Age and origin of the gabbros in the Jilotlán pluton, Jalisco: primitive magmatic rocks in the southern part of the Guerrero terrane Translated title: Edad y origen de los gabros del plutón Jilotlán, Jalisco: rocas magmáticas primitivas en la parte sur del terreno Guerrero

Abstract

ABSTRACT An outstanding feature of the Mexican Cordilleran magmatic arc between Sonora and Chiapas is the presence of numerous plutonic and batholitic bodies of Cretaceous to Miocene ages. In this contribution, we investigated the petrogenesis and age of the gabbros from Jilotlán, Jalisco, in order to better understand their genetic relation with the intruding and surrounding Late Cretaceous calc-alkaline mantle-type granitoids. Gabbros from Manzanillo (Colima), Tepalcaltepec, and Aquila (Michoacán) were also studied. The objective of this work is to contribute new findings to the tectonic setting and magma generation processes of the Cretaceous magmatic arc in the coastal Zihuatanejo terrane, which is part of the Guerrero terrane. All gabbros are hornblende rich, which indicates hydrated conditions. Clinopyroxene crystals and hornblende pseudomorphs have plagioclase inclusions, suggesting exsolution by a rapid uplift. Geochemically, most gabbros are calc-alkaline. The relatively flat trace element patterns display incompatible element (LILE and LREE) enrichment relative to the less incompatible elements (HFSE and HREE), which show minor enrichment or are even depleted with respect to N-MORB. Positive Pb and Sr anomalies as well as LILE enrichment in comparison to HFSE and REE suggest a magmatic arc origin. The Sr and Nd isotopic compositions indicate that the Jilotlán, Tepalcaltepec, and Manzanillo gabbros have a common source, comparable to N-MORB. Depleted mantle model ages (TDM) are similar for the gabbros and a quartz monzodiorite (averaging ~500 Ma) reflecting participation of a crustal component in their genesis. Isotopic data indicate that the gabbros could have been generated from a combination of mantle and crustal components. The existence of a Cretaceous, Barremian to Albian (~130-100 Ma), extensional arc proposed by other studies suggests that the gabbros were generated in a thinned crust setting. Hornblende 40Ar/39Ar ages and U-Pb zircon ages of Jilotlán gabbros are undistinguishable at ~114 Ma, which indicates that they crystallized ~40 Ma earlier than the surrounding granitoids dated at ~70 Ma. The identical ages for both isotopic systems in the gabbros give evidence for their shallow emplacement and/or rapid uplift. The ~118 Ma (K- Ar hornblende) age of an andesite from the Tecalitlán Formation host rock suggests that the gabbros may represent the plutonic counterpart of this volcanosedimentary sequence. The crystalline rocks of the study area are magmatically very primitive (initial epsilon Nd (εNdi) up to ~+7, TDM max. ~0.7 Ga), without evidence of evolved crustal components in comparison to the Puerto Vallarta batholith, located NW of the study area, which contains Precambrian crustal components (εNdi as low as ~-7, TDM up to ~1.55 Ga). This evidences different tectonic settings for these two areas. This study supports the hypothesis that a long-lived subduction zone (at least since the Early Cretaceous) generated poorly evolved arc rocks in a continental arc setting in the Guerrero terrane.

Translated abstract

RESUMEN Un rasgo sobresaliente del arco magmático Cordillerano Mexicano, entre Sonora y Chiapas, es la presencia de numerosos cuerpos plutónicos y batolíticos con edades del Cretácico al Mioceno. En esta contribución investigamos la petrogénesis y las edades de los gabros de Jilotlán, Jalisco, para entender mejor su relación con los plagiogranitos calco-alcalinos del Cretácico Superior que los intrusionan y que son aledaños. Gabros de Manzanillo (Colima), Tepalcaltepec y Aquila (Michoacán) también fueron estudiados. El objetivo de este trabajo es contribuir con nuevos datos al contexto tectónico regional y a los procesos de generación de magmas del arco magmático Cretácico en la parte costera del terreno Zihuatanejo, parte del terreno Guerrero. Todos los gabros son ricos en hornblenda, lo que indica condiciones hidratadas. Cristales de clinopiroxeno y pseudomorfos de hornblenda contienen inclusiones de plagioclasa, lo que sugiere exsolución por un ascenso rápido. Geoquímicamente, la mayoría de los gabros son calcoal- calinos. Los patrones relativamente planos de elementos traza muestran un enriquecimiento en elementos incompatibles (LILE y LREE) respecto a los elementos menos incompatibles (HFSE y HREE) que muestran menor enriquecimiento o incluso empobrecimiento con respecto a N-MORB. Anomalías positivas de Pb y Sr así como el enriquecimiento en LILE a comparación con HFSE y REE sugieren un origen de arco magmático. Las composiciones isotópicas de Sr y Nd indican que los gabros de Jilotlán, Tepalcaltepec y Manzanillo tienen una fuente común, comparable a N-MORB. Las edades modelo TDM son similares para los gabros y una cuarzomonzodiorita (~500 Ma en promedio) reflejando la participación de un componente cortical en su generación. Los datos isotópicos indican que los gabros pudieron generarse a partir de una combinación de manto y componentes corticales. La existencia de un arco extensional cretácico del Barremiano al Albiano (~130-100 Ma) propuesto en otros estudios, sugiere que los gabros fueron generados en un escenario de corteza adelgazada. Las edades de 40Ar/39Ar en hornblenda y U-Pb en zircones de los gabros de Jilotlán son indistinguibles en ~114 Ma, lo que indica que su cristalización ocurrió ~40 Ma antes que la de los granitoides aledaños fechados en 70 Ma. La edad idéntica de los gabros en ambos sistemas isotópicos da evidencia de su emplazamiento somero y/o ascenso rápido. La edad de ~118 Ma (K-Ar en hornblenda) de una andesita de la roca encajonante de la Formación Tecalitlán, sugiere que los gabros pueden ser la contraparte plutónica de esta secuencia volcanosedimentaria. Las rocas cristalinas del área de estudio son magmáticamente muy primitivas (εNdi ~+7, TDM máx. ~0.7 Ga) sin componentes corticales evolucionados en comparación con el batolito de Puerto Vallarta, al NW del área de estudio, que contiene componentes corticales del Precámbrico (εNdi ~-7, TDM hasta ~1.55 Ga). Esto evidencia un límite tectónico entre las dos áreas. Este estudio apoya la hipótesis de que una zona de subducción de larga vida (por lo menos del Cretácico Temprano) generaba rocas magmáticas primitivas en un escenario de arco continental en el terreno Guerrero.