The Zicapa Formation of southern Mexico: stratigraphic revision, sedimentology and sedimentary environments

María Isabel Sierra-Rojas*, Roberto Stanley Molina-Garza

Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, Querétaro 76230, México. *misierra@geociencias.unam.mx

Manuscrito recibido: Agosto 23, 2013 ]]> Manuscrito corregido recibido: Febrero 27, 2014
Manuscrito aceptado: Marzo 1, 2014

RESUMEN

El Cretácico Inferior del oeste de México se ha interpretado como el registro de magmatismo y sedimentación en un sistema de arco de islas separado de la margen continental por una cuenca marginal, al este de la cual se desarrolló un sistema de plataformas calcáreas sobre el basamento metamórfico pre-Mesozoico. Las características sedimentológicas y las relaciones de facies de las rocas de la Formación Zicapa en el norte de Guerrero y sur de Puebla, permiten inferir la presencia de magmatismo calcialcalino en el occidente del núcleo continental de México en el Cretácico Temprano, previo al desarrollo de la plataforma Guerrero-Morelos en el Albiano. La Formación Zicapa registra un ambiente de sedimentación continental cercano a la costa con evidencias de, al menos, una transgresión y presencia de volcanismo intermedio de ~130 Ma. Para mejorar el conocimiento de la estratigrafía del sur de México en el Cretácico Inferior, se propone dividir la Formación Zicapa en cinco miembros: el Miembro Cerro La Cruz, compuesto por un conglomerado basal, el Miembro San Juan de las Joyas, de carácter calcáreo, el Miembro Ajuatetla, de carácter siliciclástico y de ambiente transicional marino, el Miembro San Andrés, de carácter volcanosedimentario y el Miembro río Poblano, dominado por limolita y lutita roja con algunas intercalaciones de caliza. La edad máxima de depósito de la Formación Zicapa fue determinada con base en análisis U-Pb por ablasión láser de circones detríticos, obteniendo una edad para la parte media de la formación (Miembro San Andrés) de 133±1.3 Ma. Junto con unidades como las formaciones Chapolapa, Xonamanca y Atzompa, la Formación Zicapa apoyan la interpretación de la margen oeste de Oaxaquia como una margen convergente durante el Barremiano-Aptiano.

Palabras clave: facies sedimentarias; volcanismo calcialcalino; Cretácico Temprano; Formación Zicapa; México.

ABSTRACT

The Lower Cretaceous of western Mexico has been interpreted as the record of magmatism and sedimentation in an island arc system, separated of the continental margin by a marginal basin, east of which a system of carbonate platforms was developed on the pre-Mesozoic basement. The sedimentological characteristics and facies relations of the Zicapa Formation in northern Guerrero and southern Puebla allow us to infer the presence of calc-alkaline magmatism in western margin of mainland Mexico during the Early Cretaceous, prior to the development of the Albian Guerrero-Morelos platform. The Zicapa Formation deposited in a continental environment near the coast with the presence of ~130 Ma intermediate volcanism and evidences of, at least, one transgression. To improve the knowledge of the Early Cretaceous stratigraphy of southern Mexico, we suggest to divide the Zicapa Formation into five members: the Cerro La Cruz Member which consists of a basal conglomerate, San Juan de las Joyas Member, made of limestone, the Ajuatetla Member of siliciclastic and transitional marine environment, the San Andrés Member with volcanosedimentary character and the río Poblano Member, dominated by red siltstone and shale interbedded with some limestone. The maximum depositional age for the medium part (San Andrés Member) of the Zicapa Formation is 133±1.3 Ma, from detrital zircon U-Pb laser-ablation geochronology. Strata of the Chapolapa, Atzompa, and Xonamanca formations, together with the Zicapa Formation support interpretation of a convergent margin in western Oaxaquia during Barremian-Aptian time.

Key words: sedimentary facies; calcalkaline volcanism; Early Cretaceous; Zicapa Formation; Mexico.

INTRODUCCIÓN

El Cretácico Temprano del oeste de México se caracteriza por el registro de magmatismo y sedimentación en un sistema de arco de islas separado de la margen continental por una cuenca marginal, al este de la cual se desarrolló un sistema de plataformas calcáreas sobre un basamento pre-Mesozoico (Martini et al., 2011). Este es el caso de la plataforma Guerrero-Morelos del Albiano en Guerrero, construida en la margen occidental del terreno Mixteco (Figura 1). Al oeste de dicha plataforma existe el registro de volcanismo de arco y sedimentación peri-arco del Terreno Compuesto Guerrero (Centeno-García et al., 2003; Centeno-García et al., 2008). Subyaciendo a las rocas calcáreas de la Plataforma Guerrero-Morelos, aflora la Formación Zicapa (de Cserna et al., 1980), objetivo del presente estudio, en el que mostramos que magmatismo calcialcalino está presente en las secuencias del Barremiano-Aptiano del terreno Mixteco. En trabajos previos sobre la Formación Zicapa se reporta principalmente su ubicación, paleontología y descripciones litológicas (de Cserna et al., 1980; Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez, 2010 y Pantoja-Alor, 1990).

A nivel regional, para el sur de México, se puede considerar que el registro sedimentario del intervalo Berriasiano-Barremiano en la margen Mixteco/Oaxaquia, representa una pieza clave para entender la historia geológica de esta región. En el presente trabajo abordamos el aspecto de los ambientes de depósito, la presencia de volcanismo andesítico y los posibles escenarios paleogeográficos para el depósito de la Formación Zicapa, lo cual permitirá entender de mejor manera los procesos tectónicos que ocurrieron en el suroccidente de México.

Además de conocer los ambientes de depósito en un área y en un tiempo específicos, nuestro trabajo permitió analizar las posibles áreas fuente de los sedimentos, su relación con la tectónica local o regional y correlacionar regionalmente con otras unidades en ambientes sedimentarios y tectónicos similares.

La integración de cartografía geológica, sedimentología y geocronología permitió proponer un modelo de transición tectónica durante el Cretácico Inferior en el sur de México. El análisis de facies fue fundamental para determinar un ambiente de sedimentación transicional marino, con aporte inicial de sedimentos con procedencia continental, desde los macizos metamórficos circundantes, y un aporte posterior de fuentes volcánicas que dominó la composición del sedimento durante un período que antecede la formación de la plataforma Guerrero-Morelos. Se propone también una revisión de la nomenclatura estratigráfica de la Formación Zicapa para incluir intervalos de depósitos calcáreos e intervalos de volcanismo y depósitos volcaniclásticos no incluidos en la definición original de la formación. De acuerdo con esta revisión, se propone definir formalmente la Formación Zicapa en cinco miembros que pueden ser correlacionados en dos localidades diferentes, lo que facilita, además, la correlación regional.

LOCALIZACIÓN Y MÉTODOS

La Formación Zicapa del Cretácico Inferior (de Cserna et al., 1980) aflora en la Sierra Madre del Sur, en la región de la Montaña de Guerrero, desde el sur de Puebla hasta el sur de Guerrero, en las inmediaciones de la ciudad de Chilpancingo. Su localidad tipo fue propuesta al sur del poblado de Zicapa (de Cserna et al., 1980), ubicado en el municipio de Copalillo, estado de Guerrero, sobre el curso del río Mezcala, conocido en el área como río Poblano. En esta localidad la Formación Zicapa está compuesta por capas rojas de arenisca, lutita, conglomerado polimíctico, con presencia de capas decimétricas a métricas de caliza, marga y, localmente, rocas volcánicas y volcaniclásticas (Fitz-Díaz, 2001; Fitz-Díaz et al., 2002; Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez, 2010).

El presente trabajo se basa en el análisis detallado de la Formación Zicapa en dos localidades: una en la localidad de Pilcaya-San Miguel la Ciénaga en la cuenca alta del río Balsas, cerca de Chiautla de Tapia, estado de Puebla; la otra en San Juan de las Joyas, al norte del estado de Guerrero y cerca de la localidad tipo (Figura 1). Este estudio presenta la integración de datos litológicos y sedimentológicos colectados durante tres campañas; se construyeron las columnas estratigráficas y se muestrearon diez secciones estratigráficas a lo largo de terracerías, brechas y algunos pequeños arroyos. Por la calidad de los afloramientos, no fue posible hacer una análisis completo de variaciones laterales de facies, sin embargo, dada la continuidad de la mayoría de las secciones compuestas, sí fue posible documentar de forma general los patrones de distribución de facies.

Por otro lado, el estudio de circones detríticos tiene una amplia aplicación en la sedimentología, ya que lleva a determinar la edad máxima de depósito, reconocer hiatos en el registro geológico y determinar las características de las fuentes o proveniencia, permitiendo evaluar reconstrucciones paleogeográficas regionales (Fedo et al., 2003).

La metodología utilizada para el análisis de circones consistió en el muestreo de areniscas de grano medio y brechas andesíticas, las cuales fueron trituradas en prensa hidraúlica y tamizadas hasta obtener una fracción menor de 125 μm. Esta fracción fue sometida a separación por gravedad en la mesa Wilfley, obteniendo así los minerales densos de la muestra. Finalmente, la muestra se sometió a separación magnética con equipo Frantz y por líquidos pesados. El montaje de la probeta se hizo manualmente, acomodando aleatoriamente todos los circones sin hacer selección, para evitar el sesgo en la muestra. Los circones fueron analizados para obtener relaciones isotópicas y edades en un espectrómetro de masa de plasma inductivamente acoplado en el Centro de Geociencias, UNAM Campus Juriquilla. El procedimiento analítico se describe en Gehrels et al. (2008). Los datos fueron reducidos utilizando el programa Isoplot 4.15 (Ludwig, 2012).

CONTEXTO GEOLÓGICO

En el sur de México se reconoce un núcleo continental conformado por los basamentos metamórficos de los terrenos Oaxaquia y Mixteco (Figura 1). El basamento del terreno Mixteco está conformado por el Complejo Acatlán, un complejo polimetamórfico paleozoico compuesto por dos unidades litotectónicas: la unidad estructuralmente inferior corresponde a rocas metasedimentarias de bajo grado, y la superior se compone de metasedimentos, rocas máficas y ultramáficas eclogitizadas que están cubiertas tectónicamente por migmatitas y granitos de alta presión (Ortega-Gutiérrez et al., 1994; Ortega-Gutiérrez et al., 1999; Keppie et al., 2008). El Pérmico tardío en la margen occidental del terreno Mixteco se caracteriza por el depósito de una secuencia clástica y carbonatada, en un ambiente marino epicontinental somero, cuyo contenido fósil restringe su edad al Guadalupiano (Juárez-Arriaga, 2006; Corona-Esquivel, 1981); esta secuencia cubre discordantemente las rocas metamórficas del Complejo Acatlán en la región de Olinalá. Hacia el oriente, en la región de Caltepec, en los límites entre los terrenos Mixteco y Zapoteco, se depositó la secuencia siliciclástica de la Formación Matzitzi del Leonardiano (Centeno-García et al., 2009). En otras regiones de la Mixteca el registro del Pérmico corresponde a la Formación Tecomate (Keppie et al., 2004).

En la región de Olinalá, al occidente del terreno Mixteco, aflora localmente la Ignimbrita Las Lluvias (Figura 2) del Jurásico Medio (Campa-Uranga e Iriondo, 2004), la cual está cubierta por rocas sedimentarias continentales marinas del Conglomerado Cualac y el Grupo Tecocoyunca del Jurásico Medio. El registro estratigráfico del Jurásico Superior del sur de México corresponde a sedimentación en ambientes marinos someros (Padilla y Sánchez, 2007; López-Ticha, 1985). No existe registro de volcanismo en el terreno Mixteco durante ese tiempo, y es hasta el Cretácico Temprano que se presenta volcanismo calcialcalino asociado a sedimentación clástica marina y continental, como es el caso de la Formación Chapolapa al sur de Chilpancingo (Hernández-Treviño et al., 2004; Campa-Uranga e Iriondo, 2004; Solari et al., 2007), la Formación Zicapa, en las cercanías de la falla Papalutla (Fitz-Díaz et al., 2002), la "Roca Verde Taxco Viejo" y el Esquisto Taxco (Campa-Uranga e Iriondo, 2004; Talavera-Mendoza et al., 2007).

Durante el Cretácico Temprano, en el terreno Mixteco, se presentan formaciones con asociaciones de facies transicionales subaéreas a marinas someras (Formación Atzompa, Formación Zicapa, Anhidrita Huitzuco y Formación Acahuizotla), las cuales registran una transición continua hacia una plataforma de carbonatos en el Albiano (Formación Morelos). El depósito de las calizas de la Formación Morelos generan una rampa que profundiza hacia el oeste (Hernández-Romano et al., 1997), en la que es notable la ausencia de material volcánico. La sedimentación calcárea en la plataforma es interrumpida durante el Turoniano-Coniaciano por el depósito de la sucesión clástica marina de la Formación Mexcala (Hernández-Romano et al., 1997).

El volcanismo registrado en la Formación Zicapa fue reconocido por Guzmán (1950) quien define una secuencia compuesta por tobas, areniscas y conglomerados finos de cuarzo, de origen continental o litoral. Una descripción más reciente y completa de la composición, petrografía y edades fue realizada por Fitz-Díaz (2001) y Fitz-Díaz et al. (2002), quienes reconocieron rocas volcánicas intercaladas en la Formación Zicapa y asignan una edad Cretácico Temprano para esta formación. En trabajos recientes realizados en la localidad tipo de la Formación Zicapa, se describen en detalle derrames basálticos, tobas y brechas volcánicas intercalados con lentes y capas de calizas arrecifales (Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez, 2010). En la localidad de San Juan de las Joyas, los mismos autores describen igualmente la presencia de rocas volcánicas intercaladas con calizas y areniscas en la Formación Zicapa, lo cual ha sido corroborado en el presente trabajo.

Además de las rocas volcánicas reportadas en la Formación Zicapa en Guerrero y en el sur de Puebla, existe evidencia de dicho magmatismo en la margen norte del terreno Mixteco. En la Sierra de Tentzo, al sur de la ciudad de Puebla, en la parte basal de la unidad de capas rojas que subyace a calizas del Albiano (Monroy-Fernández y Sosa-Patrón, 1984) o Formación El Tentzo (Zepeda-Martínez, 2013), se presentan clastos de hasta 30 cm de andesita, basalto y felsitas. Esta unidad es correlacionable con la Formación Zicapa por posición estratigráfica y características litológicas. Estas relaciones estratigráficas evidencian una sedimentación marina transicional contemporánea con un volcanismo calcialcalino.

FORMACIÓN ZICAPA

Nomenclatura estratigráfica

Se hizo la revisión de la nomenclatura estratigráfica de la Formación Zicapa debido al carácter informal de su definición original (de Cserna et al., 1980) y a las diferencias que se encontraron durante el desarrollo de nuestro trabajo con la definición original, así como con otros trabajos (de Cserna et al., 1980, Fitz-Díaz et al., 2002; Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez, 2010). Las diferencias substanciales en las observaciones y mediciones de litología y espesores realizadas en este trabajo y que nos llevan a proponer formalmente la redefinición de la Formación Zicapa, de acuerdo a la Guía Estratigráfica Norteamericana (Barragán et al., 2010) son: (1) la definición original se publicó en un medio inapropiado para ese fin; (2) carece de la descripción de rocas volcánicas intercaladas; y, (3) no reconoce la secuencia de calizas en la base de la formación.

Antecedentes

Los lechos rojos asociados a calizas en la región de la montaña de Guerrero fueron notados previamente a la primera definición de la Formación Zicapa (Guzmán, 1950). de Cserna et al. (1980) denomina como Formación Zicapa a una secuencia de capas rojas continentales con intervalos de caliza marina. En la localidad tipo tiene un espesor de 700 m donde su base está un contacto por falla con esquistos del Complejo Acatlán, mientras que su contacto superior es transicional con las calizas de la Formación Morelos. En dicha descripción de la sección tipo están ausentes los niveles volcánicos y volcaniclásticos de esta formación. Un trabajo extenso que documenta ampliamente las características petrográficas y sedimentológicas de la Formación Zicapa fue realizado por Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez (2010). En dicho trabajo interpretaron que la Formación Zicapa se depositó en una cuenca de rift, con base en la procedencia de sedimentos por análisis petrográficos.

La Formación Zicapa ha sido interpretada como sedimentación continental en ambientes transicionales cercanos a la costa, con facies asociadas a regresiones y transgresiones marinas. La extensión durante el depósito, a su vez, ha sido asociada a: (1) la apertura del Golfo de México (Salinas-Prieto, 1986; Cerca, 2004), (2) sedimentación basal de aulacógenos (Fitz-Díaz et al., 2002) y (3) evolución sedimentaria de una secuencia de rift (Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez, 2010). Ninguno de esos modelos está plenamente soportado, aunque todos coinciden en asociar a la Formación Zicapa a un ambiente tectónico extensional.

Definición y Localidad Tipo

De acuerdo con lo anterior y acorde a los lineamientos del Código Estratigráfico Norteamericano (Barragán et al., 2010) se propone una redefinición de la Formación Zicapa como unidad litoestratigráfica formal en la categoría de formación y se propone la localidad San Juan de las Joyas como localidad tipo. Esta formación se divide en cinco miembros: Miembro Cerro La Cruz, Miembro San Juan de las Joyas, Miembro Ajuatetla, Miembro San Andrés y finalmente en la cima, el Miembro río Poblano. La localidad tipo definida por de Cserna et al. (1980), se localiza a 10 km al norte de la Localidad San Juan de las Joyas y está bien definida en cuanto a características sedimentológicas y relaciones estratigráficas por Figueroa-Catalán y Gómez-Martínez (2010), por lo cual se propone mantener a ésta como sección de referencia.

Localidad San Juan de las Joyas

La exposición de la Formación Zicapa en los alrededores de San Juan de las Joyas no es un afloramiento continuo de toda la formación, pero permite levantar desde la base hasta la cima, varias columnas representativas para cada uno de los miembros aquí definidos, cubriendo todo el espesor de la formación. Se levantaron cuatro columnas estratigráficas de la base a la cima, separadas geográficamente por una distancia menor a 1 km. La unidad basal se encuentra en el cerro La Cruz, una unidad intermedia, cerca de Ajuatetla, una unidad media volcaniclástica, en el cerro San Andrés y finalmente una unidad superior, en el camino al río Poblano (Figure 3). Las columnas fueron levantadas sobre los flancos de un anticlinal cuyo plano axial (N20°E) pasa aproximadamente a 1 km al este de la población de San Juan de las Joyas. Las columnas levantadas en el cerro La Cruz, el cerro San Andrés y el camino al río Poblano están en el flanco oeste del anticlinal, mientras que la columna levantada cerca de Ajuetetla se encuentra en el flanco este de la estructura (Figura 3). En la localidad de San Juan de las Joyas la Formación Zicapa tiene un espesor total de 560 m (Figura 4).

Miembro Cerro La Cruz. La base de la secuencia de la Formación Zicapa, en el cerro La Cruz está en contacto con el Conglomerado Cualac, el cual a su vez está en contacto discordante sobre filitas del Complejo Acatlán. La parte inferior de la secuencia, con un espesor de 30 metros, se caracteriza por una brecha basal matriz soportada con clastos angulosos con diámetros entre 3 a 10 cm, compuestos de filitas y cuarzo lechoso, intercalada con areniscas líticas y conglomerados de igual composición y clastos subredondeados. El contacto con el miembro suprayacente es transicional y está marcado con la aparición de margas y lodos calcáreos.

Miembro San Juan de las Joyas. Este miembro con un espesor total de 140 m aflora, al igual que el miembro basal, en el camino al cerro de la Cruz. Está compuesto, en la base, por areniscas muy finas, margas y un paquete significativo de 100 m de packstone en capas gruesas de 1 a 1.5 m de espesor, con abundantes fósiles de bivalvos y gasterópodos, intercaladas con mudstone y localmente, con capas finas de lodolitas calcáreas (Figura 5). Esta intercalación de calizas en la base, es un rasgo notorio que permite delimitar la base de dicho miembro. Esta secuencia es seguida por intercalaciones de areniscas líticas, conglomerados con clastos de areniscas, packestone con foraminíferos y clastos de cuarzo lechoso intercalados con estratos tabulares de limolitas rojas.

Miembro Ajuatetla. Este miembro aflora pobremente en la zona del poblado de San Juan de las Joyas y en la terracería hacia el poblado de Ajuatetla. El contacto de este miembro con el miembro subyacente es transicional y se observa a lo largo del arroyo que cruza al norte de la localidad de San Juan de las Joyas y en el camino de terracería hacia la población. En este sitio se compone de capas heterolíticas de estratos tabulares de areniscas de grano medio con estratificación plana-paralela y rizaduras, intercaladas con lutitas moradas tabulares con facies de Thallasynoides y algunos estratos de conglomerados medianamente bien seleccionados con clastos de caliza, cuarzo y roca metamórfica, con diámetro máximo de 2 cm y estratificación cruzada tipo canal (Figura 6). Las areniscas son ligeramente conglomeráticas mostrando gradación normal. El miembro Ajuatetla tiene un espesor de 160 m.

Miembro San Andrés. Este miembro aflora de forma continua en el camino al cerro San Andrés, y se caracteriza por la presencia de derrames de andesitas con autobrechas en la base y tobas intercaladas con areniscas, rocas epiclásticas y algunas capas delgadas (30 cm) de calizas tipo mudstone a grainstone (Figura 7). Hacia la cima, la secuencia se vuelve de grano más grueso, incorporando conglomerados tabulares a lenticulares en capas de 1 m, compuestos de clastos medianamente redondeados de rocas volcánicas, cuarzo lechoso y cuarcitas, que se intercalan con areniscas masivas de grano medio, en capas de 70 cm a 1 m. El Miembro San Andrés tiene un espesor total de 140 m.

Las rocas volcánicas de la Formación Zicapa son andesitas porfídicas con fenocristales de andesina y cuarzo accesorio, con una textura microlítica y pilotaxítica (Figura 8). Estas andesitas se presentan en derrames masivos, con espesores de 20 a 30 metros en la localidad de San Juan de las Joyas y en Zicapa; en ambas localidades están asociadas a una autobrecha volcánica basal compuesta por fragmentos de andesita. Los derrames de lava están asociados a capas de tobas de lapilli y ceniza con gradación inversa, lo cual sugiere un medio de sedimentación acuoso.

Miembro río Poblano. La parte superior de la sección, con un espesor de 92 m, aflora al oeste de la población de San Juan de las Joyas, en el camino hacia el río Poblano. Se caracteriza por el predominio de limolitas y lutitas rojas tabulares con espesores entre 0.5 y 1.0 m, con presencia de icnofósiles (Skolithos); están intercaladas con areniscas de grano fino, con laminación tenue a masivas, en espesores promedio de 0.5 metros. Se presentan escasos conglomerados soportados por guijas de rocas volcánicas, calizas y roca metamórfica, y geometría lenticular. El contacto con las calizas de la Formación Morelos que le sobreyace es transicional, y aunque no fue posible tener acceso a él por la topografía, se le pudo observar en el río Poblano, donde la actitud estructural de las capas de lutitas y calizas son concordantes.

Localidad Pilcaya-San Miguel la Ciénaga

Esta localidad se localiza al sur de Puebla en la terracería que conduce de Pilcaya a San Miguel la Ciénaga (Figura 9). En esta zona, al noroeste de la cabalgadura de Papalutla, la Formación Zicapa se encuentra en discordancia angular sobre el Complejo Acatlán presentando una diferencia en la litología basal entre esta zona y la región de San Juan de las Joyas, marcada por la ausencia de material derivado de la secuencia jurásica y la presencia de calizas de agua dulce.

Procedencia y Edad

Con el fin de determinar edades máximas de depósito, se hicieron análisis con el método U/Pb en circones, de dos muestras de arenisca en los miembros Ajuatetla (MIS055) y San Andrés (0118-3c).

La muestra MIS055 se colectó en la localidad San Juan de las Joyas, en la base del Miembro Ajuatetla (Figuras 3 y 4). Esta es una arcosa lítica con fragmentos de cuarzo policristalino de origen metamórfico, cuarzo monocristalino con extinción ondulante y recta, albita, feldespato potásico, esquisto, intraclastos de caliza recristalizada y arenisca, líticos volcánicos felsíticos, sin matriz y con abundante cemento. Para los análisis de geocronología detrítica (n=126) se definieron cuatro familias morfológicas (Figura 11a). La primera familia corresponde a circones euhedrales, bipiramidales, translúcidos; la segunda familia son circones euhedrales rosas, la tercera familia son circones redondeados de tamaño variable y la cuarta familia son circones de gran tamaño, en colores de pardo a rosa, redondeados a subredondeados. En cuanto a las edades obtenidas, se encontraron cinco familias de circones concordantes (Figura 11b) con las siguientes edades: una familia del Paleo-Mesoproterozoico (~1.7 y 1.0 Ga, 66 granos), Neoproterozoico (~875 -570 Ma, 12 granos), Ordovícico-Silúrico (~480 Ma, 2 granos), Pérmico-Triásico (~290-220 Ma, 13 granos), Jurásico Temprano (~178 Ma, 2 circones) y una edad del Jurásico Tardío (152-149 Ma, 2 granos). La edad máxima de depósito se determinó por el circón más joven en 149 Ma.

La muestra 0118-3c se colectó en el Miembro San Andrés en la Sección 2 de la localidad Pilcaya-San Miguel la Ciénaga (Figuras 9, 10). Ésta es una arenisca volcaniclástica de grano medio, compuesta por plagioclasa, cuarzo policristalino de origen metamórfico, feldespato, esquisto e intraclastos de caliza recristalizada; carece de matriz y contiene abundante cemento de calcita. Para análisis de circones detríticos (n=76) se agruparon en tres familias morfológicas (Figura 12a). La primera familia la más abundante, de circones pequeños, euhedrales, transparentes y traslúcidos; la segunda familia corresponde a circones medianamente retrabajados de color rosa pálido a transparentes y una tercera familia de circones redondeados de color rosa a rojo, de tamaño variable. En cuanto a las edades obtenidas se encontraron cinco familias de edad (Figura 12b, 12c): una población mayoritaria del Cretácico Temprano (~148-131 Ma, 35 granos) y poblaciones del Paleo-Mesoproterozoico (~1.6 y 1.0 Ga, 11 granos), Neoproterozoico (un circón 682 Ma), Ordovícico-Silúrico (un circón 480 Ma), Pérmico-Triásico (~260-240 Ma, dos granos) y Jurásico (153-190 Ma, siete circones). Para esta muestra se determinó una edad máxima de depósito como el promedio ponderado de la población más joven de 133 ± 1.3 Ma (n=7 granos), la cual corresponde al límite Valanginiano-Hauteriviano en una población de circones con edades entre 131 y 148 m. a.

Fitz-Díaz et al. (2002) reportaron una edad de 127 ± 2 Ma por ⁴⁰Ar/³⁹Ar en roca total para una andesita asignada a la Formación Zicapa en el arroyo Piedras Grandes, aguas arriba de la localidad de Mezquitlán en Guerrero (Figura 9), a 1 km al oeste de la falla de Papalutla (E. Fitz, comunicación personal, 2012). En el presente trabajo, se muestreó en esa localidad (MIS107) una brecha volcánica de color verde, compuesta por clastos entre 15 y 30 cm, angulosos, de composición variable entre andesita y dacita, embebidos en una matriz volcánica verde cloritizada. Dicha roca fue fechada mediante el método U/Pb en circón por ablasión láser, obteniendo una discordancia con la edad reportada por Fitz-Díaz et al. (2002). La edad obtenida arroja dos poblaciones de edades concordantes (Figura 13), una con circones entre 66 y 71 Ma (n=5 circones) y una edad máxima de depósito de 66.3 ± 4 Ma, y otra población con circones concordantes entre 122 y 141 Ma (n=11), un grano de circón ~80 Ma y otro de ~480 Ma. Aunque el depósito es del Cretácico Tardío, algunos de los clastos incorporados en la brecha son del Cretácico Temprano y fueron derivados localmente de la Formación Zicapa. La edad determinada por Fitz-Díaz et al. (2002) correspondería al fechamiento de uno de estos clastos. No se puede descartar la hipótesis de que la fecha reportada por el método Ar/Ar en roca total pueda corresponder a una mezcla de edades entre volcanismo de la Formación Zicapa y la Formación Tetelcingo, de edad entre 66 y 68 Ma (método K-Ar; Ortega-Gutiérrez, 1980) y Ar-Ar (Cerca et al., 2007) entre 66 y 68 Ma.

Correlación

La Formación Zicapa ha sido correlacionada al norte del terreno Mixteco con la Formación Atzompa (Tarango, 1968, en Monroy-Fernández y Sosa-Patrón, 1984) que aflora en la Sierra de Tentzo y denominada por Monroy-Fernández y Sosa-Patrón (1984) como Capas Rojas del Neocomiano y por Zepeda-Martínez (2013) como Formación Agua de Cordero. Esta formación al igual que la Formación Zicapa, cuenta con conglomerados intercalados con areniscas y lodolitas de facies transicionales, las cuales pasan gradualmente a calizas someras con fauna del Barremiano-Aptiano (Monroy-Fernández y Sosa-Patrón, 1984; Zepeda-Martínez, 2013). Hacia el sur de las localidades estudiadas, las capas rojas de la Formación Zicapa son correlacionadas con la Formación Chapolapa en las localidades de El Ocotito y Quechultenango en Guerrero (Salinas-Prieto, 1986). Regionalmente y basados en la edad y características ambientales, la Formación Zicapa puede ser correlacionada con las formaciones de ambiente costero como La Compañía y Agua de Cordero de la Cuenca de Zapotitlán (Mendoza-Rosales, 2010). La Formación Zicapa también ha sido reconocida en el homoclinal de Petlalcingo (Figura 1), entre Huajuapan de León y Acatlán de Osorio (Pérez-Ibargüengoitia et al., 1965), donde se caracteriza por conglomerados con abundante madera silicificada. Volcanismo contemporáneo a la Formación Zicapa ocurre también en la Formación Xonamanca de la sierra de Zongolica, donde se asigna al Barremiano por su posición estratigráfica (Carrasco et al., 1975).

ANÁLISIS DE FACIES

El análisis sedimentológico realizado en la Formación Zicapa se basó en la identificación de litología, estructuras sedimentarias, espesores, geometría de las capas y presencia de material fósil, lo cual permitió analizar las relaciones inter- e intracapa, y definir las facies sedimentarias (Tablas 1 y 2). Para la Formación Zicapa se definieron asociaciones de facies o la arquitectura de los elementos característicos de ambientes continentales (CH, GB, DA, SG y SB) y ambientes transicionales deltaicos a costeros (OF, IP, TF).

DISCUSIÓN

Ambientes sedimentarios: análisis e interpretación

Con base en las asociaciones de facies y la arquitectura de facies, fue posible determinar los ambientes de depósito de la Formación Zicapa en las dos localidades estudiadas. La unidad basal en ambas secciones consta de facies conglomeráticas y brechas características de flujos por gravedad (asociación de facies SG), los cuales se asocian directamente a la creación del espacio de acomodación por actividad tectónica en un ambiente continental. Al sur de Tlapa de Comonfort, a las afueras de la ciudad, la Formación Zicapa se encuentra en contacto por falla con areniscas y lutitas del Jurásico Medio. Las características litológicas de la Formación Zicapa sugieren que el fallamiento fue contemporáneo con el depósito. Dicho fallamiento pudo haber favorecido la incursión marina que caracteriza al Miembro San Juan de las Joyas y el subsecuente desarrollo de plataformas internas de carbonatos, seguido por facies de llanura de marea con desarrollo de Skolithos (asociación de facies OF, IP, TF). Las incursiones marinas registradas en la Formación Zicapa se caracterizan por alternancias de calizas arenosas y margas con packstone, lo cual representa períodos de incursión marina en un ambiente donde existió el aporte de sedimentos detríticos. En la localidad Pilcaya-San Miguel la Ciénaga, las calizas del Miembro San Juan de las Joyas son de agua dulce, y sobreyacen facies de llanura de inundación. Estas asociaciones de facies se atribuyen a desarrollo de lagunas en los sistemas fluviales incipientes, generadas por efectos de represado y aumento del nivel base de depósito, en contraste con la localidad San Juan de las Joyas, donde las condiciones de agua fueron propicias para el establecimiento de pequeños arrecifes. En otras localidades, las plataformas calcáreas de la Formación Zicapa fueron destruidas dejando solo como evidencia, algunas brechas de emergencia. Estas brechas se pueden observar, por ejemplo, al sur de la ciudad de Tlapa de Comonfort (Figura 1).

Aunque es clara la relación entre fallamiento, el depósito de facies de flujo por gravedad y la creación de espacio de acomodación, la presencia de facies marinas en la localidad San Juan de las Joyas intercaladas con facies continentales, permite formular la hipótesis de que el Miembro San Juan de las Joyas pudiera corresponder a un evento transgresivo global. Los candidatos incluyen el evento Ap3 del Aptiano inferior, el evento Bar5, de finales del Barremiano, o un evento Ha7 del Hauteriviano (Haq et al., 1987; Haq et al., 1988). Tomando en cuenta la edad máxima de depósito de 133 ± 1.3 Ma (edad promedio para siete circones concordantes e interpretados como cercanos a la edad de depósito) del Miembro San Andrés que sobreyace al Miembro San Juan de las Joyas, el escenario más probable es que la plataforma interna se halla desarrollado entre el Hauteriviano-Barremiano (Ha7) previo al volcanismo, ya que el límite entre estos pisos se sitúa en 130 m. a.. Aunque el evento de sedimentación previo al volcanismo es una gruesa formación de calizas, éste no es el único evento presente en la secuencia. En la base del Miembro San Andrés, en la localidad San Juan de las Joyas, se encuentran capas lenticulares de caliza de 30 cm de espesor máximo, espaciadas sucesivamente cada 20 metros (Figura 3), intercaladas con andesitas, tobas y areniscas volcaniclásticas. Estas calizas pueden representar, a su vez, un evento transgresivo contemporáneo con el volcanismo más acorde con los eventos Ap3 o Ap4.

La parte media de la Formación Zicapa, en el Miembro SanAndrés, muestra un aporte significativo de brechas volcánicas, flujos de lava andesítica, tobas de ceniza y lapilli, así como areniscas volcaniclásticas de ambiente costero. El brechamiento de las lavas andesíticas en los bordes sugiere que estas rocas volcánicas fueron depositadas en un ambiente submarino somero. Se desconoce la localización de los aparatos volcánicos, fuente de dicho volcanismo, sin embargo se descarta que se localicen al norte ya que el espesor de las rocas volcánicas disminuye en esa dirección, y el volcanismo está solo presente en las areniscas volcaniclásticas.

En trabajos previos (de Cserna et al., 1980) se propuso una variación lateral de facies entre la Formación Zicapa y la Anhidrita Huitzuco, localizada al oeste, donde ésta última correspondería a facies lagunares mientras que la Formación Zicapa, a facies de laguna costera. En el presente trabajo se observaron variaciones laterales de facies entre las localidades Pilcaya-San Miguel la Ciénaga, que se interpreta como más cercano al continente y San Juan de las Joyas con mayor influencia marina. Dichas localidades se encuentran a una distancia de 45 km de sur a norte, siguiendo el rumbo de las estructuras contráctiles y del contacto con el Complejo Acatlán, el cual se asume como un elemento paleogeográfico preservado. Aunque no tenemos evidencias de campo en el presente trabajo para refutar la relación de la Formación Zicapa con la Anhidrita Huitzuco como una variación lateral de facies, consideramos que la presencia de la falla de Papalutla entre ambas localidades, pudo afectar los sistemas de depósito, la cual jugó un papel importante como elemento paleogeográfico durante el tiempo de depósito de ambas formaciones.

CONCLUSIONES

La Formación Zicapa se depositó entre un ambiente continental y uno marino, donde la creación de espacio para su depósito está directamente relacionado con actividad tectónica. Hacemos notar que la extensión cortical en el Cretácico Inferior es una característica que es posible reconocer desde el norte de México, como en las cuenca de Sabinas y la fosa de Chihuahua (Haenggi, 2001; Eguiluz, 2011), hasta el sur de México en las cuencas Cuicateca (Mendoza-Rosales et al., 2010), Zapotitlán y Zicapa (este estudio). La Formación Zicapa registra un ambiente de sedimentación continental cercano a la costa, con evidencias de por lo menos una, y posiblemente múltiples transgresiones. Es posible que una de esas transgresiones corresponda con el evento Ha7 (Hauteriviano), registrado en el Miembro San Juan de las Joyas.

Se propone dividir la Formación Zicapa en cinco miembros: el Miembro Cerro La Cruz, compuesto por un conglomerado basal, el Miembro San Juan de las Joyas de carácter calcáreo, el Miembro Ajuatetla de carácter siliciclástico y de ambiente transicional marino, el Miembro San Andrés de carácter volcanosedimentario y el Miembro río Poblano, dominado por limolitas y lutitas rojas con algunas intercalaciones de caliza.

Entre las localidades Pilcaya-San Miguel la Ciénaga y San Juan de las Joyas, la Formación Zicapa registra una variación lateral de facies, de norte a sur. La localidad Pilcaya-San Miguel la Ciénaga muestra facies más cercanas al continente, donde los efectos de incursiones marinas, ya sea por efectos tectónicos o eustáticos, no fueron suficientes para desarrollar plataformas internas de carbonatos, como en el caso de la localidad San Juan de las Joyas.

La edad máxima de depósito del Miembro Ajuatetla de la Formación Zicapa, es Titoniano, la cual es la edad del circón más joven en el depósito, mientras que para el Miembro San Andrés, es el Hauteriviano-Barremiano. Esto permite afirmar que los miembros Cerro La Cruz, San Juan de las Joyas y Ajuatetla se depositaron después del Jurásico Tardío y durante el Hauteriviano, previo al volcanismo presente en la Formación Zicapa. A su vez, circones detríticos en la Formación Zicapa en la localidad de Pilcaya registran evidencia de actividad magmática entre 131 y 148 Ma.

La parte media a superior de la Formación Zicapa se depositó en un ambiente transicional marino de forma contemporánea con volcanismo intermedio que afectó el margen suroccidental del núcleo continental de México durante el Cretácico Temprano (Hauteriviano). Dicho volcanismo intermedio se correlaciona con el volcanismo de la Formación Chapolapa y el Complejo Xolapa (Solari et al., 2007), al sur de la zona de estudio. Con los datos actuales no es posible concluir si este volcanismo es atribuido a arco o rift, sin embargo se puede correlacionar con eventos extensionales debido a las facies de capas rojas y conglomerados y brechas basales.

La edad de la Formación Zicapa reportada por Fitz-Díaz et al. (2002) cartográficamente no corresponde a dicha formación sino a la Formación Tetelcingo, con una edad máxima de depósito de 68 Ma. No obstante, los depósitos de esta unidad contienen evidencia de magmatismo en la región de Papalutla con una edad aproximada entre 141 y 122 Ma (Berriasiano-Aptiano). En el presente estudio se sugiere que la presencia de material volcánico en el Miembro San Andrés de la Formación Zicapa, compuesto por derrames de lavas y tobas, tienen un significado geológico mayor al que se le ha dado en trabajo anteriores y permite ubicar a la Formación Zicapa en el marco geotectónico de una margen convergente en el suroeste de México para el Cretácico Inferior.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación (PAPIIT: IN104511-3), Carlos Ortega-Obregón por el apoyo técnico en el Laboratorio de Estudios Isotópicos del Centro de Geociencias y a Juan Tomás Vázquez-Ramírez por el apoyo en la preparación de las láminas delgadas. Al Dr. Timothy Lawton por sus importantes aportes en la sedimentología, muchas gracias. Este trabajo se benefició de los comentarios de los árbitros de la revista, Mariano Elias, Elena Centeno y un árbitro anónimo.

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