The Miocene Tatatila-Las Minas IOCG skarn deposits (Veracruz) as a result of adakitic magmatism in the Trans-Mexican Volcanic Belt

Los skarns IOCG ricos en Cu y Au de Tatatila-Las Minas en Veracruz (centro-oriente de México) están circunscritos a los estadíos más tempranos de la Faja Volcánica Transmexicana (FVTM) e indican directamente la existencia de una provincia metalogenética vinculada a su dinámica tectonomagmática. Este es el primer caso bien documentado para dicha provincia metalogenética. Estos depósitos se formaron como skarns entre rocas de la secuencia carbonatada del Mesozoico y rocas hipabisales indermedias a ácidas del Mioceno. Los nuevos fechamientos U-Pb en zircón y 40Ar/39Ar evidencian la existencia de cuatro épocas de actividad magmática en el área: (1) en el Pérmico temprano (Artinskiano), en asociación con el basamento paleozoico de las secuencias del Mesozoico, (2) un conjunto de intrusivos pre-FVTM entre del Oligoceno tardío y el Mioceno temprano, (3) un conjunto de intrusivos del Mioceno medio y tardío asociados a la FVTM, y (4) rocas intrusivas extrusivas del Plioceno de la FVTM, posiblemente asociadas a los depósitos del estadio post-caldera de Los Humeros. Las edades obtenidas varían entre 24.60 ± 1.10 y 19.04 ± 0.69 Ma para el estadío 2, y entre 16.34 ± 0.20 y 13.92 ± 0.22 Ma para el estadío 3. El estadío 2 corresponde a una etapa magmática hasta el presente estudio desconocida en el área. Sólo las rocas del estadío 3 están asociadas a las mineralizaciones de skarn IOCG, cuyas etapas retrógradas han sido fechadas en 12.44 ± 0.09 (moscovita crómica, asociación fílica) y 12.18 ± 0.21 Ma (zircón, asociación potásica). Por tanto, las edades de las rocas intrusivas del estadío 3 se interpretan como parte de las asociaciones de skarn prógrado (mayormente, de ~15.4 a <14 Ma) La afinidad petrogenética de las rocas correspondientes a los estadíos 2 y 3 es prácticamente la misma--su principal diferencia estriba los contenidos más altos de Y e Yb en rocas del estadío 3 (aunque no se encontró afinidad alguna con granitos de intraplaca), lo cual sugiere la interacción de sus magmas primigenios con magmas alcalinos que posiblemente pertenecieron a la contigua y contemporánea Provincia Alcalina Oriental Mexicana. Los indicadores petrogenéticos (elementales e isotópicos) en las rocas del Cenozoico apuntan consistentemente a rocas intermedias a ácidas, metalumínicas, de tipo I y S, emplazadas en un arco continental debido a subducción y pertenecen a las series calci-alcalinas de potasio medio a alto, con (mayormente) firmas de adakitas altas en sílice debidas a un origen profundo de magmas que experimentaron cierto grado de contaminación cortical. La diversidad de posibles orígenes para las fimas adakíticas en este contexto pueden reducirse a sólo dos de ellas, que no son mutuamente exclusivas: adakitas derivadas de la fusión de la placa subducida y adakitas derivadas de procesos tipo fusión-asimilación-almacenamiento-homogeneización (MASH, por sus siglas en inglés). Ambas fuentes, en principio, poseen la capacidad de generar magmas que eventualmente pudieran producir sistemas mineralizantes magmático-hidrotermales con una cierta variedad de tipos de depósitos minerales asociados, incluyendo depósitos IOCG. Además, ambas posibles fuentes de adakitas son compatibles con la reverticalización de la placa subducida tras un periodo de subducción plana para el estadío más temprano en la evolución de la FVTM.

The Cu- and Au-rich Tatatila Las Minas IOCG skarn deposits in Veracniz (central-cast Mexico) are circumscribed to the earliest stages of the 'Trans-Mexican Volcanic Belt (TMVB) and stand for a metallogenic province directly linked to its tectonomagmatic dynamics. This is the first well-documented case for such metallogenic province. These deposits were formed as skarns between rocks of the Mesozoic carbonate series and Miocene intermediate to acid hypabyssal rocks. yew U-Pb zircon and Ar-40/Ar-39 ages provide evidence for four epochs of magmatic activity in the area: (I) early Permian (Artinskian), in association with the Paleozoic basement, (2) late Oligocene to early Miocene suite of pre-TMVB intrusive rocks, (3) middle to late Miocene suite of early TMVB-related intrusive rocks, and (4) Pliocene intrusive and extrusive rocks of the TMVB, possibly associated with the Los Humeros post-caldera stage. The obtained ages range between 24.60 +/- 1.10 and 19.04 +/- 0.69 Ma for stage 2, and between 16.34 +/- 0.20 and 13.92 +/- 0.22 Ma for stage 3. Stage 2 corresponds to a magmatic stage unheard of in the area, until this study. Only stage 3 rocks are associated with the IOCG skarn mineralization, with retrograde stages dated at 12.44 +/- 0.09 (chromian muscovite, phyllic association) and 12.18 +/- 0.21 Ma (zircon, potassic association). Therefore, the ages of stage-3 intrusive rocks are interpreted to date the formation of the prograde skarn associations (mostly similar to 15.4 to <14 Ma) The petrogenetic affinity of stage-2 and stage-3 rocks is about the same the main difference has to do with higher Y and Yb contents in stage-3 rocks (although no affinity with within-plate granites was found), which is suggestive of an interaction of their parental magmas with alkaline magmas that most likely belong to the conterminous and contemporaneous Eastern Mexico Alkaline Province. Petrological indicators (elemental and isotopic) in Cenozoic rocks consistently point to intermediate to acid, metaluminous, I- and S-type rocks that were emplaced in a subduction-related continental arc, within the medium- to high-potassium talc-alkaline series, with high-silica adakitic signatures due associated to deep-sourced magmas that underwent crustal contamination to some degree. The various possible sources for the magmas with adakitic signature in this context can be narrowed down to two of them that are not mutually exclusive: adakitic derived from subducted slab melting and melting-assimilation-storage-homogenization (MASK-derived adakites. Both sources are, in principle, capable of generating magmas that would eventually produce magmatic-hydrothermal mineralizing systems with an associated variety of ore deposit types, including IOCG. Also, both possible sources for adakites are compatible with the renewed steepening of the subducted slab after a period of fiat subduction, for the earliest stage in the evolution of the TMVB.