Middle Miocene peralkaline volcanism of northwestern Mexico (Sonora) - Mineralogy, geochemistry, geodynamic implications
Le volcanisme hyperalcalin d'âge miocène moyen du nord-ouest du Mexique (Sonora). Minéralogie, Géochimie, cadre géodynamique
Résumé
A peculiar volcanic episode represented by peralkaline rhyolites and ignimbrites characterizes the continental break up that preceded the opening of the Gulf of California. Peralkaline rocks outcrop at the northwestern end of the Sonora State, east of the large Quaternary shield volcano of El Pinacate, and in the vicinity of the town of Hermosillo, in the central part of the State. Field studies, 40Ar/39Ar geochronology, mineral chemistry, geochemistry and isotopes (Sr, Nd, Pb) contribute to establishing the stratigraphy of the Tertiary volcanic successions and the petrogenesis of the peralkaline rhyolites. Variations in Sr isotopic ratios are evidence of contamination by the Precambrian crust. Modelling of the isotopic data support an origin for the peralkaline rhyolite by fractional crystallisation of transitional basalts in a shallow reservoir, with about 10 % contamination. Evidences of mixing also indicate that these liquids evolved in a periodically opened system. The distribution of the Middle Miocene peralkaline volcanism in Sonora is not fortuitous. The Pinacate area constitutes the southermost outcrops of a N-S belt of Miocene peralkaline rhyolites emplaced on the western margin of the North American craton. Outcrops of central Sonora are the counter part of similar sequences present in the Puertecitos area, in northern Baja California. These two groups are located on a major lithospheric discontinuity represented by the limit between the North American craton and the accreted exotic fragments of the Guerrero terranes. Volcanism seems to be related to asthenospheric upwelling (slab window ?) that induced lithospheric thinning and partial melting producing transitional basaltic magmas.
La mise en place de laves et d'ignimbrites rhyolitiques de nature hyperalcaline marque le début de la rupture du bloc continental qui a précédé l'ouverture du Golfe de Californie. Ces roches affleurent à l'est du grand volcan bouclier quaternaire du Pinacate ainsi que dans la région d'Hermosillo. Les données de terrain, couplées à des déterminations géochronologiques 40Ar/39Ar, à une étude minéralogique fine, aux données chimiques et isotopiques (Sr, Nd et Pb) ont permis d'établir l'âge Miocène moyen du volcanisme hyperalcalin et de préciser les conditions de genèse et d'évolution de ce magmatisme. Les données isotopiques marquées par une grande variabilité des rapports en strontium, soulignent une contamination par la croûte précambrienne. Les modélisations effectuées sont en accord avec une origine des liquides acides hyperalcalins par cristallisation fractionnée à partir de basaltes transitionnels, dans des réservoirs superficiels, avec une contamination de l'ordre de 10 %. Des évidences de mélanges magmatiques montrent que ces liquides n'ont pas évolué en système fermé. Les affleurements de la région du Pinacate constituent le prolongement méridional des manifestations miocènes de même nature situées sur la bordure du craton nord-américain, depuis le Nevada jusqu'à la Californie. Le volcanisme du Sonora central est l'équivalent des formations qui affleurent dans la région de Puertecitos, en Basse Californie. Ces deux ensembles sont situés là aussi sur une limite lithosphérique majeure entre le craton nord-américain et les terrains accrétés des Guerrero terranes. Ce volcanisme est lié à des remontées de matériel asthénosphérique (slab window ?) qui ont favorisé les phénomènes d'amincissement lithosphérique et de production de magmas basaltiques de type transitionnel.