Implicaciones geodinámicas del complejo metamórfico paleozoico de la Sierra Madre Oriental en el Noreste de México

Dataciones geocronológicas U-Pb en circones detríticos, edades 40Ar/ 39Ar en mica blanca, análisis estructurales, texturales, la composición química de elementos mayores, traza y tierras raras (REE) así como la composición química mineral de las rocas metamáficas, metultramáficas y metasedimentarias, fueron determinadas con el fin de determinar las condiciones metamórficas, el ambiente tectónico y la procedencia del Esquisto Granjeno en el noreste de México (Nuevo León y Tamaulipas). En el país existen rocas metamórficas paleozoicas que están relacionados con los procesos que dieron lugar a la colisión entre Laurentia y Gondwana durante la formación Pangea. Vestigios de la configuración continental paleozoica de México se encuentran en el Esquisto Granjeno, que forma parte del basamento metamórfico de la Sierra Madre Oriental. Relaciones de campo y análisis petrográficos indican que el Esquisto Granjeno consiste de rocas metamórficas con protolitos sedimentarios (psamita, pelita, turbidita, conglomerado, lutita negra) e ígneos (toba, flujos de lava, lava meta-almohadillada y cuerpos ultramáficos). El geotermómetro de clorita, el geobarómetro de fengita y la edad 40Ar/ 39Ar calculada indican que el Esquisto Granjeno fue afectado por metamorfismo en facies de sub-esquistos verdes a facies de esquistos verdes-anfibolita, (165-410°C y 2.5-4 kbar ) durante el Carbonífero (330±30 Ma). Las rocas metamáficas del Esquisto Granjeno tienen una afinidad sub-alcalina a alcalina y se caracterizan por un bajo contenido de SiO2 (40-50 wt%), alto contenido de Al2O3 (19 wt%) y #MgO de 48-67. La abundancia de tierras raras (∑REE) varía de 51-167 ppm. Estas rocas presentan patrones de REE normalizados a condrita moderadamente fraccionados, con valores de LaN/YbN 0.74-8.88. La anomalía de europio es variable (Eu/Eu* 0.80- 1.09) y presenta una tendencia ligeramente negativa (Eu/Eu* 0.96). Las rocas metamáficas tienen composiciones correspondientes a basaltos de cresta (MORB) e isla oceánica (OIB), de acuerdo a los valores en las relaciones Zr/Y=6-8 y Zr/Nb=4-9 para OIB y 0.9-3; 14-53 para MORB. Los protolitos de la serpentinita y el metacumulato corresponden a dunita y harzburgita. La serpentina y el metacumulato tienen un contenido de MgO (16-39 wt%), SiO2 (36-45 wt%), FeO (2-11 wt%), Al2O3 (0.76-13 wt%), CaO (< 22wt%) y #MgO (85-98, 69). Las rocas de talco presentan contenido de MgO (26-33wt%), SiO2 (31- 61wt%), FeO (3.7-9.8wt%), Al2O3 (1.2-19wt%), CaO (0.25-2.0wt%), y #Mg (83-93). Los patrones de tierras raras casi horizontals (LaN/YbN=0.51-19.95 y la relación LaN/SmN=0.72-9.08 sugieren un origen vinculado a un ambiente de dorsal oceánica y de suprasubducción para las rocas ultramáficas. Las serpentinitas contienen cromita rica en Al, ferrit-cromita y magnetita. La cromita rica en Al tiene #Cr 0.48-0.55 que indica que este mineral fue formado a partir de una fuente tipo MORB y que fue afectada hasta un 18% fusión parcial durante su formación. La ferritchromita tiene #Cr 0.93-1.00 que indica un origen metamórfico. La composición química de roca total indica que los protolitos de las rocas metasedimentarias consisten de lutita, grauvaca y arenita. La metapelita y metapsamita tienen un contenido de SiO2 (69-78% y 80-96% ) y de Al2O3 (9-13% y 1-8%). La abundancia de ∑REE son variables en los metasedimentos (9-178 ppm). Presentan patrones de REE normalizados a condrita con una tendencia más fraccionada que los de las rocas metamáficas, con valores en las relaciones LaN/YbN de 3-16. Las rocas metasedimentarias tienen anomalías de europio negativa (Eu/Eu* 0.67). Los datos obtenidos sugieren que los protolitos de las rocas metasedimentarias derivan de fuentes mixtas con una composición ígnea félsica-básica. (Ti/Nb 200-400). Según los valores de las relaciones de los elementos traza Th/Sc y Zr/Sc de 0.2-3.6 y 0.2-220, respectivamente se sugiere un ambiente de depósito para los protolitos de margen continental activo.