Chicxulub crater post-impact hydrothermal activity – evidence from Paleocene carbonates in the Santa Elena borehole

• Autores: Jaime Urrutia Fucugauchi, J. E. Escobar Sanchez
• Localización: Geofísica internacional, ISSN 0016-7169, ISSN-e 2954-436X, Vol. 49, Nº. 2, 2010, págs. 97-106
• Idioma: inglés
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  • español

    Los cráteres de impacto se caracterizan por sistemas hidrotermales activos; particularmente en aquellos formados en ambientes marinos, en los cuales los procesos convectivos incluyen fluidos hidrotermales y agua de mar. En este estudio se presentan resultados sobre la actividad hidrotermal en el cráter Chicxulub, formado por un impacto sobre la plataforma carbonatada en el sur del Golfo de México hace unos 65 Ma en el límite Cretácico/ Terciario. Los sedimentos carbonatados post-impacto registran los efectos de actividad hidrotermal convectiva, lo cual nos permite investigar sobre las características y duración de estos procesos. En este artículo se presentan la geoquímica de elementos mayores y traza de los sedimentos carbonatados correspondientes a la secuencia basal del Paleoceno a una profundidad de 304 a 332 metros en los núcleos del pozo Santa Elena, localizado al sur del borde de la cuenca principal del cráter Chicxulub. La geoquímica de elementos mayores y traza registra evidencias de actividad hidrotermal, marcada por un enriquecimiento en los primeros 10 metros de la secuencia sobre el contacto con las brechas de impacto. Las calizas presentan concentraciones altas de sílice, magnesio, aluminio, potasio y fierro, observándose patrones de variaciones similares en otros óxidos, así como en los elementos traza. El enriquecimiento concuerda con modelos de variación asociados a un aporte hidrotermal mejor que con otros posibles procesos asociados como podrían ser efectos diagenéticos o contribuciones detríticas procedentes de otras fuentes. El contenido relativo de los óxidos mayores en los primeros 12 metros de la sección (desde los 332 hasta los 322 metros), presenta 50 % de CaO y alrededor del 2% de SiO2 y MgO; patrones similares se observan para los otros óxidos, así como para los elementos traza. Considerando que la posición del sitio de estudio, se encuentra cercana a la zona central, las anomalías geoquímicas, presentan una elevada actividad convectiva provocada por la brecha de impacto subyacente a esta secuencia, y el aporte asociado con las fuentes hidrotermales distales del área central. Las concentraciones de Fe, K y Al corresponden con un aporte hidrotermal, también observado en los elementos traza (Zn, V, Cr, Ni, Cu, Zr y Rb). Después del cese de la actividad mayor hidrotermal, aproximadamente enseguida de 1 Ma posterior al impacto, actividad intermitente hidrotermal posiblemente continuó operando por un periodo mayor.

  • English

    Active hydrothermal systems develop in impact structures formed in marine settings, associated with convective processes involving hydrothermal fluids and seawater. Here we investigate hydrothermal activity in the Chicxulub crater, which was formed by a large impact on the Yucatan carbonate platform in the southern Gulf of Mexico at the Cretaceous/Tertiary boundary. The post-impact cover carbonate sediments carry a record of convective hydrothermal activity, which allow investigating on characteristics and timing/duration of the processes.

    We present the major and trace element geochemistry of basal Paleocene carbonate sediments (304-332 m depth) in the Santa Elena borehole located south of the crater rim outside of the main basin. Hydrothermal activity is evidenced in the major oxides and trace elements, enriched in the first 10 m above the impact breccia-carbonates contact. Basal limestones present high concentrations of silica, magnesium, aluminum, potassium and iron, with similar variation patterns in the other oxides and the trace element data. The geochemical data are consistent with element enrichment associated with hydrothermal input and less likely to result from other processes like diagenesis or detrital contributions. The relative contents of major oxides remain constant in the next twelve meters of the section above 322 m, with CaO around 50 % wt and SiO2 and MgO around 2 % wt and similar pattern in other oxides and trace elements. Considering location of the study site away from the central zone, the geochemical anomalies may arise from convective activity on the underlying impact breccia sequence and input to the water column associated with the distal hydrothermal vent sources in the central area. Concentration in Fe, K and Al is suggestive of a step pattern, also observed in the trace elements (Zn, V, Cr, Ni, Cu, Zr and Rb). After cessation of the active hydrothermal phase after ~1 Ma following the impact, intermittent hydrothermal venting may have operated for an extended time.