Estado actual de la investigación geoquímica en el campo monogenético de la Sierra de Chichinuatzin: análisis de información y perspectivas

Se reportan los resultados de una revisión exhaustiva y el análisis crítico de información geológica, geocronológica y geoquímica de la Sierra de Chichinautzin (SCN), ubicada en la parte central del Cinturón Volcánico Mexicano (CVM). La SCN está conformada por 221 volcanes de tipo monogenético, que se clasifican en conos de escoria con flujos de lava asociados, volcanes tipo escudo y domos de lava. Datos geocronológicos de 14C sugieren que la actividad volcánica presenta edades < 40,000 años. La tasa de erupción ha sido estimada en ~11.75 km3 /1,000 años, siendo superior a la observada en el campo monogenético Michoacán-Guanajuato. Los volcanes en la SCN se encuentran alineados preferencialmente en una orientación este-oeste, que se ha relacionado a un ambiente extensional norte-sur. En general, las rocas de la SCN presentan una textura porfirítica con < 26% de fenocristales en una matriz fina, constituida por plagioclasa con ortopiroxeno, clinopiroxeno y titanomagnetita. Se ha reportado Ol ± Plg y Opx ± Ol ± Cpx ± Plg como asociaciones mineralógicas para rocas de la SCN, aunque en algunas lavas se identificaron texturas de desequilibrio mineralógico (e.g., olivino o piroxeno con bordes de reacción, plagioclasa con zonación oscilatoria) y minerales hidratados (e.g., biotita, anfibol), que sugieren procesos de mezcla de magmas. En la literatura revisada, la información geoquímica se ha utilizado para clasificar los magmas y, en ocasiones, para desarrollar modelado cuantitativo. Sin embargo, en muchos casos la metodología analítica aplicada o el manejo de los datos geoquímicos ha sido inadecuada. De acuerdo con el diagrama TAS, los magmas máficos se clasifican en basaltos, traquibasaltos y traquiandesita basálticas, con hy o ne normativa. El magmatismo evolucionado está representado por traquiandesitas basálticas y andesitas basálticas con alto MgO (SiO2 = 53-55%, MgO = 8.8- 10.1%) y por andesitas basálticas, andesitas y dacitas. Los magmas con texturas de desequilibrio cubren un amplio intervalo composicional (SiO2 = 55.5-67.0%) y han sido clasificados como traquiandesitas basálticas, andesitas y dacitas. Los diagramas multi-elementos, normalizados a MORB, para los magmas máficos presentan un enriquecimiento en elementos LILE, sin anomalías negativas de elementos HFSE. Los diagramas de REE de estos magmas, normalizados a manto primitivo, se caracterizan por enriquecimientos en REE ligeros, un patrón horizontal para REE pesados y ausencia de anomalías de Eu y Ce. Los magmas evolucionados mostraron patrones multielementos con elementos LILE enriquecidos y anomalías negativas para elementos HFSE, mientras que los diagramas de REE describen enriquecimiento en REE ligeros y, en algunos casos, una pequeña anomalía negativa de Eu. Las concentraciones de REE en algunos magmas evolucionados fueron más bajas que en otros con concentraciones menores de SiO2, por lo que se descartó la cristalización fraccionada simple como proceso que controla la diferenciación magmática. En diagramas de discriminación, los magmas máficos de la SCN se situaron en los campos de rift e islas oceánicas. Se caracterizaron, además, por relaciones isotópicas 87Sr/86Sr y 143Nd/144Nd que se sitúan en el "arreglo del manto". Los magmas evolucionados mostraron relaciones isotópicas ligeramente menores en Nd y significativamente mayores en Sr. El modelado geoquímico fue utilizado para apoyar las dos hipótesis contrarias propuestas para explicar el origen del magmatismo máfico de la SCN: subducción y extensión. Sin embargo, los modelos cuantitativos reportados en trabajos pro-subducción parten de suposiciones que no tienen un sustento geológico y geoquímico aceptable y son fuertemente dependientes de suposiciones en composición química y mineralógica de la fuente. En contraposición, modelos cuantitativos de mezcla para isótopos de Sr, Nd y Pb, apoyados en la geoquímica de elementos traza, sugieren que los magmas máficos de la SCN se generaron por fusión parcial de una fuente peridotítica heterogénea. La erupción por volcanes monogenéticos fue facilitada por el rompimiento cortical debido al régimen extensional en esta zona. Por otro lado, la génesis de los magmas más evolucionados se relacionó a fusión parcial de corteza inferior. Los magmas intermedios serían el producto de la mezcla entre los máficos y los más evolucionados. Para complementar la revisión y análisis de la información, se llevó a cabo un modelado preliminar de fusión parcial en condiciones de equilibrio (aplicando métodos de inversión) para magmas máficos. Los resultados del modelado sugieren la generación de los magmas máficos por fusión parcial de aproximadamente 2-10 % de un manto peridotítico