background image

GEOLOGICA CARPATHICA,  49, 1, BRATISLAVA,  FEBRUARY 1998

33–43

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM

THE SILICA NAPPE IN THE SLOVAK KARST, A NEW APPROACH

JADWIGA KRUCZYK

1

, MAGDALENA KADZIALKO-HOFMOKL

1

, IGOR TÚNYI

2

,

PAVOL PAGÁÈ

2

 and JÁN MELLO

3

1

Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, Ks. Janusza 64, 01-452 Warsaw, Poland



2

Institute of Geophysics, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská 9, 842 28 Bratislava, Slovak Republic

3

Slovak Geological Survey, Mlynská dolina 1, 817 04, Bratislava, Slovak Republic

(Manuscript received March 18, 1997; accepted in revised form December 11, 1997)

Abstract: Intensive paleomagnetic and rock magnetic study were performed for Triassic limestones from the Silica

Nappe in the Slovak Karst. Five exposures situated on the eastern and western side of the Štítnik-Plešivec fault were

sampled  for  this  study.  In  all  exposures  a  secondary  component  of  remanence  of  normal  polarity  (N),  carried  by

secondary PSD magnetite was found. In the Silická Brezová exposure (SB) apart from the N component, another

secondary component of reversed polarity (R), carried by hematite, was isolated. Both components were acquired

after folding. The R component was acquired during the Odra reversal event in the Oligocene (Birkenmajer et al.

1977). Comparison of its direction with the reference data let us conclude that the area belonged during this time to the

African affinity. The declination of the R component suggests that after this magnetization period the studied region

rotated anticlockwise by about 90

o

around an intraplate vertical axis together with the whole Pelso megaunit. Accord-

ing to Márton et al. (1995) and Márton & Fodor (1995) the rotation took place in two phases, the first one by about 50

o

took place in the Early Miocene, the second one, by about 30

— in the Late Miocene. The N component, isolated by

us, seems to have been acquired during the Middle Miocene after the first and before the second rotational phases: its

declination agrees with a counterclockwise rotation of the Silica Nappe by about 30–40

o

 during the Late Miocene, as

postulated by the cited authors. The inclination of the N component is lower, than the expected for Miocene, but

agrees with the Miocene results for the Bükk region also belonging to the Pelso block, confirming the idea about the

Miocene “southern escape” of the Pelso block (Márton 1993). The final tectonic activity in the study area was con-

nected with formation of the Štítnik-Plešivec fault (Late Tertiary-Quaternary). Our results suggest, that the fault is of

rotational type and resulted in different tilting of beds situated on its eastern and western sides.

Key words: Silica Nappe, paleomagnetic directions, Triassic limestones.

Introduction

Paleomagnetic investigations of the Triassic limestones from

the Silica Nappe which forms part of the Pelso megaunit were

first performed by Márton E. et al. (1988) and Márton P. et al.

(1991). The first of the cited papers concerns exposures situ-

ated in the Aggtelek Mts. in Hungary, the second one — ex-

posures situated in the Slovak Karst. Their study revealed the

presence of the secondary component of natural magnetic re-

manence  (NRM)  of  normal  polarity  and  some  traces  of  a

component of reversed polarity. The latter was not discussed

in detail, but the authors hinted that it is a primary Triassic

one.  The  best  grouping  of  normal  component  found  for  the

Slovak Karst (Márton et al. 1991) calculated after results ob-

tained for five exposures was obtained after 65% unfolding.

According to the cited authors the mean direction (D = 319.9,

I = 42.4, k = 168, 

α

 = 5.9) suggests that the rocks were re-

magnetized during the Late Cretaceous, and that at that time

the studied area belonged to the African affinity. The cited re-

sults,  as  well  as  other  paleomagnetic  and  stress  study  per-

formed  within  the  Pelso  megaunit  indicate,  that  the  whole

unit underwent 80

o

 counterclockwise rotation against the sta-

ble European plate and that the rotation took place in two epi-

sodes: the first one with rotation of about 50

o

 took place at the

end of the Early Miocene, and the second one with rotation of

about  30

o

  took  place  at  the  beginning  of  the  Late  Miocene

(Márton et al. 1995; Márton & Fodor 1995).

The above mentioned suggestion about premordiality and

Triassic age of the reverse component of NRM found in one

of the Silica Nappe exposure does not agree with the private

communication  of  Mock  &  Channel  (1993).  They  studied

samples  collected  along  a  profile  situated  between  the  top

and bottom parts of the Silická Brezová exposure. Accord-

ing to their results normally and reversely magnetized beds

appear  alternatingly  along  the  profile  suggesting  several

succesive  reversals.  This  inconsistency  in  interpretation  of

the reverse component of NRM encouraged the present au-

thors to repeat the paleomagnetic study of the Silica Nappe

Triassic limestones.

Our  first  attempt  at  interpretation  was  published  in  ab-

stract  form  in  Kruczyk  et  al.  1996.  There  we  have  stated,

that in the SB exposure (one of the six sampled by us) apart

from  the  secondary  normal  component  of  remanence,  ap-

pears  a  well  grouped  component  of  reversed  polarity  with

the direction after bedding correction being: D = 89, I = –54,

α 

= 5, k = 12. We interpreted it as the primary one of Triassic

age.  Four  other  exposures  revealed  the  normal  secondary

component similar to the one isolated in the SB (one expo-

sure gave no interpretable results). The best grouping of the

normal component was obtained for the 25% unfolding, D =

322, I = 50, 

α

 = 10, k = 66. The closeness of this mean to the

mean obtained by Márton et al. (1991) led us to interprete

our result in the same way — as synfolding remagnetization

component acquired in the Late Cretaceous when the Silica

background image

34                                             KRUCZYK, KADZIALKO-HOFMOKL, TÚNYI, PAGÁÈ and MELLO

Nappe belonged to the African affinity. We have also adopted

the idea of Márton et al. (1995) and Márton & Fodor (1995)

about  the  two  episodes  of  the  counterclockwise  rotation  of

the Silica Nappe.

Despite the apparent logic of the results presented so far,

we  have  decided  to  proceed  with  the  interpretation  of  our

data  and  to  look  more  closely  at  the  possible  influence  of

the important tectonic fault Štítnik-Plešivec (S-P) on our re-

sults. This fault cuts the area of our study into western and

eastern parts leaving three of sampled exposures at its west-

ern side. We have decided to check, whether the faulting in-

fluenced  beds  on  both  sides  of  the  fault  in  the  same  way.

This paper presents the new, revised approach to our data.

In our new analysis we assumed a rotational character of the

S-P fault (see Dadlez & Jaroszewski 1994).

Outline of geology and sampling

The Silica Nappe, situated in the area of the Slovak Karst,

belongs to the Inner Western Carpathians, as well as to the

Pelso megablock — Fig. 1a. The nappe is an allochthonous

unit shifted to its present position from the south due to the

collision  of  two  fragments  of  the  African  and  European

plates Apulia and Bohemia, in the paleoalpine period. Apart

from northward shifting, the Pelso block underwent several

rotations and became cut by numerous faults. The tectonic

activity in the Silica Nappe is thought to have begun during

the Late Jurassic and lasted until the Late Tertiary-Quater-

nary. The temperatures in the region during tectonic activity

did not exceed 200–300 

o

C.

The region of our study lies within the Silica Nappe on two

sides of the Štítnik-Plešivec (S-P) tectonic fault dated as Late

Tertiary-Quaternary  directed  NNW  and  divided  into  two

branches in its southern segment, see Fig. 1b. Two of the six

sampling localities: Silická Brezová (SB) and Silica (S) are sit-

uated close to the eastern border of the fault, one — Èoltovo

(C) —lies between the two southern branches of the fault. The

other  three:  Drienèany  (D),  Hrušov  (H)  and  Budikovany  (B)

are lying close to one another at about 15 km to the west from

the fault. The geological sketch map of the studied area with

sampling sites is presented in Fig. 1b. Table 1 presents the age

and nature of the sampled limestones together with the bedding

parameters and number of hand samples collected in the field.

Hand samples were cut in the laboratory into standard cylin-

ders for paleomagnetic and rock magnetic purposes.

Technics of experimental study

Standard paleomagnetic investigations of collected material

were performed independently in the three paleomagnetic lab-

Fig.  1a.  The  location  of  the  Pelso  megaunit  (after  Márton  et  al.

1995), the black square denotes the study area.

Fig. 1b. Geological map of the studied part of the Silica Nappe. Bold line — Štítnik-Plešivec fault, 1 — Gemeric Unit, 2 — Bôrka Nappe,

3 —Meliata Unit, 4 — Turòa Unit, 5 — Silica Unit, 6 — Tertiary cover. Sampling places are denoted by filled circles: SB — Silická Bre-

zová, S — Silica, C — Èoltovo, H — Hrušov, D — Drienèany, B — Budikovany.

background image

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM THE SILICA NAPPE                                35

Fig.  2.  Typical  thermomagnetic  curves  obtained  for  Silická  Bre-

zová  (a),  Hrušov  (b),  Drienèany  (c).  Ir — isothermal  remanence

acquired  in  the  field  of  1T;  1 — curve  of  the  first  heating,  2 —

curve of the second heating.

Locality

Bedding,

A z/tilt

Paleonto-

logical age

Lithgology N um ber of

sam ples

Silická Brezová
SB

258/18 N orianH allstadt

lim estones

31

Silica S

298/53 Low er

Ladinian

Reiphlin

lim estones

  9

È oltovo C

 35/65

U . A nisian-

L. Ladinian

Reiphlin

lim estones

  8

H rušov H

120/50 Ladinian

Reiphlin

lim estones

  4

D rienèany D

120/35 Ladinian

Reiphlin

lim estones

10

Budikovany B

120/35 N orianH allstadt

lim estones

  8

oratories:  Warsaw  (Kruczyk,  Kadzialko-Hofmokl),  Bratislava

(Túnyi,  Pagáè)  and  Barcelona  (Túnyi).  They  comprised  ther-

mal  demagnetization  with  a  non-magnetic  furnace  (Magnetic

Measurements in Warsaw, MAVACS Geofyzika Brno in Bra-

tislava and Schoenstedt in Barcelona) and alternating field de-

magnetization (2G device in Warsaw). Natural remanent mag-

netization  was  measured  with  the  2G  kriomagnetometer  in

Warsaw, JR5 spinner magnetometer (Geofyzika Brno) in Brati-

slava,  and  SQUID  in  Barcelona.  The  demagnetization  results

were  analysed  in  Warsaw  with  the  use  of  a  special  program

package.

Rock  magnetic  study  comprising  identification  of  mag-

netic  minerals  were  performed  in  Warsaw  and  Barcelona.

Magnetic minerals were identified with optical microscopy,

by  means  of  thermomagnetic  analysis,  magnetic  hysteresis

measurements and IRM acquisition curves. Thermomagnet-

ic  analysis  consisted  of  thermal  decay  in  a  non-magnetic

space of the isothermal remanence Ir acquired in a 1T field

in (non-heated) fresh specimens and in the same specimens

annealed  to  600 

o

C.  The  results  reveal  blocking  tempera-

tures of magnetic minerals present in the rock before and af-

ter heating. Hysteresis curves were measured with the VSM

apparatus of Molspin Ltd with the highest available field of

1T. The obtained parameters of saturation magnetization Is,

saturation  remanence  Irs,  coercive  force  Hc  and  coercivity

Hcr bring information about the kind and grain size of mag-

netic  minerals  present  in  the  rock.  Measurements  of  IRM

acquisition curves performed with Molspin in Barcelona for

fresh  and  heated  specimens  also  help  in  identification  of

magnetic minerals.

Magnetic susceptibility was measured before heating and

after each heating  step in order to monitor mineral changes

that could influence natural remanence. Anisotropy of sus-

ceptibility  before  heating  and  after  the  final  heating  step

was  also  measured.  The  KLY2  bridge  of  Geofyzika  Brno

was used for this purpose, analysis of measurements of sus-

ceptibility  anisotropy  was  performed  with  the  ANISO11

program of Jelinek (1977) and the Spheristat Programme.

Magnetic mineralogy

Study  of  magnetic  minerals — carriers  of  NRM  show,

that the amount of magnetic minerals in the studied lime-

stones is very low resulting in very low values of natural

remanence,  saturation  magnetization  and  saturation  rema-

nence.  Thermomagnetic  curves  (Fig. 2a,b)  suggest,  that

magnetic minerals comprise mostly fine-grained magnetite

accompanied  by  hematite  in  the  SB  and  sometime  with  a

small  amount  of  iron  hydroxides  (as  in  D — Fig. 2c).

Heating in air to 600 

o

C results in production of new mag-

netite  from  nonmagnetic  minerals — curves  2  in  Fig. 2.

Isothermal  remanence  Ir  increased  due  to  heating  from

several to several tens of times. Most extensive study was

performed for the SB limestones, because in this exposure

the normal and reversed components were found.  Analy-

sis  with  an  optical  microscope  shows,  that  the  SB  lime-

stones are very fine-grained with some pigment of proba-

bly  magnetite  origin  visible  between  the  grains.  In  some

Table 1: Lithostratigraphic characteristics of sampled Triassic

limestones.

background image

36                                             KRUCZYK, KADZIALKO-HOFMOKL, TÚNYI, PAGÁÈ and MELLO

specimens  cherry-red  irregular  clusters,  probably  of  he-

matite  origin,  were  observed.  IRM  acquisition  curves

performed  for  SB  material  show  presence    of  low  and

high  coercive  mineral  phases — magnetite  and  hematite,

respectively —Fig. 3a. After heating to 600 

o

C magnetite

decidedly  prevails —Fig. 3b.

Study  of  hysteresis  parameters  were  performed  for  7

specimens from SB and 2 from S before heating, after heat-

ing to 300 

o

C and to 600 

o

C. Fig. 4a,b presents an example

of  typical  hysteresis  curves  obtained  before  heating.  Pres-

ence of diamagnetic minerals is proved by the slope of the

curve,  Fig. 4a,  the  same  curve  after  slope  correction  in

shown  in  Fig. 4b.  Slope  corrected  values  of  hysteresis  pa-

rameters  are  presented  in  Table 2.  Heating  to  300 

o

C  does

not change them much, Is and Irs increase only after heating

to 600 

o

C. Values of Hc and Hcr obtained for S specimens

decrease due to heating, probably as a result of increased a

magnetite/hematite  ratio.  Fig. 5  presents  parameters  Irs/Is

versus Hcr/Hc. According to Day et al. (1977) and Channel

&  Mc  Cabe  (1994)  the  results  lie  inside  the  pseudosingle

domain (PSD) area of the plot characteristic for magnetite,

both before and after heating. This result suggests, that the

magnetite  grains  prevailing  in  fresh  specimens  are  PSD

grains  of  secondary  origin,  similar  to  the  new  magnetite

grains formed due to heating.

Mean  magnetic  susceptibility  (Kmean)  of  all  the  studied

limestones  is  very  weak  and  due  mainly  to  paramagnetic

and  diamagnetic  minerals;  its  values  range  from  –10  to

Fig. 4. Typical hysteresis curve showing (a) — diamagnetic slope and  (b) — the same curve after slope correction.

Fig. 3. IRM acquisition curves for specimens from Silická Brezová, (a) — before heating  and (b) — after heating to 600 

o

C.

background image

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM THE SILICA NAPPE                                37

10

×

10

–6 

SI. It increases after heating to 450–550 

o

C due to

formation  of  new  magnetite — Fig. 6.  Directions  of  Kmax

(maximum  susceptibility)  axes  obtained  for  the  SB  speci-

mens form a semi-regular pattern — Fig. 7. They are distrib-

uted along a weakly pronounced girdle roughly perpendicular

to the NE-SW direction of tectonic tension suggested by Már-

ton & Fodor (1995) for the Middle Miocene.

Paleomagnetic results

Demagnetization of pilot specimens with thermal and al-

ternating  field  methods  showed,  that  they  respond  much

better  to  the  temperature,  than  to  the  field  method.  There-

fore most of the material was demagnetized thermally. The

following figures (Fig. 8a–e) present the typical demagneti-

zation results obtained for material from each exposure. The

most  numerous  group  of  collected  and  demagnetized  sam-

ples  comes  from  the  SB  exposure.  Here,  as  is  seen  in

Fig. 8a, the NRM is composed of two components — a nor-

mal one demagnetized in the temperature range of 300–350

o

C,  and  a  reversed  one  isolated  at  a  high  temperature  of

about  600 

o

C  and  posessing  much  lower  intensity.  Fig.  9a

presents  stereographic  distribution  of  both  normal  and  re-

versed  components  from  this  exposure  showing,  that  the

grouping of the normal one is better than the reversed. In the

S  limestones  the  well  pronounced  normal  component  with

unblocking temperatures in the range 200–400 

o

C and direc-

tion similar to the direction of N component found in the SB

is present. At temperatures higher than about 400 

o

C, the in-

Fig.  6.  Mean  susceptibility  after  consecutive  heating  steps  mea-

sured  for  specimens  from  Silická  Brezová  (SB),  Hrušov  (H),

Budikovany (B) and Drienèany (D).

Fig.  5.  Hysteresis  parameters  for  Silická  Brezová  and  Silica  lime-

stones. Irs — saturation remanence, Is — saturation magnetization,

Hcr —  remanent  coercivity,  Hc —  coercive  force.  Single  domain

(SD), pseudo-single domain (PSD) and multidomain (MD) fields af-

ter  Day  et  al.  (1997).  Open  circles —  SB  before  heating,  full  cir-

cles — SB after heating to 300 

o

C for 30 min, open triangles — SB

after heating to 600 

o

C for 30 min, full triangles — S before heating,

open squares — S after heating to 300 

o

C for 30 min, crosses — S

after heating to 600 

o

C for 30 min.

Locality Temperature

o

C

Is

mA/m

2

Irs

mA/m

2

Hc

mT

Hcr

mT

SB

  20

300

600

0.2-0.9

0.3-1.1

0.5-1.2

0.1-0.08

0.08-0.4

0.1-0.4

25-35

26-35

28-45

45-80

60-80

60-105

S

  20

300

600

0.28, 0.31

0.26, 0.36

0.75, 1.00

0.07, 0.12

0.07, 0.09

0.23, 0.34

31, 59

36, 37

20, 22

130, 150

  50,   80

  70,   65

               Is - saturation magnetization, Irs - saturation remanence,

               Hc - coercive force, Hcr - coercivity of remanence

Table  2:  Ranges  of  hysteresis  parameters  obtained  for  the  SB  speci-

mens  and values of hysteresis parameters obtained for the S specimens.

Fig. 7. Distribution of Kmax directions for Silická Brezová.

background image

38                                             KRUCZYK, KADZIALKO-HOFMOKL, TÚNYI, PAGÁÈ and MELLO

Fig.  8.  Typical  demagnetization  results  obtained  (a) —  for  Silická

Brezová,  (b) —  for  Silica,  (c) —  for  Èoltovo,  (d) —  for  Hrušov,

(e) —  for  Drienèany.  Left  up  —  stereographic  projections,  left

down — decay of intensity of remanence: Irm/Inrm — intensity of

remanence after consecutive heating steps/intensity of natural rema-

nence before heating, right — Zijderveld orthogonal plots.

tensity of remanence increases and its directions become er-

ratic,  but  have  reversed  polarity —  Fig. 8b  and  Fig. 9b.  A

similar situation is encountered in the C rocks (Fig. 8c) — the

normal component of NRM with declinations smeared within

the fourth quadrant and inclinations ranging between 30

o

 and

65

o

 is isolated in the 200–400 

o

C temperature range. At high-

er  temperatures,  the  intensity  of  remanence  increases  (after

500 

o

C  very  rapidly).  This  component  has  reversed  polarity

and  directions  scattered  throuout  the  whole  stereonet —

 Fig. 8c  and  Fig. 9c.  In  the  H  and  D  rocks  only  the  normal

component of NRM was found. In the H specimens this com-

ponent, isolated at temperatures higher than 400 

o

C, has well

grouped directions — Fig. 8d and Fig. 9d. In the D rocks de-

magnetization  temperatures  ranged  from  200  to  400 

o

C  and

the isolated directions form a rather scattered group — Fig.

8e and Fig. 9e. From the B exposure no interpretable results

were obtained. For each of the presented exposure the mean

directions  of  obtained  normal  components  in  situ  (bbc)  and

after correction for the bedding (abc) were calculated. For the

SB limestones mean direction was also calculated for the re-

versed  component.  The  results,  together  with  parameters  of

Fisher statistics are presented in Table 3a and Fig. 10a,b.

background image

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM THE SILICA NAPPE                                39

Discussion of the results

The data presented in Table 3a and Fig. 10a,b indicate that

the full bedding correction considerably increases the scatter

of mean directions of N component in comparison with the in

situ distribution. But in the in situ coordinate system they do

not form a very tight cluster and their distribution  has a more

ellipsoidal, than circular shape. Therefore we have decided to

see  how  incremental  unfolding  of  our  exposures  influences

the scatter of the mean directions. We have calculated appro-

priate means assuming the 15, 25, 50, 75 % of unfolding (f).

As is shown in Fig. 11a the result obtained with 25 % of un-

folding of all five exposures gave the best grouping. The  dis-

tribution of means for this case is shown in Fig. 10c and the

obtained mean direction is presented in Table 3b. This result

was  interpreted  as  Late  Cretaceous  remagnetization  in  our

previous  work  (Kruczyk  et  al.  1996).  The  obtained  declina-

tion  suggested  CCW  rotation  of  the  Nappe  by  about  25

o

around the intraplate vertical axis.

The reversed component was isolated in SB and some trac-

es of it were found in the S and C exposures, but the scatter of

its directions in the two latter places is too large for calcula-

tion by reasonable means. Only the SB results form a cluster

tight enough for calculation of the mean (Table 3a, Fig. 9a).

There  is  no  possibility  for  performing  a  fold  test  here,  but

knowing  that  this  component  is  carried  by  submicroscopic,

probably secondary hematite we suppose that it was acquired

after folding and its Triassic age is hardly possible. It should

be treated in the same way as the N component isolated in SB

and be calculated with the same unfolding parameter. In order

to resolve the question of the proper frame of coordinates for

both components we took into account the geological situa-

tion of sampled localities assuming, that the fault has a rota-

tional character. According to Dadlez & Jaroszewski (1994) a

rotational  fault  is  characterized  by  a  curved  trajectory  and

may  change  the  prefaulting  structural  tilt.  According  to  this

definition we have made several trials of calculation of mean

N direction assuming different unfolding for exposures situat-

ed at both sides of the S-P fault. The exposures SB and S are

the  “eastern”  ones,  the  exposure  C  situated  between  two

southern branches of the fault is also treated as an “eastern”

one because of similarity of the in situ direction of its N com-

ponent to N directions obtained for SB and S. The H and D

exposures form the “western” group. The results obtained for

numerous  trials  with  various  values  of  f  show  that  the  best

grouping is obtained if the eastern group is unfolded to 25 %

and the western one — to 50 % — see Fig. 11b presenting

changes of k for f = 0 and f = 25 for the “eastern” group and f

changing from 25 to 75 % for the western one. Mean direc-

tion is not influenced much with the changes of f, its declina-

tion ranges from 319

o

 to 327

o

 and inclination ranges from 54

o

to  64

o

.  The  final  best  result  is  presented  in  Table  4  and

Fig. 10d. It confirms our assumption concerning the rotation-

al character of the S-P fault. According to this result the nor-

mal  component  of  NRM  (N)  was  aquired  after  folding  and

before faulting of the study area and the S-P fault changed the

bedding  tilt  on  its  eastern  and  western  sides  in  a  different

way.  Faulting  resulted  in  increasing  the  original  tilt  of  the

eastern side by 25 %, and of the western — by 50 % (values

Locality nDbbc Ibbc =

95

k Dabc Iabc =

95

k Polarity

SB

101 311

61

2 37 293

50

2 37

N

SB

69

98

-69 5 12

89

-54 5 12

R

S

23 329

63

6 30 312

13

6 30

N

C

17 303

58 11 12

1

22 11 12

N

H

18 323

25

4 80 358

65

4 80

N

D

19 322

42

9 14 357

71

9 14

N

Mean

normal

5

318

50 16 22 333

48 34 6

N

Component

D (25%)

I (25%)

=

95

k

R

95

-65

5

12

N

322

50

9

66

   

     

Age

African

Decli-

nation

African

Incli-

nation

European

Decli-

nation

European

Incli-

nation

References

Early Triassic

339.8

28.9

30.8

30.0

Westphal et

al. 1986

M -L. Triassic

342.7

44.6

 38.8

36.3

“

Jurassic

336.8

36.2

 21.7

58.6  

“

Late Cretaceous

348.3

48.5

 15.0

56.0

“

Late
Cretaceous-

Paleocene

357.2

 52.0

 13.1

56.4

“

Paleocene-
Eocene

    0.4

54.0

 11.1

56.6

“

Oligocene

    4.2

62.0

 20.7

57.7

“

Miocene

    5.8

61.6

   9.3

60.1

“

Silica Nappe
Triassic

sediments
magnetized in

Late Cretaceous

319.9

42.4

Márton et

al. 1991

Locality

  % untilt

D

I

=

95

k

plat

25

307

59 

2

59

S

25

320

51

6

30

C

25

327

55

11

12

H

50

332

47

4

80

D

50

331

58

9

14

N  Final
Mean

SB,S,C 25
H,D 50

324

54

7

113

 35

Table  3a:    Mean  paleomagnetic  directions  for  studied  localities

calculated in situ (bbc) and after full tectonic correction (abc).

Table 3b: Mean paleomagnetic directions of R and N components

after  25 % unfolding of all exposures.

n  —  number  of  entries,  Dbbc,  Ibbc  —  declination  and  inclination  before  bed-

ding  correction,  Dabc,  Iabc  —  declination  and  inclination  after  edding  correc-

tion, D (25%), I (25%) — declination and inclination after 25% unfolding, 

α

95

, k

— Fisherian parametrs

Table  4:  Mean  directions  of  normal  component  N  calculated  for

studied exposures with different stages of untilting.

Table  5:  Expected  paleomagnetic  field  directions  calculated  for  the

Silica Nappe (lat 48.5N, long 20.5E) after African and European ref-

erence data by Westphal et al. 1986,  and direction of normal compo-

nent of NRM obtained for the Silica Nappe by Márton et al. (1991).

plat - paleolatitude in degrees, other symbols as in Table 2

M - L Triassic = Middle-Late Triassic

background image

40                                             KRUCZYK, KADZIALKO-HOFMOKL, TÚNYI, PAGÁÈ and MELLO

of f expressed in relation to the present tilt). Taking all said above

into account we came to the conclusion, that the mean direction

of the normal cmponent of NRM presented in Table 4 presents

the direction of the magnetizing field. This component is a sec-

ondary one carried mainly by secondary PSD magnetite and is of

chemical origin. According to the above discussion we calculat-

ed the R component with 25 % of unfolding, the respective result

is shown in Table 3b and this result will be the subject of inter-

pretation as the final direction of this component.

In order to discuss the possible ages of the two obtained com-

ponents of natural remanence we have compared them with the

directions expected for the Silica Nappe under the assumption of

its African or European affinity, and with the data obtained for

the Silica Nappe by Márton et al. (1991), see Table 5.

background image

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM THE SILICA NAPPE                                41

Fig. 9. Stereographic distributions of isolated components of NRM in situ: (a) — Silická Brezová, normal and reversed components, (b) —

Silica, normal and reversed components, (c) — Èoltovo, normal and reversed components, (d) — Hrušov — normal components, (e) —

Drienèany — normal components. Ranges of unblocking temperatures are shown above each plot with the exception of Silická Brezová.

Comparison  of  the  results  obtained  here  with  the  refer-

ence ones shows the following:

— inclination of the R component is close to the expected

“African” inclination for the Oligocene, declination of this

component implies counterclockwise (CCW) rotation of the

study  area  around  an  intrablock  vertical  axis  by  about  90

o

during the times following the magnetization event. It was

probably  acquired  during  the  Odra  reversal  event  deter-

mined during study of the Tertiary basaltic rocks in Lower

Silesia and dated at about 27Ma, Birkenmajer et al. (1977).

—  declination  of  the  N  component  is  very  close  to  the

declination  of  the  component  obtained  by  Márton  et  al.

(1991), but its inclination is different.

— declination of this component implies CCW rotation of

the  study  area  around  an  intrablock  vertical  axis  by  about

30–40

o

 during times following the magnetization event.

background image

42                                             KRUCZYK, KADZIALKO-HOFMOKL, TÚNYI, PAGÁÈ and MELLO

—  inclination  of  the N  component  is  lower,  than  the  one

expected  for  the  “African”  and  “European”      Miocene.  The

paleolatitude calculated for the Silica Nappe from this incli-

nation  is  35

o

  and  agrees  with  paleolatitude  obtained  for  the

Miocene  for  the  Gemer-Bükk  region  also  belonging  to  the

Pelso block (Márton 1993). The author explains this result as

due  to  the  “southern  escape”  of  the  Pelso  block  during  the

Miocene. Our result confirms this idea.

Sense,  angles  and  possible  ages  of  rotations  implied  by

our results agree with conclusions of  Márton et al. (1995)

and  Márton  &  Fodor  (1995)  drawn  for  the  whole  Pelso

megaunit of which Silica Nappe is only a part. According to

these authors the Pelso megaunit underwent two phases of

CCW rotation: the first one, by about 50

o

, took place in the

Early Miocene and the second one, by about 30

o

, took place

in the Late Miocene. According to this timing the N compo-

nent  obtained  here  was  acquired  between  both  rotational

phases and the R one — during one of the Oligocene inver-

sion periods.

Conclusions

1.  All  investigated  Triassic  limestones  became  remagne-

tized during the Tertiary due to the tectonic activity (com-

pressions, extensions, rotations) that took place in the Pelso

megaunit.

2. Remagnetization took place after folding.

3. Remagnetization processes took place in two different

times.

Fig. 10. Mean directions of normal components obtained for all studied localities with the exception of Budikovany: (a) — in situ (bbc),

(b)) — after bedding correction (abc), (c)) — after 25% of unfolding of all exposures, (d)) — after 25% of unfolding of Silická Brezová,

Silica and Èoltovo and 50% of unfolding of Hrušov and Drienèany.

background image

PALEOMAGNETIC STUDY OF TRIASSIC SEDIMENTS FROM THE SILICA NAPPE                                43

Fig. 11. Scatter parameter k against the % of unfolding f of Silica Nappe exposures (a) — the same f for all exposures (b) — full circles:

exposures SB,S,C in situ, hollow triangles: exposures SB,S,C with f = 25 %.

— the reversed component R isolated only in one exposure

and  carried  by  secondary  hematite  was  formed  in  the  Oli-

gocene,  most  probably  during  the  Odra  reversal  event

(Birkenmajer et al. 1977). Its declination shows that after its

acquisition the study area was rotated counterclockwise by

about 90

o

. It corresponds to the sum of angles of rotation of

both CCW Miocene rotational phases.

— the normal component N found in all exposures and car-

ried by secondary magnetite was acquired after the first ro-

tational  phase  during  the  Middle  Miocene.  Its  declination

suggests that after its acquisition the study area was rotated

counterclockwise by about 30–40

o

.

4. The inclination of the R component agrees with the incli-

nation  expected  for  the  Silica  Nappe  under  the  assumption

that during the Oligocene it belonged to the African plate.

Birkenmajer K., Jeleñska M., Kadzia³ko-Hofmokl M. & Kruczyk

J., 1977: Age of deep seated fracture zones in Lower Silesia

(Poland), based on K-Ar dating and palaeomagnetic dating of

Tertiary basals. Ann. Soc. Geol. Pol., XLVII, 4, 545–552.

Channel J.E.T. & Mc.Cabe C., 1994: Comparison of magnetic hys-

teresis parameters of unremagnetized and remagnetized lime-

stones. J. Geophys. Res., 99, No. B3, 4613–4623.

Day R., Fuller M. & Schmidt V.A., 1977: Hysteresis properties of

titanomagnetites:  grain  size  and  compositional  dependence.

Phys. Earth. Planet. Int., 13, 260–267.

Dadlez R. & Jaroszewski W., 1994: Tektonika. PWN, Warszawa, 1–743.

Jelinek V., 1977: The statistical theory of measuring anisotropy of mag-

netic susceptibility and its application. Geofyzika, Brno, 5–88.

Kruczyk J., Kadzia³ko-Hofmokl M., Túnyi I., Pagáè P. & Mello J.,

1996:  Paleomagnetism  of  the  Triassic  limestones  from  the

Silica Nappe, Slovak Karst-tectonic implications. Abstract to

the  5th  Biennial  Meeting  “New  Trends  In  Geomagnetism”.

Geol. Carpathica,  47, 3, 159–160.

5. The paleolatitude of the Silica Nappe during N remag-

netization  period  agrees  with  paleolatitude  of  the  Gemer-

Bükk region confirming the idea of the “southern escape”of

the Pelso Unit.

6.  The  Štítnik-Plešivec  fault  that  was  formed  after  rota-

tions and remagnetizations changed tilting of the investigat-

ed  beds  lying  on  both  its  sides  in  a  different  way.  It  in-

creased  the  tilt  of  beds  more  on  its  eastern,  than  on  its

western side.

Acknowledgement: The initial information on sampling lo-

calities by the lahe Dr. R. Mock is appreciated. The authors

are  grateful  to  Dr.  J.  M.  Parés,  Director  of  Paleomagnetic

laboratory of IEC CSIC Barcelona, who kindly made it pos-

sible to perform measurements in the laboratory mentioned.

Márton  E.,  1993:  The  itinerary  of  the  Transdanubian  Central

Range:  An  assessment  of  relevant  paleomagnetic  observa-

tions. Acta Geol. Hung., 37, 1–2, 135–151.

Márton E. & Fodor L., 1995: Combination of palaeomagnetic and stress data

— a case study from North Hungary. Tectonophysics, 242, 99–114.

Márton E., Márton P. & Less G., 1988: Paleomagnetic evidence of

tectonic  rotations  in  the  southern  margin  of  the  Inner  West

Carpathians. Phys. Earth. Planet. Int., 52, 256–266.

Márton  P.,  Rozložník  L.  &  Sasvári  T.,  1991:  Implications  of  a

palaeomagnetic study of the Silica Nappe, Slovakia. Geophys.

J. Int., 107, 67–75.

Márton E., Vass D. & Túnyi I., 1995: Late Tertiary rotations of the

Pelso  megaunit  and  adjacent  Central  Western  Carpathians.

Knihovnièka  ZPN, 16, 97–108 (in Slovak).

Westphal M., Bazhenov M.L., Lauer J.P., Pecherski D.M. & Sibuet

J.C.,  1986:  Paleomagnetic  implications  on  the  evolution  of

the Tethys Belt from the Atlantic Ocean to the Pamirs since

the Triassic. Tectonophysics, 123, 37–82.

References