundmass. The outer part of the dome con-sists of a totally devitrified carapace made up of the brec-ciated equivalent of the grey porphyry in the interior. A fewmeters  beyond  the  outcrop  of  the  intact  dome  rocks,  theproximal facies of the dome collapse, with large clasts of theporphyry,  passes  transitionally  into  a  block-and-ash  flowwhich  in  turn passes  into  laterally  into more  typical pyro-clastic deposits of the Calderones sequence.

DAY 2:  PYROCLASTIC SEQUENCE OF THE CALDERONESFORMATION AND POSSIBLE SOURCE VENTS.

We will go out of the base hotel headed for the La OllaDam and will take the road to El Cubo. Refer to Figure 6for locations of stops.

Km 0.0: Beginning of the road to El Cubo.Km 6.6: Road intersection. We take the road to the left,headed for Peregrina.Km 9.5: Gate to the Peregrina Mine.Km 10.1: Road intersection. Turn left, toward Cerro Altode Villalpando.Km 10.4: Road intersection. Turn to the right, going upa steep hill.Km 11.4:We will park as far off the road as possible andwalk a short distance up the road for an overview of theDistrict.

STOP 2-1: CERRO ALTO DE VILLALPANDO. RING DIKE WITH

CALDERONES VENT FACIES AND A PANORAMIC VIEW OF THE

CALDERONES SEQUENCE FROM ITS PRINCIPAL POINT OF ORI-GIN. (UTM 14Q0273434; 2326116)

In  this  long roadcut  just beneath  the summit of  the hill,we can observe a  large ring dike which  is composed ofCalderones tuff and tuff-breccia. The dike cuts a daciticto rhyolitic dome that forms the greater part of Cerro Altode Villalpando and that we consider part of the Peregrinadome complex. Overlying the Peregrina dome, and like-ly cutting it is the Chichíndaro Rhyolite, which forms thehighest part of the hill. The road cuts obliquely across thering dike, affording us an excellent exposure of its con-tacts and its interior along a traverse of several hundredmeters;  the  true width of  the dike  is at  least 50 meters.The contact near where we left the vehicles is subverticaland  irregular, with well-developed  shear  surfaces  bothwithin the dike and in the host rock. In other locations wehave seen breccias and cataclastic rocks in zones up to 8meters wide along the dike margin. These zones are madeup  of well-preserved  fragments  of  the  Peregrina  domerocks in matrices of Calderones tuff. The fragments in theinterior of the dike are heterolithologic, including clastsderived  from  the Mesozoic basement,  such  as phyllite,argillite, quartzite, meta-andesite and calcareous rocks, aswell as clasts derived from  the Cenozoic cover, such asthe GRC and altered  rhyolitic  to dacitic  rocks, presum-ably  from  the  Peregrina  domes. All  these  clast  typesexhibit  considerable  size variation,  ranging  from  a  fewmillimeters  to  several  meters  in  diameter.  Extremely

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 153

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 32: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

large blocks of phyllite of  the Esperanza Formation arepresent in the dike, suggesting that this formation is pre-sent at shallow depths below the surface; one such blockcan be seen behind the small white building. This pyro-clastic  dike  probably  served  ad  the  principal  ventingstructure  for  the  Calderones  Formation,  and  it  can  beinterpreted as a partial-ring fracture bounding a caldera.Because  its outcrop  is  limited  to  the northeastern quad-rant of  the putative  circular boundary,  a partial or  trapdoor,  morphology  is  suggested  for  the  Calderonescaldera. 

After examining the dike, we will avail ourselves ofthe excellent panoramic view,  looking westward, of  theCalderones sequence. Immediately below the road is anarea with a noticeable reddish brown color, which formsa band of low, rounded hills in the vicinity of the Tiro deSan  Lorenzo.  These  hillocks  correspond  to  the  intra-caldera facies of the Calderones sequence, which consistsof a collapse megabreccia made up of enormous clasts ofEsperanza  Formation  (phyllites  and  schists)  in  a  scantmatrix of Calderones tuff. In addition to the more abun-dant Esperanza-dominated megabreccia, there are isolat-ed  outcrops  of  Peregrina-dominated  megabreccia. Wewill be  looking at  these outcrops at  the next  stop.  In arough way,  the map pattern of  this megabreccia unit  isparallel to the outcrop of the ring dike, having the samecurvature. 

In the middle distance, beyond the megabreccia, wecan see a prominent ridge with several summits held upby  thick,  apparently  massive,  layers.  The  largest  andhighest of these summits is Cerro de La Loca, where wewill go for the third stop of the day. The summits are sep-arated from each other by minor faults striking approxi-mately  NE-SW,  with  their  northwestern  sides  down-thrown. Cerro de La Loca itself, like the entire La Locaridge, is made up of the proximal facies of the Calderonessequence, with  a  series of  relatively  thick  and volumi-nous  ignimbrites  at  the  top.  The  ridge  beyond  the  LaLoca  ridge  is  the  La  Leona  Ridge,  whose  summit  iscapped  by  a  thick  section  of  the Bufa  Ignimbrite. TheBufa is in tectonic contact with the Calderones along theLa Leona normal fault, whose  trace follows  the base ofthe  dip  slope  of  the  ridge. Unlike most  of  the  normalfaults in the District, it dips to the NE, toward us; the lowhills and ridges on  the downthrown block are underlainby  the Calderones  and Cedro Formations. We will  seethis part of the Calderones sequence (the medial facies),

bounded  by  the  La  Leona  and  El  Cubo  faults,  at  thefourth stop of the day, on a traverse following the Arroyode Los Silvestres. Even further in the distance we can seea series of small tilted mesas on the other side of the LaLeona ridge. These mesas contain the distal facies of theCalderones, near the village with the same name. The hillknown  as Cerro Coronel  and  the  crags  called Las DosComadres  stand out as  landscape  features, and we willvisit them at the fifth and sixth stops of the day.

We will return by the same road to the exit from the mine.

Km 12.8: At the first intersection we turn left.Km 15.2: Mill and flotation plant of the El Cubo Mine.We take the road to the left, toward the valley where theTiro de San Lorenzo is located.Km 16.3:We will park at the side of the road near a smallditch.

STOP 2-2: TIRO DE SAN LORENZO: COLLAPSE MEGABRECCIA(UTM 14Q0273297; 2325698)

At this stop there are outcrops next to the road and in thesmall ditch which show features that we interpret as theintracaldera collapse megabreccia related to the paroxys-mal  eruption  of  the Calderones  sequence. The  brecciahere includes fragments of various sizes, from at least 10meters down to a few centimeters; some blocks make upentire outcrops. By far the most common lithology at allfragment  sizes  is  phyllite  of  the Esperanza  Formation.The  matrix  is  difficult  to  see,  because  the  deposit  isdeeply weathered and the fine-grained fraction has most-ly been converted to a yellowish brown to reddish brownsoil. Upon careful inspection, however, one can observethat this soil consists of materials of the same type as thelarger blocks, pulverized to the size of sandy grit or finegravel. The  deposit  as  a whole  is  quite  altered  by  theaction of hydrothermal solutions  that permeated  it, pro-ducing abundant cross-cutting tiny veinlets of quartz andrendering it susceptible to intense weathering. All of thelarger blocks are pervasively fractured and some fracturedomains  show  a  jigsaw-puzzle  pattern.  Blocks  of  theEsperanza Formation here have a somewhat better devel-oped  schistosity  than  that observed at Stop 1-1.  In oneespecially large block we see the typical stratigraphy ofthe Esperanza Formation: metalava  (greenschist),  sand-stone  (quartzite),  and  metamorphosed  shale  (schist).

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES154

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 33: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Another large block, internally a phyllite, has a cataclas-tic margin at  its contact with Calderones  tuff. Near  theflotation plant that we passed on the road below this stop,we find another  type of component of  the megabreccia,which  is a megablock approximately 10 meters  long offinely  flow-banded  dacitic  or  rhyolitic  Peregrina  domerock. This block shows a great internal complexity, per-haps inherited from the original dome, which includes azone of jigsaw-puzzle fracturing, a highly sheared zone,and a zone of fault gouge in contact with a clastic (?) orpyroclastic  (?)  dike  with  fragments  of many  differenttypes in a matrix of Calderones tuff. Above this dike, inits apparent hanging wall, we see Peregrina dome brecciaand very fine-grained Peregrina dacite or rhyolite, whichappears to be a devitrified glass.

From  this stop we  leave  the area of  the Peregrina Mineand pass  through  the same control gate  that we crossedearlier. We take the road back toward Guanajuato, but atthe  intersection with  the  road  to  the El Cubo Mine weturn to the left. 0.9 km beyond the turn we will stop nextto Cerro de La Loca in order to climb up it and look at asection of the Calderones sequence.

STOP 2-3: CERRO DE LA LOCA:  PROXIMAL FACIES OF THE

CALDERONES SEQUENCE. TRANSITION FROM THIN IGNIMBRITESAND INTERBEDDED BRECCIAS UPWARD TO THICK CAPPING IGN-IMBRITES.  INTERACTION BETWEEN DIKES AND BEDDED

DEPOSITS (UTM 14Q0272690; 2324213)

At  the base of  the section exposed here  is a package ofpale green thin-bedded (5-15 centimeters) deposits com-posed  of  fine-grained  and  well-sorted  clastic  materialwith a considerable ash component. The strata have wavyshapes, suggestive of gentle folding, draping, or differen-tial  compaction  over  an  irregular  surface  that  does  notcrop  out  at  the  surface,  and  they  lack  cross-bedding.Some beds have rather poorly developed normal gradedbedding, while other beds exhibit flow texture. We thinkthese beds are best described as a rhythmic sequence ofmixed  fall and surge deposits, which were deposited  invery shallow water. The sequence passes upward  into aseries of  thin  to medium-thickness  (15–30 centimeters)pyroclastic  flow  deposits, which  include  surges, minorignimbrites  and  breccias  of  uncertain  origin,  possiblymedial portions of block-and-ash flows. Here, as in otherparts of the Calderones Formation, almost all the deposits

contain  fiamme converted  to dark green chlorite. Thereare many  interesting color variations  in  these beds –  insome  layers only  the  shard-rich matrix and  the  fiammeare green; other layers have green fragments in a grayishmatrix, and still other layers have both green lithic frag-ments and green fiamme/matrix. This series of beds con-tinues for several meters, until a contact is reached witha  package  of  thin  cross-bedded  layers  accumulatedalmost  exclusively  from  pyroclastic  surges.  The  surgelayers  are  overlain  by  a  series  of  green  thinly-beddedsandstones which are in turn overlain by another packageof surge-bedded tuffs, rich in large (up to 35 centimeters)angular  lithic  fragments  of  various  types  (GRC,  veinquartz, granite, etc.).

The pyroclastic  rocks  that make up  the summit ofCerro de la Loca are a group of thick ignimbrites whichform the culminating sequence of this part of Calderones.We interpret this entire package as a single cooling unit,accumulated  in  at  least  four  pulses  of  emplacement  orchanges  in  the nature of  the pyroclastic density current.The  degree  of welding  is  comparable  to  the  strongestwelding observed in any part of the Calderones; thin sec-tions  reveal  the presence of spherulites surrounding  thelithic fragments, embedded in a matrix with well definedeutaxitic texture. Each of the emplacement units has dif-ferent lithic fragments; for example, the lower most unitcontains sparse small fragments of  limestone as well asmany  slightly  larger  angular  fragments  of  Peregrinadacite,  while  the  upper  three  units  have  fragments  ofphyllite but lack limestone. The third emplacement unit,up  from  the  base,  has  scarce  lithics  of  small  size. Theuppermost unit is characterized by an abundance of verysmall lithics that varies little from base to top. It is per-haps  the unit with  the highest  lithic content of  the  fourunits that make up this composite ignimbrite. The lithicsare principally of reddish-brown  lavas and glassy whitelavas. Pumice is not apparent, but it may have been com-pletely masked by  secondary  silicification. This upper-most unit has  two  interesting physical  features  that arenot present in the lower ones. A prominent pseudo-strati-fication seems  to  reflect progressive aggradation  result-ing  from  instability of  the pyroclastic current  (Branneyand Kokelaar, 1992). The second interesting feature is thepresence of broad shallow pits in the uppermost surface,arranged in a regular grid, which may be the tops of fos-sil  fumaroles.  In  total,  the  thicknesses  of  the  four  ign-imbrite  emplacement  units  add  up  to  about  50 meters.

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 155

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 34: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Our interpretation is that these ignimbrites were eruptedduring the paroxysmal phase of the eruptions that formedthe  Calderones  sequence.  The  lithic-bearing  surgedeposits at  the base of  these  summit  ignimbrites corre-spond  at  least  in  part  to Layer  1  of Sparks  and  others(1973); some breccia sheets  intercalated with  the  lowermost of the obvious surge deposits may represent a dif-ferent mechanism of transport and deposition. 

A subtle Layer 2a, with shearing features and deple-tion of  larger grains, can be observed at  the base of  thefirst emplacement unit, and Layer 2b makes up the rest ofthe unit. Layer 3 deposits appear at  the  top of  the  firstemplacement  unit  as  a  thin  zone  of  laminated  layers,although it is difficult to confirm its identity because ofthe effects of secondary processes, and because it is prin-cipally exposed in the middle of the summit cliff. In addi-tion,  the  putative Layer  3  of  the  lower  unit  is  directlyoverlain by an interval of thin cross-bedded layers, whichalmost certainly constitute the Layer 1 surge deposits ofthe next emplacement unit. We have not determined theprecise compositions of any of the emplacement units inthis culminating sequence, but given the relatively high-sodium content of the plagioclases inferred form petrog-raphy, they could well be dacites.

In many places Calderones is cut by andesitic dikesthat are thought to be equivalents, and probably feeders,of the Cedro Andesite. The interaction between the dikesand  the  apparently  still  water-bearing  pyroclasticdeposits of the Calderones locally gave rise to a secondgeneration of pyroclastic products of phreatomagmatic tostrombolian  type.  We  can  observe  this  phenomenonabout in the middle of the section, where deposits of ashand  breccias  lie  unconformably  over  the  Calderonessequence adjacent to an andesitic dike. The dike also pro-duced  thermal  alteration  in  the  surrounding  layers  ofCalderones,  indurating  them  and  making  them  moreresistant to erosion than the parts not altered by the dike.The result of this process is that tabular erosional formsof the baked Calderones stand up above ground level onboth sides of the deeply eroded dikes. 

At  this  locality we will also see a deposit  that weinterpret as a  lahar. This curious  layer covers  the strati-fied layers of Calderones sequence with considerable dis-cordance. 

The  lahar apparently was emplaced  long after  theoriginal emplacement of the Calderones (possibly even inRecent times), and was possibly caused by the conjunc-

tion of intense faulting and abundant rain in this region.Boulders  of  the  purple  dacite  of  the  Peregrina  domeswere  caught  up  in  remobilized  non-indurated  falldeposits or other fine-grained pyroclastic layers, formingmudflows  that  flowed  along  small  paleochannels  thatmay  have  resulted  from  ground  cracking  during  smallearthquakes.

After  inspecting  the Calderones  section  and  other  fea-tures exposed at Cerro de La Loca, we will take our lunchbreak and enjoy the views in all directions, and then willreturn to the vehicles. 

STOP 2-4:  ARROYO DE LOS SILVESTRES:  BOULDER BEDS,PYROCLASTIC FLOW LAYERS AND SURGE LAYERS IN THE MEDIAL

FACIES OF CALDERONES

At this location we are a bit downstream from yesterday’slast  stop  (1-7),  on  an  elongate  fault  block  situatedbetween  two  large normal  faults with opposite dips. Aswe  face  downstream  (south),  the  SW-dipping El Cubofault is to our left, and the NE-dipping La Leona fault isto our right. Thus we are  in a major graben which mayhave formed before or during  the Calderones eruptions,although both faults have had further displacement afterthe Cedro lava flows were emplaced. Evidence for suchmovement  can  be  seen  in  the  drag  folding  of  theCalderones beds along the La Leona fault and in the factthat the Cedro Andesite was tilted to the NE along the ElCubo fault. We will walk a short distance down stream inorder  to  look  at  a  representative  portion  of  the medialfacies of Calderones. There are a number of repetitions ofthe  typical  sequence,  which  contains  (from  the  baseupward): surge  layers of slightly coarser grain size andmore pronounced,  larger amplitude duneforms  than aregenerally seen in Layer 1 deposits. These are overlain bythick  layers  (up  to  three meters) with  large boulders  invariable amounts of tuffaceous matrix. These, in turn, aresucceeded by ash-flow deposits with abundant conspicu-ously flattened and ramped pumices and abundant smalllithics of various rock types; the sequence is capped by apackage of very fine-grained surge layers with unusuallylow-angle cross-bedding. As we go downstream (up-sec-tion), the boulder layers vary from nearly monolitholog-ic  accumulations  of  Peregrina  dome  rocks  to  mixedassemblages  containing more  and  larger GRC bouldersand a significant quantity of andesite (Mesozoic La Luz

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES156

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 35: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

meta-andesite  and/or  GRC  hydrothermally  alteredandesite). Near  the point where we enter  the stream wecan see a number of interesting features associated withcomplex branching Cedro Dikes.

STOP 2-5:  CALDERONES VILLAGE:  DISTAL FACIES OF THE

CALDERONES FORMATION AND EVIDENCE OF ITS

PHREATOMAGMATIC INTERACTIONS WITH CEDRO DIKES

In  this  locality, far from  its known sources,  the compo-nents of  the Calderones  sequence are more varied  thanthose we  have  seen  in  its  proximal  and medial  facies(stops 2-1 thru 2-4). The section contains ignimbrites thatare  thinner  and generally  finer-grained  (there  are  someexceptions)  than  their  counterparts  closer  to  the  sourcearea. There are complicated  interactions with  the Cedrodikes; we will inspect the peperites and other interactionfeatures along the contacts between the rising dikes andthe  uppermost,  still  water-bearing,  tuffs  of  theCalderones. There  are  lenses  of  phreatomagmatic  tuffsinterbedded  with  magmatic  tuffs,  as  well  as  someandesite bodies  that  could be  invasive  lava  flows, nearthe dikes.

STOP 2-6: CERRO CORONEL: ENIGMATIC CAPPING UNIT OF

THE CALDERONES FORMATION AND A SUMMARY OF THE MODELFOR THE DEVELOPMENT OF THE VOLCANIC PACKAGE WITHIN

THE DISTRICT

We park  the  trucks close  to  the Humboldt shaft and wewill  walk  upslope  looking  at  the  upper  part  of  theCalderones section. Numerous ignimbrites with spectac-ularly  flattened  fiamme  in  ashy  matrix  material  areinterbedded with  increasingly  thicker  intervals of  surgedeposits. This section probably resulted from depositionin distributive channels and pyroclastic fans in the distalrunout  region  of  the  flow  currents,  and  the  pyroclasticmaterial was  accumulated  in water. The  thicknesses  ofthe layers become smaller near the top of the section. Thefinal  two meters  of  these  deposits  beneath  the  summitcliff of Cerro Coronel display a wide variety of structuresand a delicate style of the lamination. These layers are aseries  of  deposits  of  high-energy  surges,  that  precededthe  emplacement of  a  large  ignimbrite, which  caps  thesequence and form pronounced cliffs. These capping ign-imbrites  form  at  least  two  flow  units,  with  notoriousfluid-escape  channels  with  centimeter-scale  spacing  at

their tops. Another characteristic is the high lithic contentof  this deposit  (more  than 30% of  the deposit  in  someplaces). As  for  the  lithologic nature of  those  fragments(the overwhelming majority are of a moderately to high-ly welded  [?]  felsic  rock with  fine  flow  banding). Thematrix of the ignimbrite is generally poorly indurated ashnow  completely  devitried,  and  very  little  pumice. Wehave  an  alternative  explanation  for  this  capping  layer.With respect to its position along the ‘phreatomagmatic-magmatic spectrum,’ it is possible that it was formed byphreatomagmatic eruptive processes rather than by pure-ly magmatic processes. 

Tentative summary of the model for the formation of thevolcanic sequence in the District.

If any one thing is clear, it is that the Calderones is defi-nitely a volcanic unit. It is not a sandstone or a conglom-erate made up of detrital  fragments derived  from olderunits, which were transported into the depositional basinfrom  sources  outside  the  Mining  District,  solely  bystream  action,  as was  originally  proposed when  it wasstudied  by Echegoyén  (1970). Precisely  how much  re-working there was of primary volcanic deposits remainsan important question. Our present model has several ele-ments:

From the first surges of Losero to the final andesiticflows of Cedro, the volcanic products of the District wereprobably  associated  to  a  shallow  magma  chamber.Magma formed as a consequence of subduction and roseto a high crustal  level  in  the region during a part of  theearly Tertiary. At  the  time of  the volcanism  the  rate ofregional extension remained high. 

The eruptions that produced the Calderones were ofseveral different volcanological  types. They  include  thegrowth and collapse of domes, high-mass-flux eruptionsfrom the ring dike, and minor phreatomagmatic eruptionsrelated  to  the  rise  of  the Cedro  dikes  into  the  recentlydeposited  tuffs of  the upper member of  the Calderones.Because of the wide variety of eruptive mechanisms, aswell  as  the  variety  of  environments  of  transport  anddeposition,  the deposits are varied with respect  to grainsize, fragment shape and angularity, relative proportionsof  accidental  and  juvenile  components,  textures,  struc-tures, thickness of layers, and other parameters.

It  seems  probable  that  the  Calderones  eruptionsbegan with  the  rise  of  the  small  dacitic  domes  in  the

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 157

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 36: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

northwestern  part  of  the  Peregrina  Dome  Field.Successive  collapses  of  these  domes  produced  block-and-ash flows that were emplaced both around the domesand within recently formed grabens and/or river valleys.Events  in  the  northeastern  part  of  the Peregrina DomeField followed these early collapses without much of anintervening quiet interval. Initially, some larger and moresilicic  domes were  emplaced  thru  and  atop  rocks  thatincluded the Esperanza Formation, the GRC and the BufaIgnimbrite. It is possible that one or more of these domescontained  large  roof  pendants  of  the  EsperanzaFormation.  The  “interior”  portion  of  this  complex  ofdomes, wallrocks and roof pendants (interior with respectto the incipient caldera) collapsed along a fracture coin-cident with or parallel to the presently exposed ring dike,producing  the  megabreccia  with  its  zones  rich  inEsperanza fragments or Peregrina fragments, respective-ly. One good candidate for the scarp produced in this col-lapse  might  be  the  Veta  Falla  de  Villalpando  (J.Echegoyén, pers. comm., 2002).  It seems clear  that  thering dike was a very important source of the ignimbritesof  the Calderones  sequence,  especially  those  along  theCerro  de La Loca  ridge.  It  is  also  possible  that  zonesalong the trace of the ring dike formed initially as openfissures of  the extensional  type,  related  to  the principalfracture along which  the caldera wall collapsed  to formthe  megabreccia.  Calderones  tuffs  erupted  from  othervents might have filled these zones from above. 

Almost  all  the  deposition  of  the  CalderonesFormation  must  have  occurred  in  shallow  waters.Conversion  of  all  the  glassy materials  to  chlorite musthave been caused by the original heat of the pyroclasticfragments, rather than occurring much later, as a conse-quence of hydrothermal alteration of cold pyroclasts byrising hot  fluids.  It  is difficult  to know  for certain howmany  of  the  individual  eruptions  of  Calderones  tuffswere phreatomagmatic  in nature; some of  the  thin-bed-ded and very fine-grained deposits may be  the result ofphreatoplinian eruptions. 

Some  important  things  to  investigate  in  the  futureinclude the nature of the southeastern portion of the ringdike, the nature of the chloritization (isochemical or allo-chemical)  of  the  glassy  fragments,  the  timing  of  dis-placement along the major faults of the District, especial-ly the La Leona Fault, and the details of intrusive struc-tures, compositions and relative ages of individual bodieswithin the Peregrina Dome Field. 

DAY 3:  THE FINAL STAGES OF THE SIERRA MADREOCCIDENTAL ARC (LATE OLIGOCENE) AND THE BEGINNING

OF THE TRANSMEXICAN VOLCANIC BELT (MIOCENE) IN THEREGION BETWEEN GUANAJUATO AND SAN MIGUELALLENDE

Refer  to  Figures  8  and  9  for  locations  of  some  of  thestops.

We will  leave  from  the  lobby  of  the  base  hotel.From  here  we  will  hear  toward  the  exit  to  JuventinoRosas and San Miguel Allende. The measured distance inkilometers begins at the Santa Fe de Guanajuato Glorieta(traffic- circle/rotary/roundabout) in front of the HolydayInn Express hotel.

Km 0.0: Glorieta Santa Fe de Guanajuato. We  take  thehighway to Juventino Rosas and San Miguel Allende.Km 20.3:We stop at a prominent roadcut. The road herehas narrow shoulders; please be especially careful aboutthe traffic, which is both fast and heavy.

STOP 3-1: FLOW FOLDS IN THE CHICHÍNDARO RHYOLITE

In  this  road  cut  we  see  intense  folding  in  the  mid-Tertiary  rhyolites. This deformation  is not of  tectonicorigin; its origin is syngenetic with the emplacement ofthe  lava. Because  of  its  high  silica  content,  this  lavamust have been very viscous, and upon moving acrossthe surface of the earth, it must have been deforming ina complex way. Almost all the original glass is devitri-fied  and  hydrothermally  altered  zones  are  common.Tension cracks in fan-like arrangement are sporadical-ly visible in the crests and troughs of some of the flowfolds. Vapor-phase  topaz  occurs  in  some  outcrops  ofthe Chichíndaro rhyolite (but not in this particular one)along some of the flow-bands. These folds and the sub-vertical  flow  foliation  are  very  common  close  to  thecenters  of  emission  of  the  lava, which  in  this  regioncommonly forms large endogenous domes and tholoidsor coulees. This particular type of rhyolite is commonand abundant in the extreme southern part of the MesaCentral. Along with  low  to medium  grade  felsic  ign-imbrites they constitute the principal products of SMOvolcanism  in  the  region  (Aranda-Gómez  and  others,1983).  Labarthe  and  others  (1982)  have  estimated  athickness  of  ~1,000 meters  for  the mid-Tertiary  vol-canic sequence (K-Ar: 30–27 Ma) near the city of SanLuis Potosí.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES158

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 37: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Km  39.0: Intersection  of  the  highway  to  San MiguelAllende. We  turn north and park  the vehicles some fivehundred meters beyond the intersection.

STOP 3-2: PANORAMIC VIEW OF THE VOLCANIC SEQUENCE OF

THE MESA DE SAN JOSÉ DE ALLENDE (LATE OLIGOCENE TOMIOCENE). HIGH-STAND PORTION OF THE FLUVIOLACUSTRINEBASIN OF THE RÍO LAJA AND DRAG FOLDING OF BASIN CON-GLOMERATES ASSOCIATED WITH NORMAL FAULTING (UTM14Q0289371; 2311238)

At this locality we will discuss the sequence exposed inthe Mesa de San José de Allende, which can be seen inthe distance  to  the  southeast of us. We will also  take aclose look at the highway cut, which exposes sedimentsaccumulated  in  the marginal portion of a wide fluviola-custrine basin that extends from here across a broad areain central Mexico (Figure 3).

The Mesa de San José de Allende is located in thesouthernmost  part  of  the  Sierra  de Guanajuato.  In  thispart  of  the  sierra,  the  southern  boundary  of  the  SierraMadre  Occidental  province  and  the  TransmexicanVolcanic Belt province overlap, so  that  it  is possible  tofind volcanic rocks of both provinces in this sector. Cercaand others (2000) mapped and dated the units that makeup  this mesa  in particular  and  the  southern part of  theSierra de Guanajuato in general. The units exposed in themesa section unconformably overlie the Cedro Andesite(sensu  lato), which  crops  out  in  small windows  at  theedge of the mesa. A K-Ar age of 30.6 Ma was obtainedon  andesite  collected  at  this  site.  Above  the  Cedroandesite is a sequence of ignimbrites typical of the SMO;that  is  to  say,  large-volume  felsic  ignimbrite  sheets  ofbroad lateral extent. Within the mesa section two of theseignimbrites are exposed, the lower one having a K-Ar ageof 23.1 Ma and the upper one yielding an Ar40/Ar39 ageof  22.4 Ma.  The  mesa  is  crowned  by  andesitic  lavaswhose ages (13.2- 13.8 Ma) has been  interpreted as  theinitial eruptive phases of the Transmexican Volcanic Belt(Cerca et al., 2000).

In the roadcut you can see a normal fault which putsthe basin gravels  into  contact with  the Cedro  andesite.These gravels are in the hanging-wall block of the fault;they  are  relatively  coarse-grained  and  clast-supported.They show an open synclinal form, which we interpret asa big drag fold the downthrown block of a down-to-the-basin  normal  fault.  The  clasts  are  derived  from  the

Oligocene volcanic sequence; principally they are rhyo-lites and andesites ranging from subangular to subround-ed in shape. Clasts of andesite predominate close to thefault trace. Farther away from the fault the most commonlithology,  present  as  large  (0.3 meters)  to  small  (0.05meters)  subrounded  clasts,  is  a  reddish,  nearly  aphyricfelsic ignimbrite. Small subangular green chert clasts arealso common. 

At this site we are in the highest part of the Río Lajafluviolacustrine basin (Figs. 2, 3), far from the basin axis,possibly  in  a  depositional  environment  transitionalbetween  piedmont-type  alluvial  fans  and  high-standlakeshore  zones. We  think  the gravels were derived byrapid erosion of the footwall block of the fault and weredeposited  very  close  to  their  source,  at  the  foot  of  thefault scarp.

Km 49.5: Turnoff toward the village of Peña Blanca. Wewill park by the roadside.

STOP 3-3: SUCCESSION OF GRAVEL AND SAND DEPOSITS ACCU-MULATED IN ALLUVIAL FANS IN THE HIGHER PART OF THE RÍOLAJA FLUVIOLACUSTRINE BASIN (UTM  14Q0297588;2314632)

Intercalated gravel and sand deposits are well exposedalong the road cuts of the highway. These deposits werederived  principally  from  the  Oligocene  volcanicsequence.  Approximately  50%  of  the  sequence  isformed  by  lenses  of  gravel,  some  of which  appear  tohave  been  deposited  in well-defined  fluvial  channels.Clast size is, on average, about 5 centimeters, consider-ably less than that observed at Stop 3-2, and clast shapeis  more  rounded.  These  possibly  represent  fluvialdeposits  accumulated  in  braided  distributary  streams,which  transported  distal  alluvial-fan  deposits  downtoward  the central part of  the basin. The gravels occu-pied  shallow  channels,  and  the  sands  and  silts  weredeposited in adjacent pools. Looking in the direction ofPeña  Blanca,  we  can  see  a  resistant  unit  with  crudecolumnar joints. This unit is the San Nicolás Ignimbrite(K-Ar, sanidine, 24.8+/- 0.6 Ma; Nieto-Samaniego andothers,  1996),  which  is  found  here  intercalated  withgravels similar to those in the road cut.

We continue on the highway to San Miguel Allende. Aswe  descend  toward  the  Ignacio Allende Dam, we  can

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 159

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 38: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

observe that the average grain size in the gravel horizonsis continually diminishing. At the same time, the relativeamount of sand in the deposit is increasing notably.

Km  63.0: Village  of  La Ciénega  (UTM  14Q0306846;2311514). Along this part of the highway there is a smallroadcut where true lake sediments are exposed. West ofthe village there are more extensive outcrops of this sameunit. These rocks are made up of fine-grained felsic pyro-clastic material and appear as thin-bedded white silts andclays, in layers 5–10 centimeters thick. Some layers dis-play concentrations of small pumice fragments (lapilli).Concretions and wavy layers of light brown to yellowishbrown  chalcedony  are  common  in  this  sequence.  Thestratigraphic position of these layers in the larger fluvio-lacustrine  sequence of  the Río Laja Basin  is uncertain.Some lacustrine sediments are known to underlie and beinterdigitated  with  products  of  the  Palo  HuérfanoVolcano  (Stop  3-8)  while  other  lacustrine  layers  areknown  to  contain  an  early  Pliocene  fossil  fauna(Kowallis and others, 1998). Therefore we conclude thatin the Río Laja sequence, lacustrine deposits must occurat  several  levels with  different  ages. This  is what  onewould expect, given that the basin was formed as a resultof  tectonic activity  in several known pulses of differentages. It is logical to suppose that large lakes periodicallyappeared and were destroyed, perhaps  in different partsof a large complex basin.Km 73.2: Ignacio Allende Dam. The curtain of the damwas  constructed  in  a  narrow  canyon  excavated  in  asequence of unusually thick andesite lavas. In the roadcuts are outcrops of the Allende Andesite (K-Ar, whole-rock, 11.1+/- 0.4 Ma, Pérez-Venzor and others, 1996).In  the canyon of  the Río Laja  the Allende Andesite  iscut by andesitic domes. According to Cerca and others(2000),  the domes do appear  to be  in  intrusive contactwith the Allende Andesite, so they must be younger than~11 Ma.Km  77.2:  Intersection  of  the  highways  San MiguelAllende-Comonfort  and  San  Miguel  Allende-Guanajuato. Eastward from  this point,  in  the hill withthe  microwave  towers,  the Allende Andesite  uncon-formably  underlies  products  of  the  Palo  HuérfanoVolcano.Km 81.5: We will park on the right-hand shoulder of theroad for an overview of part of the San Miguel AllendeVolcanic Field.

STOP 3-4: VIEW OF PALO HUÉRFANO VOLCANO; PRODUCTSOF PALO HUÉRFANO ABOVE ALLENDE ANDESITE (~11–12 MA)AND INFERRED AGE OF THE SAN MIGUEL ALLENDE FAULT.

From this point looking south from the east side of thehighway,  one  can  enjoy  a  good  view  of  the  PaloHuérfano Volcano and  the primary dip of  its productstoward  the west.  Immediately  to  the  right of  the high-way you can see a mesa  tilted  to  the east. The base ofthis mesa  contains  rocks  of  the  basal Mesozoic  com-plex. The  rimrock  at  the  top  is  the Allende Andesite.The Allende Andesite was dated by Pérez-Venzor  andothers (1996) at about 11 Ma (K-Ar) and by Cerca andothers  (2000)  at  12.3 ±  0.3  (K-Ar). The  andesite  is  amicroporphyritic rock with a very fine-grained ground-mass. The phenocrysts account for less than 5% of therock;  they  are  hypersthene  and  augite,  which  rarelyreach even a millimeter in length. This contrasts greatlywith  the  texture and mineralogy of  the products of  thePalo Huérfano Volcano, which  are  always  porphyriticand  invariably contain phenocrysts of plagioclase sev-eral millimeters long. The precise location of the vent(s)from which the Allende Andesite was erupted is as yetunknown.

The  interpretation  of  Pérez-Venzor  and  others(1996) is that the Allende Andesite is independent of thePalo Huérfano Volcano and pre-dates  the  latest move-ment  on  the  San Miguel Allende  fault.  Similar  fine-grained  andesite mesas  underlie  the La  Joya  volcano,which is just to the east of Palo Huérfano. The dip of themesa surface suggests  that  there  is a  listric componentto  the  fault motion, which caused eastward  rotation ofthe  andesite  along  the N-S-striking  fault plane.  In  thehill  with  the  microwave  towers  near  the  village  ofCalderón,  an  unconformable  contact  between  theAllende Andesite and the overlying Palo Huérfano rocksis exposed.

Km  89.6: Glorieta/Roundabout  at  the  entrance  to  SanMiguel Allende. We turn to the east, following the free-way toward Querétaro and Dr. Mora.Km  93.2:  Ignacio  Allende  Glorieta/Roundabout.  Wecontinue on the highway toward Querétaro.Km 94.8: Intersection of Highway 111 and the highwayto Dr. Mora. We go straight, toward Querétaro.Km 110.0:We park here for an excellent overview of thecentral part of the San Miguel Allende Volcanic Field.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES160

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 39: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

STOP 3-5: JUNCTION OF THE ROAD TO GUADALUPE TAMBULA:PANORAMIC VIEW OF THE VOLCANOES PALO HUÉRFANO, LAJOYA, AND THE CERRO COLORADO DOME, AND ALCOCER-LAESTANCIA FAULT SYSTEM. 

From  this  point  on  the  edge  of  the  highway,  lookingtoward the southeast, we have a good panoramic view ofthe northeastern flank of the Palo Huérfano Volcano andthe Cerro Colorado Dome (Figure 9). The most notablefeature is that part of the lava flows from Palo Huérfanodip  to  the  south,  back  toward  their  source  vent  area.Pérez-Venzor and others (1996) show on their map a sys-tem of normal faults with average N80E strike and blockssuccessively  downthrown  toward  the  north  (Figure  8).These  authors  think  that  movement  along  listric  faultplanes, which  forced  the  layers  to  rotate  counterclock-wise (as seen from the east), caused the anomalous dip ofthe lava flows. The maximum age of the N80E fault sys-tem is given by the age of the volcano (~11 Ma). Thesefaults are parallel  to  the  system of  faults known as  theChapala-Tula system, which crosses the TMVB south ofthis area (Figure 2).

The Cerro Colorado dome is a volcano that predatesPalo Huérfano. It is composed of dacites and has a radio-metric age (K-Ar, plagioclase) of 16.1 ± 1.7 Ma (Pérez-Venzor et al., 1996). The age relationship is apparent onaerial  photographs  and  on  the  geologic  map,  becauseCerro  Colorado  acted  as  a  topographic  barrier,  whichdeflected  the  lava flows emitted from  the crater of PaloHuérfano.

Looking toward the SE we see the neighboring vol-cano, La Joya, which is very similar in age and morphol-ogy to Palo Huérfano. Valdéz-Moreno and others (1998)provide  a  good  report  of  the  geologic  evolution  of  thevolcano, as well as two K-Ar ages (Figure 10). The his-tory of La Joya  is similar  to  that of Palo Huérfano andbegins  with  an  andesitic  dome  called  El  Maguey.Although  this  dome  was  not  dated  radiometrically,  itseems likely that it was contemporaneous with the CerroColorado dome that underlies Palo Huérfano. In fact, thedomes  are  very  close  to  each  other. Later  fine-grainedandesitic lavas were emplaced in the area northeast of LaJoya;  these  lavas  resemble  the Allende Andesite petro-graphically  and may well  be  equivalent  to  it. Valdéz-Moreno  and  others  (1998)  called  these  lavas  “OlderAndesite.”  The  products  erupted  by  La  Joya  weredeposited  on  top  of  these  older  andesites.  The  initial

flows of La Joya package are andesitic porphyries whosemost  outstanding  characteristic  is  the  presence  of  lightgreen  enclaves  which  are  interpreted  as  glomerophe-nocryst  clusters  that  formed  part  of  the  ‘crystal mush’attached  to  the  walls  and/or  roof  of  the  subvolcanicmagma  chamber. These  lavas  yield  an  age  of  approxi-mately  10 Ma. Above  these  enclave-bearing  flows  aremore andesite  lavas, which built up much of  the  lowerpart  of  the  volcano. The  lavas  that  form  the  principalbody of the La Joya Volcano are dacites with K-Ar agesaround 9.9 Ma. Finally, the southern flank of the volcanowas partially covered by mafic andesites of 6.2 Ma, pro-duced by a field of cinder cones  located  to  the south ofthe  volcano.  Interesting  features  of  La  Joya  and  PaloHuérfano  are  the  broad  depressions  in  their  summitregions. These physiographic forms are the result of ero-sion of the volcanic craters to a broad circular to ellipti-cal depression roughly 3 kilometers wide and 5 kilome-ters long. This deep erosion was favored by intense alter-ation resulting from fumarolic activity (possibly continu-ing for a long time after the final stages of construction ofthe volcano). Further along the route we will have oppor-tunities  to observe  the dacitic flows, and we will go upinto the eroded ‘cirque-like’ summit area of La Joya.

Km 121.0: Village of La Monja. North of  the highwaythere is a small ledge of material from which andesite hasbeen quarried. We will park here for our next stop.

STOP 3-6:  VILLAGE OF LA MONJA:  BASE OF LA JOYAVOLCANO AND OUTCROP OF THE LOWER ANDESITE WITH GREENENCLAVES

Valdéz–Moreno and others (1998) considered these rocksas  lava  flows  entirely  pre-dating La  Joya,  but  now webelieve that in reality they are the first flows to come outfrom the volcano. From this locality Valdéz-Moreno andothers (1998) obtained an Ar40-Ar39 age of 10.4 to 10.9.The  rock  is dark gray  to black on a  fresh surface, withporphyritic  texture and aphanitic groundmass. The phe-nocrysts  form 15-20% by volume of  the  rock;  they areplagioclase and orthopyroxene. One of  the most notice-able  features of  the outcrop  is  the presence of  fracturesthat  divide  the  lava  flow  into  rough  and  irregular“sheets.” In other locations, such as the village of SantaInés, the spacing between the fractures is so regular thatit permits quarrying of  this  rock  type as a construction

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 161

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 40: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

material which is used as an ornamental facing stone onbuildings  and  as  a  fancy  paving  stone.  Seen  at  closerange,  the andesite contains yellow and green enclaves,which resemble medium-grained sandstones. Their sizesvary from 5 to 30 centimeters in diameter, and their formis  noticeably  rounded. We  think  these  inclusions wereonce part of the crystal mush attached to the walls/roof ofthe magma chamber;  such  features are common  in vis-cous lavas such as those that form domes. The enclavesare composed of crystals of pyroxene and plagioclase inan  interlocking  texture,  with  intersertal  glass  (Valdéz-Moreno and others, 1998). Lavas at a higher level on thevolcano (the Tambula Dacite of Valdéz-Moreno and oth-ers, 1998) contain similar enclaves.

At La Monja we will take the road toward La Barreta andLa Joya in order to go up to the summit of the volcano.We will be ascending  through several dacite flows withautobrecciated bases. The dacite is light grey, with phe-nocrysts of plagioclase and mafic minerals. The sequencebegins with pyroxene andesite at the base (e.g., La MonjaAndesite), and changes upward  to hornblende dacite atthe summit (i.e.,  the Pinalillo Dacite). The  lavas of  thisvolcano certainly were very viscous; they were emplacedas lobate flows with very high aspect ratios. Apparentlythe viscosity was increasing with time, culminating withshort flows of the coulee type.

Km 129.4 Summit of La Joya volcano.

STOP 3-7: EROSIONAL ‘CALDERA’ AT THE SUMMIT OF LA JOYAVOLCANO

Once we reach the summit we can see the broad cirque-like erosional form, which was developed from the orig-inal  eruption  crater. The  original  rock  has  been  totallyargillized  to a  slippery,  fragile, easily eroded yellowishclay.  In a  few places vestiges of  the original dacite canstill be seen, although it is highly altered by hydrothermalactivity close to the conduit of the volcano. Bit by bit theoriginal crater was widened and degraded by the erosionof  this argillized material until  it ended up as  the broaddepression we now see.

From  this  point we  begin  the  trip  back  to  the  city  ofGuanajuato. In San Miguel Allende we will make the lasttwo stops of the day.

Km  165.6: Ignacio Allende  glorieta/Roundabout.  Theplace where Highway 111 joins the freeway south of SanMiguel  Allende.  On  one  side  of  the  mall  where  theGigante supermarket  is  located, a paved  road  takes off.We  turn  to  the right and follow  the signs  leading  to  thepark called El Charco del Ingenio. Km 167.6: Entry gate of the botanical garden El Charcodel  Ingenio. We will  leave  the vehicles  and  follow  thepathway  that  leads  to  the  canyon  located  downstreamfrom the El Obraje Dam.

STOP 3-8: CHARCO DEL INGENIO:  EL OBRAJE IGNIMBRITE(~29  MA)  AND LAHAR PRODUCED BY PALO HUÉRFANOVOLCANO RESTING ON ASH AND/OR EPICLASTIC/VOLCANICMATERIAL DEPOSITED IN A LAKE (UTM  14Q0320281;2314024)

We  follow  the  trail  toward  the wall of  the dam and  thecanyon. At  the mouth of  the dam,  and  along  the northwall  of  the  canyon  the  rhyolitic  El Obraje  Ignimbritecrops out (Pérez-Venzor et al., 1996). This is an extensivelithologic unit, exposed principally  to  the north of PaloHuérfano,  in  the  footwall  block  of  the  San  MiguelAllende fault. At the base of the volcano itself, only twosmall outcrops of  this  ignimbrite have been  recognized(Figure 9), resting unconformably on the basal Mesozoiccomplex.

In this locality we estimate that the ignimbrite has aminimum  thickness  of  ~100 meters.  It  shows  a  roughzonation, evidenced by a change in the fracture density,and the degree of welding, as well as the presence of sev-eral  zone  s  of  flattened  lithophysae  partially  filled  byquartz  and  chalcedony. The  texture  of  the  rock  is  por-phyritic, with 25–30% of phenocrysts (quartz, sanidine,sodic plagioclase, and totally altered (?)hypersthene) setin an aphanitic matrix. We think that this unit is a goodcandidate for an ignimbrite that conforms to the progres-sive aggradation model of emplacement;  i.e.,  it  is com-posed of several packages which are separated by shearsurfaces, presumably  reflecting periodic  changes  in  theflow  regime  during  an  essentially  continuous  eruption.Discrete  shear  surfaces may  reflect  sudden,  temporaryincreases  in  boundary-layer  shear  between  particulateand  non-particulate  components  of  the  flow  (Branneyand Kokelaar,  1992,  and Branney,  in  press). Althoughthis  unit  has  neither  abundant  lithics  nor  obviouspumices, it does have some layers characterized by sub-

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES162

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 41: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

tle  development  of  ramp  structures whose  orientationssuggest  a  transport  direction  from  north-northwest  tosouth-southeast. 

Pervasive devitrification of original glass and localsilicification partly obscure original  textures  and  struc-tures within this unit.

The El Obraje Ignimbrite is very similar to volcanicrocks with radiometric (K-Ar) ages of ~32-27 Ma, whichform  the majority of  the outcrops  in  the  region  locatedbetween San Miguel Allende and San Luis Potosí.

Along  the  path  situated  on  the  south wall  of  thecanyon  are  some  outcrops  of  an  epiclastic/volcanicdeposit which  rests on crudely  stratified white pumice-rich  siltstones derived  from a  tephra  fall or  some othervolcanic  source. On  the  basis  of  their  appearance  andcomposition  (andesitic),  these  aquagene  pyroclasticdeposits  are  thought  to  come  from  Palo  HuérfanoVolcano (called the San Miguel Allende “tuff” by Pérez-Venzor  and  others,  1996).  The  fine-grained  sedimentshere are very similar to clastic material of lacustrine ori-gin (see description of the sedimentary sequence exposedin roadcuts near the village of La Ciénega), although wehave no certainty that they are correlatable, nor even thatin this locality they were deposited in a lake of any depth. 

Overlying  this  deposit  is  a  thick  (several  tens  ofmeters)  lahar  with  large  andesitic  clasts  in  a  muddymatrix,  probably  produced  by  Palo Huérfano Volcano.Exposures  of  the  base  of  this  lahar  and  the  top  of  thewhite  silt provide numerous  examples of  soft-sedimentdeformation in the lower unit; asymmetric load casts andshear features suggest that the lahar was emplaced fromsouth to north.

The  marked  contrast  in  the  thickness  of  the  ElObraje Ignimbrite in the regions located to the north andto  the south of  the N80W system of faults can be  inter-preted as evidence that this system could have been activebefore the formation of the Palo Huérfano Volcano. Theactivity  is constrained  to be  in  the  interval between  theemplacement of the ignimbrite (~29 Ma) and the age ofthe  volcano  (≤11Ma).  This  presupposes  that  the  ign-imbrite also was deposited in the zone presently occupiedby the volcano, but that after the faulting took place it wasalmost  totally  eroded  from  the  upthrown  (southern)block. An alternative interpretation is that at the time ofemplacement of the ignimbrite, the zone now covered bythe volcano constituted a basement high, which could notbe surmounted and covered by the pyroclastic flow.

We return to the vehicles to continue the excursion.

Km 169.6: Ignacio Allende glorieta/roundabout. We takethe freeway south from San Miguel Allende. At the road-cuts in the high stretch of this highway you can see vol-caniclastic  deposits  of  andesitic  composition.  Thesecame from Palo Huérfano and overlie rocks of the basalcomplex  and  isolated  remnants  of  the  El  ObrajeIgnimbrite.Km 171.6:We will pull off the road and park in a smallturnout, which affords an excellent view, to the north, ofthe scarp of the San Miguel Allende fault.

STOP 3-9: HIGHWAY ROADCUT ON THE FREEWAY: MESOZOICMARLS AND CALCAREOUS SHALES, MINOR THRUSTS, AND THE

AFOREMENTIONED PANORAMIC VIEW OF THE SCARP OF THE

SAN MIGUEL ALLENDE FAULT (UTM  14Q033318796;2311984)

At this locality we have several cuts that show in a spec-tacular way some  intensely deformed marine sedimentsof  the basal Mesozoic complex. The  sequence exposedhere  consists  of  marls  and  argillaceous  limestones,weathered  to brownish yellow and  reddish brown hues.In  some places we can  see  the color of  the  fresh  rock,which  varies  from  medium  grey  to  black,  possiblybecoming  darker  as  the  presence  of  organic  materialbecomes more abundant. Also present here are numeroussmall  veinlets  of  calcite  and  gypsum. The  sequence  iswell-stratified, but  in many places  the  lateral continuityof  layers  is  interrupted. Also,  the  rocks display a densefracture  pattern  of  tectonic  origin  (fissility,  or  spacedcleavage), that cuts across the layering at a relatively lowangle. Looking closely at some parts of this cut, you cansee overturned (many fully recumbent) folds on the orderof a few meters, with subhorizontal axial planes. In gen-eral, the cleavage is axial-planar to these nearly isoclinalsimilar folds, and there are numerous examples of cleav-age  refraction  between  layers.  In  some  layers  originalsedimentary (fluvial?) cross-bedding is preserved, beingonly  slightly  deformed  during  the  development  of  thefracture  cleavage.  In  addition  to  the meter-scale  folds,there  are  zones  of  microfolds  (decimeter-scale)  andcrenulations  (intense  folding  at  the  centimeter  scale  orless) in the clay-rich layers. Gypsum veinlets commonlyare parallel to the fracture cleavage, and they show sometendency to be especially close-spaced in the hinge zones

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 163

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 42: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

of  the  larger  folds; calcite veins  typically  form perpen-dicular to the axial-planar cleavage, along extension frac-tures, and in many places can be seen to cut the veinletsof gypsum.

Viewed  at  a  distance,  the  cut  shows  the  traces  ofseveral  faults with  relatively  low  dips.  This  is  evidentfrom  the  fact  that  the  layering  is  cut  and  displaced.Following with one’s gaze along  these  fault  traces,  it  ispossible  to  observe  that  they  do  not  cut  all  the  layersexposed in this outcrop, but are lost from view by passinginto  bedding-plane-parallel  surfaces,  or,  alternatively,they may be buried by overlying layers which are appar-ently not offset. It is not possible to make any visual cor-relation of the displaced layers so as to establish whetherthe movement on the faults is actually normal or reverse.The  interpretation  that  this  is  a  zone  of  thrusting withapparent offset toward the northeast is in agreement withthe  type  of  compressive  deformation  that  the  rocks  inthese outcrops show as a whole. We  think  that  the faulttraces  are  “lost”  in  this  cut  because  the  motion  wasaccommodated in part along the bedding planes. The verynature of  these rocks, extremely clay-rich, and  the pres-ence  of  small  quantities  of  gypsum  in  the  sequence,would  facilitate  this  type  of mechanical  response  to  acompressive  stress  at  high  crustal  levels. Viewed  in  amore regional way, this outcrop appears to be the footwallblock of a major thrust, since rocks of the Guanajuato Arccrop out in the arroyo located immediately to the south ofthis cut. They are possibly covered by later marine sedi-mentary  rocks; Chiodi  and  others  (1988)  recovered  anAptian-Albian ammonite from this locality.

From this overlook we have a view of the historiccenter of  the city of San Miguel Allende, which  is con-structed on  the  fault  scarp of  the  same name. This  is anotable topographic feature, which can easily be seen inthe region north of the Palo Huérfano Volcano. From thepoint where we made Stop 3-5 (the intersection with theroad  to Guadalupe  de  Tambula) Highway  111  is  con-structed on a small mesa which terminates abruptly uponreaching San Miguel. The  base  of  the  Ignacio AllendeDam  is  located  on  the  downthrown  block.  The  SanMiguel Allende  fault  has  an  approximately N-S  strike,the sense of motion is normal, and its trace is buried bythe products of Palo Huérfano. Thus, the age of its latestmovement has to be earlier than 11 Ma.

End of the road log for Day 3. We return to Guanajuato.

DAY 4: GEOLOGY OF THE BASAL MESOZOIC COMPLEX

We will  leave  from  the  lobby of  the Hotel Parador SanJavier,  travelling north on  the highway  toward DoloresHidalgo. Refer to Figure 5 for locations of stops.

Km 3.5: Road to the face of the Esperanza Dam and theLos  Insurgentes  campground. We  turn  left. About  250meters in from the highway is the dam, which was con-structed around 1894 by Ponciano Aguilar, a well-knownengineer  from Guanajuato  (aguilarite,  a  silver  selenoidthat was first described here in the Guanajuato District, isnamed  in  his  honor). This  reservoir  is  used  to  supplywater to a good part of the cit. At the south end of the damcan  be  seen  submarine  lavas  of  andesitic  composition,which are intercalated with the limestone and pelitic sed-iment sequence of the Esperanza Formation.Km 4.6:At the entrance to the campground we will leavethe vehicles and will walk along the road for about 300meters.

STOP 4-1:  CONTACT ALONG THE FAULT (VETA MADRE)BETWEEN ROCKS OF THE VOLCANOSEDIMENTARY AND VOL-CANOPLUTONIC SEQUENCES OF THE SIERRA DE GUANAJUATO.THE LA PALMA DIORITE: AN EXAMPLE OF THE INTERNAL COM-PLEXITY OF THE BASEMENT UNITS (UTM  14Q0265112;2329247 TO 14Q0264645; 2329081)

The  road  cuts  at  the  beginning  of  this  traverse  exposerocks of the volcanosedimentary sequence of the ArperosBasin. These rocks, which belong to the member less richin  limestone of  the Esperanza Formation of Echegoyén(1970), has a more chaotic style of deformation than thatobserved  at  Stop  1-1,  with  disharmonic  folding  andchevron-style  folds. This outcrop has veinlets of quartzand/or calcite filling extension fractures, and well-devel-oped shear zones which separate individual packages offolds. We attribute these fractures and zones of extensionto the proximity of this outcrop to the great normal faultnow occupied by the Veta Madre, which in this part of itstrace is a very broad zone of offset and mineralization. Aband of cataclasites or fault breccias, strongly oxidized,separates the volcano-sedimentary sequence from the LaPalma  Diorite,  which  is  one  of  the  units  of  the  vol-canoplutonic sequence (Figure 11).

La Palma Diorite is a very complex lithologic unit,which at  this  locality  is dominated by massive microdi-

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES164

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 43: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

orites and a group of dikes, some of them felsic tonalitesand others diabases.  In other outcrops of  the La PalmaDiorite  we  see  magmatic  breccias  and  zones  of  peg-matitic diorite. The great abundance of dikes with chilledmargins  and  the variable  textures of  the host  rocks  aredistinctive features of this unit.

We will return to the village of La Valenciana and fromthere we will take the road to Cerro El Cubilete.

Km  0.0:  Church  at  La  Valenciana.  The  road  to  ElCubilete begins here.Km 0.25: On  the  left  is  the  road  to  the La ValencianaMine, which is one of the most famous bonanzas of theDistrict. A few hundred meters from the road junction itis possible  to observe a majestic old building, which  isthe ruin of the great benefaction plants constructed by theSpaniards. The  road here crosses  the La Palma Diorite.From this point on, until we arrive at Cerro El Cubilete,the route provides many cuts with excellent exposures ofthe rocks of the Guanajuato Arc. Km  0.6: Guadalupe Mine. This  building, with  its  but-tresses in the form of stylized elephants, is in the processof  reconstruction, with  a high priority being placed onpreserving as much as possible of  the historic materialsand construction.Km 3.0: On the left is the village of Llanos de Santana,and some 200 meters to the right is the shaft of the SanElias Mine. The shaft is in the hanging wall block of theVeta Madre Fault.Km  4.7: On  the  right  is  the  road  that  leads  to  the LaCebada Mine, a property of the Peñoles Group. It is thefarthest west of the active mines of the Veta Madre sys-tem.  From  this  point,  the  road  follows  approximatelyalong the contact between the dike complex emplaced inthe La Palma Diorite and the Cerro Pelón Tonalite.Km 6.6: On the right is the road which leads to the vil-lage of Mesa Cuata, and which passes through the sum-mit of Cerro Pelón,  the  type  locality of  the unit of  thesame name. In this locality there is a plagioclase granitecut by dikes. Along the road one can see alternatively out-crops of the granite and outcrops of the La Palma Diorite.In some places hydrothermal alteration can be noted, aswell  as  intense weathering. Despite  these  features,  evi-dence of deformation of these rocks can be seen as well.Km 11.0: The road crosses the Cerro Pelón Tonalite. Onthe left, in the distance, is El Cubilete. 

Km 12.3: To the west is the old mining town of La Luz.At this site was the first discovery of gold and silver inthe  Sierra  de  Guanajuato,  which  dates  from  the  six-teenth century. The  road continues on  the Cerro PelónTonalite.Km 12.6: We will park on  the  shoulder  to  inspect  thisoutcrop.

STOP 4-2: CERRO PELÓN TONALITE CRISS-CROSSED BY DIA-BASE DIKES; FAULTING AND ASSOCIATED DRAG FOLDS (UTM14Q0261867; 2331021)

In  this roadcut  the exposure shows  the  tonalite and dia-base dikes which make a spectacular geometric pattern.These  dikes  are  similar  in  lithology  to  the  diabasesobserved cutting the La Palma Diorite at Stop 4-1. Theyare  interpreted  as  feeder  dikes  for  the  abundant  pillowlavas  of  the  volcanoplutonic  sequence.  However,  thenearly  horizontal  position  of  these mafic  bodies  seemsmore consistent with a group of deformed  sills. At  thislocality both the sills and their host rocks are cut by sev-eral small faults, and one can try to use the geometry ofthe drag folds and other features to decipher the sense ofmotion on the faults.

Km 13.9: We will pull off the road for a brief inspectionof the outcrop.

STOP 4.3: CERRO PELÓN TONALITE CUT BY DIABASE DIKES INUNDEFORMED CONJUGATE SETS (UTM  14Q0260277;2331960)

In this road cut we again see the Cerro Pelón Tonalite, cutby a good number of diabase sills, but the structural styleof these is quite different. In contrast to the sills at Stop4-2, where we see drag folds and irregular margins, thisgroup has planar margins, without evidence of  folding.They  commonly  form  conjugate  pairs  around  sigma-1.These two stops, with their contrasting structural styles,suggest  that  the  deformation, which  affected  the CerroPelón  Tonalite  after  the  emplacement  of  the  diabasicdikes and sills was heterogeneous on a small scale, beingbrittle in some places and brittle-ductile in others.

Km 14.2: On the right is the church of the village of LaLuz, and in front of us is the astronomical observatory ofthe University of Guanajuato.

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 165

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 44: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Km 14.8: At the bottom of the gorge, on the right, is theBolañitos Mine,  a property of  the Peñoles Group.  It  isone of the few active mines on the La Luz vein system.Km  15.5: On  the  left  is  the  abandoned  GolondrinasMine, also a property of Peñoles. Some 200 meters southof the turnoff is the observatory. At this site we have thecontact between the La Palma Diorite, with its dike com-plex,  and  the  pillow  lavas  of  the  volcanoplutonicsequence. From this point on, the road crosses both pil-lowed and massive lavas.Km 16.1: On the right is the road to the Bolañitos Mine;in the distance, in the same direction is Cerro El Gigante,which is covered by mid-Tertiary volcanic rocks.Km 17.2: The road we are following joins the old road tothe village of La Luz.Km 17.7: On the right is the road to the Asunción Mine(Peñoles); close to us is a small ridge on top of which aresome antennas. The hill is composed of rocks consideredto belong  to  the La Palma Diorite  (the dike complex  isprominent here). This outcrop is interpreted as a klippe.The dike complex  rests on  the pillow  lavas of  the vol-canoplutonic sequence, and it is unlikely that the sectionis overturned. The klippe is cut by the master fault of theLa Luz vein system, which crosses the road at this point.Km 18.8: On the left is the cemetery of La Luz, which islocated on another small klippe. In front of us is Cerro ElCubilete,  and  on  the  right  is  the  El  Bajío  Plain  ofGuanajuato. The road continues on volcanic rocks of theLa  Luz  Formation  (basalts  and  andesites),  which  arealmost completely free of vegetation.Km 20.3: We will stop  to observe  the  low outcrops onthe left. 

STOP 4-3:  SUBMARINE LAVAS OF THE VOLCANOPLUTONIC

SEQUENCE(UTM 14Q0256236; 2328009).

The objective of this stop is to show the submarine lavaswith  pillowed  basalts  of  the  La  Luz  Formation(Echegoyén,  1970),  their  normal  stratigraphic  position(evidenced by the geometry of the pillows) and the vari-able  nature  of  the  deformation which  affects  them.  Ingeneral, deformation is controlled partly by the lithologyand partly by discrete shear zones. A this stop, the pene-trative  deformation  is well  developed  in  the  originallyhyaloclastitic  matrix  between  the  pillows  of  lava.Walking along the road toward the village of La Luz, onecan  see  that  the basalts were also affected by deforma-

tion, which converted them into chlorite schists. In someplaces  the basalt  is better preserved within  a matrix ofmylonitic schist. In the less deformed pillows one can seevesicles around their margins. Although their lithology isin broad aspect similar to that of the lavas and tuffs inter-calated in the Esperanza Formation (Stop 1-1.) in the vol-canosedimentary  complex,  these  lavas  of  the  La  LuzFormation are thrust over the volcanosedimentary rocks.We  think  their environment of accumulation was closerto the arc axis, and therefore constitute a separate forma-tion. 

Km 20.5: On the right there is a dirt road heading towardthe village of Los Lorenzos. We  can  still  see Cerro ElCubilete  in  front  of  us.  From  this  point  on,  the  LaValenciana-El Cubilete  road  passes  through  one  of  themost evolved facies (in terms of magma composition) ofthe whole Mesozoic  volcanic  sequence. This  sequenceincludes dacites and rhyodacites (including some kerato-phyres), as well as pyroclastic rocks of the same compo-sition.Km 23.3: We will pull off the road here to take a look atthe long outcrop on the right.

STOP 4-4: PYROCLASTIC ROCKS METAMORPHOSED TO CHLO-RITE SCHISTS AND INTENSELY DEFORMED (UTM14Q0254905;2325895).

Along several tens of meters the road here crosses chlo-rite  schists  which  are  interpreted  as  metamorphosedpyroclastic  rocks  (probably  andesitic  to  basaltic  tuffsbefore metamorphism). They were subjected to multipleepisodes of deformation. The early schistosity was fold-ed by a later compressional event. Most of the microfoldsin  this area have axial planes  that strike NW-SE. If  thissection has not been overturned, the schistosity indicatesright-lateral  shear,  or  north-over-south. The most  spec-tacular and elegant feature in this outcrop is the markedcontrast  in  deformational  style  between  two  types  oftuffs. The mafic ash-rich  tuff developed a close-spacedcleavage, crinkle-folds and small anastomosing veinletsof quartz in the cores and hinge zones of the microfolds.Its neighbor, on the other side of a small thrust, is a tuff(probably andesitic) with relatively abundant crystals. Itresponded differently to the deformation, with a parallelstyle of  folding  rather  than  the similar-fold style of  thefine-ash tuff.

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES166

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO

Page 45: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

Km 24.8: Road crossing. On the left is the road that goesdown to the highway at Silao; to the right is the road thatclimbs to the summit of Cerro El Cubilete and the sanc-tuary of Cristo Rey.Km 24.8: The road crosses unconsolidated gravels andsands of Tertiary age, later than the Late Oligocene andearlier  than  the mid-Miocene, and goes up  toward  themonument  of  Cristo  Rey  through  andesites  of  mid-Miocene age  (the El Cubilete Andesite, K-Ar, whole-rock,  ~13.5  Ma:  Aguirre-Díaz  and  others,  1997).Unfortunately a stone wall constructed along the edgeof  the  road  prevents  our  seeing  the  gravels. We willvisit an outcrop (Stop 4-6) of these gravels on the roadwhich goes to Silao. At the very top of the hill a chapeland  the Cristo Rey monument were constructed. Thissanctuary  is  considered  an offering  in honor of  thosewho  died  during  the  Cristera  Revolution,  whichoccurred en the decade between 1920 and 1930 in thisregion.

STOP 4-5: CERRO EL CUBILETE: A PANORAMA OF THE SIERRADE GUANAJUATO AND ITS SURROUNDINGS (UTM14Q0253836; 2325061).

Views  around  the  Sanctuary  of  Cristo  Rey.  From  thispoint,  at  2590 meters  above  sea  level  and  700 metersabove  the El Bajío Plain, one can see  the principal fea-tures of the Sierra and its surrounding areas:To the WNW is El Bajío, with the city of León at its west-ern end. More to the right is the NW part of the Sierra deGuanajuato;  there  the  vocanoplutonic  sequence  of  theGuanajuato Arc and the volcanosedimentary sequence ofthe Arperos Basin  have  been  intruded  by  an  extensiveearly Tertiary  (53+/-  3  and  51+/-  1 Ma, K-Ar,  biotite:Zimmerman  and  others,  1990)  batholith  known  as  theComanja Granite. Close to us are outcrops of a massivediorite  exposed near  the village of Tuna Mansa. Theseplutonic  rocks  were  thrust  over  the  submarine  lavaswhich we saw at Stop 4-3, near Cerro El Cubilete. Thistectonic contact is visible in the downthrown block of theVilla de Reyes graben.To the north are the two hills El Gigante and La Giganta,which are crowned by andesites of Miocene age,  simi-lar(?) to those here at El Cubilete, but of different ages.The depression to the west of El Gigante and La Gigantais  the Villa  de  Reyes  graben,  a mid-Tertiary  structurewith a N45E orientation. The graben has about 150 kilo-

meters of  length and  in  the Sierra de Guanajuato  termi-nates against  the El Bajío Fault  (Figure 3). The masterfault on the east side of the graben puts into contact themassive diorite and the submarine lavas. At the center ofthe graben  is  the village of Arperos,  and  farther north,inside the graben, is the Sierra El Ocote, a rhyolite domewith tin and topaz (Figure 2). The Villa de Reyes grabenis the northwestern tectonic limit of the Veta Madre.To the east of Cubilete is the city of Guanajuato, whichwas  constructed  in  a  depression  bounded  by  the  threemajor faults of La Aldana, Veta Madre and El Bajío. Thehigh area to the northeast of the city of Guanajuato is theSierra  de  Santa  Rosa,  covered  principally  with  mid-Tertiary  felsic volcanic  rocks. Beyond  the Sierra  is  thePalo Huérfano Volcano, which we  saw  yesterday.  SanMiguel Allende  sits  north  of  the  volcano.  In  the  samedirection is a depression oriented ENE-WSW, known asthe La Sauceda graben, a late Cenozoic structure whichforms the southeastern boundary of the Veta Madre sys-tem and also the southeastern boundary of the Sierra deGuanajuato.To the southeast on a clear day one can see the oppositeend of the El Bajío Plain and some of the volcanoes of theTransmexican Volcanic Belt, such as La Gavia, Culiacánand La Batea. To the south bordering the El Bajío depression is the faultzone of the same name. The trace of the fault is close tothe base of the mountains, near the village of La Ermita.This fault was active in the late Cenozoic and caused rel-ative sinking of the Bajío block relative to the Sierra deGuanajuato.  This  is  demonstrated  by  the  sequence  ofgravels and the andesite of El Cubilete, which has beendisplaced ~600 meters upward with respect  to  its coun-terpart on the downthrown El Bajío block. An estimate ofthe  rate of displacement on  the  fault, assuming  that  the600 meters were  accumulated  in  the  last  13.5 millionyears is 0.04 millimeters per year. 

STOP 4-6:  CERRO EL CUBILETE:  GRAVELS AND ANDESITIC

LAVAS OF TERTIARY AGE CROWNING THE MESOZOIC BASEMENTOF THE SIERRA DE GUANAJUATO

At  the  base  of  the Cristo Rey monument  are  exposedunconsolidated fluviolacustrine deposits composed prin-cipally of clasts of volcanic rocks derived from the mid-Tertiary units of the Sierra de Guanajuato, which includeignimbrites,  rhyolitic  dome  and  flow  rocks,  and

FIELD TRIP 6: THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN CORDILLERA—FROM THE EARLY CRETACEOUS TO THE MIOCENE, GUANAJUATO 167

GUIDEBOOK FOR FIELD TRIPS OF THE 99TH ANNUAL MEETING OF THE CORDILLERAN SECTION OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA

Page 46: FIELD TRIP APRIL 5–8 - terra.geociencias.unam.mxterra.geociencias.unam.mx/~ger/2003_Igeol_Three_arcs.pdf · FIELD TRIP 6: APRIL 5–8 THREE SUPERIMPOSED VOLCANIC ARCS IN THE SOUTHERN

andesites.  Fragments  derived  from  the  basal Mesozoicsequence are relatively rare. All the clasts in this depositare well rounded, and they are supported by a matrix ofcoarse sand, fine gravel and silt. The deposit has a poor-ly developed  stratification, marked by changes  in grainsize in the finer-grained clastic deposits, and by lenses ofcoarse gravel. These deposits  reach an aggregate  thick-ness  of  150 meters  in  their  thickest  part,  but  they  thinagainst the Mesozoic rocks, indicating that this is the fill-ing of a paleochannel formed by erosion of the Mesozoicrocks. No fossils have yet been reported in this sedimen-tary  sequence,  but  it  is  inferred  to  be  early  to middleMiocene, based on the fact that the youngest lithic claststhat  it  contains  are  from  late Oligocene  (around 27–30Ma), and that this deposit is covered by andesite lavas ofmid-Miocene age.

Resting  unconformably  on  the  fluviolacustrinedeposits  is  a  thick  subaerial  andesitic  lava  flow, whichcaused  hydrothermal  alteration  at  the  contact  with  thegravels and sands. The base of the flow is an autobrecciawhich  changes  upward  to  a  zone  with  well-developedcolumnar joints. Above this zone, without a marked inter-ruption other than a prominent horizontal joint, is anotherthick andesite, very similar  in  texture  to  the earlier one.This one has a base with intense subhorizontal platy joint-ing which passes upward into a thick columnar zone in themiddle part, and culminates with a zone of subhorizontalplaty jointing in the uppermost part. In total the andesitesums up to 70 meters of thickness and we consider that itcould be formed by two flows. An alternative interpreta-tion is that the El Cubilete Andesite is actually one verythick  (intracanyon?)  flow with  complex  colonnade-and-entablature structure. Apparently the lava flowed down apaleochannel similar to that in which the underlying grav-el and sand were deposited, but we do not know from thissmall remnant whether or not the lava flow itself was con-fined by canyon walls. We think the El Cubilete Andesite,like  the  volcanoes  of  the San Miguel Allende VolcanicField (Day 3), is associated with the earliest phases of vol-canism of the Transmexican Volcanic Belt.

From this stop we will head for the Bajío Airport, wheresome members  of  the  group will  board  their  flights  to

return  home.  Those  participants  who  can  remain  inGuanajuato will be able to visit outcrops of the ComanjaGranite with us.

STOP 4-7: THE COMANJA GRANITE: A PALEOCENE BATHOLITHWITH ABUNDANT TOURMALINE IN MAGMATIC, PNEUMATOLYTICAND HYDROTHERMAL PARAGENESES (UTM  14Q0246333;2338599)

In  the vicinity of El Rancho Los Alamos, we will visitan  outcrop  of  the  Comanja  Granite.  This  part  of  thebatholithic  body  is  characterized  by many  large  phe-nocrysts  of  alkali  feldspar  with  prominent  Carlsbadtwinning;  the coarse-grained groundmass has abundantquartz, a bit of plagioclase (probably albite), and a traceof biotite. There are some parts of this outcrop that haverough alignment of the phenocrysts, as if they were flowdomains alternating with static domains, or possibly thisis a secondary structure imposed upon the granite. Thereis  a  rhombic  pattern  of  fractures,  some  of which  arefilled by aplite dikes. There are also enclaves a few cen-timeters in diameter of very fine-grained material with-in  the coarser-grained granite. Tourmaline  is present  inmiarolitic cavities, in which it has the common doubly-terminated  form;  in  the pegmatitic domains within  thegranite it has other habits. This mineral is also present asa magmatic phase, in acicular form, and in hydrothermalbreccias in massive microcrystalline to cryptocrystallineform. One can  see, about halfway up  the  slope of  thishill, a wide brittle shear zone, which has various mix-tures of massive  tourmaline with granite  fragments ofdifferent sizes and degrees of comminution. These mix-tures  range  from  jigsaw-puzzle  arrangement  of  largergranite  fragments  and  relatively  little  tourmaline,  to  adistinctive “rosette” pattern of rounded granite clasts ina  matrix  of  tourmaline  and  very  finely  comminutedgranitic material and secondary silica,  to massive  tour-maline with little or no granite. From time to time tracesof pyrite and other  sulfides can be  seen  in  these  shearbands.  It  seems  probable  that  a  careful  search  of  thisoutcrop  and  its  surroundings might  reveal  some  smallroof pendants of rocks of the volcanosedimentary com-plex. 

ARANDA-GÓMEZ, GODCHAUX, AGUIRRE-DÍAZ, BONNICHSEN, AND MARTÍNEZ-REYES168

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, INSTITUTO DE GEOLOGÍA, PUBLICACIÓN ESPECIAL 1             GEOLOGIC TRANSECTS ACROSS CORDILLERAN MEXICO