Geometry and evolution of rift-margin, normal-fault–bounded basins from gravity and geology, La Paz–Los Cabos region, Baja California Sur, Mexico

Abstract

The southern end of the Baja California peninsula is cut by a north-striking, left-stepping, active, normal-fault system-the marginal fault system of the oblique-divergent plate boundary within the Gulf of California. We conducted gravity surveys across the normal-fault-bounded basins, and, along with optically stimulated luminescence dating of offset piedmont surfaces and geologic data, we estimated fault-slip rates and assessed fault patterns across basins, gaining insight into basin evolution to better understand the role of upper-crustal processes during development of an obliquely rifted plate margin. Gravity surveys across the La Paz, San Juan de los Planes, and San José del Cabo basins revealed basin depths ranging from ~500 to 3000 m. The La Paz basin is a half graben with two smaller basins that refl ect the two main eastdipping splays of the Carrizal fault. Within the San Juan de los Planes and San José del Cabo basins, there are buried faults, indicating that during the early stages of basin formation, strain was distributed across these smaller intrabasin faults prior to development of the basinbounding faults. Slip rates coupled with basin depths suggest that the La Paz and San Juan de los Planes basins began forming ca. 2-5 Ma, overlapping in time with the formation of the main plate boundary at this latitude. The San José del Cabo basin has the greatest depth to bedrock (1.6-2.7 km), signifying that it accommodates a greater slip rate or a longer duration of slip than the other faults within this system.

Estratigrafía de la margen occidental de la cuenca San José del Cabo, Baja California Sur

“…La cuenca San José del Cabo tiene una estructura de medio graben (Martínez-Gutiérrez y Sethi, 1997;McTeague et al, 2005;McTeague, 2006;Schwennicke y Umhoefer, 2008, Piña-Arce, 2010Busch et al, 2011) y su relleno sedimentario alcanza un espesor de ~ 1.6 km en el centro de la cuenca (Busch et al, 2011). El origen de la cuenca ha sido relacionado con la apertura del golfo de California (McCloy, 1984; 2008; Piña-Arce, 2010), la cual inició con la apertura de un rift ortogonal transformándose en uno oblicuo (Fletcher et al, 2007).…”

“…Dicha falla presenta periodos de reactivación durante el Cuaternario, evidenciados geomorfológicamente por la presencia de escarpes de falla y terrazas aluviales en valles fluviales en el bloque de piso (Gaitán-Morán, 1985). Busch et al (2011) señalaron, a partir de un modelo gravimétrico, que en la cuenca San José del Cabo existen varias fallas sepultadas, formadas durante la etapa temprana de extensión, probablemente originadas antes que se creara la FSJC durante el Mioceno tardío, mientras que para la FSJC sugieren una edad pliocénica.…”

“…Fletcher et al (2000) determinaron el inicio de la exhumación acelerada en el bloque de piso hace 12 -10 ma., marcando el inicio del fallamiento en la cuenca, el cual estos autores relacionaron con la activación de la FSJC. Recientemente Busch et al (2011) reconocieron varias fallas sepultadas a lo ancho de la cuenca y especularon que específicamente una falla por debajo de la localidad de Santiago (Figuras 1 y 2), la cual llamaron falla Santiago, pudo haberse formado antes de la FSJC. Esta falla Santiago marca un escalón de ~ 500 m de altura en el contacto del basamento con el relleno de la cuenca, y entre esta falla y la FSJC la secuencia sedimentaria tiene un espesor máximo de 800 m aproximadamente (Busch et al, 2011: Figura 6).…”

“…Para las fallas sepultadas propusieron una edad de Mioceno tardío y para la FSJC sugirieron una edad pliocénica. Aunque los resultados de Fletcher et al (2000) y Busch et al (2011) parecen contradictorios, es posible reconciliarlos ya que la supuesta activación de la falla Santiago en el Mioceno tardío, actuó inicialmente como falla marginal y pudo ser la causa para la exhumación de su bloque de piso (sierra La Victoria). Posteriormente, la activación de la FSJC aceleró esta exhumación.…”

“…La unidad inferior no aflora adyacente a la FSJC; sin embargo, se supone su existencia en el subsuelo. El perfil gravimétrico de Busch et al (2011), con orientación NW-SE en la cuenca, atraviesa la mesa Los Chorritos al sur del arroyo San Dionisio. En la parte central de esta mesa el espesor de toda la secuencia sedimentaria alcanza aproximadamente 800 m (Busch et al, 2011: Figura 6).…”