La Sierra Madre Occidentale è una catena montuosa dell’America centro-settentrionale che si sviluppa con andamento NNO-SSE per oltre 1300 km tra l’Arizona (Stati Uniti) e la valle del Rio Grande de Santiago (Messico). Le quote massime si raggiungono nel settore meridionale (Cerro de Pimal, 3.450 m s.l.m.). Ad ovest la catena montuosa è delimitata dal Golfo della California e dall’Oceano Pacifico mentre ad est è separata dalla Sierra Madre Orientale, l’altra grande catena costiera messicana, dall’Altopiano del Messico.
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Fonte dell’illustrazione: FreeWorldMaps di Daniel Fehrer
La struttura attuale della catena montuosa ha origine dagli episodi tettonici e vulcanici del Cretaceo e del Cenozoico legati alla subduzione della placca Farallon sotto il margine nord-americano e all’apertura del Golfo di California. Attualmente gli unici frammenti una volta appartenenti all’enorme zolla tettonica denominata Farallon, quasi completamente subdotta, sono le placche Explorer, Juan de Fuca, Gorda, Rivera, Cocos e Nazca. Nella Sierra Madre Occidentale si distinguono vari settori con successioni di rocce affioranti molto differenti. In alcune zone settentrionali, compresi tra il deserto di Sonora ad ovest e l’altopiano del Chihuahua ad est, affiora il basamento metamorfico Precambriano, costituito soprattutto da gneiss. Quando non direttamente affiorante, il basamento si trova alla base di potenti successioni di rocce sedimentarie del Paleozoico di ambiente marino profondo. Tali depositi sedimentari fanno parte di due differenti unità strutturali, denominate Cortes e Carborca. Alla falda Cortes, arealmente più estesa rispetto alla Carborca, si sovrappone a sud la falda San José de Garcia, costituita in prevalenza da vulcaniti. A sud dell’unità San José de Garcia affiora la Guerrero, che comprende cinque sub-unità. Gli affioramenti dei terreni appartenenti alle varie sub-unità sono rari e poco estesi per la presenza di coperture sedimentarie e vulcaniche recenti di spessore significativo. A sud della falda Guerrero sono presenti affioramenti di basalti a pillows e tufi con sovrapposti calcari pelagici e torbiditi. Si ritiene che tale successione sia stata deposta in un braccio di mare profondo (Bacino Arperos). Nei settori meridionali della Sierra Madre Occidentale al basamento metamorfico sono sovrapposte soprattutto rocce sedimentarie, affioranti specialmente nella valle del Rio Grande de Santiago. Insieme a tali depositi sono presenti estese successioni di origine vulcanica. La peculiarità della catena della Sierra Madre Occidentale è la presenza di complessi ignei riconducibili a cinque fasi differenti, affioranti in settori differenti e suddivisi nel modo seguente:
1. Rocce plutoniche e vulcaniche di fine Cretaceo-Paleocene;
2. Andesiti e rioliti eoceniche (il cosiddetto “Complesso vulcanico Inferiore”);
3. Ignimbriti messe in posto in due episodi distinti (dell’Oligocene e del Miocene inferiore), che formano il cosiddetto “Supergruppo vulcanico superiore”;
4. Lave basaltico-andesitiche messe in posto al termine dei due episodi ignimbritici;
5. Vulcaniti (basalti alcalini ed ignimbriti) del tardo Miocene, del Pliocene e del Pleistocene, la cui messa in posto è legata alla separazione della Bassa California dal Messico.
I prodotti delle varie fasi, parzialmente sovrapposti nello spazio e nel tempo, ricoprono il basamento (esposto solo in parte e di composizione eterogenea) che va dal Precambriano al Paleozoico a nord (Sonora e Chihuahua) e dal Precambriano al Mesozoico nei settori rimanenti della Sierra Madre Occidentale. Verso la fine del Cretaceo, l’orogenesi Laramide aumentò l’attività del magmatismo nell’area meridionale della Sierra Madre, danso origine alle maggiori successioni ignee della zona, costituite da plutoni e rocce vulcaniche effusive. Tra questi depositi sono intercalate rocce sedimentarie, parzialmente deformate in fase sin-sedimentaria. Durante il Paleocene ed il basso Eocene, nel Complesso Inferiore si sono formate strutture distensive ad andamento E-O ed ENE-OSO, lungo le quali si sono formate importanti concentrazioni di metalli (i cosiddetti porphyry copper, depositi associati a sistemi magmatico-idrotermali, molto comuni nelle aree occidentali dell’intero continente americano). La tettonica distensiva dell’Oligocene, che ha interessato soprattutto il settore orientale della Sierra Madre Occidentale, ha determinato la formazione di graben delimitati da faglie normali ad alto angolo. Attualmente due faglie principali separano la Sierra Madre dall’Altopiano centrale del Messico, che rappresenta il limite geografico della catena in gran parte del settore orientale. La faglia più meridionale, a andamento circa nord-sud e lunga più o meno 150 km, è denominata Aguascalientes. Presso Zacatecas, a nord, tale struttura si raccorda con l’altra faglia principale (San Luis-Tepehuanes), ad andamento nord-ovest/sud-est, che si estende da Guanajuato a Durango. Nell’Oligocene i flussi piroclastici diventano predominanti e, di conseguenza si depositano potenti successioni ignimbritiche stratificate, interrotte sporadicamente da colate di lava. Tali depositi si pensa abbiano avuto origine da dieci differenti apparati vulcanici. Nel basso e nel medio Miocene, la distensione è migrata verso i settori occidentali, fino ad arrivare al Golfo della California nel tardo Miocene, dove l’interpretazione dei dati geofisici ha messo in evidenza che la crosta continentale, fortemente assottigliata, ha uno spessore di circa 25 km, molto inferiore ai 55 km che raggiunge nelle zone settentrionali della Sierra Madre Occidentale.