Evidence for two Cretaceous superposed orogenic belts in central Mexico based on paleontologic and K-Ar geochronologic data from the Sierra de los Cuarzos

Abstract

The continental interior of Mexico is characterized by a Late Cretaceous-Eocene fold-thrust belt named the Mexican Fold-Thrust Belt, which shows characteristics of an eastward-tapering orogenic wedge. The juxtaposition of the Guerrero terrane to the west of the Mexican Fold-Thrust Belt has motivated many to propose the accretion of this terrane as the cause for the regional shortening in the Mexican continental interior. The Sierra de los Cuarzos is located in the westernmost Mexican Fold-Thrust Belt, directly to the east of the boundary with the Guerrero terrane. Based on its position, the Sierra de los Cuarzos is key in reconstructing the possible propagation of shortening deformation from the Guerrero terrane suture belt into the Mexican continental interior. Our new paleontologic and K-Ar geochronologic data from the Sierra de los Cuarzos show that shortening in the westernmost Mexican Fold-Thrust Belt started ca. 83 Ma, which is ~30 m.y. later than the late Aptian age of the Guerrero terrane suture boundary. Therefore, the integration of our new paleontologic and geochronologic determinations with previous data suggests that the Guerrero terrane was already accreted and amalgamated with the Mexican continental interior at the time of the formation of the Mexican Fold-Thrust Belt. In light of this, the shortening structures in the western Mexican Fold-Thrust Belt do not show any in-sequence relationship with the adjacent Guerrero terrane suture belt. Therefore, we favor the idea that the Guerrero terrane suture boundary and the Mexican Fold-Thrust Belt are two distinct orogens that mark two distinct stages of tectonic evolution of the North American Pacific margin.

Detecting the Laramide event in southern Mexico by means of apatite fission-track thermochronology

“…The spatial and temporal distribution of foredeep deposits suggests that the shortening migrated from west to east in the Sierra Madre Oriental during Late Cretaceous to Eocene times (e.g. Martini et al 2016;Guerrero-Paz et al 2020). Furthermore, this progressive and episodic eastward migration of the deformation was also proposed by detailed structural analyses and geochronological studies carried out by Fitz-Díaz et al (2012.…”

“…Following Fitz-Díaz et al (2018), the kinematics, chronology and deformation style of thick-skinned structures of the Mexican Orogen may be correlated with those belonging to the Laramide structures of the United States. Most previous geochronological studies about the timing of the shortening across the Mexican Orogen were performed in the Sierra Madre Oriental physiographic province (Gray et al 2001;Fitz-Díaz et al 2014;Garduño-Martínez et al 2015;Martini et al 2016;Guerrero-Paz et al 2020). The spatial and temporal distribution of foredeep deposits suggests that the shortening migrated from west to east in the Sierra Madre Oriental during Late Cretaceous to Eocene times (e.g.…”

Historia de depósito de la Formación Concepción del Oro, noreste de Zacatecas, México: Implicaciones tectonosedimentarias para el desarrollo del sistema de antepaís en el noreste de México durante el Cretácico Tardío

“…Estadio de sedimentación 1: Instauración de línea de costa (Turoniano medio?-tardío) El marco paleogeográfico del centro y norte de México durante el Turoniano medio a tardío, fue controlado por la acreción del terreno Guerrero desarrollado sobre la "placa Guerrero" (s. Boschman et al, 2018), favorecida por la subducción hacia el este de la placa de Farallón contra el núcleo de México (Figura 13). El proceso de acreción propició el desarrollo de un cinturón orogénico y de cuencas de antepaís en la región de la Mesa Central (Lawton et al, 2016;Martini et al, 2016;Ocampo-Díaz et al, 2016a, 2016bFitz-Díaz et al, 2018), favoreciendo cambios en los patrones de sedimentación de ambientes profundos, relacionados con calciturbiditas de la Formación Indidura, hacia depósitos marino-marginales de tipo línea de costa deltaica (Figura 14a). El incremento topográfico del cinturón orogénico favoreció el desarrollo de una flexura y subsidencia moderada en la cuenca y con ello el depósito y aporte de sedimentos clásticos derivados del oeste (e.g., arcos Nazas y Alisitos, y terreno Guerrero; Lawton et al, 2016;Ocampo-Díaz et al, 2016a).…”

“…El incremento de los procesos alocíclicos fue favorecido Figura 13. Evolución cronoestratigráfica de los estadios de sedimentación (ES) documentados en la Formación Concepción del Oro en la Sierra de la Caja, Zacatecas, México, realizada considerando las edades de illita desarrollada durante la generación de planos de cizallas o pliegues documentadas por Fitz-Díaz et al (2014) y Martini et al, (2016), y en los cambios en la procedencia de los sedimentos y en las edades bioestratigráficas de esta unidad propuestos por Ocampo-Díaz et al (2016a), representadas por las líneas rojas continuas. La línea de color verde discontinua, representa la migración hipotética de la onda flexural del sistema de antepaís como resultado de la migración por carga orogénica, considerando los cambios en los patrones de sedimentación y las edades de la migración del cinturón orogénico documentadas por Fitz-Díaz et al (2014.…”

“…Las direcciones de transporte de sedimentos obtenidas de los ejes de los pliegues sinsedimentarios indican que la dirección de transporte ocurrió hacia el NE80°, sugiriendo una paleopendiente hacia el SW80° (Figura 14e). El ES6 es consistente con edades reportadas para episodios tectonomagmáticos del cinturón orogénico que generaron depósitos dentro de la región del "forebulge" (Figura, 13;Martínez-Paco et al, 2011;Fitz-Díaz et al, 2012;Martínez-Paco, 2013;Martini et al, 2016;Velasco-Tapia et al, 2016;Juárez-Arriaga et al, 2017;Juárez-Arriaga et al, 2019), ocasionados por la subducción de la Placa de Farallón, posterior a los 85 Ma.…”