Estudio de los efectos de la atenuación continental de Pangea en las condiciones paleoclimáticas de México durante el Jurásico Temprano y Medio

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Estudio de los efectos de la atenuación continental de Pangea en las condiciones paleoclimáticas de
México durante el Jurásico Temprano y Medio
Campo de conocimiento: Geología
Jorge Enrique Ruiz-Urueña: [email protected]
Michelangelo Martini: [email protected]
1. Introducción
El clima es el resultado del balance entre la radiación que ingresa y escapa de la atmósfera de la Tierra, y
de la interacción de esta energía con el medio (superficie terrestre, cuerpos de agua, masas de aire, etc.;
Hay, 1996), siendo su dinámica uno de los principales factores de control en la evolución y diferenciación
de la vida, en sinergia constante con los procesos biológicos y geológicos. Tal como la aparición de las
primeras especies tuvo repercusiones directas sobre la composición atmosférica, concretamente, por
medio de procesos fotosintéticos que la oxigenaron (Neoarqueano-Paleoproterozoico; Shaw, 2008; Pufahl
y Hiatt, 2012; Ruddiman, 2014), las variaciones de las condiciones climáticas han llevado a radiaciones
biológicas, extinciones masivas y a la diversificación de las especies (Kohn y Fremd, 2008; Qu et al., 2010;
Brand et al., 2012). Del mismo modo, la tectónica ha desempeñado un papel fundamental en las
condiciones climáticas, modificándolas de forma directa e indirecta (Hay, 1996; Saltzman, 2002; Fluteau,
2003; Kohn y Fremd, 2008; Deconto, 2009; Ruddiman, 2014). En efecto, el movimiento horizontal de las
placas tectónicas genera cambios latitudinales que conllevan a que un territorio reciba más o menos
radiación, presente una mayor continentalidad y limite o favorezca la circulación oceánica; mientras que
eventos orogénicos o tafrogénicos influyen en la captación de energía solar y en la dinámica atmosférica
(Hay, 1996; Fluteau, 2003; Deconto, 2009). Por su parte, los efectos indirectos se relacionan al cambio en
la composición atmosférica que pueden producir los procesos tectónicos, como el vulcanismo y
metamorfismo al suministrar distintos tipos de gases de efecto invernadero, principalmente CO2, SO2 y
H2O (Hay, 1996; Santosh y Omori, 2008; Stothers, 2009; Aarnes et al., 2010).
En el registro geológico pueden quedar improntas implícitas o explicitas de las variaciones ambientales y
éstas pueden ser usadas como indicadores paleoclimáticos. Por ejemplo, se pueden reconstruir las
condiciones climáticas de una región a partir de: 1) la presencia o ausencia de litologías, tipos de depósitos
y minerales sensibles al clima (ej., carbón, evaporitas, capas rojas, paleosuelos, bauxitas, eolianitas etc.);
2) marcadores geoquímicos (ej., variaciones en los contenidos de isotopos de oxígeno y carbono, índice
1
de alteración química); e 3) indicadores paleontológicos (Condie, 2005; Baker, 2009; Gaines y Droser, 2009;
Gornitz, 2009; Gröcke, 2009; Hendrix, 2009; Rich y Vickers-Rich, 2009; Smoot, 2009).
Es a partir de la buena exposición del registro estratigráfico jurásico de México, y tomando como escenario
la tectónica extensional que llevó a la progresiva atenuación continental de Pangea, así como a la
migración latitudinal hacia el norte de Norte América, que se considera al país como un laboratorio natural
para estudiar el impacto que la tectónica tiene en los procesos climáticos y, por consiguiente, en la
biodiversidad. Climatológicamente, el Jurásico está enmarcado dentro de lo que Fischer (1981,1982)
denominó como condiciones greenhouse, lo que implica elevadas concentraciones de CO 2, ralentización
de los océanos, anoxia marina, gradiente latitudinal de temperatura relativamente homogéneo, nula o
escasa presencia de masas de hielo y aumento de las temperaturas oceánicas y superficiales (Fischer, 1981,
1982; Gröcke, 2009). Estas condiciones se cree que fueron propiciadas en gran medida por el rompimiento
de Pangea y el consecuente aumento del vulcanismo (Provincia magmática del Atlántico Central; Jenkyns,
2003; Gröcke, 2009; Retallack, 2009). En México, los depósitos continentales del Jurásico Inferior y Medio
presentan indicios preliminares de climas húmedos tropicales a subtropicales, dentro de latitudes
ecuatoriales, en las cuencas de Tlaxiaco y Huayacocotla (Ochoa-Camarillo et al., 1999; Silva-Pineda y
Buitrón-Sánchez, 1999; Velasco de León et al., 2013; Molina et al., 2020a), coexistiendo con las
formaciones Todos Santos (Formación Jiquipilas; Molina et al., 2020b), La Boca y La Joya y la unidad capas
Cerro El Mazo, las cuales contienen capas rojas y, de manera tentativa, se ha sugerido que fueron
depositadas en condiciones secas y áridas (Godínez-Urban et al., 2011; Rubio-Cisneros y Lawton, 2011;
Loyola-Martínez, 2015). Sin embargo, persisten muchas ambigüedades en la reconstrucción de las
condiciones climáticas en México durante el Jurásico Temprano y Medio, ya sea porque diferentes proxies
en una misma unidad indican condiciones contrastantes (Loyola-Martínez, 2015) o por falta de datos
adecuados para interpretaciones paleoclimáticas.
La fragmentación de Pangea durante el Jurásico representa uno de los eventos tectónicos más importantes
tanto en México (Dickinson y Lawton, 2001; Keppie, 2004; Martini y Ortega-Gutiérrez, 2018) como a nivel
global a partir del Mesozoico. En México, este evento ha favorecido el desplazamiento latitudinal del
territorio continental hacia el norte (Molina et al., 2020a) y la formación de cuencas y altos estructurales,
por medio de la activación de fallas normales y laterales (Martini y Ortega-Gutiérrez, 2018). Toda esta
dinámica extensional debió tener una notable incidencia en los procesos climáticos, no sólo desde el punto
de vista de los movimientos horizontales y cambios latitudinales como indican Molina et al. (2020), sino
también como respuesta a la abrupta topografía y a la apertura del Golfo de México, afectando la
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circulación atmosférica y oceánica. Aunque son pocos, los trabajos enfocados en este tema (ej., OcampoDíaz et al., 2019; Molina et al., 2020a) han reactivado el interés y resaltado la falta de información que aún
persiste. En ellos, se realiza un análisis multi-proxy (análisis litológico, petrológico, geoquímico y
paleontológico de depósitos continentales), el cual resulta, sin embargo, insuficiente porque: 1) se
estructura a partir de un marco tectónico simplista basado exclusivamente en movimientos latitudinales
para explicar fenómenos climáticos; 2) presenta incoherencia cronoestratigráfica en algunas de las
cuencas analizadas (Tlaxiaco; Zepeda-Martínez et al., sometido; Martini y Ortega-Gutiérrez, 2018); y 3)
falta de rigurosidad y control en la recolección de muestras para el estudio paleoclimático. Por todo lo
anterior, se propone un trabajo que no sólo contribuirá en el entendimiento de las condiciones climáticas
y tectónicas del Jurásico Inferior y Medio de México, sino que establecerá o revisará el marco
cronoestratigráfico de las sucesiones fluviales y aluviales en las cuencas de Tlaxiaco, Huayacocotla,
Huizachal y Todos Santos, asociadas con la dinámica extensional que terminaría por separar Pangea
(Zepeda-Martínez et al., sometido; Ochoa-Camarillo et al., 1998; Rubio-Cisneros y Lawton, 2011; Molina
et al., 2020b).
Figura 1. Distribución de afloramientos jurásicos en México (gris oscuro) y cobertura cenozoica (gris claro). Destacados en
distintos colores están las cuencas objeto de estudio: Todos Santos (rojo), Tlaxiaco (amrillo), Huayacocotla (verde) y Huizachal
(azul). A la izquierda una ampliación del mapa. Modificado de Molina et al. (2020a).
2. Planteamiento del problema
Los datos que existen sobre las condiciones climáticas durante el Jurásico Temprano y Medio en la zona
circundante al Golfo de México resultan escasos y ambiguos. Los únicos trabajos centrados en el clima de
este periodo para México son los de Ocampo-Díaz et al. (2019) y Molina et al. (2020a). En este último, se
propone un clima húmedo para el territorio mexicano durante el Jurásico, soportado por su posición
ecuatorial, el cuál cambió drásticamente a árido para finales de este periodo, debido al movimiento
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progresivo del continente hacia el norte. Dichos autores fallaron en su estrategia de muestreo y en
sobresimplificar la dinámica climática, lo que llevo a proponer algunos escenarios inconsistentes. Por
ejemplo, en la cuenca de Huayacocotla, Ocampo et al. (2019) reportan datos geoquímicos en areniscas
que sugieren condiciones de aridez, lo que contrasta con la ocurrencia de niveles de carbón y lutitas con
fósiles de helechos en dicha cuenca (Silva-Pineda y Buitrón-Sánchez, 1999; Molina et al., 2020a).
Adicionalmente, la idea de que el clima del Jurásico está supeditado a movimientos latitudinales, es
inconsistente con el hecho de que en las cuencas de Tlaxiaco y Huayacocotla hayan evidencias de
condiciones húmedas (flora y capas de carbón; Ochoa-Camarillo et al., 1999; Silva-Pineda y BuitrónSánchez, 1999; Velasco de León et al., 2013), al tiempo que en la cuenca de Todos Santos, ubicada casi en
la misma latitud, se tengan niveles de evaporitas que sugieren climas áridos (Godínez-Urban et al., 2011).
Lo anterior denota debilidades en el modelo propuesto por Molina et al. (2020), así como un problema
sistemático de muestreo, el cual fue realizado independientemente de su utilidad para fines
paleoclimáticos. En este proyecto de investigación se pretende entender con mayor profundidad las
condiciones climáticas del Jurásico Inferior y Medio en la zona circundante al Golfo de México, utilizando
geoquímica de rocas clásticas finas, análisis de modas detríticas y minerales pesados, y caracterización de
carbones y arcillas; asimismo, será concienzudo en la finalidad de la muestra, para evitar incongruencias,
lo cual se logrará al caracterizar correctamente el elemento arquitectónico del que se extraerá la misma,
identificando eficazmente si su interacción con los procesos atmosféricos fue suficiente para almacenar
información sobre el clima. De esta forma, se podrá evaluar el impacto que la compleja topografía,
producto de la atenuación continental de Pangea, tuvo sobre el clima, no sólo en cuanto a su variación
latitudinal (Molina et al., 2020a), sino también como reguladora de la dinámica de las masas de agua y aire
(importante paleoalto), y responsable de la biodiversidad de flora y fauna en el territorio mexicano de ese
entonces.
3. Justificación
Las condiciones ambientales en las cuales se diversificó la vida durante la separación del límite occidental
de Pangea no son claras. México resulta ser un laboratorio natural que podría contribuir en el
entendimiento de cómo procesos tectónicos globales afectan en el clima, en este caso particular, el
impacto que la progresiva atenuación continental del supercontinente Pangea tuvo en la configuración
climática de México y, por ende, en la vida. Aun cuando existen varios trabajos que han resaltado las
numerosas consecuencias que la tectónica tiene sobre el clima (Hay, 1996; Saltzman, 2002; Fluteau, 2003;
Kohn y Fremd, 2008; Deconto, 2009; Ruddiman, 2014), los estudios suelen estar centrados en eventos
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pliocénicos a holocénicos, los cuales son incapaces de abarcar procesos de gran magnitud tectónica como
lo sería la atenuación y, finalmente, separación de un continente. Para ello se hace necesario estudiar
antiguos registros de decenas a centenares de millones de años. Este será el primer trabajo que
implementará un análisis petrológico y geoquímico enfocado en establecer la historia climática de México
durante el Jurásico Temprano y Medio a través del registro de sistemas fluviales encontrado en las cuencas
de Tlaxiaco, Huizachal, Huayacocotla y Todos Santos, cuencas generadas como respuesta a las etapas de
atenuación cortical que terminarían por separar Pangea.
4. Hipótesis
Se plantea la posibilidad que la dinámica climática de México durante el Jurásico Temprano y Medio estuvo
controlada por el desarrollo de una topografía abrupta producida por la tectónica extensional asociada a
la fragmentación de Pangea, y no sólo por los cambios latitudinales producto de la migración hacia el norte
de Norte América. Específicamente, se considera la presencia de un importante alto topográfico durante
el Jurásico Temprano y Medio, el cual estaría indicado por la arquitectura de las cuencas de Tlaxiaco,
Huizachal y Todos Santos, así como por indicadores de paleocorrientes. Este alto parece tener una
orientación aproximadamente N-S y coincidiría con la falla transformante Tamaulipas-Chiapas, que fue
responsable de la abertura del Golfo de México a parir del Jurásico Superior. La presencia de un alto
topográfico está indicada también por indicios de bosques de coníferas encontrados en el registro
palinológico (Loyola-Martínez, 2015). Considerando que, de manera tentativa, los pocos datos actuales
sugieren condiciones húmedas en las cuencas de Tlaxiaco y Huizachal (Ochoa-Camarillo et al., 1999; SilvaPineda y Buitrón-Sánchez, 1999; Velasco de León et al., 2013; Molina et al., 2020a) y áridas en la cuenca
de Todos Santos (Molina et al., 2020a), y tomando en cuenta que estas cuencas están localizada en la
misma latitud pero en los diferentes lados de este alto topográfico, se plantea la hipótesis que la topografía
abrupta generada por la atenuación continental haya generado diferentes condiciones climáticas, que
podrían ser explicadas por la presencia de una importante sombra de lluvia de extensión regional.
5. Objetivos
Objetivos General: Estimar la incidencia de la dinámica extensional generada por la atenuación
continental que llevó al rompimiento de Pangea en la evolución climática de México durante el Jurásico
Inferior y Medio.
Objetivos específicos:
5
•
Establecer las condiciones paleoclimáticas del Jurásico Inferior y Medio de las cuencas de Tlaxiaco,
Huayacocotla, Huizachal y Todos Santos a partir del análisis de modas detríticas, de minerales
pesados y arcillas y del análisis geoquímico de depósitos fluviales.
•
Revisar o establecer, en caso de no haber datos previos, el marco cronoestratigráfico de los
depósitos analizados, para tener la seguridad de la edad del material analizado y poder analizar
posibles variaciones climáticas en el tiempo.
•
Generar un mapa paleogeográfico actualizado de la margen oriental de Pangea, a partir de la
valoración critica de la información paleomagnética, sedimentológica y paleontológica disponible
y actualizada. En este se incluirán las principales estructuras topográficos y los rasgos
estructurales, así como las condiciones climáticas de cada región.
6. Materiales y Métodos
En este proyecto, se plantea utilizar como proxies paleoclimáticos las modas detríticas, la mineralogía de
minerales pesados y de arcillas y la geoquímica de depósitos fluviales. Por ende, el punto de partida de
este estudio será el trabajo de campo en las cuencas de Tlaxiaco, Huayacocotla, Huizachal y Todos Santos,
lo que permitirá recolectar las muestras para los diferentes tipos de análisis. A diferencia de los estudios
anteriores, en este trabajo se planeará el muestreo de manera estratégica, teniendo control sobre los
elementos arquitectónicos presentes en las diferentes sucesiones. Esto porque la alta tasa de
sedimentación de algunos sistemas fluviales (ej., abanicos aluviales) los hace inadecuados para registrar
las condiciones climáticas, a diferencia de otros que resultan más idóneos, como lo las corrientes de ríos
dominadas por lodo (Hendrix, 2009) o los ambientes de llanura de inundación. Por ende, de estos
segundos tipos de ambientes fluviales se recolectarán las muestras aptas para registrar condiciones
climáticas. También se tomarán muestras de elementos fluviales asociados con altos gradientes
topográficos, como son los abanicos aluviales. Esto en cuanto, debido a su alta tasa de sedimentación,
bajo todo tipo de clima estos preservan una composición que aproxima bastante fielmente la de las rocas
fuentes (Weltje, 1994). La composición de estas muestras se tomará como referencia con la cual comparar
la composición de las muestras tomadas de las zonas llanura de inundación. De esta manera, será posible
evaluar posibles modificaciones composicionales debidas a las condiciones climáticas y, de esta manera,
se podrá reconstruir el tipo de clima en las áreas de estudio. El análisis de elementos arquitectónicos se
hará de acuerdo con Miall (2006, 2016). También se levantarán columnas estratigráficas implementando
un bastón de Jacob y brújula, lo que permitirá situar estratigráficamente cada muestra y, para enlazarlas
temporalmente, se realizará el fechamiento de rocas volcánicas interestratificadas. El fechamiento será
por el método de U-Pb en circón y se realizará en el Laboratorio de Estudios Isotópicos (LEI) del Centro de
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Geociencia en por medio de la espectrometría de masas acoplada a Ablación Láser (LA-ICP-MS), siguiendo
los lineamientos de Patón et al. (2010), Solari et al. (2010) y Petrus y Kamber (2012). Para la cuenca de
Huizachal los datos sedimentológicos y estratigráficos son todavía escasos. Por esto, solamente en esta
región, se realizará un estudio sedimentológico más extenso y detallado con el objetivo de reconstruir, por
lo menos en parte, la arquitectura de la cuenca y poder así poner a prueba la hipótesis de la presencia de
un alto topográfico del Jurásico Inferior y Medio bordeando la actual margen occidental del Golfo de
México.
El análisis de modas detríticas, lo que permitirá evaluar los efectos que el clima pudo tener sobre los
depósitos (Mack, 1984; Sutter y Dutta, 1986; van de Kamp, 2010; Garzanti, 2019)se realizará en secciones
delgadas de areniscas. Con el ánimo de evitar confusiones entre cuarzo, feldespato alcalino y plagioclasa,
se teñirán las secciones delgadas con rodizonato de potasio y cobaltrinitrite. En la estimación porcentual
de las modas detríticas se implementará el sistema de conteo de puntos por medio del método GazziDikinson (Ingersoll et al., 1985). Las categorías para distinguir los distintos tipos de granos serán dadas por
Dickinson (1970, 1980), Zuffa (1980) y Garzanti y Vezzoli (2003), y serán usadas de acuerdo con los
diagramas ternarios de Ingersoll y Suczek (1979), Dickinson (1985), Marsaglia e Ingersoll (1992) y Garzanti
(2016). Todo esto permitirá realizar una evaluación de la incidencia del clima de acuerdo con las diferentes
estructuras arquitectónicas de un depósito, así como las posibles variaciones de este entre las cuencas
estudiadas. Asimismo, ayudará para la utilización de índices, como el de P/F y Q/(Q+F) , los cuales
contribuyen en el análisis paleoclimático (van de Kamp, 2010). El análisis de minerales pesados de realizará
a partir de secciones delgadas pulidas de concentrados obtenidos por separación hidráulica y por contaste
de densidad. Se realizará un conteo de puntos de las diferentes especies minerales de acuerdo con
Garzanti y Andó (2019) se utilizarán índices minerales como apatito-circón y granate-circón (Morton and
Hallsworth, 1999) para evaluar condiciones climáticas. Los minerales serán reconocidos a través del
microscopio petrográfico y, en caso de granos de tamaño muy pequeño y altamente retrabajados, se
recurrirá al SEM y la microsonda electrónica (EPMA; (Henry y Guidotti, 1985; Dupuis y Beaudoin, 2011).
El desarrollo de distintos tipos de minerales arcillosos está íntimamente relacionado a las condiciones
climáticas de una región, por lo que caracterizar el tipo de arcilla y su abundancia ayudará a soportar el
marco paleoclimático (van de Kamp, 2010). Para ello se someterán las muestras de arcillolitas, limolitas y
lodolitas a un análisis de difracción por rayos X. Los elementos mayores de las muestras serán analizados
por medio de la técnica de espectrometría de fluorescencia de rayos X, mientras que para las trazas se
utilizará ICP-MS. Los primeros serán usados para establecer el índice de alteración química (CIA por sus
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siglas en inglés; Nesbitt y Young, 1982), el índice de meteorización (CIW por sus siglas en inglés; Harnois,
1988) y el índice de alteración de plagioclasa (PIA por sus siglas en inglés; Fedo et al., 1995), definidos
como: CIA = 100 × [Al2O3/(Al2O3 + CaO + Na2O + K2O)]; CIW = 100 × [Al2O3/(Al2O3 + CaO* + Na2O)]; y PIA =
100 × (Al2O3-K2O)/(Al2O3 + CaO + Na2O-K2O). Estos índices son ampliamente utilizados para la
caracterización del clima, el grado de meteorización de la roca fuente y el grado de meteorización del
sedimento (Nesbitt y Young, 1982; Harnois, 1988; McLennan, 1993; Fedo et al., 1995; van de Kamp, 2010;
Ma et al., 2015; Ge et al., 2019). El trabajo con elementos trazas complementará el análisis de procedencia
de las modas detríticas, a través de distintos tipos de diagramas de discriminación (Bhatia y Crook, 1986;
Floyd y Leveridge, 1987; Hayashi et al., 1997).
7. Metas Generales del proyecto
Durante la realización de este proyecto de investigación, se aportará al conocimiento del clima del Jurásico
de México, así como a la conexión que existe entre clima y tectónica. Lo anterior permitirá la elaboración
de artículos científicos, bases de datos paleoclimáticos para México durante el Jurásico Temprano y Medio,
se actualizará el mapa paleogeográfico con las condiciones climáticas de ese entonces y, finalmente, se
realizará un documento de Tesis Doctoral.
8. Cronograma detallado
Actividades a desarrollar-Año 1
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Unidad teórica
Trabajo de investigación
Campo Huayacocotla
Análisis de elementos arquitectónicos y cartografía
Procesamiento de muestras
Petrografía de areniscas y carbón
Petrografía y mineragrafía de minerales pesados
Unidad teórica
Trabajo de investigación
EPMA de minerales pesados
Geoquímica de rocas clásticas
Análisis de arcillas
Fechamiento (U-Pb)
Integración de la información-Paleoclimatología
Campo Tlaxiaco
Análisis de elementos arquitectónicos y cartografía
Procesamiento de muestras
8
Actividades a desarrollar-Año 2
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Procesamiento de muestras
Petrografía de areniscas y carbón
Petrografía y mineragrafía de minerales pesados
EPMA de minerales pesados
Geoquímica de rocas clásticas
Análisis de arcillas
Fechamiento (U-Pb)
Integración de la información-Paleoclimatología
Preparación examen de candidatura
Campo Huizachal
Análisis de elementos arquitectónicos y cartográfico
Procesamiento de muestras
Petrografía de areniscas y carbón
Petrografía y mineragrafía de minerales pesados
EPMA de minerales pesados
Geoquímica de rocas clásticas
Análisis de arcillas
Fechamiento (U-Pb)
Integración de la información-Paleoclimatología
Actividades a desarrollar-Año 3
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Integración de la información-Paleoclimatología
Estancia
Campo Todos Santos
Análisis de elementos arquitectónicos y cartográfico
Procesamiento de muestras
Petrografía de areniscas
Petrografía y mineragrafía de minerales pesados
EPMA de minerales pesados
Geoquímica de rocas clásticas
Análisis de arcillas
Fechamiento (U-Pb)
Integración de la información-Paleoclimatología
Actividades a desarrollar-Año 4
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Integración de información de las cuencas
Elaboración de mapas paleogeográficos
Generación de modelos climáticos regionales
Redacción del documento final
Entrega de documento final
Correcciones
Examen de grado
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Figura 2. Cronograma de actividades por año. Los distintos colores marcan las actividades propias cada cuenca en particular:
Todos Santos (rojo), Tlaxiaco (amarillo), Huayacocotla (verde) y Huizachal (azul); o actividades relacionadas con los
requerimientos del posgrado, así como una estancia internacional en la Università degli Studi di Milano-Bicocca (rosado).
9. Literatura citada
Aarnes, I., Svensen, H., Connolly, J.A.D. y Podladchikov, Y.Y., 2010, How contact metamorphism can
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143.
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patterns and sources of sand-sized sediments by means of inverse modelling techniques: v. 121,
208 p. p., https://dspace.library.uu.nl/handle/1874/274730.
Zepeda-Martínez, M., Martin, M., Solari, L. y Rosales, C.M. Reconstructing the depositional architecture
of the Tlaxiaco Basin in southern Mexico : new insights into the Early-Middle Jurassic continental
attenuation history of southern North America during.:
NOMBRE Y FIRMA DEL ESTUDIANTE
TUTOR NOMBRE Y FIRMA
14
ANEXO 1
24 de agosto de 2020
ASUNTO: Solicitud de Comité Tutor.
COMITÉ ACADÉMICO
PROGRAMA DE POSGRADO EN
CIENCIAS DE LA TIERRA
PRESENTE
En seguimiento a la norma 43 del Programa de Posgrado, me permito proponer a Ustedes el siguiente
Comité Tutor para mi seguimiento académico.
Nombre del proyecto: Estudio de los efectos de la atenuación continental de Pangea en las condiciones
paleoclimáticas de México durante el Jurásico Temprano y Medio
NO.
NOMBRE Y GRADO
PROCEDENCIA
LÍNEA DE
JUSTIFICACIÓN
INVESTIGACIÓN
1 (TUTOR)
Dr. Michelangelo
Martini
Instituto de
Geología,
Petrología de
rocas clásticas y
Experto en
petrología de
Universidad
Nacional
Autónoma de
México
tectónica
rocas clásticas y
sedimentología
de depósitos
fluviales, con un
amplio
conocimiento de
la evolución
tectónica
jurásica de
México.
2
3
Dra. Laura Mori
Dr. Timothy Frost
Lawton
Facultad de
Ingeniería,
Geoquímica y
petrología
Experta en
geoquímica de
Universidad
roca ígneas y
Nacional
Autónoma de
México
sedimentarias,
así como en las
técnicas
relacionadas.
Bureau of
Economic
Tectónica y
Sedimentación
Experto en
estratigrafía y
Geology,
University of
sedimentología,
con notables
Texas at Austin
trabajos en
15
México.
Asimismo, es uno
de los autores
más recientes en
clima del
Jurásico
mexicano.
Así mismo me permito informarles que me doy por enterado que las funciones del Comité Tutor, son
las siguientes:
•
Aprobar el plan de trabajo
•
Asesorar el trabajo del alumno
•
Evaluar semestralmente el avance del plan de trabajo
•
Determinar si el alumno está preparado para presentar su examen de candidatura
•
Proponer la integración del jurado de examen candidatura y de grado.
•
Apoyar decididamente al estudiante para que presente sus exámenes de candidatura y de
grado dentro de los tiempos que marca el plan de estudios.
(EN CASO DE PROPONER INVESTIGADORES AJENOS AL PROGRAMA DEBERÁN ANEXAR SU RESUMEN
CURRICULAR).
NOMBRE Y FIRMA DEL ESTUDIANTE
NOMBRE Y FIRMA DEL TUTOR
16
ANEXO 2
UNIDAD TEÓRICA
Unidad teórica 1: Dinámica climática y oceanográfica: relación con los procesos tectónicos y reconstrucciones del
pasado
Introducción:
El sistema climático está conformado por las interacciones que existen entre atmosfera, vegetación, criósfera,
hidrósfera y litosfera, siendo una respuesta a la dinámica astronómica (fuerzas solares y cambios orbitales) y
tectónica (Ruddiman, 2014). Las variaciones climáticas pueden quedar en el registro geológico, permitiendo
reconstruir las condiciones climáticas que una región tuvo en el pasado (Gornitz, 2009). Aunque son diversos y de
distinta índole, los indicadores paleoclimáticos pueden obtenerse, principalmente, de litologías o minerales
sensibles al clima (ej., carbón, evaporitas, capas rojas, paleosuelos, bauxitas), marcadores geoquímicos (ej.,
variaciones en los contenidos de isotopos de oxígeno y carbono, índice de alteración química) y cambios de la fauna
y flora (Condie, 2005; Baker, 2009; Gaines y Droser, 2009; Gornitz, 2009; Gröcke, 2009; Hendrix, 2009; Rich y
Vickers-Rich, 2009; Smoot, 2009).
Objetivos:
General: Entender la dinámica que rige los procesos climáticos y oceanográficos, extrapolando estos conocimientos
a reconstrucciones del paleoclima.
Específicos:
Estudiar los procesos que rigen la dinámica atmosférica y oceánica.
Identificar los procesos tectónicos que tienen incidencia en la climatología de una región.
Entender e identificar la aplicación de los indicadores en la reconstrucción paleoclimática.
Plan de trabajo:
Recopilación de la bibliografía existente.
Estudio de los aspectos generales del clima y el océano, así como de los factores que controlan sus cambios.
Determinación de los efectos que la tectónica puede tener en la dinámica atmosférica y oceánica.
Establecer para los indicadores paleoclimáticos: metodología, usos, implicaciones y características.
Elaboración del informe final.
Referencias:
Baker, P.A., 2009, Paleo-precipitation indicators, in Netherlands, S. ed., Encyclopedia of Earth Sciences Series,
Nueva York, Springer Netherlands, p. 259–268, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_177.
Condie, K.C., 2005, Earth as an evolving planetary system: Elsevier, v. 53, 1–447 p.,
doi:10.1017/CBO9781107415324.004.
Gaines, R.R. y Droser, M.L., 2009, Animal proxies – invertebrates, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences
Series, Nueva York, Springer Netherlands, p. 930–931, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_5.
Gornitz, V., 2009, Paleoclimate proxies, an introduction, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences Series,
Nueva York, Springer Netherlands, p. 512–518, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_171.
Gröcke, D.R., 2009, “GREENHOUSE” (WARM) CLIMATES, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences Series,
Nueva York, Springer Netherlands, p. 1216–1220, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_101.
Hendrix, M.S., 2009, Continental sediments, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences Series, Nueva York,
Springer Netherlands, p. 1014–1018, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_47.
Rich, T.H. y Vickers-Rich, P., 2009, Animal proxies, vertebrates, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences
Series, Nueva York, Springer Netherlands, p. 931–934, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_6.
Ruddiman, W., 2014, Earth’s Climate: Past and Future (B. Minick, Ed.): Nueva York, Jessica Fiorillo, 1–466 p.
Smoot, J.P., 2009, Sedimentary indicators of climate change, in Gornitz, V. ed., Encyclopedia of Earth Sciences
Series, Nueva York, Springer Netherlands, p. 668–674, doi:10.1007/978-1-4020-4411-3_210.
17
Unidad Teórica 2: Revisión de indicadores paleoclimáticos para sucesiones fluviales jurásicas de la zona
circundante al Golfo de México
Introducción
La historia tectónica durante el Jurásico está controlada por los eventos que llevarían a la separación de la parte
occidental de Pangea (Dickinson y Lawton, 2001; Keppie, 2004; Martini y Ortega-Gutiérrez, 2018). Toda esta
actividad propicio el movimiento latitudinal de bloques con dirección norte (Molina et al., 2020a), generando una
serie de paleoaltos y cuencas (Martini and Ortega-Gutiérrez, 2018), en las cuales se depositaron distintas unidades
jurásicas fluviales, aluviales y marinas (Zepeda-Martínez et al., sometido; Ochoa-Camarillo et al., 1998, 1999;
Godínez-Urban et al., 2011; Rubio-Cisneros and Lawton, 2011; Rubio-Cisneros, 2012; Lawton and Molina Garza,
2014; Lawton et al., 2018; Molina et al., 2020b). El estudio más reciente respecto al clima del Jurásico mexicano
(Molina et al., 2020a) sugiere un clima húmedo para el la parte inferior y media, el cual se tornó seco y árido para
finales de este periodo. Sin embargo, a lo largo del texto no dejan de coexistir ambigüedades, en donde indicadores
de climas húmedos y secos se sobreponen para el mismo periodo dentro la misma unidad o en unidades cercanas,
por lo que se hace necesario realizar un análisis minucioso de todas las unidades y sus respectivos indicadores, con
el fin de descartarlos o implementarlos en las reconstrucciones paleoclimáticas. Concretamente, se hará un énfasis
particular en las sucesiones continentales como las expuestas en las cuencas de Tlaxiaco, Huayacocotla, Huizachal
y Todos Santos (Zepeda-Martínez et al., sometido; Ochoa-Camarillo et al., 1998; Rubio-Cisneros y Lawton, 2011;
Molina et al., 2020b).
Objetivos:
Generales: Documentar la información existente de los indicadores paleoclimáticos de las unidades fluviales
depositadas durante el Jurásico y asociadas la dinámica extensional de Pangea.
Específicos:
Realizar una recopilación exhaustiva de las unidades jurásicas de México.
Levar a cabo un análisis minucioso de los posibles indicadores paleoclimáticos de las unidades Jurásicas de México.
Plan de trabajo:
Recopilación exhaustiva de la información bibliográfica disponible.
Estudiar las unidades jurásicas que afloran en el territorio mexicano.
Analizar la viabilidad de los indicadores paleoclimáticos reportados en las unidades jurásicas.
Elaboración del informe final.
Referencias:
Dickinson, W.R. y Lawton, T.F., 2001, Carboniferous to Cretaceous assembly and fragmentation of Mexico:
Bulletin of the Geological Society of America, v. 113, p. 1142–1160, doi:10.1130/00167606(2001)113<1142:CTCAAF>2.0.CO;2.
Godínez-Urban, A., Lawton, T.F., Molina Garza, R.S., Iriondo, A., Weber, B. y López-Martínez, M., 2011, Jurassic
volcanic and sedimentary rocks of the La Silla and Todos Santos Formations, Chiapas: Record of Nazas arc
magmatism and rift-basin formation prior to opening of the Gulf of Mexico: Geosphere, v. 7, p. 121–144,
doi:10.1130/GES00599.1.
Keppie, J.D., 2004, Terranes of Mexico revisited: A 1.3 billion year Odyssey: International Geology Review, v. 46,
p. 765–794, doi:10.2747/0020-6814.46.9.765.
Lawton, T.F. y Molina Garza, R.S., 2014, U-pb geochronology of the type Nazas Formation and superjacent strata,
northeastern Durango, Mexico: Implications of a Jurassic age for continental-arc magmatism in northcentral Mexico: Bulletin of the Geological Society of America, v. 126, p. 1181–1199, doi:10.1130/B30827.1.
Lawton, T.F., Ruiz Urueña, J.E., Solari, L.A., Tarango Terrazas, C., Juárez-Arriaga, E. y Ortega-Obregón, C., 2018,
Provenance of Upper Triassic–Middle Jurassic strata of the Plomosas uplift, east-central Chihuahua,
Mexico y possible sedimentologic connections with Colorado Plateau depositional systems, in Ingersoll,
R.V., Lawton, T.F. y Graham, S.. eds., Tectonics, Sedimentary Basins y Provenance: A Celebration of the
Career of William R. Dickinson: Society of America Special Paper 540, v. 2540, p. 481–507,
18
doi:10.1130/2018.2540(22).
Martini, M. y Ortega-Gutiérrez, F., 2018, Tectono-stratigraphic evolution of eastern Mexico during the break-up
of Pangea: A review: Earth-Science Reviews, v. 183, p. 38–55, doi:10.1016/j.earscirev.2016.06.013.
Molina, R.S., Lawton, T.F., Figueroa Guadarrama, A. y Pindell, J., 2020a, Mexican record of circum–Gulf of Mexico
Jurassic depositional systems and climate, in Martens, U. and Molina Garza, R.. eds., Southern and Central
Mexico: Basement Framework, Tectonic Evolution y Provenance of Mesozoic– Cenozoic Basins: Geological
Society of America Special Paper 546, The Geological Society of America,
doi:https://doi.org/10.1130/2020.2546(13).
Molina, R.S., Lawton, T.F., Gudiño, J.R.B., Sierra-rojas, M.I., Guadarrama, A.F. y Pindell, J., 2020b, Geochronology
and correlation of the Todos Santos Group, western Veracruz and eastern Oaxaca States, Mexico:
Implications for regional stratigraphic relations and the rift history of the Gulf of Mexico, in Martens, U.
and Garza, R.S.M. eds., Southern and Central Mexico: Basement Framework, Tectonic Evolution y
Provenance of Mesozoic–Cenozoic Basins: The Geological Society of America Special Paper 546,.
Ochoa-Camarillo, H., Buitrón-Sánchez, B.E. y Silva-Pineda, A., 1999, Redbeds of the Huayacocotla anticlinorium,
state of Hidalgo, east-central Mexico: Special Paper of the Geological Society of America, v. 340, p. 59–68,
doi:10.1130/0-8137-2340-X.59.
Ochoa-Camarillo, H.R., Buitrón, B.E. y Silva-Pineda, A., 1998, Contribución al conocimiento de la bioestratigrafía,
paleoecología y tectónica del Jurásico (anticlinorio de huayacocotla) en la región de Molango, Hidalgo,
Mexico: Revista Mexicana de Ciencias Geologicas, v. 15, p. 57–63.
Rubio-Cisneros, I.I., 2012, Provenance analysis of El Alamar, La Boca and La Joya formations, northeastern
Mexico (Upper Triassic–Middle Jurassic): Universidad Autónoma de Nuevo León, 1–242 p.
Rubio-Cisneros, I.I. y Lawton, T.F., 2011, Detrital zircon U-Pb ages of sandstones in continental red beds at Valle
de Huizachal, Tamaulipas, NE Mexico: Record of Early-Middle Jurassic arc volcanism and transition to
crustal extension: Geosphere, v. 7, p. 159–170, doi:10.1130/GES00567.1.
Zepeda-Martínez, M., Martin, M., Solari, L. y Rosales, C.M. Reconstructing the depositional architecture of the
Tlaxiaco Basin in southern Mexico : new insights into the Early-Middle Jurassic continental attenuation history of
southern North America during.:
TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN
Trabajo de investigación A: Análisis de elementos arquitectónicos de la zona de Molango en la cuenca de
Huayacocotla
Objetivos:
Realizar una recopilación de la información bibliografía disponible sobre la zona de Huayacocotla para la
planeación de una salida de campo.
Metodología:
En primer lugar, se realizará una búsqueda de información geográfica y geológica sobre la zona de Huayacocotla.
Para el almacenamiento de los datos se podría implementar un diseñador como PostGIS o PosgreSQL, dependiendo
de la densidad de datos existentes y la manejabilidad que se les dará a los datos, o simplemente almacenarlos a
través de tablas. En el primer caso se deberá diseñar y construir los requerimientos e interconexiones de la base de
datos espaciales, para posteriormente poblarla con la información disponible. En el segundo caso, se poblará
directamente la tabla de almacenamiento, que puede hacerse a partir de software como Excel. Finalmente, los
datos serán dispuestos en un visor geográfico, que facilitará la planeación de los recorridos y las localidades
idóneas para el levantamiento de columnas y la toma de muestras.
En el campo se llevarán a cabo actividades básicas de campo como los son cartografía de unidades litológicas,
medición de datos estructurales, levantamientos de columnas estratigráficas y muestreos en sucesiones fluviales
y aluviales. Las columnas serán levantadas implementando un bastón de Jacob y brújula, lo que permitirá situar
estratigráficamente cada muestra, y, para enlazarlas temporalmente, se pretenderá el fechamiento de rocas
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volcánicas interestratificadas. Las muestras serán destinadas para cada técnica teniendo en cuenta su filiación a
una litofacies particular.
Plan de actividades:
Recopilación bibliográfica de la información disponible sobre la zona de estudio.
Diseño y construcción para el almacenamiento de datos.
Visualización de los datos encontrados.
Planeación de las labores de campo.
Se realizará una jornada de con duración aproximada de 15 días.
Levantamiento de columnas estratigráficas, análisis preliminar de elementos fluviales o aluviales, y recolección de
muestras (20-30).
Trabajo de investigación B: Análisis de las modas detríticas en los depósitos fluviales y aluviales de la cuenca de
Huayacocotla.
Objetivos:
Caracterización petrográfica y análisis petrológico de las muestras de arenisca de la cuenca de Huayacocotla.
Metodología:
En una primera instancia se seleccionarán de las muestras colectadas en la cuenca de Huayacocotla, las más
idóneas para elaboración de secciones delgadas, con el fin de realizar un análisis de modas detríticas. El análisis
petrográfico se llevará a cabo por medio de microscopia de luz transmitida, permitiendo la caracterización de
componentes y minerales de la roca, así como la estimación porcentual, que estará basada en el conteo de puntos
de Gazzi-Dickinson. Asimismo, se implementarán las categorías dadas por Dickinson (1970, 1980), Zuffa (1980) y
Garzanti y Vezzoli (2003) para distinguir los distintos tipos de granos. Posteriorment, se procesarán los datos
obtenidos y serán graficados de acuerdo con los diagramas ternarios de Ingersoll y Suczek (1979), Dickinson (1985),
Marsaglia e Ingersoll (1992) y Garzanti (2016).
Plan de actividades:
Elaboración de secciones delgadas de areniscas procedentes de la cuenca de Huayacocotla.
Petrografía de las muestras a través del microscopio petrográfico.
Procesamiento de datos.
Análisis de las modas detríticas.
Redacción de estos resultados.
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