background image

GEOLOGICA  CARPATHICA, 52, 1, BRATISLAVA, FEBRUARY 2001

49 — 60

U-Pb ZIRCON AGES OF DIORITIC AND TRONDHJEMITIC ROCKS

  FROM A LAYERED AMPHIBOLITIC COMPLEX CROSSCUT

BY GRANITE VEIN (VEPORIC BASEMENT, WESTERN CARPATHIANS)

MARIÁN PUTIŠ

1

,

 

 ALEXANDER B. KOTOV

2

,  SERGEI P. KORIKOVSKY

3

,

EKATHERINA B. SALNIKOVA

2

,  SONYA Z. YAKOVLEVA

2

,  NATALYA G. BEREZHNAYA

2

,

VICTOR P. KOVACH

2

  and  JULIA V. PLOTKINA

2

1

Department of Mineralogy and Petrology, Faculty of Science, Comenius University

Mlynská dolina, SK-84215 Bratislava, Slovak Republic; putis@fns.uniba.sk

2

Russian Academy of Sciences, Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Makarov emb. 2,

RF-199034 St. Petersburg, Russian Federation; kotov@ad.iggp.ras.spb.ru

3

Russian Academy of Sciences, Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry,

Staromonetny per. 35, RF-109017 Moscow, Russian Federation; korik@igem.ru

(Manuscript received March 12, 2000; accepted in revised form October 17, 2000)

Abstract:  The  complex  of  Ky-Grt  paragneisses,  granitic  to  tonalitic  orthogneisses,  migmatitic  gneisses  and  homoge-
neous to layered amphibolites was intruded by dioritic-gabbroic more or less concordant dykes and sills during the syn-
metamorphic extension in the host regional metamorphic rocks. They now have the character of dioritic orthogneisses.
The  whole  lithological  sequence  was  then  structurally  unified  during  the  late-metamorphic  cooling  and  exhumation
within the deep-crustal shear zone. The dioritic orthogneisses bear the features of pre-metamorphic compositional layer-
ing  into  cumulate-like  hornblendite(± Px),  gabbro-diorite,  tonalite  to  trondhjemite.  Magmatic  layering  has  been  trans-
formed to subsolidus high-temperature layering along the extensional meso-shear bands filled with leucotonalitic melt
seggregates  crosscutting  former  magmatic  structures  at  acute  to  medium  angles.  A  new  ductile  strain  relocalization
enhanced mechanical differentiation of dark and felsic minerals into often isoclinally folded layers, with the crystallo-
graphic  preferred  orientation  fabrics  of  amphibole,  plagioclase  and  quartz  indicating  a  layer  parallel  shear.  The  U-Pb
zircon age of porphyric metadiorites 346 ± 1 Ma (Early Carboniferous) is related to their magmatic emplacement, imme-
diately followed by the high-temperature mylonitization. We also dated zircon of metatrondhjemitic orthogneiss from
the  layered  amphibolite.  An  upper  intercept  age  514 ± 24  Ma  (Late  Cambrian)  is  interpreted  as  dating  the  magmatic
compositional differentiation of a gabbro-dioritic complex into cumulate-like hornblenditic, gabbrodioritic, tonalitic to
trondhjemitic layers, which is an inherited feature in layered amphibolites (with blastic textures). The lower intercept
age  348 ± 31  Ma  (Early  Carboniferous)  obviously  reflects  the  time  of  regional-metamorphic  event  and  formation  of
layered  amphibolites.  The  whole  composite  (VZP-CB)  structural  complex  is  crosscut  by  plagiogranite-aplitic  veins
dated 233 ± 4 Ma (Early Triassic).

Key words: Western Carpathians, Veporic basement, layered metamagmatites  and amphibolites, U-Pb zircon isotope
dating.

Introduction

The pre-Alpine basement of the Western Carpathians  in Pre-
Mesozoic  times  belonged  to  the  Southern  European
Variscides, which are now partly incorporated into the Alpid-
ic  Orogen.  Whereas  the  western  Variscides  formed  in  the
Early  Carboniferous  (at  ca.  340  Ma)  following  the  Protot-
ethys-Rheic closure (Matte 1991), the gradual closing of the
relic Paleotethys governed the continuing Late-Variscan col-
lision in the Southeastern Variscides until the Carboniferous-
Permian  boundary  (at  ca.  300  Ma)  (Stampfli  1996).  This
event  directly  concerns  the  Austroalpine-Carpathian  base-
ment  (Putiš  &  Grecula  in  Plašienka  et  al.  1997:  Fig.  6).
Moreover, the northward subducting Paleotethys opened the
Meliata back-arc oceanic basin in the Middle to Late Triassic
thus starting the Early Alpine evolution of the Western Car-
pathians.

The purpose of the paper is to present new results of U-Pb

zircon isotope dating of two members of a layered metamor-

phic complex (metadiorites and metatrondhjemites) and cross-
cuting  plagiogranite-aplitic  vein,  from  the  Veporic  basement
of the central Western Carpathians. The results are expected to
reveal the age relationship between felsic (metatrondhjemitic
to metatonalitic) and intermediate-basic (dioritic-gabbrodiorit-
ic) bands of layered metamagmatites in the Veporic crystalline
basement. The dating of the rocks that belong to the leptynite-
amphibolite  structural  complex  (LAC,  Hovorka  &  Méres
1993)  follows  detailed  geological  and  structural-petrological
studies performed in the metamagmatic-amphibolitic suite of
the Veporic basement area (Krist et al. 1992; Putiš et al. 1996,
1997).

There are differing views on the age of the Western Car-

pathian  basement  reviewed,  for  example  by  Cambel  et  al.
(1990) or Krist et al. (1992), however this is the first work
trying to date this layered metamorphic complex (by the U-
Pb  zircon  method).  Because  the  reported  age  data  on  the
basement rocks concern different tectonostratigraphical lev-
els, the latter briefly outlined in the next paragraph.

background image

50                                                                                              PUTIŠ et al.

Position of the LAC in the basement evolution

of the Western Carpathians

The basement complexes only crop out in the central part of

the Western Carpathians. They are exposed in the Tatric, Ve-
poric and Gemeric mid-Cretaceous tectonic zones. The com-
plete  basement  characteristics  was  compiled  by  Krist  et  al.
(1992).  The  basement  consists  of  either  medium-  to  high-
grade crystalline complexes present in the Tatricum and Ve-
poricum (with a minor extent of low-grade rocks in the Malé
Karpaty Mts. and northern and southern Veporicum); or pre-
dominant low-grade Early Paleozoic complexes in the Gemer-

icum.  In  general,  horizontal  zonation  of  the  basement  com-
plexes, and even their vertical tectonostratigraphy, remained as
features of the Variscan southward progressing orogeny in the
territory of the ancestral Western Carpathians.

Tatric and Veporic crystalline basement with the LAC

The  upper  part  of  the  basement  tectonostratigraphy  (Putiš

1992; Bezák 1994; Putiš in Plašienka et al. 1997) consists of
medium- to high grade metamorphic rocks such as paragneiss-
es to migmatitic gneisses, migmatites, granitic orthogneisses,
amphibolites,  rare  calc-silicate  rocks,  intruded  by  Variscan

Fig.  1.  Geological-tectonic  sketch  map  of  pre-Tertiary  basement  and  cover  complexes  of  the  Low  Tatra  Mts.–E  (Ďumbier—Krá ova  Ho a
Mts. range) and the Slovenské rudohorie Mts.–NW (Fabova Ho a Massif) (after Putiš 1994, modified). 1 – Tatric cover rocks: Lower Tri-
assic  shales  and  quartzites;  Middle  Triassic  limestones  and  dolostones;  2  –  Supratatric  (Permo-Scythian)  anchi-metamorphic  cover;  3  
North(?)-Veporic Permian (Predná Ho a) volcano-sedimentary complex (low-grade metamorphic rocks: 3—6); 4 – North-Veporic Permian
(Jánov  Grúň)  volcano-sedimentary  cover  complex;  5  –  North-Veporic  Triassic  cover  rocks;  6  –  South-Veporic  Permian-Triassic  cover
rocks (Permian arkoses, shales, bimodal basic-acidic volcanics, Lower Triassic quartzites); 7 – Pre-Alpine Tatra crystalline complex; 8 –

ubietová  orthogneiss  succession  of  the  Tatra  crystalline  complex;  9  –  Late  Variscan  tonalites  (with  the  Supratatric  cover  (2),  Vápenica

Nappe, Putiš 1989); 10 – Pre-Alpine Hron crystalline complex; 11 – Pre-Alpine composite Čierny Balog (CB)—Ve ký Zelený Potok(VZP)
crystalline complex: a – layered amphibolite, b – para- and orthogneiss, c – serpentinite; 12 – Late Variscan granitoids of the Vepor plu-
ton, with metamorphic gneisseous mantle; 13 – Alpine (Cretaceous) mylonitic schists and phyllites of the Krak ová Formation (Upper Car-
boniferous?);  14  –  thrust  of  higher  (non-metamorphosed)  Mesozoic  nappes;  15  –  thrust  of  anchi-  to  non-metamorphosed  rocks  of  the
Krížna Nappe; 16 – Late Cretaceous back-thrust of the Supratatric over the North-Veporic structural unit; 17 – mid-Cretaceous thrust; 18
–  reverse  fault;  19  –  a  relic  of  a  Variscan  thrust-fault;  20  –  fault;  21  –  primary  geological  boundary;  HLO  (Hlôšková  Valley),  VZP
(Ve ký Zelený Potok Valley), PP (Pohronská Polhora village) and PE (Petríkovo Valley), with location of dated samples.

background image

U-Pb  ZIRCON  AGES  OF  DIORITIC  AND  TRONDHJEMITIC  ROCKS                                       51

granitoids. But the lower part is composed of metabasic rocks
(amphibolites, serpentinites, metagabbros, metadiorites). Both
lithological complexes form the Variscan Upper (Tatra) Nappe
(Putiš 1992). It is thrust over the micaschists to gneisses and
rare  amphibolites  of  the  Lower  (Hron)  Nappe.  Both  nappes
form the major part of the Tatro-Veporic basement. Mylonitic
granite-gneisses bound to this major ductile thrust-fault show
transitions  from  originally  magmatic  to  deformational-mylo-
nitic fabrics.

The plutonic granitoids from the above mentioned tectonos-

tratigraphical level were dated in the time interval ca. 360—330
Ma  (Cambel  et  al.  1990,  U-Pb,  Rb-Sr  and  K-Ar;  Krá   et  al.
1997, 

207

Pb-

206

Pb).  Granitic  orthogneisses  dated  by  U-Pb

method on zircon from the Tatra Mts (380—405 Ma, Janák et
al. 1996), Tribeč Mts (415 Ma, Krist et al. 1992) and our un-
published  data  (ca.  383  Ma,  Kotov  et  al.  in  prep.)  from  the
Low Tatra Mts point to an older Early Variscan phase grani-
toid magmatism in the Tatric basement. Such orthogneisseous
magmatics although also present in the Veporic basement have
not been dated (Kotov et al. in preparation). There, on the oth-
er  hand  the  final  stage  of  the  Variscan  granitoid  magmatism
was dated in the time interval of 303—295 Ma (Bibikova et al.
1990, U-Pb, Rb-Sr, K-Ar), reviewed e.g. by Petrík & Kohút
(1997).

The basis (or sole) of the Upper (Tatra) Nappe consists of

metabasic rocks such as amphibolites, serpentinites, metagab-
bros, forming a suite resembling the continental lower crust.
This  group  of  rocks  is  generally  ascribed  to  ”Leptynite-am-
phibolite” Complex (LAC, Hovorka & Méres 1993). There are
no radiometric data from this complex.

Because the group of the LAC comprises lithologically vari-

able structural complexes (Spišiak & Pitoňák 1990, 1992; Ho-
vorka  &  Méres  1993;  Janák  et  al.  1996;  Janák  &  Lupták
1997), the one present in the North- and Central-Veporic re-
gion was defined as the Ve ký Zelený Potok Complex (Putiš et
al. 1996, 1997) from the lithological point of view. But for the
general  considerations  we  recommend  using  the  term  lep-
tynite-amphibolite structural complex, or in short ”LAC”. Ver-
tical cross-section of the LAC (Fig. 2) at the basis of the su-
pracrustal  (Čierny  Balog)  metamorphic  complex  in  the
Veporic basement comprises: amphibolites – partially melt-
ed,  metadiorites,  metatonalites,  metatrondhjemites  as  meta-
morphosed different layers of originally gabbro-dioritic mag-
matic  suite  (Hlôšková  Valley  area,  HLO);  ultramafic
metacumulates  (Cpx  metahornblendites)  within  the  massive
porphyric to schistose and layered dioritic amphibolites cross-
cut  by  parallel  to  discordant  medium-  to  coarse-grained
trondhjemitic veins (Ve ký Zelený Potok area, VZP), and the
host  Grt  paragneisses  (with  WhM  pseudomorphs  after  Ky?)
with thin amphibolitic layers. The age of the host metapelitic-
metabasic rocks is unknown, so we dated zircon of porphyric
metadiorite (VZP) as well as metatrondhjemitic layer (HLO)
in layered amphibolites.

The  underlying  supracrustal  metamorphic  complex  of  the

Lower  (Hron)  Nappe  is  dominated  by  medium  grade  St-Ky-
Grt-bearing micaschists, gneisses and rare amphibolites. It oc-
curs in a few tectonic windows all over the Tatric and North-
Veporic zones, below the supracrustal complexes of the Upper
(Tatra) Nappe (Fig. 1).

Gemeric Early Paleozoic basement with the LAC

The  Early  Paleozoic  complexes  of  the  Gemericum  show

Late Variscan, Late-Carboniferous collisional accretion to the
Variscan  nappe  pile  characterized  in  the  Tatro-Veporic  do-
main.  This  collisional  structure  also  includes  Early  to  Late
Carboniferous flysch sequences (Putiš & Grecula in Plašienka
et al. 1997: Fig. 6).

The Gemeric basement consists of three principal Early Pa-

leozoic lithological and structural complexes: the Gelnica, Ra-
kovec and Klátov complexes.

The Gelnica flyschoid Complex (Cambrian to Lower Devo-

nian in age) comes from the northern margin of a Gondwana-
related  (or  Panafrican)  continental  fragment.  The  Rakovec
(Devonian-Lower Carboniferous) Complex represents a back-
arc basin oceanic crust (Ivan 1997), and the Klátov Complex
(Hovorka et al. 1984) with gneisses, layered amphibolites and
Atg serpentinites is derived from continental lower crust. The
Klátov Complex belongs to a group of LA structural complex-
es here overlying the predominant low-grade structural com-
plexes.

The  Gelnica  Complex  is  dominated  by  thick  flyschoid  se-

quence  composed  of  pelites,  graywackes,  intercalated  with
black  laminated  pelites,  silicites  and  carbonates.  The  upper
part is built of acid to intermediate volcanic and volcaniclastic
rocks (mainly rhyolites, dacites, andesites). Fossiliferous lami-
nated black pelites contain foraminifers and graptolites point-
ing to Cambrian(?) Ordovician—Early Silurian age (Vozárová
et  al.  1998).  Findings  of  marine  sporomophs  in  the  higher
shale horizons point to their Late Silurian—Early Devonian age
(Snopková & Snopko 1979).

The Rakovec Complex (Middle Devonian-Lower Carbonif-

erous) is interpreted as an oceanic crustal sequence of a back-
arc basin type. It is composed of basalts, pillow basalts, doler-
itic dykes, gabbros and laminated black shales. This complex
underwent metamorphism in a northward subduction zone to-
gether with the Klátov (LA) Complex and some Late Carbon-
iferous sedimentary-magmatic rocks. Their obducted medium-
to high-pressure and low-temperature metamorphic members
(Radvanec  1998)  are  discordantly  overlain  by  transgressive
Permian cover.

The geological setting and characteristic features of

the layered metamagmatic-amphibolitic rocks of the

Veporic basement

The  layered  metamagmatic-amphibolitic  rocks  of  the  LA

structural  complex  are  also  the  predominant  members  in  the
local Ve ký Zelený Potok complex (=VZP, Putiš et al. 1996,
1997)  within  the  Veporic  basement  of  the  Central  Western
Carpathians (Fig. 1). The complex is regionally widespread in
the northwestern part of the Slovenské Rudohorie Mts and the
eastern part of the Low Tatra Mts. The studied complex was
originally  named  as  the  gabbro-peridotite-basalt  formation
(Miko & Putiš 1989 in Krist et al. 1992: Fig. 74) and later in-
cluded in the leptynite-amphibolite complex (LAC, Hovorka
& Méres 1993). However, there are some lithological differ-
ences  pointing  to  variability  of  the  discussed  LA  structural

background image

52                                                                                              PUTIŠ et al.

complex. This can be documented, for example, by the charac-
teristic occurrences of metadioritic members of the VZP litho-
logical complex (Putiš et al. 1996). Concerning the choice of
the collected and dated samples, they represent two partial ar-
eas of the LA structural complex with the occurrence of lay-
ered rocks: metadiorites with the transitional structures to lay-
ered amphibolites in the Ve ký Zelený Potok (=VZP) Valley,
and metaleucotonalitic or metatrondhjemitic layers of banded
amphibolites in the Hlôšková (=HLO) Valley (Figs. 1, 2).

A peculiar lithological member of both areas appears to be

”layered amphibolite” (Figs. 3, 4) thus representing a charac-
teristic  pre-Alpine  lithological  feature  of  the  LA  Complex.
The domains without superimposed ductile deformation show
different types of layered amphibolites. One type is related to
differentiated  original  gabbro-diorite  suite  metamorphosed
into amphibolites and predominates in the HLO area (Fig. 4).
In  the  second  (VZP)  area,  there  are  layered  amphibolites
bound to individual metadioritic bodies (Fig. 3), which are in-
ternally differentiated too, showing structures of pre-metamor-
phic  compositional  layering  with  a  few  decimetre  thick
(meta)tonalitic  to  (meta)trondhjemitic  layers  alternating  with
amphibole-rich dark layers of (meta)gabbro-dioritic to (meta)-
gabbroic and Pl-free Cpx-bearing hornblenditic (meta)cumula-
tes in composition (unpublished chemical analyses of the au-
thors, in prep.). Layered metadiorites with textures of banded
amphibolites occur directly in homogeneous metadiorites with

observable transitional structures between them. Thus, at least
part of the layered amphibolites appears to have a magmatic
origin and comes from compositionally differentiated and then
mylonitized mostly dioritic protoliths. We interprete both do-
mains  to  indicate  differentiated  gabbro-dioritic  magmatic
melts or small dyke-sill intrusions emplaced into continental
lower crust.

The final development of ductile straight bands is inferred

to be connected with the formation of low-angle extensional
faulting during the Late Variscan orogenic collapse and ex-
tensional exhumation of individual basement fragments. The
whole LA Complex, after ductile deformation, is about 250
m thick. It is cut by pre-orogenic A-type leucocrate granitic
to pegmatitic veins, as well as volcanic and subvolcanic bod-
ies (278—216 Ma, U-Pb zircon dating, Kotov et al. 1996; Put-
iš et al. 2000) due to Early Alpine continental rifting in the
wider area around the LA structural complex. We dated one
of  the  leucocratic  dykes  (a  few  dm  to  2  m  thick)  cutting  at
high angle metamorphic foliation of metadiorites in the VZP
Valley. They seem to be filling extensional cross joints (ob-
servable in long horizontal and vertical distance), when the
sills  (parallel  to  metamorphic  foliation)  observable  in  the
neighbouring  large  wall  outcrops  were  horizontally  boudi-
naged.

Some Hbl-Ath-Chl-bearing serpentinite lens-shaped bodies,

a  few  tens  of  metres  thick,  accompany  the  basis  of  the  LA

Fig. 2. Schematic position of the Variscan layered metamorphic complex in the Alpine structure of the central Veporic basement (after
Putiš et al. 1997). Radiometric data after Bibikova et al. (1990), Kotov et al. (1996) and those being published.

background image

U-Pb  ZIRCON  AGES  OF  DIORITIC  AND  TRONDHJEMITIC  ROCKS                                       53

structural complex, but part of them was tectonically pushed
into the underlying micaschist-gneisses of the pre-Alpine su-
pracrustal (Hron) complex.

The pre-Alpine metamorphic conditions of the LA structural

complex in the VZP area were estimated at 610 °C and 600—
700  MPa  of  P  (Filová  1997),  while  in  the  HLO  area  they
achieved 630—680 °C at the 700—900 MPa of P (Korikovsky
et al., in prep.).

P-T conditions and zonation of the superimposed Alpine

deformation  and  recrystallization  (T

max

=  500—520  °C  at

P

max

=  750—900  MPa)  were  estimated  from  the  different

lithological  members  of  the  basement  and/or  the  cover
complexes in the hanging wall of the Cretaceous (Pohorelá)
thrust-fault which enhanced Alpine exhumation of the stud-
ied  rocks  in  the  VZP  domain.  An  association  of  Act—
Hbl + Ab + Grt + Phe + Bt + Ep + Chl + Ttn + Chl in metabasites,
Qtz + Ms—Phe + Ab + Grt(Sps—Grs-rich) + Bt + Kfs  in  granitic
orthogneisses,  Qtz + Bt + Ms—Phe + Ep + Ttn + Chl + Ab  in  to-
nalitic  orthogneisses,  Qtz + Ms—Phe + Pg + Ab + Grt + Cld  in

micaschist-gneisses,  Cal + Dol + Phl + Phe ± Ep ± Ab ± Qtz  in
marbles (Putiš et al. 1997; Korikovsky et al. 1997) is present
around the dated VZP locality. This knowlegde is compatible
with the resetting of the K-Ar system in amphiboles (Krá  et
al.  1996;  Kováčik  et  al.  1996),  especially  in  some  sheared
South-Veporic  domains,  also  indicating  the  minimum  tem-
peratures  of  about  500  °C  during  the  Alpine  tectonometa-
morphic  reactivation.  However,  the  estimated  metamorphic
conditions of the Alpine basement reactivation in the consid-
ered (HLO and VZP) areas could not thus reset the pre-Al-
pine zircon ages.

Petrography of the dated samples

Porphyric metadiorite, s. VZP-51A

Metadiorite  is  a  massive  rock  with  clearly  preserved  por-

phyric texture visible by subparalelly oriented Pl laths in me-

Fig. 3. AD: Magmatic and deformational structures of originally porphyric diorites. Ve ký Zelený Potok Valley (VZP). Scale bar in fig.
A is approximately the same as in B. A – Relics of magmatic foliation indicated by alternating layers of more or less porphyric (A) to al-
most homogeneous metadiorite (B). Surface of foliation of dioritic orthogneiss with linearly arranged plagioclase laths indicating inherit-
ed magmatic lineation. B – Superimposed mylonitic structures of dioritic orthogneisses – mylonites. Subsolidus extensional shear band
filled in by residual Pl-Qtz melt seggregates of trondhjemitic  composition. The upper right corner indicating high-temperature (subsoli-
dus) layering of originally tiny-porphyric or homogeneous metadiorite. C – Dominated subsolidus layered structures with narrow relo-
calized ductile shear bands in originally diorite body, with lense-shaped metahornblendites (above the hammer). Together with the inter-
layered  isoclinal  recumbent  folds  they  indicate  a  layer-parallel  shear.  D  –  The  outcrop  with  dated  porphyric  metadiorite  (sample
VZP-51A) crosscut by dated plagiogranite-aplitic vein (sample VZP-50A) in the Ve ký Zelený Potok Valley (VZP).

background image

54                                                                                              PUTIŠ et al.

dium-grained  Am-Pl-Bt  matrix  (Fig.  3A).  It  was  completely
recrystallized  under  amphibolite  facies  conditions,  identical
with the associations of surrounding rocks. Large prismatic Pl
phenocrysts are replaced by oligoclase-andesines, and the ma-
trix was transformed into the metamorphic association of Hbl
+ Bt + Czo + Olg + Qtz. The primary magmatic minerals are zir-
con, allanite and probably titanite(1). The high degree of mag-
matic texture preservation (magmatic foliation and lineation)
and the currently full metamorphic recrystallization of the rock
could indicate that the emplacement of porphyric diorite took
place in a metamorphic environment.

Undifferentiated  dioritic  parts  have  a  composition  which

corresponds to the average of the dark (Hbl, Bt, Pl, Ep, Ttn,
Qtz) and pale (Pl, Qtz, Mag, ± Hbl, ± Bt) bands. The preserved
primary magmatic structures such as (magmatic) composition-
al layering are seen by straight more or less sharp boundaries
between a few dm thick layers of diorites, porphyric diorites,
meladiorites, tonalites and trondhjemites. There are also utra-
mafic  layers  and  lenses  mostly  of  hornblendites,  sometimes
containing  metamorphic  clinopyroxene.  The  very  high-tem-
perature subsolidus stage of layering is proved by extensional
shear bands filled in by pale (trondhjemitic) residual melt seg-
gregates (Fig. 3B) sometimes having the character of tonalitic
pegmatitoids.

All the layers have metamorphic-deformational or mylonitic

fabrics,  superimposed  on  the  magmatic  layering.  The  sharp
boundaries of the neighbouring lithological members of com-
positionally layered magmatic bodies are a very distinct mac-
roscopic feature also due to following layer parallel thinning
and stretching. Continuing medium-T solid state deformation
led to formation of newer very thin linear parallel bands with
changing mineral grain size, pointing to strong ductile defor-
mation and recrystallization at conditions within a deep-crust-
al shear zone. An older magmatic and metamorphic layering
was thus overprinted by the mechanical layering. The ductile
deformation  and  recrystallization  in  subsolidus  and  solidus
conditions was accompanied by the continuing differentiation
of mafic (Am, ± Pl) and felsic (Pl and Qtz) minerals into thin
layers. Some mesoscopic domains can be used as evidence for
the layer parallel extension accompanied by the development
of extensional shear bands, interlayer isoclinal mesofolds and
boudinaged lenses of more competent metahornblenditic (cu-
mulate-like) layers (Fig. 3C).

Characteristic  mesostructures  –  symmetrical  boudins  of

competent gabbrodioritic-hornblenditic layers in both XZ and
YZ planes reflect the pure shear regime of deformation in the
initial stage of extension at an increased heat flow. This is re-
flected  by  superimposed  higher-T  recrystallization  of  Hbl1
generation. Brown-green to green Am1 of Mg-Hbl to Ts-Hbl
composition is replaced by blue-green Al-rich Ts to Fe-Ts at
the rims, or Am1 is broken down into symplectitic aggregate
of Ts + Qtz. This process is easily discernible, for example, in
ultramylonitic amphibolite layers, where the minor Hbl1 por-
phyroclasts are almost entirely replaced by higher-temperature
Ts + Qtz aggregates, or by fine-grained Ts.

The  microstructures  comprise  Qtz  ribbons  surrounded  by

tiny-grained  aggregates  of  Pl  and  Ts.  Symmetrical  crystalo-
graphic preferred orientation patterns of Qtz ribbons subgrains
confirm  the  pure  shear  regime  of  mylonitic  deformation  and

recrystallization in the first stage of the uplift. Later, and at a
higher structural level, the deformation transformed to asym-
metric  ductile-  and  ductile-brittle  regime  (Putiš  et  al.  1996,
1997).

These  rocks  were  partly  recrystallized  (”diaphthorized”)

during  the  Alpine  cycle:  green  hornblende  is  surrounded  by
actinolite or Chl-Ep rim, Pl is replaced by Ab-Phe-Czo aggre-
gate, and Bt by Chl + Phe + Lcx.

The dated rock was collected from a medium-size outcrop

(Fig. 3D) in the right-hand side of upper Ve ký Zelený Potok
Valley (Fig. 1) at the forest road.

Metatrondhjemite from the layered amphibolite, s. VBNT-76L

The  dated  metatrondhjemites  are  completely  recrystallized

bands  (layers)  of  felsic  magmatic  rock  in  host  massive  and
compositionally  differentiated  original  gabbro-dioritic  com-
plex, now banded (layered) amphibolites (Fig. 4A). The min-
eral composition varies from dark Am-Pl rich metagabbroic-
metadioritic  layers  to  dark-grey  dioritic  (Fig.  4B),  pale-grey
tonalitic to white Pl-Qtz rich metatrondhjemitic ones. Magne-
tite enrichment of some metatrondhjemite layers can reflect a
primary  enrichment  in  magnetite  characteristic  of  layered
magmatic complexes (Parsons 1987; Percival et al. 1992; Hall
1996). So we supposed that the pre-metamorphic protolith was
a  compositionally  differentiated  mafic  magmatic  complex
(Cawthorn 1996).

The superimposed metamorphic process respected existing

pre-metamorphic or synmagmatic layered fabrics of composi-
tional  layering.  All  minerals  of  magmatic  melt  origin  were
completely  replaced  by  metamorphic  association  of  Hbl + Pl
(25—30  %  An) + Grt + Ttn + Mag(Ilm) + Qtz ± Bt  which  corre-
sponds to the amphibolite facies. The compositional layers are
characterized by the metamorphic microstructures with mostly
sharp boundaries between the layers.

The special domains of amphibolitic complex correspond to

narrow (a few dm) zones of layer parallel shear, which might
have been supplied by metamorphic fluids and consequently
a restricted initial partial melting of mostly homogeneous am-
phibolites could occur. Transitional macrostructures from al-
most homogeneous to distinctly layered domains are observ-
able (Fig. 4C). They are clearly synmetamorphic, according
to  stretched  intralayer  folds,  often  with  separated  or  sheared
off  cores  filled  in  by  pale  fine-  to  medium-grained  (Qtz-Pl)
leucosomatic  seggregate  with  still  preserved  magmatic  mi-
crostructure.

The newest members of the layered amphibolites appear to

be medium-grained (Fig. 4D) to coarse-grained pegmatitoids
and  Czo-Chl-Ab-Qtz  veins.  They  locally  enclose  the  host
folded  amphibolitic  structure  and  seem  to  be  at  least  late-
metamorphic.  The  latter  lack  metamorphic  or  granoblastic
microstructures,  although  these  are  characteristic  of  the
group  of  meta-trondhjemitic  or  meta-leucotonalic  layers  of
magmatic and pre-metamorphic origin. The pale seggregates
penetrate along the boundaries of the metamorphosed layers
and cause their reactivation by a redistribution of mafic and
felsic minerals (often coarse-grained by additional recrystal-
lization)  accompanied  by  forming  dark  melanosome-like
rims (Fig. 4D).

background image

U-Pb  ZIRCON  AGES  OF  DIORITIC  AND  TRONDHJEMITIC  ROCKS                                       55

Leucocratic bands of metatrondhjemites show sharp bound-

aries with the host amphibolites or the neighbouring layers of
different  composition  that  is  an  inherited  structural  feature
from the pre-metamorphic compositional layering of a mafic
magmatic  complex.  According  to  chemical  analysis  (unpub-
lished  data  of  authors,  in  prep.)  such  pale  to  white-coloured
rocks correspond to leuco-tonalite, that is trondhjemite (after
O’Connor 1965).

The dated metatrondhjemitic rock was collected from a few

dm thick layer in amphibolite exposed in a large outcrop on
the  left-hand  side  of  the  upper  Hlôšková  Valley,  ca.  50  m
above the brook (Fig. 1).

Leucocratic plagiogranite-aplitic vein, s. VZP-50A

This rock forms small cross-cutting veins in the porphyric

metadiorite (VZP-51A), and it does not exhibit any signs of
the  medium-temperature  metamorphism.  The  plagiogranite
has an aplitic texture, but it is strongly recrystallized under
subsolidus conditions (appearance of coarse-grained Ms, and
Ab veinlets). Bt is absent. The products of the low-tempera-
ture alteration of Pl are represented by fine-grained Phe, or
Ab-Phe-Czo aggregate.

Fig. 4. AC: Layered amphibolites from the Hlôšková Valley. Scale bar = 2 cm in Figs. A, C and D. Scale bar = 1 cm in Fig. B. A – The
inherited  magmatic  compositional  layering  in  layered  amphibolite.  A  0.5  m  thick  metatrondhjemitic  layer  (sample  VBNT-76L)  rich  in
magnetite, as in the narrow layer A (the black dots are magnetite crystals) was collected for the U-Pb dating. B – dark metadioritic layer
of  layered  amphibolite.  C  –  Anatectic  (ultrametamorphic)  differentiation  of  Pl-Qtz  pale  seggregates  in  amphibolites  within  the  narrow
zones of layer parallel shear. D – late-metamorphic medium-grained (sometimes pegmatitoid) layers with amphibole-rich rims.

The dated rock was collected from a medium-size outcrop

(Fig.  3D)  in  the  right-hand  side  of  the  upper  Ve ký  Zelený
Potok Valley (Fig. 1), at the forest road, where it crosscuts
the host (also dated) metadiorite (Fig. 3D).

Geochronology

Analytical technique

The  U-Pb  zircon  study  was  undertaken  in  the  Institute  of

Precambrian  Geology  and  Geochronology  of  the  Russian
Academy of Sciences (IPGG RAS) in St. Petersburg, using a
Finnigan  MAT  261  8-collector  mass-spectrometer  in  static
mode.

Zircons (Figs. 5, 6) were extracted from crushed rock sam-

ples  using  heavy  liquid  and  magnetic  separation  techniques.
Hand-picked  zircon  fractions,  consisting  of  between  20  and
100  grains,  were  analysed  following  the  method  of  Krogh
(1973). All samples were spiked with a 

235

U-

208

Pb mixed trac-

er. The total blanks were 0.05—0.1 ng Pb and 0.005 ng U. Air-
abrasion  treatment  of  the  zircons  followed  the  technique  of
Krogh (1982), modified by coating abrasive walls with epoxy-

D

background image

56                                                                                              PUTIŠ et al.

impregnated diamond powder. The PbDat and ISOPLOT pro-
grams of Ludwig (1991a,b) were used for calculating the un-
certainties and correlations of the U/Pb ratios. Ages were de-
termined using the decay constants recommended 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 (1975).

Analytical results

Porphyric metadiorites, s. VZP-51A

The zircon population from the sample VZP-51A consists

of  transparent  euhedral  or  subhedral  prismatic  pink-brown

Fig. 5. SEM photographs showing typical zircon morphologies from
the  layered  metamorphic  complex:  sample  VZP-51A  (A);  sample
VBNT-76L (B); sample VZP-50A (C).

zoned grains with high birefringence (Fig. 5A). Transparent
needle shaped and opaque inclusions are common in grains
from the sieve fraction >100 

µ

m. A minor amount of grains

from sieve fraction >100 

µ

m contains visible somewhat tur-

bid, brownish apparent old cores in the central part of crys-
tals (Fig. 6A). Many crystals show some degree of resorption
(Fig. 5A). The range of crystal sizes is 30—250 

µ

m. Zircons

have a length/width ratio of 2.0—3.0. The zircon appears to be
of primary, magmatic origin.

Three  sieve  fractions  of  idiomorphic  and  transparent  zir-

con (< 50 

µ

m, 80—100 

µ

m and >100 

µ

m) were analysed (Ta-

ble  1,  Nos.  1—3).  Two  fractions  of  zircon  (>100 

µ

m)  were

abraded up to 30 % and 50 % (Table 1, Nos. 4, 5). On a con-
cordia plot all data points are discordant (Fig. 7). A discordia
line constructed for these points defines a lower intercept age
of  346 ± 1  Ma  and  an  upper  intercept  age  of  2066 ± 90  Ma
(MSWD = 1.0).

The  data  points  for  the  sieve  fractions  of  zircon  and  one

abraded  fraction  (30  %)  cluster  near  the  lower  intercept  of
discordia, whereas the more strongly abraded zircon (50 %)
is further from the lower intercept of the discordia and repre-
sents an older inherited component of radiogenic Pb (Fig. 7).
We assume the source of such inheritance could be the cores
detected in the minor amount of this zircon (Fig. 6A). Taking
into  account  the  magmatic  origin  of  the  studied  zircon  and
because of the absence of the newly-formed outer metamor-
phic rims on it, the lower intercept age is interpreted as the
age of the diorite emplacement.

Metatrondhjemites from the layered amphibolite, s. VBNT-76L

Zircons from the sample VBNT-76L are subhedral transpar-

ent,  clean,  colourles,  prismatic  in  shape,  and  have  slightly
rounded terminations (Fig. 5B). Zircons are characterized by a
moderate amount of dust-like opaque needle shaped inclusions
mainly  in  the  central  part  of  crystals  (Fig.  6B).  Twins  were
found in the zircon concentrate. The range of crystal sizes is
40—100 

µ

m. The zircons have a length/width ratio of 2.0—3.0.

The zircon appears to be of primary, magmatic origin.

Two sieve fractions of zircon (< 60 

µ

m and > 80 

µ

m; Nos. 6

and 7 in Table 1) were analysed and the analytical data are dis-
cordant (Fig. 8). The zircon from the sieve fraction > 80 

µ

m

was  abraded,  so  that  40  %  of  zircon  material  were  removed
(Table 1, No. 8) and zircons from the fraction < 60 

µ

m were

subjected to preliminary acid treatment with HF + HNO

3

 dur-

ing  2  hours  (Mattinson  1994)  (Table  1,  No.  9).  Three  data
points Nos. 6, 7 and 9 define discordia with an upper intercept
age of 514 ± 24 Ma and a lower intercept age of 348 ± 31 Ma
(MSWD  =  1.6).  The  abraded  zircon  has  a  slightly  older

207

Pb/

206

Pb age (498 ± 4 Ma) than other analysed zircon frac-

tions and the data point for this zircon is displaced to the right
of the discordia demonstrating a small amount of inherited ra-
diogenic Pb component in this zircon fraction. The upper in-
tercept age (514 ± 24 Ma) of discordia constructed for zircons
from the sample VBNT-76L is interpreted as a crystallization
age of the trondhjemites due to differentiation and magmatic
layering of the primary gabbro-diorite. The lower intercept age
(348 ± 31  Ma)  reflects  the  age  of  Pb  losses  during  the  meta-
morphic event.

C

B

A

33 m

µ

20 m

µ

background image

U-Pb  ZIRCON  AGES  OF  DIORITIC  AND  TRONDHJEMITIC  ROCKS                                       57

turbid, brownish apparent old cores of prismatic shape in the
central part of crystals (Fig. 6C). The range of crystal sizes is
30—300 

µ

m with a length/width ratio of 2.8. This type of zir-

con represents about 70 % of the bulk population and appears
to be of primary, igneous origin.

Type II (not shown) is represented by pale-pink and colour-

less translucent or nebulous often metamictic prismatic crys-
tals, 75—200 

µ

m long with a length/width ratio of 2.0. The pro-

portion of this zircon type in the bulk population is ca. 30 %.

Three sieve fractions of type I zircons (< 50 

µ

m, < 60 

µ

m,

60—70 

µ

m; Nos. 10—12, Table 1) were analysed. In addition,

one fraction of the type I zircons (> 85 

µ

m) was abraded re-

moving some 40 % of the zircon material (Table 1, No. 13).
As seen in Fig. 9, the results for the analysed zircon fractions
are discordant and define a discordia which concordia inter-
sects  at  233 ± 4  Ma  and  1080 ± 40  Ma  (MSWD  =  1.7).  The
data points for the size fractions plot near the lower intercept

Fig.  6.  Photomicrograph  (transmitted  light)  showing  apparent  old
cores  or  relics  of  cores  in  zircons  from  the  layered  metamorphic
complex:  sample  VZP-51A  (A);  sample  VBNT-76L  (B);  sample
VZP-50A (C).

Fig. 7. Concordia diagram for zircons from porphyric metadiorites
(sample VZP-51A).

Leucocratic plagiogranite-aplitic veins, s. VZP-50A

Inspection  of  the  zircon  concentrate  in  sample  VZP-50A

leads  us  to  distinguish  the  two  morphologically  different
groups:

Type I is represented by pale-brown and pink-brown trans-

parent  subhedral  crystals  of  prismatic  and  long  prismatic
shape (Fig. 5C). The crystals show oscillatory zoning, bub-
ble-like and opaque inclusions are common. A minor amount
of grains (about 1—2 % of bulk population) contains visible

Fig.  8.  Concordia  diagram  for  zircons  from  metatrondhjemites
(sample VBNT-76L).

A

B

C

background image

58                                                                                              PUTIŠ et al.

of discordia, whereas the abraded zircon fraction is farther up
from  the  lower  intercept  and  represents  an  older  inherited
component. Owing to the igneous origin of the study zircon
the lower intercept age is interpreted as the primary emplace-
ment age of the plagiogranite-aplites.

Discussion and conclusions

1.  The  zircons  of  felsic  trondhjemitic  bands  from  the  host

amphibolites were dated at 514 ± 24 Ma (the upper intercept)
and  348 ± 31  Ma  (the  lower  intercept).  The  dated  meta-
trondhjemites are recrystallized bands (layers) of felsic mag-
matic rock in host compositionally differentiated original gab-
bro-dioritic  suite,  now  banded  (layered)  amphibolites.  The
meta-trondhjemitic layers have the habit of trondhjemitic or-

thogneiss with granoblastic texture. The metamorphic rocks of
the  layers  reflect  pre-metamorphic  or  synmagmatic  layered
fabrics. All the compositional layers are characterized by the
metamorphic  microstructures  with  mostly  sharp  boundaries
between  the  layers.  The  minerals  of  magmatic  melt  origin
were replaced by a metamorphic association of Hbl + Pl(25—30
% An) + Grt + Ttn + Mag(Ilm) + Qtz ± Bt depending on pre-me-
tamorphic  composition,  although  all  the  studied  associations
correspond to the amphibolite facies.

The special domains of amphibolitic complex correspond

to  narrow  (a  few  dm)  zones  of  layer  parallel  shear,  which
might have been supplied by metamorphic fluids and conse-
quently a restricted initial partial melting of mostly homoge-
neous  amphibolites  could  occur.  They  are  clearly  synmeta-
morphic,  according  to  stretched  intralayer  folds,  often  with
separated or sheared off  cores filled in by pale fine- to medi-
um-grained (Qtz-Pl) leucosomatic seggregate with still pre-
served magmatic microstructure.

The newest member of the layered amphibolites appear to

be medium-grained to coarse-grained pegmatitoids and Czo-
Chl-Ab-Qtz veins. They locally enclose the host folded am-
phibolitic structure and seem to be at least late-metamorphic.
The latter lack metamorphic of granoblastic microstructures,
although  these  are  characteristic  of    the  group  of  meta-
trondhjemitic  or  meta-leucotonalic  layers  of  magmatic  and
pre-metamorphic origin.

The  upper  intercept  age  (514 ± 24  Ma)  of  discordia  con-

structed for zircons from the sample VBNT-76L is interpreted
as a crystallization age of the trondhjemites due to differentia-
tion and magmatic layering of the primary gabbro-diorite. This
age suggests an older magmatic phase related to Early Paleo-
zoic  breakdown  of  a  Cadomian  basement  due  to  an  exten-
sional event (Putiš & Grecula in Plašienka et al. 1997: Fig. 6)

The lower intercept age (348 ± 31 Ma) reflects the age of Pb

losses during the metamorphic event. This datum is interpret-
able as dating an important Variscan regional-metamorphic
event which occurred in the West-Carpathian Veporic base-

Table 1: U-Pb isotope data for the zircon from the layered metamorphic complex of the Veporic basement (Western Carpathians).

No

Sample number,

sieve fraction

Fraction

weight

Concentrations

(ppm)

Isotopic ratios corrected for blank and common Pb

b

Age, Ma

(

µm)

(mg)

Pb

U

206

Pb/

204

Pb

a

207

Pb/

206

Pb

b

208

Pb/

206

Pb

b

207

Pb/

235

U

b

206

Pb/

238

U

b

Rho

c

207

Pb/

235

U

206

Pb/

238

U

207

Pb/

206

Pb

1

VZP-51A, <53

1.22

 43.3

727

4018

0.05395

±3

0.1755

±1 0.4132±13 0.0556±2 0.98 351±1

349

±1

369

±1

2

VZP-51A, 80-100

2.08

 31.1

523

3703

0.05492

±4

0.1625

±1 0.4247±14 0.0561±2 0.97 359±1

352

±1

409

±2

3

VZP-51A, >100

1.48

 38.4

640

3459

0.05524

±6

0.1618

±1 0.4304±14 0.0565±2 0.95 364±1

354

±1

422

±2

4

VZP-51A, >100, A 30%

0.30

 45.7

672

  436

0.05499

±36

0.1933

±2 0.4257±33 0.0561±18 0.52 360±3

352

±1

412

±15

5

VZP-51A, >100, A 50%

1.73

 36.7

583

3029

0.05811

±4

0.1759

±1 0.4675±15 0.0583±2 0.98 389±1

366

±1

534

±2

6

VBNT-764, <60

0.55

29.9

444

1603

0.05558

±6

0.0864

±1 0.5105±17 0.0667±2 0.94 419±1

416

±1

436

±2

7

VBNT-764, >80

0.79

29.4

419

2411

0.05595

±6

0.0931

±1 0.5390±18 0.0699±2 0.94 438±1

435

±1

450

±3

8

VBNT-764, >80, A 50%

1.35

   5.45

     65.9

  777

0.05717

±9

0.1285

±1 0.6031±21 0.0765±2 0.89 479±2

475

±1

498

±4

9

VBNT-764, <60, HF treated

-

U/Pb*:

     12.7

1767

0.05681

±5

0.1195

±1 0.5937±19 0.0758±2 0.95 473±2

471

±2

484

±2

10 VZP-50A, <50

0.83

   111

2100

    822.9

0.05965

±8

0.0474

±1 0.4225±15 0.0514±2 0.91 358±1

323

±1

591

±3

11 VZP-50A, <60

0.88

   101

1782

    848.7

0.06091

±7

0.0541

±1 0.4622±15 0.0550±2 0.94 386±1

345

±1

636

±3

12 VZP-50A, 60-70

0.80

 86.4

1335

1705

0.06406

±4

0.0658

±1 0.5686±18 0.0644±2 0.97 457±1

402

±1

744

±2

13 VZP-50A, >85, A 40%

0.47

 63.3

    787.5

1089

0.06677

±13

0.0968

±2 0.7035±26 0.0764±2 0.85 541±2

475

±2

831

±4

Notes:  

a

 

— measured ratio;  

b

 

— uncertainties (95% confidence level) refer to last digits of corresponding ratios;  

c

— correlation coefficients of 

207

Pb/

235

U vs. 

206

Pb/

238

U

ratios;   A 40% — amount of zircon material removed during of the air-abrasion.

Fig.  9.  Concordia  diagram  for  zircons  from  plagiogranite-aplitic
veins (sample VZP-50A).

background image

U-Pb  ZIRCON  AGES  OF  DIORITIC  AND  TRONDHJEMITIC  ROCKS                                       59

ment,  proving  an  interaction  between  the  lower-crustal
(LAC)  and  supracrustal  (CB)  lithological-structural  com-
plexes.  However  such  interaction  could  have  started  even
earlier at ca. 370—390 Ma as is indicated by some granitic or-
thogneisses  found  in  the  hanging  wall  of  the  Upper  (Tatra)
Nappe (e.g. 383 ± 7 Ma in the Low Tatra Mts, an U-Pb zircon
age after Kotov et al. in prep.), or by cooling ages of amphib-
oles  from  a  layered  amphibolite  at  ca.  357  Ma  (

40

Ar-

39

Ar

data, Dallmeyer et al. 1993, 1996, location: north of Závadka
n.H. in northern Veporicum).

2. The tectonically unified, that is composite LA(leptynite-

amphibolite)-CB(Čierny  Balog)  structural  complex  of  the
Veporic basement formed due to an Early Variscan collision-
al event when the lower crustal thick amphibolitic suite (with
locally  preserved  HP  rocks,  reviewed  in  the  introductory
paragraphs) was tectonically juxtaposed with the supracrust-
al  complexes.  The  emplacement  of  mafic  intrusions  at  the
bottom  of  the  CB  supracrustal  complex  (Grt-Ky  gneisses,
migmatitic gneisses, granitic orthogneisses, amphibolites) is
supposed to indicate an extensional event partly also postdat-
ing the intrusion event. This can be documented, for exam-
ple,  by  the  intruded  porphyric  and  homogeneous  diorites
(sample VZP-51A) now having the character of dioritic or-
thogneisses (Hbl, Bt, Pl, Ep, Ttn, Qtz), which display pure-
shear to simple-shear high- to medium-T extensional defor-
mations. Zircons were dated 346 ± 1 Ma (the lower intercept)
that is the age of their synmetamorphic intrusion, immediately
followed by the late-metamorphic recrystallization in a ductile
shear zone. This interpretation is fixed by their textural transi-
tions to high-temperature sheared mylonites with characteric-
tic  extensional  ductile  mesofaults  filled  in  by  residual  felsic
melt segregates. Taking into account the magmatic origin of
the  studied  zircon  because  of  absence  of  the  newly-formed
outer metamorphic rims on it, the lower intercept age is inter-
preted as the age of the diorite emplacement. The meaning of
the upper intercept age at 2066±90 Ma is not clear.

The radiometric data are consistent with the field observa-

tion of remaining non-mylonitic domains in metadiorites with
well  preserved  mesostructures  of  inferred  magmatic  origin.
They comprise still observable magmatic foliation and linea-
tion  defined  by  the  subparallel  oriented  inherited  lath-like
magmatic  forms  of  porphyric  plagioclase  (1—1.5  cm  in  size)
with Bt and Am. It is supported by compositional alternation
of  the  described  internally  differentiated  magmatic  members
within larger diorite bodies, or at least a ”layering” after the
changing grain-size of porphyric plagioclase and amphibole in
homogeneous  meta-diorites.  A  characteristic  feature  of  both
(VZP and HLO areas) occurrences of layered amphibolites are
quite  often  present  ultramafic  boudins  (a  few  cm  to  dm  in
size), mostly of hornblenditic (± Cpx) composition.

The ages around 350 Ma thus indicate a complex Variscan

magmatic- metamorphic/deformational event in the West-Car-
pathian Veporic basement. It is shown by the well fitting ages
of the high-temperature metamorphism and the synmetamor-
phic  magmatic  intrusions  of  diorites  and  gabbro-diorites,  as
well  as  their  common  structural  rebuild  during  the  late-  and
post-metamorphic cooling and exhumation.

3.  The  Veporic  part  of  the  composite  LA-CB  structural

complex  is  crosscut  by  plagiogranite-aplitic  veins  dated

233 ± 4  Ma,  an  age,  comparable  with  that  of  acid  volcanic
and subvolcanic bodies (278—216 Ma, Kotov et al. 1996) and
the pre-orogenic A-type Hrončok granite (238 ± 1.4 Ma, Putiš
et al. 2000) crosscutting the Veporic basement due to Early
Alpine continental rifting.

Acknowledgements:  The  results  were  achieved  in  the
framework  of  the  Russian  Foundation  for  Basic  Research
(Project # 99-05-64058, S.P.K.) and VEGA grant of the Slo-
vak Republic (Project # 1/5228/98, M.P.). Dr. I. Petrík (Geo-
logical  Inst.  of  Slovak  Acad.  of  Sci.),  Dr.  J.  Krá   (Slovak
Geol. Sur. of Dionýz Štúr) and the third anonymous reviewer
are  greatly  acknowledged  for  the  constructive  review  and
suggestions for the improvement of the manuscript.

Mineral  abbreviations:  Ab=albite,  Act=actinolite,  Am=amphibole,

An=anorthite, 

Ath=anthophyllite, 

Bt=biotite, 

Cal=calcite,

Carb=carbonate,  Chl=chlorite,  Cld=chloritoid,  Cpx=clinopyroxene,
Czo=clinozoisite, 

Dol=dolomite, 

Ep=epidote, 

Grs=grossular,

Grt=garnet, 

Hbl=hornblende, 

Ilm=ilmenite, 

Kfs=kalifeldspar,

Ky=kyanite, 

Lcx=leucoxene, 

Mag=magnetite, 

Ms=muscovite,

Olg=oligoclase, 

Pl=plagioclase, 

Qtz=quartz, 

Rt=rutile,

Pg=paragonite, 

Phe=phengite 

Phl=phlogopite, 

Sil=sillimanite,

Sps=spessartite,  St=staurolite,  Ts=tschermakite,  Ttn=titanite.

References

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 Sih-
la tonalites of Vepor pluton (Western Carpathians). Geol. Zbor.
Geol. Carpath.
 41, 4, 427—436.

Bezák V. 1994: Proposal of the new division of the West Carpathian

crystalline  based  on  the  Hercynian  tectonic  building  recon-
struction. Miner. Slovaca 26, 1—6.

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

the  Western  Carpathian  crystalline  complex  with  catalogue  of
data. Veda, Bratislava, 1—183.

Cawthorn  R.G.  (Ed.)  1996:  Layered  Intrusions.  Elsevier,  Amster-

dam-New York, 1—531.

Dallmeyer  R.D.,  Neubauer  F.  &  Putiš  M.  1993: 

40

Ar/

39

Ar  mineral

age  controls  for  the  Pre-Alpine  and  Alpine  tectonic  evolution
of  nappe  complexes  in  the  Western  Carpathians.  PAEWCR
Conference, Excursion guide, Stará Lesná
, 11—20.

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.

Filová I. 1997: Recrystallization and deformation of Variscan mag-

matic complex in shear zone environment (Veporicum). Manu-
script – Thesis, 
Comenius University Bratislava (in Slovak).

Hall A. 1996: Igneous Petrology. Longman Group Limited, Essex, 2,

1—551.

Hovorka D. & Méres S. 1993: Leptyno-amphibolite complex of the

Western Carpathians: occurrences and lithology. Miner. Slova-
ca
 25, 1—9 (in Slovak, English abstract).

Hovorka D., Ivan P. & Spišiak J. 1984: Nappe with amphibolite fa-

cies metamorphites in the inner Western Carpathians – its po-
sition, origin and interpretation. Miner. Slovaca 16, 73—86.

Ivan P. 1997: Rakovec and Zlatník Formations: two different relics

of  the  pre-Alpine  back-arc  basin  crust  in  the  central  Western
Carpathians.  In:  Grecula  P.,  Hovorka  D.  &  Putiš  M.  (Eds.):
Geological evolution of the Western Carpathians. Miner. Slova-
ca – Monograph
 281—288.

background image

60                                                                                              PUTIŠ et al.

Janák  M.,  O’Brien  P.J.,  Hurai  V.  &  Reutel  C.  1996:  Metamorphic

evolution  and  fluid  composition  of  garnet-clinopyroxene  am-
phibolites  from  the  Tatra  Mountains,  Western  Carpathians.
Lithos 39, 57—79.

Janák  M.  &  Lupták  B.  1997:  Pressure-temperature  conditions  of

high-grade  metamorphism  and  migmatitization  in  the  Malá
Fatra Mts. Geol. Carpathica 48, 5, 287—302.

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  Car-
pathians.  In:  Grecula  P.,  Hovorka  D.  &  Putiš  M.  (Eds.):  Geo-
logical  Evolution  of  the  Western  Carpathians.  Miner.  Slovaca
– Monograph
 107—130.

Korikovsky et al. in prep.: Metamorphic evolution of the basement

rocks of the north-Veporic area.

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

Kovach V.P., Yakovleva S., Bereznaya N.G., Krá  J. & Krist E.
1996:  U/Pb  dating  of  zircons  of  postorogenic  acid  metavolca-
nics and metasubvolcanics: A record of Permian-Triassic taph-
rogeny of the West-Carpathian basement. Geol. Carpathica 47,
2, 73—79.

Kováčik M., Krá  J. & Maluski H. 1996: Metamorphic rocks in the

southern Veporicum basement: their Alpine metamorphism and
thermochronologic evolution. Miner. Slovaca 28, 185—202.

Krá  J., Frank W. & Bezák V. 1996: 

40

Ar-

39

Ar spectra from amphib-

ole  of  Veporic  amphibolic  rocks.  Miner.  Slovaca  28,  501—513
(in Slovak, English summary).

Krá   J.,  Hess  J.C.,  Kober  B.  &  Lippolt  H.J.  1997: 

207

Pb-

206

Pb  and

40

Ar-

39

Ar age data from plutonic rocks of the Strážovské vrchy

Mts. basement, Western Carpathians. In: Grecula, P., Hovorka
D. & Putiš M. (Eds.): Geological Evolution of the Western Car-
pathians. Miner. Slovaca – Monograph 253—260.

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  University  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 creation

of  more  concordant  systems  using  an  air  abrasion  technique.
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.

Matte  P.  1991:  Accretionary  history  and  crustal  evolution  of  the

Variscan belt in Western Europe. Tectonophysics 196, 309—337.

Mattinson J.M. 1994: A study of complex discordance in zircons us-

ing  step-wise  dissolution  techniques.  Contr.  Mineral.  Petrolo-
gy 116, 117—129.

O’Connor  J.T.  1965:  A  classification  for  quartz-rich  igneous  rocks

based on feldspar ratios. U.S. Prof. Paper 525-B, 79—84.

Parsons  I.  (Ed.)  1987:  Origin  of  Igneous  Layering.  Reidel,  Dor-

drecht, 1—666.

Percival  J.A.,  Fountain  D.M.  &  Salisbury  M.H.  1992:  Exposed

crustal cross sections as windows on the lower crust. In: Foun-
tain  D.M,  Arculus  R.  &  Kay  R.W.  (Eds.):  Continental  Lower
Crust. Elsevier, Amsterdam, 1—485.

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 – Monograph
235—252.

Plašienka D., Grecula P., Putiš M., Kováč M. & Hovorka D. 1997:

Evolution  and  structure  of  the  Western  Carpathians:  an  over-
view. In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geological
evolution of the Western Carpathians. Miner. Slovaca – Mono-
graph
 1—24i.

Putiš  M.  1989:  Structural-metamorphic  evolution  of  the  crystalline

complex of the eastern part of the Low Tatra Mts. Miner. Slova-
ca
 21, 217—224 (in Slovak, English summary).

Putiš M. 1992: Variscan and Alpidic nappe structures of the West-

ern  Carpathian  crystalline  basement.  Geol.  Carpathica  43,  6,
369—380.

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

nappe  structures;  Alpine  thick-skinned  and  extensional  tecton-
ics in the Western Carpathians (Eastern Low Tatra Mts., North-
western  Slovak  Ore  Mts.).  Mitt.  Österr.  Geol.  Gesell.  86,
83—99.

Putiš M., Madarás J., Korikovsky S.P., Kotov A.B. & Filová I. 1996:

Ductile deformation and recrystallization of the Variscan mag-
matic  complex  in  the  hanging  wall  of  Cretaceous  thrust  (Ve-
poric  unit,  Central  Western  Carpathians).  Slovak  Geol.  Mag.
3—4, 221—237.

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 West-
ern Carpathians). In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.):
Geological evolution of the Western Carpathians. Miner. Slova-
ca – Monograph
 175—196.

Putiš  M.,  Kotov  A.B.,  Uher  P.,  Korikovsky  S.P.  &  Salnikova  E.B.

2000: Triassic age of the Hrončok pre-orogenic A-type granite
related to continental rifting: a new result of U-Pb isotope dat-
ing (W. Carpathians). Geol. Carpathica 51, 1, 59—66.

Radvanec M. 1998: High-pressure metamorphism of the Upper-Car-

boniferous  conglomerate  from  Rudňany-Svinský  hrb  in  the
north of Gemericum. Miner. Slovaca 30, 95—108.

Snopková  P.  &  Snopko  L.  1979:  Biostratigraphy  of  the  Gelnica

Group  in  Spiš-Gemer  Mts.  on  the  basis  of  palynological  find-
ings. Západ. Karpaty, Sér. Geol. 5, 57—102.

Spišiak J. & Pitoňák P. 1990: The Nízke Tatry Mts. crystalline com-

plex  –  new  facts  and  interpretation  (Western  Carpathians,
Czechoslovakia). Geol. Zbor. Geol. Carpath. 4, 377—392.

Spišiak  J.  &  Pitoňák  P.  1992:  Banded  amphibolitic  rocks  –  pre-

Variscan  basement  of  the  Western  Carpathians?  Terra  Abstr.
Suppl. 
4, 2, 63.

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

isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett.
26, 2, 207—221.

Stampfli G.M. 1996: The Intra-Alpine terrain: A Paleotethyan rem-

nant in the Alpine Variscides. Eclogae Geol. Helv. 89, 13—42.

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, 2, 359—362.

Vozárová A., Soták J. & Ivanička J. 1998: A new microfauna from

the  Early  Paleozoic  formations  of  the  Gemericum  (foramin-
ifera): constrains for another fossils or subfossils. In: Rakús M.
(Ed.):  Geodynamic  development  of  the  Western  Carpathians.
D. Štúr Publishers, Bratislava, 63—74.