background image

GEOLOGICA  CARPATHICA,  51,  1,  BRATISLAVA,  FEBRUARY  2000

59–66

TRIASSIC AGE OF THE HRONÈOK PRE-OROGENIC A-TYPE

GRANITE RELATED TO CONTINENTAL RIFTING: A NEW RESULT

OF U-Pb ISOTOPE DATING (WESTERN CARPATHIANS)

MARIÁN PUTIŠ

1

, ALEXANDER B. KOTOV

2

, PAVEL UHER

3

,

EKATHERINA B. SALNIKOVA

2

 and SERGEI P. KORIKOVSKY

4

1

Department of Mineralogy and Petrology, Faculty of Science, Comenius University, Mlynská dolina, 842 15 Bratislava,

Slovak Republic; putis@fns.uniba.sk

2

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Acad. of Sci., Makarova Embk. 2, 199034 St. Petersburg, Russia

3

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 842 26 Bratislava, Slovak Republic

4

Institute of Geology and Ore Dep., Petrogr., Miner., Geoch., Russian Acad. of Sci., Staromonetny per 35, 109017 Moscow, Russia

(Manuscript received December 7, 1998; accepted in revised form September 28, 1999)

Abstract: The Hronèok leucocratic biotite granite represents a small intrusion located in the basement rocks of north-

ern part of the Veporic Superunit (Central Western Carpathians, the Vepor Mts., Slovakia). The rock geochemistry,

zircon typology and zircon Zr/Hf ratios reveal their A-type geochemical features and the higher degree of fraction-

ation. Isotope U-Pb data yielded a discordia line with a lower intercept age of 238.6 ± 1.4 Ma (MSWD=1.2), which is

interpreted as the crystallization age of the granite. This result shows a younger magmatic event than has often been

ascribed to the post-Variscan plutonic activity in the pre-Alpine basement of the Western Carpathians up to now.

However, it is synchronous and geochemically analogous with the acid volcanism, products of which occur in the

Veporic  basement  and  its  Permian-Lower  Triassic  cover  rocks  as  well  as  within  Triassic  sequences  of  the  Silica

Superunit.  All  previously  given  examples  of  magmatic/volcanic  activity  are  considered  to  be  indicators  of  early

Alpine continental rifting.

Key words: Triassic, Western Carpathians, Veporic Superunit, Hronèok A-type Granite, U-Pb isotope dating, zircon.

Introduction

The  Hronèok  Granite  focused  the  attention  of  West-Car-

pathian geologists for many years, in spite of its relatively

small outcropped area. The reason is based mainly on specif-

ic  petrographic,  geochemical  and  especially  age  data,  as

compared to adjacent granitic rocks. The characteristic fea-

tures of the granite were described by Zoubek (1936), who

characterized the rock as Variscan orthogneiss due to its ex-

tensive metamorphic overprint. A distinctly porphyric struc-

ture and mylonitic nature of the Hronèok Granite have been

emphasized also by Andrusov (1958), Cambel et al. (1961),

Hók & Hraško (1990), Pitoòák & Spišiak (1994), Petrík et al.

(1995) and Putiš et al. (1997). On the basis of geochemical

data, especially trace elements, as well as accessory zircon

typology and Zr/Hf ratio, the Hronèok Granite was interpret-

ed as a post-orogenic Variscan A-type granite (Petrík et al.

1995; Uher & Broska 1996; Petrík & Kohút 1997).

The first age isotope data of the Hronèok Granite were ob-

tained by the K-Ar method on biotite and K-feldspar which

gave Cretaceous model ages, 120 and 115 Ma, respectively

(Kantor 1959; recalculated by Cambel et al. 1990), later K-

Ar biotite data yielded an Alpine age again (96 Ma, Cambel

et  al.  1979,  1990).  The  zircon  U-Pb  model  age,  255  Ma

(Cambel et al. 1977) and whole rock Rb-Sr isochrone ages:

285 ± 5 Ma, 253 ± 2 Ma (Cambel et al. 1989), recalculated

later to 262 ± 29 Ma (Petrík et al. 1995), indicated a post-

Variscan,  Permian  age  of  magmatic  crystallization  of  the

Hronèok Granite. Recent U-Pb zircon discordia ages of adja-

cent subvolcanic felsic dykes show a broad interval of Per-

mian to Triassic ages (278 ± 11 to 216 ± 5 Ma, Kotov et al.

1996). These relatively scattered results led us to analysing

the  Hronèok  Granite  s.s.  by  U-Pb  method  again  to  obtain

new and more precise data. The group of A-type magmatic

rocks  is  moreover  quite  a  reliable  indicator  of  continental

rifting (Bonin 1987, 1990) geological setting, in this case re-

lated to the early Alpine time period.

Geological setting and rock description

The sample analysed (HRO-1) is a typical example of the

Hronèok Granite, as defined by Zoubek (1936) and Petrík et

al. (1995). The rock was collected from a large outcrop near

a forest road in the Kamenistá Valley, ca. 1 km NW of the

Èierny  Potok  gamekeeper‘s  lodge,  and  ca.  10  km  SW  of

Èierny Balog village (Fig. 1). The HRO-1 location is identi-

cal  with  the  location  of  the  ZK-26  sample  of  the  Hronèok

Granite (Macek et al. 1982); thus, some zircon data were ob-

tained from this sample.

The Hronèok Granite forms an elongated body, ca. 7.5 km

by 1.5–2 km in size, in the NW part of the Veporic Superunit

of the Central Western Carpathians. Small isolated strongly

mylonitized outcrops of the Hronèok Granite also occur in

the northern surroundings of the main body or as dykes of

very  fine-grained  aplitic  texture  (Petrík  et  al.  1995;  Petrík

background image

60                                                                                             PUTIŠ  et  al.

1996).  The  host  rocks  are  Early  Paleozoic  (?)  medium  to

high-grade metapelites-metapsammites (paragneisses to mig-

matites), locally also amphibolites and orthogneisses of the

Èierny Balog Complex (Krist et al. 1992; Putiš et al. 1997).

The  Pohorelá  thrust  fault  represents  the  western  tectonic

boundary of the Hronèok Granite: the granitic body (along

with Èierny Balog Complex) is thrust over low-grade Late

Carboniferous (?) metasediments of the Krak¾ová Formation

(Fig.  1).  Miocene  calc-alkaline  andesites  and  pyroclastics

form the southern boundary of the Hronèok Granite body.

The  Hronèok  Granite  is  a  medium-grained  rock,  locally

with  porphyric  pinkish  or  greyish  K-feldspar  phenocrysts,

0.5 to 2 cm in size. Oriented mylonitic fabric is widespread.

On the basis of modal composition, the rock shows leuco-

cratic  biotite  monzogranite  composition  (quartz  36.2,

plagioclase+muscovite  35.0,  K-feldspar  24.4,  biotite  3.9,

garnet 0.6 vol. %; Petrík et al. 1995). Quartz is anhedral and

strongly undulous, subhedral plagioclase is often replaced by

fine-grained muscovite (phengite variety), clinozoisite, and it

is locally albitized, K-feldspar locally shows Carlsbad twin-

ning. Biotite is subhedral to anhedral, yellow to dark brown,

often  with  oriented  acicular  rutile  (sagenite  variety)  inter-

growths,  locally  replaced  also  by  fine-grained  muscovite

(phengite). Euhedral to subhedral garnet with a very peculiar

composition  (grossularite

53-56

almandine

29-37

spessartine

06-17

pyrope

0.6-0.9

) is the most widespread accessory mineral. The

calcium-rich composition of the garnet and its occurrence to-

gether with phengite and albite in altered parts of plagioclase

indicates a post-magmatic character of the mineral caused by

low-grade  Alpine  metamorphic  overprint,  as  it  is  a  wide-

spread  feature  in  the  Veporic  Superunit  area  (e.g.  Vrána

1980; Putiš 1991; Méres & Hovorka 1991; Putiš et al. 1997;

Korikovsky et al. 1997). Zircon, apatite, monazite-(Ce), xe-

notime-(Y), allanite-(Ce), ilmenite, anatase, magnetite, and

pyrite  are  other  accessory  minerals  found  in  the  Hronèok

Granite (Petrík et al. 1995; Uher & Broska 1996).

On the basis of geochemical data (Table 1), the Hronèok

Granite is a leucocratic low-Ca and moderately Si- and Na-

Fig. 1. Schematic geological map of the Hronèok Granite body and the surrounding Tatro-Veporic complexes (after Putiš 1995 and Kotov  et

al. 1996). The position of the HRO-1 and ZK-26 samples in the Hronèok Granite is indicated. CB-1c metarhyodacite porphyry, GL-3 meta-

rhyodacite and GL-4 metagranite porphyry represent adjacent Permian-Triassic pre-orogenic acid rocks, dated by the U-Pb method (Kotov

et al. 1996). Explanations: 1 — Undifferentiated Tertiary and Mesozoic rocks; 2 — Tatric crystalline basement complexes; 3 — Tatric (Per-

mian-Cretaceous) cover rocks; 4 — Permian/Triassic low-grade volcano-sedimentary rocks (Bacúch Formation): subvolcanics (a), volcanics

and pyroclastics (b); 5 — Carboniferous (?) metasediments (Krak¾ová Formation, Korikovsky & Miko 1992); 6 — ¼ubietová medium/high

grade crystalline complex (Early Paleozoic?); 7 — Hron medium-grade crystalline complex (Early Paleozoic?); 8 — low-grade Permian-

Cretaceous cover rocks of the North-Veporic crystalline basement; 9 — composite Èierny Balog–Ve¾ký Zelený Potok medium/high grade

crystalline complex; 10 — Late Carboniferous granites to tonalites of the late Variscan Vepor pluton (ca. 303–290 Ma, U-Pb, Bibikova et al.

1990) altered to Cretaceous low-grade granite-mylonites (Putiš 1991; Dallmeyer et al. 1996); 11 — Triassic Hronèok Granite and its Creta-

ceous low-grade granite-mylonites; 12 — undivided the South-Veporic crystalline basement; 13 — low-grade Permian-Triassic cover of the

Veporic crystalline basement; 14 — main mid-Cretaceous thrust/transpression fault zones; 15 — Krížna Mesozoic Nappe; 16 — Choè and

Muráò higher (unmetamorphosed) Mesozoic nappes; 17 — internal thrust; 18 — fault, or tectonic boundary; 19 — geological contact.

background image

TRIASSIC  AGE  OF  THE  HRONÈOK  PRE-OROGENIC  A-TYPE  GRANITE                                        61

Table 1: Whole-rock compositions of the Hronèok Granite (main ele-

ments in wt. %, trace elements in ppm). HRO-1: orig. data, analytical

methods:  XRF  (main  elem.),  INAA  (traces),  lab.:  IGEM,  Moscow;

ZK-26:  Cambel  &  Walzel  (1982),  Petrík  et  al.  (1995),  analytical

methods: wet (main elem.), OES (traces, lab.: Geol. Inst., SAS, Bra-

tislava) and INAA (traces, lab.: Strហpod Ralskem, Czech Rep.).

HRO-1

ZK-26

HRO-1

ZK-26

HRO-1

ZK-26

 SiO

2

71.95

73.21  Rb

160

217

 Y

33.00

89.00

 TiO

2

0.40

0.32  Cs

-

15.4  La

21.40

33.00

 Al

2

O

3

13.40

13.34  Be

-

5.6  Ce

41.30

73.00

 Fe

2

O

3

0.86

0.81  B

-

19.5  Pr

5.00

-

 FeO

2.10

1.78  Sr

138

129

 Nd

20.00

29.80

 M nO

0.06

0.05  Ba

370

380

 Sm

5.25

5.75

 M gO

0.48

0.44  Ga

-

25.4  Eu

0.81

0.75

 CaO

1.39

1.81  Zr

136

170

 Gd

6.70

-

 Na

2

O

3.46

3.34  Hf

4.23

 4.05  Tb

1.00

1.35

 K

2

O

4.08

4.42  Sn

-

20.4  Dy

5.90

-

 P

2

O

5

0.11

0.05  Nb

10

-

 Ho

1.29

-

 CO

2

0.22

-

 Ta

2.05

1.53  Er

3.61

-

 H

2

O

+

0.87

0.57  Th

11.77

12.7  Tm

0.51

-

 H

2

O

-

0.16

0.04  U

-

4.8  Yb

2.78

2.10

 Total

99.54 100.18  V

-

17.8  Lu

0.46

0.62

rich peraluminous granite. Relatively lower REE abundances

with  strongly  negative  Eu-anomaly  together  with  high  I

sr

  ~

0.710  documented  a  significant  role  of  fractionation  from  a

continental crustal source material. Elevated contents of K, Y,

HREE, Ga, Nb, high Ga/Al, Fe/Mg ratios, very low P and V

contents, as well as Fe-rich biotite (close to annite, Petrík et al.

1995) and zircon typology (see the paragraph below) indicate

the  A-type  character  of  the  Hronèok  Granite  (Petrík  et  al.

1995; Uher & Broska 1996; Petrík & Kohút 1997).

Zircon description

Zircon  of  the  Hronèok  Granite  forms  euhedral  columnar

crystals, 40 to 250 

µ

m in length, translucent to transparent

Fig. 2. SEM microphotographs of the Hronèok Granite zircon (ZK-26 sample). A — G

1

-P

1

 subtype, B — S

15

 subtype (after classification

of Pupin 1980). Scale bar: 100 

µ

m.

with  pinkish  to  yellow  colour.  The  minerals  have  a  length/

width ratio of 2.5–5.0. Zircon occurs as tiny inclusions in bio-

tite with characteristic pleochroic halos, or in plagioclase, lo-

cally overrimed by younger garnet. G

1

, P

1

 to P

4

 and adjacent

S

5, 

S

10, 

S

15

 are the characteristic morphological types of the

Hronèok Granite zircon (sensu classification of Pupin 1980),

Figs. 2 and 3; they indicate a high alkalinity and moderate to

lower temperature of zircon origin (~ 700–800 ± 50 °C). The

calculation of zircon saturation temperature (Watson & Har-

rison 1983) gave 780–790 °C for the Hronèok Granite (Uher

& Broska 1996).

BSE microphotographs reveal strongly oscillatory zoning

of zircon crystals, locally with small inherited cores and gen-

erally Hf-enriched outer, and especially intermediate zones

(Fig. 4). Electron microprobe analyses documented a rapid

increase of HfO

2

 content from 0.9 wt. % in the centre to 2.1

wt. % in intermediate parts of the crystals, together with no-

table P, U and Y increase; the narrow rim zones are often

poor in these elements (Table 2). This internal texture and

geochemical trend support a primary magmatic origin of zir-

con without extensive younger replacement phenomena and

metamictization, as well as only with small amount of old in-

herited zircon. Thus, such zircon from the investigated sam-

ple of the Hronèok Granite is suitable for further geochrono-

logical use.

Geochronology

Analytical technique

Zircon crystals were extracted from ca. 15 kg of the solid

granite rock by heavy liquid (bromophorm, methyleniodide)

and electromagnetic separation. Non-magnetic hand-picked

background image

62                                                                                             PUTIŠ  et  al.

zircon from the sieve fraction >100 

µ

m and < 60 

µ

m were

used for geochronology.

Geochronological studies were performed at the Institute of

Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy

of Sciences, St. Petersburg, on Finnigan MAT 261 8-collector

mass-spectrometer  in  static  mode.  Zircon  was  analysed  fol-

lowing  the  method  of  Krogh  (1973).  The  total  blanks  were

0.05–0.1 ng Pb and 0.005 ng U. The error of the U/Pb ratios is

0.6 %. An air-abrasion treatment of the zircon was performed

by the Krogh (1982) technique, modified by coating abrasive

walls  with  epoxy  impregnated  with  diamond  powder.  Ages

were determined using the decay constants given by Steiger &

Jäger (1977). All errors are reported at the 2

σ

 level. Correc-

tions for common Pb were made using the values of Stacey &

Kramers (1976).

For the uncertainties and correlations of U/Pb, we used the

PbDat  and  ISOPLOT  programs  (Ludwig  1991a,b).  In  our

case  we  used  the  U/Pb  uncertainties  for  individual  data

points. These are virtually identical for both 

207

Pb/

235

U and

206

Pb/

238

U  (0.31–0.34  %)  due  to  low  errors  for  measured

206

Pb/

204

Pb ratios. For example, the 

206

Pb/

204

Pb ratio for zir-

con < 60 

µ

m (No. 1, Table 3) at 313.89 was measured with

an error of 0.086 %. This also resulted in a high error correla-

tion factor. We also calculated our laboratory uncertainties in

the U/Pb ratios that were calculated on the reproducibility of

the standard zircon sample which is 0.6 %. Lower intercept

age of discordia, recalculated with these uncertainties for our

data points yielded practically identical values with previous

calculations. Uncertainty in the common lead isotopic com-

positions also did not lead to an essentially different lower

intercept age. For example, we have recalculated data for zir-

con < 60 

µ

m (Table 3) using 400 Ma common Pb isotope

composition  (in  the  manuscript  we  corrected  for  238  Ma).

The 

207

Pb/

235

U isotopic ratio changed from 0.2817 to 0.2818

and the 

206

Pb/

238

U ratio changed from 0.03920 to 0.03922.

Thus, all these uncertainties are within the given errors.

Analytical results

Two sieve fractions of euhedral and mostly transparent zir-

con (< 60 

µ

m and >100 

µ

m) and one abraded up to 40 % zir-

con fraction (>100 

µ

m) were analysed (Table 3). On a con-

cordia  plot  all  three  data  points  are  discordant  (Fig.  5).  A

discordia line constructed for these points defines a lower in-

tercept age of 238.6 ± 1.4 Ma and an upper intercept age of

1096 ± 44 Ma (MSWD = 1.2).

Discussion and conclusions

The U-Pb dating results

The data points for the Hronèok Granite zircon cluster near

the lower intercept of discordia. However, the points for un-

abraded and abraded zircon from the fraction > 100 

µ

m are

further from the lower intercept of the discordia and contain

an older inherited component of radiogenic Pb (Fig. 5). The

small inherited cores are also visible in some BSE micropho-

tographs (Fig. 4). Taking into account the igneous origin of

Fig. 3. Zircon typogram of the Hronèok Granite (ZK-26 sample).

Average I.A = 683, average I.T = 332, I.A — index of alkalinity,

I.T — index of temperature (after Pupin 1980).

Table 2: Representative electron-microprobe compositions of the

Hronèok Granite (ZK-26 sample), oxides in wt. %. Cameca SX-50

WDS microprobe (Univ. of Manitoba, Winnipeg, Canada), 15 kV,

20 and 30 nA, 40 s counting time, natural and synthetic standards.

1/C E N

1/IN T

1/R IM

2/C E N

2/IN T

2/R IM

 P

2

O

5

0.13

0.62

0.20

0.15

1.14

0.19

 SiO

2

32.69

32.28

32.64

32.32

30.61

31.90

 ZrO

2

67.03

64.68

64.44

66.37

60.54

64.76

 H fO

2

0.92

1.87

1.65

1.18

2.08

1.58

 T hO

2

0.00

0.00

0.34

0.00

0.00

0.00

 U O

2

0.00

0.62

0.31

0.11

0.90

0.11

 A l

2

O

3

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

 Fe

2

O

3

0.00

0.00

0.01

0.00

0.06

0.03

 Sc

2

O

3

0.00

0.05

0.00

0.04

0.04

0.00

 Y

2

O

3

0.05

0.60

0.00

0.00

1.22

0.06

 C e

2

O

3

0.01

0.00

0.02

0.01

0.01

0.00

 Sm

2

O

3

0.00

0.04

0.04

0.01

0.00

0.01

 T b

2

O

3

0.02

0.03

0.03

0.05

0.01

0.01

 D y

2

O

3

0.08

0.05

0.05

0.00

0.00

0.01

 E r

2

O

3

0.02

0.13

0.13

0.04

0.19

0.00

 Y b

2

O

3

0.03

0.27

0.11

0.06

0.36

0.07

 C aO

0.00

0.02

0.01

0.00

0.00

0.01

 F

0.09

0.05

0.02

0.09

0.04

0.05

 C l

0.00

0.01

0.00

0.00

0.01

0.01

 T otal

101.03

101.30

99.99

100.39

97.19

98.72

Formulae based of  16 anions

 P

5+

0.013

0.064

0.021

0.016

0.123

0.020

 Si

4+

3.968

3.937

4.017

3.957

3.896

3.972

 Zr

4+

3.968

3.847

3.867

3.962

3.758

3.932

 H f

4+

0.032

0.065

0.058

0.041

0.076

0.054

 T h

4+

0.000

0.000

0.010

0.000

0.000

0.000

 U

4+

0.000

0.017

0.008

0.003

0.025

0.003

 A l

4+

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

 Fe

3+

0.000

0.000

0.001

0.000

0.006

0.003

 Sc

3+

0.000

0.005

0.000

0.004

0.004

0.000

 Y

3+

0.003

0.039

0.000

0.000

0.083

0.004

 C e

3+

0.000

0.000

0.001

0.000

0.000

0.000

 Sm

3+

0.000

0.002

0.002

0.000

0.000

0.000

 T b

3+

0.001

0.001

0.001

0.002

0.000

0.000

 D y

3+

0.003

0.002

0.002

0.000

0.000

0.000

 E r

3+

0.001

0.005

0.005

0.002

0.008

0.000

 Y b

3+

0.001

0.010

0.004

0.002

0.014

0.003

 C a

2+

0.000

0.003

0.001

0.000

0.000

0.001

 å  cat.

7.990

7.996

7.997

7.990

7.994

7.993

 F

-

0.035

0.019

0.008

0.035

0.016

0.020

 C l

-

0.000

0.002

0.000

0.000

0.002

0.002

 O

2-

15.965

15.979

15.992

15.965

15.982

15.978

 Zr/H f

at

124

59.2

66.7

96.6

49.4

72.8

I.A

200

400

600

800

I.T

Frequency:

200

0-1 %

2-5 %

400

6-10 %

11-20 %

600

> 20 %

800

background image

TRIASSIC  AGE  OF  THE  HRONÈOK  PRE-OROGENIC  A-TYPE  GRANITE                                        63

the studied zircon, the lower intercept age (238.6 ± 1.4 Ma)

is interpreted as the primary magmatic crystallization age of

the Hronèok Granite. As the closure temperature of zircon in

the U-Pb system is very high, ca. 775–1000 °C (Mezger &

Krogstad 1997), the boundary low-/medium-temperature Pa-

leoalpine metamorphism of this part of the Veporic Superunit

(around 500 °C, Putiš et al. 1997) could not disturb the U-Pb

isotope system of magmatic zircon.

However, several examples showing that the U-Pb zircon

age  calculated  for  the  lower  discordia  intersection  for  the

multigrain analyses of Phanerozoic zircons is younger than

the age of the same concordant zircon (Steiger et al. 1993;

Salnikova et al. 1998; our unpublished data). To this moment

we may interpret the obtained age of 238.6 ± 1.4 Ma as the

minimum age of the studied zircons. However, taking into

account the good quality of the studied zircons (transparent,

fractures- and visible core-free grains have been used), we

suggest that this age should not have a significant difference

from the maximum age.

On the other hand, previous biotite and K-feldspar K-Ar

dating of the Hronèok Granite which gave Cretaceous model

ages, 120 to 96 Ma (Kantor 1959; Cambel et al. 1979 — re-

calculated by Cambel et al. 1990) apparently reflect a young-

er  post-magmatic  event,  which  could  be  interpreted  as  the

cooling during exhumation after Paleoalpine thrust deforma-

tion and metamorphism of the Hronèok Granite.

It is also noteworthy, that the Proterozoic age of the upper

intercept of the Hronèok Granite (1096 ± 44 Ma), is almost

identical  with  the  upper  intercept  of  the  Triassic  (216  ±  5

Ma) metagranite porphyry of the Krak¾ová Formation from

the neighbouring Kamenistá Valley: 1094 ± 71 Ma (Kotov et

al. 1996). Similar data was yielded by a plagiogranitic vein

located in this area and cutting the basement rocks (233.2±

3.6 Ma for the lower intercept age, and 1080 ± 40 Ma for the

upper intercept age, unpublished data of authors). This strik-

ing fact could indicate the same protolith for all these Trias-

sic  acid  magmatic  rocks,  containing  zircon  inherited  from

unknown Proterozoic metaigneous rocks.

Table 3: U-Pb isotopic data of the Hronèok Granite zircon (HRO-1 sample). Notes: 

a

 — measured ratio; 

b

 — uncertainties (95 % confi-

dence level) refer to the last digits of corresponding ratios; 

c

 — correlation coefficients of  

207

Pb/

235

U vs. 

206

Pb/

238

U ratios; Sample >100A

— 40 % of zircon removed during air-abrasion.

Sample,

fraction

Fraction

weight

Concentration

ppm

Isotopic ratios corrected for blank and common Pb

b

Age, Ma

mm

m

g

Pb

U

206

Pb/

204

Pb

a

207

Pb/

206

Pb

208

Pb/

206

Pb

207

Pb/

235

Pb

206

Pb/

238

Pb Rho

c

207

Pb/

235

U

206

Pb/

238

U

207

Pb/

206

Pb

 1. <60

0.26

84.0

1838

314

0.0521±1

0.06963±1

0.2817±10

0.0392±1

0.91

252.0±0.9

247.9±0.8

290.4±3.2

 2. >100

0.99

63.1

1340

325

0.0531±1

0.06874±1

0.2950±10

0.0403±1

0.95

262.5±0.9

254.9±0.8

330.8±2.2

 3.>100A

0.76

10.6

 204

284

0.0552±1

0.08664±1

0.3311±13

0.0435±1

0.82

290.4±1.1

274.7±0.9

418.2±4.9

Fig.  5.  U-Pb  concordia  diagram  for  three  discordant  zircon  frac-

tions  from  the  Hronèok  Granite  (HRO-1  sample).  Error  ellipses

are calculated according to Ludwig (1991b).

Fig. 4.  BSE microphotographs of the Hronèok Granite zircon (ZK-26 sample).

background image

64                                                                                             PUTIŠ  et  al.

Comparison to the other granites and acid volcanites

The zircon U-Pb isotope data of the Hronèok Granite (HRO-

1 sample) gave the lower intercept discordia age of 238.6 ± 1.4

Ma, which is Early Triassic. The age is younger than other ra-

diometric ages of late Variscan granites in the Western Car-

pathians  and  similar  ages  are  also  unknown  in  the  broader

neighbouring  region  of  the  Alps,  Carpathians  and  Pannonia

(ALCAPA) up to now. The Permian anorogenic A-type gran-

ites and S-type tin-bearing Spiš-Gemer granites were consid-

ered to be the youngest pre-Alpine or post-orogenic Variscan

plutonic  rocks  in  the  Western  Carpathians  (~  280–250  Ma,

Uher  &  Pushkarev  1994;  Uher  &  Broska  1996;  Petrík  &

Kohút 1997).

On the other hand, Early to Middle Triassic age is suggested

in some rhyolites with acid tuffs in the West-Carpathian Silicic

Superunit (the Silica, Muráò and Drienok nappes located near

Ve¾ká Stožka, Telgárt/Švermovo and Poniky). Those volcanics

occur  as  primary  magmatic/pyroclastic  intercalations  within

Triassic  carbonatic  fossiliferous  rocks  (Zorkovský  1959a,b;

Slavkay 1965, 1971, 1981). It is remarkable that the geochem-

istry of the Hronèok Granite and the above mentioned Triassic

acid volcanics also show similar A-type geochemical features;

they are enriched in Si, K, Rb, Zr, Y, and depleted in Al, Mg,

Ca and Sr (unpubl. data of Uher, Putiš and Ondrejka). More-

over, analogous A-type features are also found in post-orogen-

ic Permian leucogranites of the Western Carpathians and the

Pannonian area (Uher & Broska 1996) and a lot of of Permian

acid  subvolcanic  porphyries,  rhyolites,  trachyrhyolites  and

rhyodacites determined in various Tatric, Veporic as well as

Gemeric domains (Broska et al. 1993; Korikovsky et al. 1995).

In contrast to the Triassic age of the Hronèok Granite, the ap-

parent Permian age of the most acid (meta)volcanites present

in the Northern Veporic area was confirmed by U-Pb and/or

Rb-Sr isotope dating (Kotov et al. 1996).

Consequently,  our  U-Pb  data  from  the  Hronèok  Granite

support the idea of widespread acid plutonic and volcanic ac-

tivity  during  the  Permian  to  Triassic  in  the  West-Car-

pathian orogenic belt. Similar post-Variscan to early-Alpine

felsic alkaline plutonic and volcanic activity until the Trias-

sic (exceptionally to the Jurassic) is widely known in various

regions in Europe, especially in the Western-Mediterranean

alkaline province which also includes the Central and South-

ern Alps (De Vecchi & De Zanche 1982; Bonin 1987, 1990).

However, this Early Alpine A-type magmatic activity does

not  appear  to  be  a  continuation  of  Variscan  S-  and  I-type

calc-alkaline granitic magmatism and it rather reflects an in-

dependent Early Alpine long-lasting extensional tectonic re-

gime controlling the evolution mainly of southern domains

of the Central Western Carpathians, comprising the Veporic

and Gemeric (mid-Cretaceous) tectonic zones.

The geological interpretation of the A-type Hronèok Granite

can thus be related to pre-orogenic alkaline volcanics and sub-

volcanics, which have been dated in the area of consideration

in the time interval ca. 280–215 Ma (Kotov et al. 1996). Some

of the volcanic rocks are directly exposed within the Lower

Triassic sedimentary cover sequence (enriched in tourmaline)

of the Veporic basement (Burda pass quarry, E of Fabova Ho¾a

Hill, Putiš 1994). On the basis of the previously outlined data,

we  regard  this  volcanic-plutonic  complex,  including  the

Hronèok A-type Granite, as an indicator of Early Alpine conti-

nental rifting of the (Austroalpine-) Central Carpathian base-

ment  during  the  early  Tethys  evolution.  At  that  time  large

master detachment faults could have been developed. During

its early evolution the Pohorelá thrust fault acted as a normal

fault/shear  zone  enhancing  magmatic  emplacement  of  the

Hronèok Granite. This extensional event within a stretched

continental  margin  crust  culminated  in  the  opening  of  the

Meliata (-Hallstatt) oceanic basin further to the south in the

Middle Triassic. On the other hand a Middle Triassic carbon-

ate platform developed towards the north in the Tatric zone

of the Central Western Carpathians, outside the area of dis-

tinct Early Alpine (Cimmerian) reactivation.

Acknowledgements: We thank S.Z. Yakovleva, V.P. Kovach

and N.G. Bereznaya (Inst. of Precambrian Geol. and Geochro-

nology, Russian Acad. of Sci., St. Petersburg) for help during

preparation  and  isotope  measurements  of  zircon,  I.  Holický

(Geol. Inst., Slovak Acad. of Sci., Bratislava) and J. Stankoviè

(Faculty  of  Natural  Sciences  —  CLEOM,  Comenius  Univ.

Bratislava)  for  SEI  and  BEI  microphotographs.  The  manu-

script was considerably improved as a result of reviews by U.

Schaltegger (ETH Zürich), I. Petrík (Geol. Inst., Slovak Acad.

of Sci., Bratislava) and J. Krá¾ (Geol. Survey of the Slovak

Rep., Bratislava). The study was financed by scientific Grant

#98-05-64058  from  the  Russian  Foundation  for  Basic  Re-

searche (S.P. Korikovsky), VEGA grants of the Slovak Repub-

lic #5228 (M. Putiš) and #4078 (I. Petrík) and NSERC Grant

#1727-17  (P.  Èerný,  Winnipeg,  Canada).  We  also  thank

M. Mišík and D. Plašienka for constructive criticism.

References

Andrusov  D.  1958:  Geology  of  the  Czechoslovak  Carpathians.

Volume I. Slovak Academy of Sciences Publisher, Bratislava,

1–304 (in Slovak).

Bibikova E.V., Korikovsky S.P., Putiš M., Broska I., Golzman Y.V.

&  Arakeliants  M.M.  1990:  U/Pb,  Rb/Sr  and  K/Ar  dating  of

Sihla tonalites of Vepor pluton (Western Carpathians). Geol.

Zbor. Geol. Carpath. 41, 427–436.

Bonin B. 1987: From orogenic to anorogenic magmatism: a petro-

logical model for the transition calc-alkaline — alkaline com-

plexes. Rev. Brasil. Geoc. 17, 366–371.

Bonin B. 1990: From orogenic to anorogenic settings: evolution of

granitoid suites after a major orogenesis. Geol. J. 25, 261–270.

Broska I., Vozár J., Uher P. & Jakabská K. 1993: Zircon typology

from the Permian rhyolite-dacites and their pyroclastics (We-

stren  Carpathians).  In:  Rakús  M.  &  Vozár  J.  (Eds.):  Geody-

namical  evolution  and  deep  structure  of  the  Western

Carpathians. GÚDŠ Publisher, Bratislava, 151–158.

Cambel B., Kamenický J. & Krist E. 1961: Notes on the geology

of the crystalline of the Small Carpathians, Považský Inovec

and Tribeè and of the western part of the Vepor. In: Congress

Guide Book, 12th Congress of the Czechoslovak Mineralogi-

cal  and  Geological  Society,  the  Slovak  Committee.  ÈSMG

and  GÚDŠ  Publisher,  Bratislava,  6–42  (in  Slovak,  English

summary).

Cambel B., Shcherbak N.P., Kamenický L., Bartnicky Je.N. & Ve-

selský J. 1977: Some results of geochronology of the crystal-

line  complexes  of  the  Western  Carpathians  on  the  basis  of

background image

TRIASSIC  AGE  OF  THE  HRONÈOK  PRE-OROGENIC  A-TYPE  GRANITE                                        65

U-Th-Pb method. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 28, 243–259 (in

Russian, English abstract).

Cambel  B.,  Bagdasaryan  G.P.,  Veselský  J.  &  Gukasyan  R.Kh.

1979: New results of age measurements of rocks in Slovakia

by Rb-Sr and K-Ar methods and possibilites of their interpre-

tation. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 30, 45–60 (in Russian, En-

glish abstract).

Cambel B., Bagdasaryan G.P., Veselský J., Gukasyan R.Kh. & Ve-

selský J. 1989: Rb-Sr geochronology of leucocratic granitoid

rocks  from  the  Spišsko-Gemerské  Rudohorie  Mts.  and  Ve-

poricum. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 40, 323–332.

Cambel B., Krá¾ J. & Burchart J. 1990: Isotopic geochronology of

the Western Carpathian crystalline complex with catalogue of

data. VEDA, Bratislava, 1–184 (in Slovak, English summary).

Cambel B. & Walzel E., 1982: Chemical analyses of granitoids of the

West Carpathians. Geol. Zbor. Geol. Carpath., 33, 573–600.

Dallmeyer R.D., Neubauer F., Handler R., Fritz H., Müller W., Pana

D. & Putiš M. 1996: Tectonothermal evolution of the internal

Alps  and  Carpathians:  Evidence  from 

40

Ar/

39

Ar  mineral  and

whole-rock data. Eclogae Geol. Helv. 89, 1, 203–227.

De Vecchi G. & De Zanche V. 1982: Potassium enrichment in Tri-

assic volcanics. Neu. Jb. Geol. Paläont., Mh. 10, 573–579.

Hók  J.  &  Hraško  L.  1990:  Deformation  analysis  of  the  western

part  of  the  Pohorelá  line.  Miner.  slovaca  22,  69–80  (in  Slo-

vak, English summary).

Kantor  J.  1959:  Contribution  to  the  knowledge  of  the  Veporidic

granites  by  the 

40

Ar/

40

K  method. Geol.  Práce,  Zpr.  16,  5–10

(in Slovak).

Korikovsky  S.P.  &  Miko  O.  1992:  Low-grade  metasedimentary

rocks  of  the  Kraklová  Formation  in  the  Veporic  crystalline

(the  Western  Carpathians).  Miner.  Slovaca  24,  381–391  (in

Slovak, with English summary).

Korikovsky S.P., Putiš M., Zakariadze G.S. & Ïuroviè V., 1995:

Alpine anchimetamorphism of the Infratatricum cover, West-

ern Carpathians: Composition of authigenic and detrital mus-

covite-phengite  as  an  indicator  of  the  metamorphic  grade.

Petrology, 3, 6, 577–591.

Korikovsky S.P., Putiš M. & Plašienka D. 1997: Cretaceous low-

grade  metamorphism  of  the  Veporic  and  North-Gemeric

zones: a result of collisional tectonics in the central Western

Carpathians.  In:  Grecula  P.,  Hovorka  D.  &  Putiš  M.  (Eds.):

Geological evolution of the Western Carpathians. Miner. Slo-

vaca — Monograph, 107–130.

Kotov A.B., Miko O., Putiš M., Korikovsky S.P., Salnikova E.B.,

Kovach V.P., Yakovleva S.Z., Bereznaya N.G., Krá¾ J. & Krist

E.  1996:  U/Pb  dating  of  zircons  of  postorogenic  acid

metavolcanics  and  metasubvolcanics:  A  record  of  Permian-

Triassic  taphrogeny  of  the  West-Carpathian  basement.  Geol.

Carpathica 47, 73–79.

Krist E., Korikovsky S.P., Putiš M., Janák M. & Faryad S.W. 1992:

Geology and petrology of metamorphic rocks of the Western

Carpathian  crystalline  complexes.  Comenius  Univ.  Press,

Bratislava, 1–324.

Krogh T.E., 1973: A low-contamination method for hydrothermal de-

composition  of  zircon  and  extraction  of  U  and  Pb  for  isotopic

age determination. Geochim. Cosmochim. Acta, 37, 485–494.

Krogh  T.E.  1982:  Improved  accuracy  of  U-Pb  zircon  by  the  cre-

ation of more concordant systems using an air abrasiontech-

nique. Geochim. Cosmochim. Acta 46, 637–649.

Ludwig K.R. 1991a: PbDat for MS-DOS, version 1.21. U.S. Geol.

Survey Open-File Rept. 88–542, 1–35.

Ludwig K.R. 1991b: ISOPLOT for MS-DOS, version 2.50. Geol.

Survey Open-File Rept. 88–557, 1–64.

Macek J., Cambel B., Kamenický L. & Petrík I. 1982: Documenta-

tion and basic characteristics of granitoid rock samples of the

West Carpathians. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 33, 601–621.

Méres S. & Hovorka D. 1991: Alpine metamorphic recrystalliza-

tion of the pre-Carboniferous metapelites of the Kohút crys-

talline  complex  (the  Western  Carpathians).  Miner.  Slovaca

23, 435–442.

Mezger K. & Krogstad E. J. 1997: Interpretation of discordant U-

Pb zircon ages: An evaluation. J. Metam. Geol. 15, 127–140.

Petrík I. 1996: Microaplite, not leptite: the genetical re-interapre-

tation  of  a  rock  type  from  western  part  of  the  Veporic  unit.

Miner. Slovaca 28, 45–55 (in Slovak, English summary).

Petrík I., Broska I., Bezák V. & Uher P. 1995: The Hronèok (West-

ern  Carpathians)  type  granite  —  a  Hercynian  A-type  granite

in  shear  zone.  Miner.  Slovaca  27,  351–364  (in  Slovak,  En-

glish summary).

Petrík I. & Kohút M. 1997: The evolution of granitoid magmatism

during the Hercynian orogen in the Western Carpathians. In:

Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geological evolu-

tion  of  the  Western  Carpathians.  Miner.  Slovaca  —  Mono-

graph, 235–252.

Pitoòák  P.  &  Spišiak  J.  1994:  Blastomylonites  of  the  Hronèok

granite; Western Carpathians. Miner. Slovaca 26, 171–176 (in

Slovak, English summary).

Pupin J.P. 1980: Zircon and granite petrology. Contr. Mineral. Pe-

trology 73, 207–220.

Putiš M. 1991: Geology and petrotectonics of some shear zones in

the  West  Carpathian  crystalline  complexes.  Miner.  Slovaca

23, Newslett. 3, Project IGCP No. 276, 459–473.

Putiš M. 1994: South Tatric-Veporic basement geology: Variscan

nappe  structures;  Alpine  thick-skinned  and  extensional  tec-

tonics  in  the  Western  Carpathians  (Eastern  Low  Tatra  Mts.,

Northwestern  Slovak  Ore  Mts.).  Mitt.  Österr.  Geol.  Gesell.

86, 83–99.

Putiš M. 1995: Deformation-recrystallization process in the shear

zones: Tatro-Veporic Zone of the W. Carpathians; the Middle

Austroalpine  Sieggraben  Unit  of  the  E.  Alps.  Manuscript  —

Habil. thesis. Comenius University, Bratislava (in Slovak).

Putiš  M.,  Filová  I.,  Korikovsky  S.P.,  Kotov  A.B.  &  Madarás  J.

1997: Layered metaigneous complex of the Veporic basement

with features of the Variscan and Alpine thrust tectonics (the

Western Carpathians). In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M.

(Eds.):  Geological  evolution  of  the  Western  Carpathians.

Miner. Slovaca — Monograph, 175–196.

Salnikova  E.B.,  Sergeev  S.A.  &  Kotov  A.B.  1998:  U-Pb  zircon

dating  of  granulite  metamorphism  in  the  Sludyanskiy  Com-

plex, Eastern Siberia. Gondwana Res. 1, 195–205.

Slavkay M. 1965: Mesozoic volcanogenic rocks in the vicinity of

Poniky. Èas. Mineral. Geol. 10, 249–259 (in Slovak, English

summary).

Slavkay  M.  1971:  Polymetalic  ore  deposits  near  Poniky.  Miner.

Slovaca 3, 181–213 (in Slovak, English summary).

Slavkay M. 1981: Paleovolcanic rocks and ore mineralizations in

the Lower triassic of the Drienok nappe. In: Bajaník Š. & Ho-

vorka  D.  (Eds.):  Paleovolcanism  in  the  West  Carpathians.

GÚDŠ  Publisher,  Bratislava,  137–144  (in  Slovak,  English

summary).

Stacey  J.S.  &  Kramers  I.D.  1975:  Approximation  of  terrestrial

lead  isotope  evolution  by  a  two-stage  model.  Earth  Planet.

Sci. Lett. 26, 207–221.

Steiger  R.H.,  Bickel  R.A.  &  Meier  M.  1993:  Conventional  U-Pb

dating of single fragments of zircon for petrogenetic studies of

Phanerozoic granitoids. Earth Planet. Sci. Lett. 115, 197–209.

Steiger  R.H.  &  Jäger  E.  1977:  Subcomission  of  Geochronology:

convension of the use of decay constants in geo- and cosmo-

chronology. Earth Planet. Sci. Lett. 36, 359–362.

Uher P. & Broska I. 1996: Post-orogenic Permian granitic rocks in

the Western Carpathian-Pannonian area: Geochemistry, min-

eralogy and evolution. Geol. Carpathica 47, 311–321.

background image

66                                                                                             PUTIŠ  et  al.

Uher P. & Pushkarev Y.D. 1994: Granitic pebbles of the cretaceous

flysch of the Pieniny Klippen Belt, Western Carpathians: U/

Pb zircon ages. Geol. Carpathica 45, 375–378.

Vrána S. 1980: Newly-formed garnets in metagranitoids of the Ve-

porides in relation to the structure of the Central zone of the

West Carpathians. Èas. Mineral. Geol. 25, 41–54.

Watson E.B. &  Harrison  T.M.  1983:  Zircon  saturation  revisitied:

temperature and composition efectsi a variety of crustal mag-

ma types. Earth Planet. Sci. Lett. 64, 295–304.

Zorkovský  B.  1959a:  Report  on  the  petrographical-geochemical

study of Werfenian melaphyres at the Ve¾ká Stoška vicinity,

on  the  western  rim  of  the  Muráò  Plateau.  Geol.  Práce,  Zpr.

16, 193–197 (in Slovak, German abstract).

Zorkovský  B.  1959b:  Report  on  the  petrographical-geochemical

study of Werfenian melaphyres, north of Švermovo (formerly

Telgárt). Geol. Práce, Zpr. 16, 199–203 (in Slovak, German

abstract).

Zoubek V. 1936: Some comments on the West-Carpathian crystal-

line  complexes.  Vìst.  SGÚ  12,  212–227  (in  Czech,  French

summary).