Isotope geochemistry and petrogenesis of peralkaline Middle Miocene ignimbrites from central Sonora: relationship with continental break-up and the birth of the Gulf of California

Abstract

Abstract. -Middle Miocene peralkaline ignimbrites constitute a specific geodynamic marker of the early stage of opening of the Gulf of California, preserved either in central Sonora or the Puertecitos area, in Baja California. Very uniform ages (12-12.5 Ma) obtained on these rocks show that this volcanic episode corresponds to a specific stage in the tectonic evolution of the proto-gulf area. Field observations and slightly different Sr and Nd isotopic signatures support eruptions from several small volume magma batches rather than from a large-volume caldera forming event. Isotopic ratios help to constrain the petrogenesis of the peralkaline liquids by fractional crystallization of transitional basalts in a shallow reservoir, with slight contamination by Precambrian upper crustal material. Less differentiated glomeroporphyritic icelandites erupted at about 11 Ma, mark an increase in the magma production rate and highlight an easier access to the surface, illustrating an advanced stage in the weakening of the continental crust. The tilting of the Middle Tertiary sequences results from a major change in the tectonic regime, from E-W extension giving rise to N-S grabens, to NNW-SSE strike-slip motion that can be related to the transfer of Baja California from North America to the Pacific plate. The location of peralkaline volcanism coincides with the southern edge of the Precambrian crust and the southernmost extension of the California slab window at 12.5 Ma. Géochimie isotopique et pétrogenèse des ignimbrites hyperalcalines du Miocène moyen du Sonora central : relations avec la déchirure continentale et la naissance du golfe de CalifornieMots-clés. -Ignimbrites hyperalcalines, Miocène moyen, Géochimie isotopique, Golfe de Californie.Résumé. -Les ignimbrites hyperalcalines du Miocène moyen constituent un excellent marqueur du stade initial de l'ouverture du golfe de Californie. Elles sont préservées aussi bien en Sonora central que sur la marge orientale de la pénin-sule de Basse Californie, dans la région de Puertecitos. Les âges uniformes obtenus sur ces roches (12.5-12 Ma) montrent que cet épisode volcanique correspond à un stade spécifique de l'évolution du golfe de Californie. Les données de terrain, ainsi que les données isotopiques, indiquent que les ignimbrites correspondent à plusieurs venues de faibles volumes, plutôt qu'à une éruption majeure se terminant par un effondrement en caldera. Les données isotopiques permettent en outre de préciser que les ignimbrites sont le résultat de processus de cristallisation fractionnée à partir de basaltes transitionnels, avec une faible contamination par la croûte supérieure précambrienne. Les laves vitreuses gloméroporphyriques de 11 Ma (islandites) témoignent d'une production magmatique plus importante et d'un accès plus aisé vers la surface, en relation sans doute avec une croûte continentale plus amincie. Le basculement des séquences du Miocène moyen et supérieur témoigne d'un changement majeur du champ de contrainte, depuis une extension E-W à l'origine de grab...

Late Miocene extension in coastal Sonora, México: Implications for the evolution of dextral shear in the proto-Gulf of California oblique rift

“…Early oblique motion (ca. 12.5-8 Ma) between the Baja California microplate and the Sierra Madre Occidental (i.e., stable North America) occurred as extension-dominated transtension oriented ~NE-SW in the Sierra Bacha (this study), and ~E-W across coastal Sonora (e.g., Mora-Alvarez and McDowell, 2000;Vidal-Solano et al, 2008;Bennett et al, 2013a;Gans et al, 2013;Herman, 2013;Olguín, 2013) and slightly farther inland near Hermosillo (e.g., Vidal-Solano et al, 2008;Calmus et al, 2015). By ca.…”

Paleomagnetic Study of the Late Miocene Volcanic Sequence in Sonora, Mexico: Clockwise Vertical Axis Rotation Related to the Oblique Rifting in the Pacific‐North American Plate Boundary

“…This indicates important extensional faulting oriented NW‐SE. The San Felipe Tuff is an important marker horizon for the structural reconstruction of extension within the Gulf of California (Stock et al., 1999; Vidal‐Solano et al., 2008).…”