Original paper

Arc-derived sandstones from the Cretaceous Chilitos Formation (Zacatecas, Mexico) and its significance for the plate tectonic evolution of western Mexico

Schwarzer, D.;Michalzik, D.;Fischer, R.

Abstract

The Cretaceous Chilitos Formation has been investigated in the Zacatecas minig district of central Mexico. The rock succession includes andesitic lava flows, pillow lavas, volcaniclastics and radiolarites as well as turbiditic sandstones. An intraoceanic arc terrane setting is deduced from the volcanic rock suite ("roca verde" of Zacatecas). Associated sandstone units have been studied in detail regarding depositional history and provenance and the observed grain-size trends and bedforms are interpreted in terms of Bouma sequences. Accordingly, the sandstone successions are desposits of turbidity currents within an open marine environment. Quantitative petrographic analysis divides the Chilitos sandstones into lithic arenites, lithic graywackes and feldspathic graywackes. Regarding the basic framework grains the sandstones are grouped into two petrofacies types. Petrofacies 1 is characterized by a high percentage of volcanic rock fragments and is attributed to an intraoceanic arc source area. In contrast, petrofacies 2 contains dominantly fresh, partly idiomorphic feldspar and quartz grains and may thus be classified as tuffaceous sandstone with considerable input from an active explosive volcanism. Our data suggest an oceanic basinal environment with flysch-like sedimentation and a strong relation to an andesitic island arc. This fits with a recently proposed Arperos basin model with a westward dipping subduction and a related Guerrero arc terrane.

Kurzfassung

Im Lagerstättendistrikt von Zacatecas (Zentralmexiko) wurde die kretazische Chilitos-Formation untersucht. Diese Gesteinsabfolge umfasst andesititsche Lavaergüsse, Pillow-Laven und Vulkanoklastika, Radiolarie und turbiditische Sandsteine. Die vulkanischen Gesteine ("Zacatecas-Grünstein") werden einem nahe gelegenen, intraozeanischen Inselbogen-Terrane zugeschrieben. Die Sandsteine wurden bezüglich ihrer Ablagerungsbedingungen und Herkunft näher untersucht. Korngrößentrends und Schichtungsgefüge werden im Sinne von Bouma-Sequenzen interpretiert. Die Sandstein-Abfolgen repräsentieren somit Ablagerungen von Trübeströmen in einem offenmarinen Ablagerungsmilieu. Anhand einer quantitativen petrographischen Analyse lassen sich die Chilitos-Sandsteine in Litharenite, lithische Grauwacken und feldspatführende Grauwacken unterteilen. Unter Berücksichtigung der Hauptkomponenten können die Sandsteine in zwei Petrofaziestypen gruppiert werden. Petrofazies 1 ist durch einen hohen Anteil an vulkanischen Gesteinsfragmenten charakterisiert und wird einem intraozeanischen Bogen als Herkunftsgebiet zugeschrieben. Petrofazies 2 ist durch frische, teilweise idiomorphe Feldspäte und Quarze geprägt und wird als tuffitischer Sandstein mit einem aktiven, explosiven Vulkanismus assoziiert. Unter Berücksichtigung aller Daten wird als Ablagerungsraum ein ozeanisches Becken mit Flyschsedimentation und einer engen Beziehung zu einem andesitischen Inselbogen angenommen. Dieses Bild stimmt mit dem kürzlich vorgeschlagenen Modell eines ozeanischen Arperos-Beckens überein, mit einer westwärts gerichteten Subduktion und einem damit verknüpften Guerrero-Terrane.

Keywords

Chilitos FormationCretaceous;turbiditic sandstonesBouma sequencespetrofacies typesvolcanic clastsfeldsparquartzandesitic island arcGuerrero arc terranesubductionMexicoZacatecas mining district