background image

GEOLOGICA CARPATHICA, 53, 5, BRATISLAVA, OCTOBER  2002

295 —301

MESOZOIC ALKALI LAMPROPHYRES IN VARISCAN GRANITOIDS

OF THE MALÉ KARPATY AND NÍZKE TATRY MOUNTAINS –

GEOCHRONOLOGY AND GEOCHEMISTRY

JÁN SPIŠIAK

1

 and KADOSA BALOGH

2

1

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences, Banská Bystrica, Severná 5, 974 01 Banská Bystrica,

Slovak Republic; spisiak@savbb.sk

2

Institute of Nuclear Research, Hungarian Academy of Sciences, Bemtér 18/c, H-4026 Debrecen, Hungary; balogh@moon.atomki.hu

(Manuscript received June 16, 2001; accepted in revised form June 18, 2002)

Abstract:  Mesozoic  alkali  lamprophyres  from  the  Malé  Karpaty  Mts  and  Nízke  Tatry  Mts  granitoids  have  a  similar
petrographic  pattern.  The  textures  are  phyric,  with  amphibole  and  clinopyroxene  (Cpx)  (and/or  olivine)  phenocrysts.
Cpx  are  zonal  and  correspond  to  diopside.  Amphibole  are  zoning  too  and  correspond  to  kaersutites.  On  the  basis  of
chemical composition they can be ranked with alkaline lamprophyres. The K/Ar age (approx. 100 Ma) of these dykes
corresponds to the age of the Cretaceous alkaline basalt/basanite in the Krížna Nappe of the Central Western Carpathians.

Key words: Central Western Carpathians, Mesozoic, geochronology, geochemistry, alkali lamprophyres.

Introduction

In  the  Mesozoic  complexes  of  the  Central  Western  Car-
pathians, Cretaceous alkaline basalts/basanites form part of the
Krížna Nappe, however less frequently, they also occur in cov-
er sequences. Due to the basalts often being synchronous with
the  host  sediments  the  influence  of  volcanic  activity  on  the
surrounding  rocks  can  be  observed  frequently  (Hovorka  &
Spišiak  1988).  Stratigraphic  data  indicate  the  age  of  these
rocks to be Berriasian to Albian (see Hovorka & Spišiak l.c.).
Beside the dominating effusive and extrusive rock types in the
Mesozoic  sequences,  dykes  of  basalts/lamprophyres  are  also
locally  present  in  the  Variscan  granitoids.  Such  dykes  have
been reported from the area of the Malé Karpaty Mts (Hovorka
et al. 1982a) and from the Nízke Tatry Mts (Fig. 1) (Hovorka
et al. 1982b; Spišiak et al. 1991). It is difficult to rank them
stratigraphically on the basis of geological criteria, which has
led  us  to  use  geochemical  and  geochronological  methods  to
date them more precisely.

Method of K/Ar dating

Measurement of K/Ar ages was performed in the Institute of

Nuclear  Research  of  the  Hungarian  Academy  of  Sciences
(ATOMKI), Debrecen. The samples were first crushed to 0.3—
0.1  mm  according  to  the  grain  size  of  the  minerals.  Whole
rock samples and amphibole + pyroxene mineral concentrates
were  prepared  by  heavy  liquids  and  magnetic  separation.  It
was assumed that K was hosted mostly by amphibole, so the
ages measured on the mineral concentrates were regarded as
values close to the amphibole ages. Part of each sample was
pulverized for K determination. An argon extraction line and a
mass spectrometer, both designed and built in the ATOMKI,
were used for argon measurement. The rock was degassed by
high  frequency  induction  heating,  the  usual  getter  materials
(titanium  sponge,  getter  pills  of  SAES  St707  type  and  cold
traps)  were  used  for  cleaning  and  transporting  Ar.  The 

38

Ar

spike was introduced to the system from a gas-pipette before
the degassing was started. The purified Ar was directly intro-
duced into the mass spectrometer. The mass spectrometer was
a 90° magnetic sector type of 150 mm radius and was operated
in the static mode. Recording and evaluation of the Ar spec-
trum was controlled by a microcomputer. Potassium was de-
termined by flame photometry with a Li internal standard and
Na buffer.

The interlaboratory standards Asia 1/65, HD-B1, LP-6 and

GL-0 as well as atmospheric Ar were used for controlling and
calibration of the analyses. Details of the instruments, the ap-
plied methods and results of calibration have been described
elsewhere  (Odin  et  al.  1982;  Balogh  1985).  The  K/Ar  ages
were  calculated  using  the  constants  proposed  by  Steiger  &
Jäger (1977).

Fig. 1.  Localization of dykes.

background image

296                                                                                    SPIŠIAK and BALOGH

N. anal.

1Py

2Py

3Pr

5c

6c-r

7r

8Pr

10Py

SiO

2

48.90

47.90

45.02

49.04

47.10

46.29

41.67

45.15

TiO

2

3.05

2.87

3.85

2.03

2.55

3.51

5.45

3.75

Al

2

O

3

5.92

5.47

8.17

4.73

4.98

7.62

9.95

8.23

Cr

2

O

3

0.00

0.00

0.39

0.21

0.22

0.45

0.04

-

FeO

+

6.71

6.59

6.62

5.45

6.13

6.32

7.77

7.10

MnO

0.10

0.14

0.07

0.09

0.08

0.12

0.06

0.09

MgO

13.82

14.31

13.05

15.21

15.13

13.32

11.60

12.95

CaO

21.73

23.10

23.27

23.09

23.23

23.43

23.01

23.00

Na

2

O

0.34

0.34

0.32

0.30

0.33

0.34

0.46

0.42

K

2

O

0.00

0.02

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

TOTAL

100.57 100.74 100.76 100.15

99.75 101.40 100.01 100.69

Formula based on 6 oxygens

Si

IV

1.80

1.78

1.68

1.82

1.77

1.71

1.58

1.68

Al

IV

0.20

0.22

0.32

0.18

0.23

0.29

0.42

0.32

Al

VI

0.06

0.02

0.04

0.03          -

0.04

0.03

0.04

Ti

0.09

0.08

0.11

0.06

0.07

0.10

0.16

0.11

Cr

         -          -

0.01

0.01

0.01

0.01

-

-

Fe

2+

0.21

0.20

0.21

0.17

0.19

0.20

0.25

0.22

Mn

        -

         -          -          -          -          -

-

-

Mg

0.76

0.79

0.72

0.84

0.84

0.73

0.66

0.72

Ca

0.86

0.92

0.93

0.92

0.93

0.93

0.94

0.92

Na

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

0.03

0.03

K

         -          -          -          -          -          -

-

-

FeO+  — total Fe as FeO, c = core, r = rim, Pr = prizmatic sector, Py = pyramidal sector

Geology

A dyke 50—80 cm thick occurs in the area of the Malé Kar-

paty  Mts,  in  the  Modra  granodiorite  massif  (approx.  3 km
NNW from the quarry in the Cajlanská dolina Valley, Hovorka
et al. 1982b). The dyke is subvertically orientated and can be
traced as far as 200 m. There are rare amygdales (up to 2 mm)
with  chlorite  filling,  especially  in  the  marginal  parts  of  the
dyke.

Two alkali lamprophyre dykes have been reported in leuko-

crate middle-grained strongly altered granites from the area of
Liptovská  Dúbrava,  Nízke  Tatry  Mts  (Hovorka  et  al.  1982a;
Spišiak et al. 1991). Both the dykes are rather thin, between
30—50 cm. In general, the contact of the dykes with the sur-
rounding granites is sharp and no wider contact zones can be
observed here. This proves that the melt was moving and cool-
ing quickly.

Mineralogy and petrology

Mineral  compositions  (Tables  1,  2)  were  determined  with

the use of a JEOL Superprobe 733 (operated with a beam cur-
rent of 15 kV at 5nA) in the Slovak Geological Survey, Brat-
islava (analyst I. Holický). The data were reduced by ZAF cor-
rections.

The petrographic patterns of the dykes from the Malé Kar-

paty and Nízke Tatry Mts are very close to each other and this
is why we will describe them together.

The dykes show aphanitic, very rarely amygdaloidal struc-

tures.  The  textures  are  typically  porphyric,  with  amphibole
and clinopyroxene (Cpx) (and/or olivine) phenocrysts. In the
dykes from the Nízke Tatry Mts, Cpx and olivines are totally

replaced  by  chlorite-carbonate  aggregates  and  nothing  but
pseudomorphoses  after  these  minerals  can  be  observed.  The
original vitreous matrix has been strongly devitrified and con-
tains microlites of Cpx, amphibole and dark mica. Cpx from
the dyke of the Malé Karpaty Mts are zonal (sectorial and os-
cillation  zoning)  and  often  form  glomerophyric  aggregates.

Table 1: Selected analyses of clinopyroxenes.

Fig. 3. Sector zoning of clinopyroxene. Loc. Cajla, Magn. 35

×

, X polars.

Fig.  2. Oscilation  zoning  of  clinopyroxene.  Loc.  Cajla,  Magn.
45

×

, X polars.

Fig. 4. Sector zoning of clinopyroxene, around clinopyroxene dark
kaersutite. Loc. Cajla, Magn. 65

×

, X polars.

background image

MESOZOIC  ALKALI  LAMPROPHYRES  IN  GRANITOIDS                                                     297

Sector zoning can be seen through two clearly different sec-
tors: pyramidal and prismatic (Figs. 2, 3, 4). There are optical
and chemical differences between the sectors. Mostly the py-
ramidal sector is enriched with Si and Mg, and/or depleted in
Al, Ti, Fe when compared to the prismatic one. With oscilla-
tion zoning, the central part of the crystal rather than the rim is
enriched with Si and Mg and depleted in Ti, Al, Fe. With re-
gard to crystal structure stability, zoning is a non-equilibrium
state  and  later  diffusion  processes  caused  its  wiping  out.
Whether it is preserved or not depends on the speed of crystal-
lization and diffusion in the crystal. Due to this, sector zoning
is usually preserved in rapidly cooling rocks. Another pyrox-
ene type, which is characteristic of rapidly cooling basic rocks,
are  microlites  in  the  matrix.  They  have  irregular  shapes  and
with  their  compositions  they  are  close  to  prismatic  sectors,
and/or marginal parts of Cpx in the case of oscillation zoning.
They represent the final phase of crystallization during the as-
cent  of  magma  to  the  surface,  that  is  they  reflect  decreasing
pressure and rather quick cooling.

On the basis of Cpx classification (Morimoto et al. 1988),

they correspond to diopsides (Fig. 5), and/or part of the analy-
ses are shifted towards higher Ca values (especially grain rims,
prismatic sectors). In comparison to Cpx from Mesozoic alka-
line  rocks  of  the  Tatric  Unit  and  Fatric  Unit  of  the  Western
Carpathians, they show a striking coincidence of composition.
The  dependence  of  Cpx  compositions  on  those  of  the  melts
they originated from, was used (Le Bas 1962; Letterrier et al.
1977 and others) for the determination of Cpx types. In these
diagrams  the  Cpx  from  the  studied  dykes  correspond  to  the
Cpx  from  alkaline  rocks.  Cpx  from  the  Mesozoic  alkaline
rocks of the Tatric Unit and Fatric Unit of the Western Car-
pathians have a similar position.

Amphiboles  are  typical  minerals  of  the  dykes.  Like  Cpx

they are zonal (Fig. 6) and by their compositions they corre-
spond to kaersutites (Table 2, Fig. 7). Zoning is not so clear

Table 2: Selected analyses of amphiboles.

1

2

3

4

5r

5c

1r

1c

2r

2c

3

4

Loc.

Cajla (Malé Karpaty Mts)

Liptovská Dúbrava (Nízke Tatry Mts)

SiO

2

38.92

37.79

36.61

39.55

37.02

38.26

37.73

39.61

38.10

40.95

38.58

38.01

TiO

2

5.72

6.11

5.68

5.59

6.22

5.76

5.42

5.07

5.52

4.78

5.41

5.22

Al

2

O

3

13.65

14.51

14.61

12.06

13.65

14.18

14.08

13.91

14.49

13.02

14.42

14.97

FeO

+

11.09

10.03

10.74

11.75

14.68

11.49

10.76

9.65

10.53

9.37

12.41

12.56

MnO

0.18

0.17

0.18

0.19

0.35

0.16

0.22

0.17

0.15

0

0.22

0.13

MgO

12.81

13.62

13.07

13.03

10.48

12.84

12.18

13.70

11.90

13.85

10.59

10.05

CaO

11.62

11.27

11.62

11.39

11.62

11.55

11.94

11.39

11.97

11.34

11.85

11.86

Na

2

O

2.06

1.94

1.99

2.04

1.93

1.90

2.45

2.43

2.23

2.39

2.43

2.43

K

2

O

1.61

1.69

1.78

1.47

1.63

1.77

1.10

1.55

1.06

1.29

1.16

1.16

TOTAL

97.66

97.13

96.28

97.07

97.58

97.91

95.88

97.48

95.45

96.99

97.07

96.39

Formula based on 23 oxygens

Si

5.79

5.63

5.55

5.89

5.64

5.70

5.72

5.85

5.75

6.04

5.80

5.76

Al

IV

2.21

2.37

2.45

2.11

2.36

2.30

2.28

2.15

2.25

1.96

2.20

2.24

Al

VI

0.19

0.18

0.16

0.10

0.09

0.19

0.24

0.28

0.32

0.31

0.36

0.44

Ti

0.64

0.69

0.65

0.63

0.71

0.64

0.62

0.56

0.63

0.53

0.61

0.60

Fe

2+

1.38

1.25

1.36

1.47

1.87

1.43

1.36

1.19

1.33

1.16

1.56

1.59

Mn

0.02

0.02

0.02

0.03

0.04

0.02

0.03

0.02

0.02

0

0.03

0.02

Mg

2.84

3.02

2.95

2.89

2.38

2.85

2.75

3.02

2.68

3.05

2.37

2.27

Ca

1.85

1.80

1.88

1.82

1.90

1.84

1.94

1.80

1.93

1.79

1.91

1.93

Na

0.59

0.56

0.59

0.59

0.57

0.55

0.21

0.29

0.20

0.24

0.22

0.22

K

0.31

0.32

0.35

0.28

0.32

0.34

0.72

0.70

0.65

0.68

0.71

0.71

FeO+  — total Fe as FeO, c = core, r = rim

Fig.  6.  Oscillation  zoning  of  kaersutite.  Loc.  Liptovská  Dúbrava,
Magn. 25

×

, X polars.

Fig.  5.  Classification  diagram  of  clinopyroxenes  (according  to
Morimoto  et  al.  1988).  1  –  analyses  of  clinopyroxenes  from  Ta-
ble  1;  2  –  analyses  of  clinopyroxenes  from  Mesozoic  alkali  ba-
salt/basanites (Hovorka & Spišiak 1988).

background image

298                                                                                    SPIŠIAK and BALOGH

Sample

D-51

D-56

MV-77

MV-78

MV-79

MV-64

MV-66

MV-69

LAM-1

LAM-2

LAM-3

Locality

Dúbrava

Dúbrava

Dúbrava

Dúbrava

Dúbrava

Cajla

Cajla

Cajla

Cajla

Cajla

Cajla

SiO

2

38.96

38.97

38.94

40.21

41.33

40.36

37.22

39.38

39.45

38.40

41.24

TiO

2

3.40

3.38

3.64

3.72

3.73

3.47

3.23

3.28

3.17

3.27

3.72

Al

2

O

3

12.61

12.57

12.64

13.48

13.29

13.32

10.74

11.83

13.34

10.71

13.61

Fe

2

O

3

6.46

6.07

14.03*

14.16*

13.76*

13.26*

12.89*

12.78*

4.80

4.48

5.07

FeO

7.22

7.43

7.85

8.34

7.29

MnO

0.20

0.19

0.18

0.18

0.17

0.17

0.19

0.19

0.18

0.17

0.17

MgO

7.71

7.97

8.15

7.30

7.66

7.45

11.15

10.93

10.08

9.86

7.68

CaO

8.41

8.63

8.57

7.63

8.79

10.49

14.12

12.34

12.12

13.90

9.40

Na

2

O

2.17

2.00

2.00

2.34

2.25

2.59

1.55

1.45

1.48

2.03

3.01

K

2

O

2.41

2.54

2.48

2.40

2.40

2.26

0.85

1.75

1.88

1.01

2.46

P

2

O

5

0.97

0.99

0.98

1.03

1.03

0.99

0.79

0.85

0.49

0.48

0.55

LOI

8.94

8.85

8.20

7.60

5.70

5.50

6.60

4.60

4.95

7.02

5.66

Total

99.46

99.59

99.81

100.05

100.11

99.86

99.33

99.38

99.79

99.67

99.86

Cr

106.1

177.3

105.0

87.0

104.0

180.0

481.0

402.0

330.0

309.0

118.0

Ni

65.6

69.5

99.0

77.0

79.0

91.0

245.0

199.0

160.0

171.0

84.0

Co

40.8

44.3

51.0

43.0

43.0

40.0

54.0

51.0

39.0

42.0

32.0

V

147.2

158.7

249.0

261.0

249.0

296.0

277.0

273.0

226.0

200.0

237.0

Pb

24.6

18.1

337.0

405.0

141.0

ND

ND

ND

ND

ND

ND

Zn

ND

ND

147.0

160.0

148.0

106.0

106.0

115.0

ND

ND

ND

Rb

ND

ND

82.0

86.0

61.0

68.0

28.0

58.0

30.0

16.0

54.0

Ba

581

700

589

605

689

1318

1286

1578

1620

1290

1470

Sr

1770

3000

877

814

1001

990

684

746

930

720

1070

Ta

ND

ND

ND

4.25

ND

ND

ND

4.44

ND

ND

ND

Nb

ND

ND

85.00

113.50

92.00

95.00

70.00

105.20

ND

ND

ND

Hf

ND

ND

ND

10.16

ND

ND

ND

6.19

ND

ND

ND

Zr

419

440

396

457

423

308

262

313

267

216

276

Y

29.50

37.90

32.00

32.00

33.00

28.00

23.00

25.00

26.00

22.00

28.00

Th

ND

ND

12.00

7.56

9.00

8.00

6.00

6.06

ND

ND

ND

U

ND

ND

7.00

7.00

3.00

ND

ND

ND

ND

ND

ND

La

62.80

77.20

44.00

69.23

92.00

74.00

56.00

67.30

87.00

75.00

96.00

Ce

131.00

160.50

155.00

143.13

156.00

144.00

90.00

129.44

ND

ND

ND

Pr

15.30

20.20

ND

17.19

ND

ND

ND

14.79

ND

ND

ND

Nd

68.20

76.30

71.00

68.27

64.00

65.00

49.00

56.86

ND

ND

ND

Sm

11.80

14.00

ND

12.94

ND

ND

ND

10.31

ND

ND

ND

Eu

3.90

4.90

ND

3.98

ND

ND

ND

3.17

ND

ND

ND

Gd

10.20

12.50

ND

10.88

ND

ND

ND

8.27

ND

ND

ND

Tb

ND

ND

ND

1.43

ND

ND

ND

1.10

ND

ND

ND

Dy

7.40

8.70

ND

7.74

ND

ND

ND

5.76

ND

ND

ND

Ho

1.22

ND

ND

1.37

ND

ND

ND

1.03

ND

ND

ND

Er

2.93

3.82

ND

3.41

ND

ND

ND

2.54

ND

ND

ND

Tm

0.30

0.46

ND

0.42

ND

ND

ND

0.32

ND

ND

ND

Yb

2.07

3.17

ND

2.46

ND

ND

ND

1.81

ND

ND

ND

Lu

0.28

0.40

ND

0.34

ND

ND

ND

0.26

ND

ND

ND

* Total Fe as  Fe

2

O

3

and  is  manifested  through  increasing  Ti,  Al  and  Fe  contents
and/or decreasing Si and Mg contents from core to rim.

Ti-biotites,  plagioclases,  apatites,  chlorites  and  carbonates

are also present in accessory amounts. Tiny (X mm), different-

ly resorbed xenoliths, mostly of granite composition are also
typical of the dykes.

Geochemistry

Major elements were analysed by X-ray fluorescence in the

Geological  Institute  of  the  Slovak  Academy  of  Sciences  in
Bratislava, some trace elements and REEs were analysed by
ICP in the Slovak Geological Survey, Analytical Laboratory at
Spišská  Nová  Ves  and  in  the  Geochemical  Centre,  Saint
Mary’s University in Halifax, Nova Scotia.

The analyses for major and rare earth element contents were

used to solve the petrogenesis and geotectonic position of the
Cretaceous  alkaline  volcanics.  Although  the  rocks  from  the
dykes  underwent  secondary  alterations  to  different  degrees,
most major elements, HSFE, REE, Th, as well as transition el-
ements were not significantly mobilized.

On  the  whole,  Cretaceous  lamprophyres  from  granites  are

characterized  (Table  3)  by  low  SiO

2

  contents  (ca.  39  weight

%),  enhanced  contents  of  TiO

2

  and  P

2

O

5

  (3.2,  and/or

Fig. 7. Classification diagram of amphiboles (according to Leake et
al. 1988). 1 – analyses of kaersutites from Liptovská Dúbrava, 2 –
analyses  of  kaersutites  from  Cajla;  3  –  analyses  of  kaersutites
from Mesozoic alkali basalt/basanites (Hovorka & Spišiak 1988).

Table 3: Chemical composition of rocks.

background image

MESOZOIC  ALKALI  LAMPROPHYRES  IN  GRANITOIDS                                                     299

0.8 weight %) and elevated contents of Cr (280 ppm) and Ni
(190 ppm), elevated contents of incompatible elements such as
Ba (650 ppm), Sr (700 ppm) and L REE as well as those of Nb
(78 ppm), V (245 ppm) and Zr (305 ppm). The rocks of the
dykes were ranked either as alkaline, and/or calc-alkaline ones
on the basis of a ternary diagram by Rock (1987; Fig. 8). In
this diagram the projection points of the analyses of the rocks
from the dykes in granites are plotted in the field of alkaline
lamprophyre  rocks.  A generally  negative  correlation  Al

2

O

3

/

CaO vs. Mg* (MgO/[MgO+FeO] in mole %) suggests that the

rocks  underwent  clinopyroxene  dominated  fractionation.  Al-
though lamprophyre dykes penetrate through continental crust
complexes,  no  significant  crustal  contamination  can  be  ob-
served. This is proved by a low Th/La ratio which is close to
the ratios in primitive mantle (Sun & McDonough 1989). Cre-
taceous lamprophyres from granites do not satisfy the compo-
sitional  criteria  for  identifying  primary  upper  mantle  partial
melts (Green 1971; Sato 1977). They were evidently derived
by  a  certain  degree  of  fractional  crystallization  from  more
primitive magma. A high concentration of strongly compatible
elements (including Ni and Cr; Table 3) and the presence of
olivine  phenocrysts  indicated  that  the  rocks  are  relatively
primitive.  Similar  trace  element  characteristics  of  lampro-
phyres  of  the  two  localities  under  consideration  suggest  that
they could be formed by similar degrees of partial melting of a
common/similar mantle source.

For  a  more  precise  geotectonic  classification  of  the  rocks

from dykes we used different ternary diagrams (Fig. 9a,b,c). In
the diagram MnO—TiO

2

—P

2

O

5

 (Fig. 9a) the projection points

of analyses of the studied lamprophyres lie in the OIA (ocean-
ic island alkali) field and most points coincide with the field of
Mesozoic  alkaline  basalts  from  the  Central  Western  Car-
pathians. Three of the points are shifted to the TiO

2

 peak due

to lower values for this oxide in the analyses. In the following
diagram Ti —Zr —Y (Fig. 9b) projection points of the analysed
lamprophyres are plotted in the field or on the boundary of the
WPB (within-plate basalts) field. In the last diagram Zr —Nb —
Y (Fig. 9c) within-plate basalts are divided into alkaline and
tholeiite ones. The lamprophyres under study as well as Meso-
zoic alkaline basalts of the Central Western Carpathians being
compared are plotted in WPA (within-plate alkali) field. Simi-
larly,  the  course  of  the  normalized  REE  curve  (Fig.  10)  is
clearly declined in the direction of low HREE contents with-

Fig.  8.  Classification  ternary  diagram  CaO—SiO

2

/10—TiO

2

*4  for

lamprophyric  rocks  (according  to  Rocks  1987).  1  –  analyses  of
rocks from Liptovská Dúbrava; 2 – analyses of rocks from Cajla,
ALK  –  alkaline  lamprophyres;  CAL  –  calc-alkaline  lampro-
phyres.

Fig. 9.  Discrimination diagram for basalts: a – MnO

×

10—TiO

2

—P

2

O

5

×

10 (Mullen 1983); b – Zr—Ti/100—Y.3 (Pearce & Cann 1973); c –

Zr/4—2Nb—Y  (according  to  Meschede  1986).    1  –  analyses  of  rocks  from  Liptovská  Dúbrava,  2  –  analyses  of  rocks  from  Cajla,  3  –
analyses of Mesozoic alkali basalt/basanites (Hovorka & Spišiak 1988; Spišiak & Hovorka 1997;  Hovorka et al. 1999). OIT = oceanic
island tholeiites, OIA = oceanic island alkali basalts, CAB = calc-alkaline basalts of volcanic arcs, IAT = island arc tholeiites, MORB =
middle oceanic ridge basalts,  WPB = within plate basalts, WPA = within-plate alkali basalts,  E-MORB = E-type middle oceanic ridge
basalts, N-MORB = N-type middle oceanic ridge basalts, VAB = volcanic arc basalts, WPT = within-plate tholeiites.

background image

300                                                                                    SPIŠIAK and BALOGH

out a considerable Eu-anomaly. Such a course of normalized
curve  is  typical  of  ocean  island  (OIB),  continental  alkaline
volcanic  suites  of  Central  and  Western  Europe  (Wilson  &
Downes 1991; Wedepohl et al. 1994) as well as of Mesozoic
alkaline rocks from different parts of Europe (Moravian alkali
rocks; Dostal & Owen 1998, North-Pyrenean rift zone; Azam-
bre et al. 1992, Northern Calcareous Alps; Trommsdorff et al.
1990,  etc.).  Studies  of  Cenozoic  alkali  basalts  in  Europe
showed  that  these  magmas  were  derived  from  a HIMU-type
(mantle  with  high  U/Pb  ratio,  Zidler  &  Hart  1986)  mantle
source (Wilson & Downes 1991). This source was interpreted
as mainly of sub-lithospheric origin and results of a three-com-
ponent mixing primary between a HIMU component and the
DM  (depleted  mantle)  with  a  subordinate  addition  of  an  en-
riched  mantle  component  (EM,  Wilson  &  Downes  1991).  A
similar development is considered by Dostal & Owen (1998)
in  the  case  of  Moravian  Cretaceous  lamprophyres  and
a similar source is very likely in the case of these rocks.

Geochronology

It was a problem to determine the ages of the given rocks. It

was possible only on the basis of a comparison of geochemical
characteristics, and the similarity to Cretaceous volcanics sug-
gested a Cretaceous age (Hovorka & Spišiak 1988; Spišiak et
al. 1991). Two fresh samples from each mountain range were
analysed  for  K /

40

Ar  contents  (Table 4).  The  results  offered

rather  coherent  values  for  the  Malé  Karpaty  Mts  93.4  ±  3.4

Table 4: Age of the lamprophyres.

Sample

Locality

K weight %

40

Ar(rad) 10

-6

 cm

3

/g

40

Ar(rad) %

Age Ma 

± σ

MV-56

Cajla

1.340

4.982

72.0

 93.2

± 3.6

MV-56*

Cajla

1.280

4.777

65.9

 93.4

± 3.4

MV-69

Cajla

0.736

3.397

73.4

115.0

± 4.5

MV-69*

Cajla

0.696

3.229

69.1

115.6

± 4.5

MV-76

Liptovská Dúbrava

2.390

9.623

79.4

100.7

± 3.8

MV-79

Liptovská Dúbrava

2.220

9.114

84.6

102.6

± 3.8

Separates marked with * are more dense than bromoform and nonmagnetic. So amphiboles and pyroxenes should concentrates in them. Since they resulted similar
ages, the ages are likely original ones.

Ma,  and/or  115  ±  4.5  Ma  and  in  case  of  Liptovská  Dúbrava
(Nízke  Tatry  Mts)  100.7  ±  3.8  Ma,  and/or  102.6  ±  3.8  Ma.
Geochronological  settings  show  a good  correlation  between
chemical and mineral compositions and the age of the dykes in
Variscan granites and Cretaceous alkaline basalts/basanites in
the Krížna Nappe of the Western Carpathians.

Conclusion

Cretaceous lamprophyres from granites are similar to Meso-

zoic alkali rocks from the Tatric  Unit and Fatric  Unit of the
Western  Carpathians.  The  detected  ages  (approx.  100  Ma)
prove that. These data correspond to the new geochronological
data pointing to the K/Ar age of approx. 110 Ma (Grabowský
– unpublished data) or 

40

Ar/

39

Ar 122 Ma (Lucińska-Anczk-

Fig. 10. Chondrit-normalized REE abundance (normalized accord-
ing  to  Sun  1982)  of  the  studied  lamprophyres  (analyses  from  Ta-
ble 3) and TES – teschenite (Rossy et al. 1992).

iewicz et al. 2002). On the basis of their mineral and chemical
compositions they can be ranked with alkaline lamprophyres.
Their trace element composition is similar to that of oceanic
island  basalts  (intra-plate  provenience),  which  suggests  an
analogous  deep-seated  mantle  source  (HIMU).  Continental
within-plate basalts with the given signs are often interpreted
as a result of mantle diapirs (Weaver 1991). A low volume of
lamprophyres on the whole does not suggest their binding to
mantle  diapir.  This  magmatic  activity  is  likely  to  have  been
synchronous  with  Cretaceous  volcanism  in  the  Westen  Car-
pathians and was bound to fault systems connected with form-
ing  basins.  This  idea  counts  on  melting  due  to  a passive  up-
welling of a mantle material caused by lithosphere depletion
during an extensional tectonic regime.

Acknowledgement: This study represents a partial output from
the  grants  No.  2/7091/00  VEGA.  Finally,  we  would  like  to
thank Mrs. N. Halašiová for computer processing of the data.

References

Azambre B., Rossy M. & Albarede F. 1992: Petrology of the alka-

line  magmatism  from  the  Cretaceous  North-Pyrenean  Rift
Zone (France and Spain). Eur. J. Mineral. 4, 813—834.

Balogh K. 1985: K/Ar dating of Neogene volcanic activity in Hun-

gary:  Experimental  technique,  experiences  and  methods  of
chronologic studies. ATOMKI Rep. D/1., 277—288.

Le Bas M.J. l962: The role of aluminium in igneous clinopyroxenes

with relation to their parentage. Amer. J. Sci. 260, 267—288.

background image

MESOZOIC  ALKALI  LAMPROPHYRES  IN  GRANITOIDS                                                     301

Dostal J. & Owen J.V. 1998: Cretaceous alkaline lamprophyres from

northeastern  Czech  Republic:  geochemistry  and  petrogenesis.
Geol. Rdsch. 87, 67—77.

Green D.H. 1971: Composition of basaltic magmas as indicators of

condition  of  origin:  application  to  oceanic  volcanism.  Phil.
Trans. R. Soc
., London 268, 707—725.

Hovorka D. & Sýkora M. 1979: Neocomian basic volcanics in the

Krížna  Nappe  of  the  Ve ká  Fatra  Mts.  (West  Carpathians).
Čas.  Mineral.  Geol.  24,  4,  371—383  (in  Slovak  with  English
summary).

Hovorka D., Chovan M. & Michálek J. 1982: Olivine fenokersantite

in  granodiorite  country  rock  from  Dúbrava,  Nízke  Tatry  Mts.
Miner. Slovaca 14, 1, 85—90 (in Slovak).

Hovorka D., Pitoňák P. & Spišiak J. 1982: Mesozoic basalts of the

Malé Karpaty Mts (the Western Carpathians) – Their signifi-
cance  for  tectonic  interpretation  of  the  Variscan  granodiorite
massif.  In:  Ophiolite  –  Initiale.  Veroff.  d.  Zentralinstituts  für
Physik der Erde (Potsdam),
 73, 5—13.

Hovorka D. & Spišiak J. 1988: Mesozoic volcanism of the Western

Carpathians. Veda, Bratislava, 1—263 (in Slovak).

Hovorka D., Dostál J. & Spišiak J. 1999: Geochemistry of the Creta-

ceous  alkali  basaltic  rock  of  the  central  part  of  the  Western
Carpathians (Slovakia). Krystalinikum 25, 37—48.

Leake  B.E.,  Woolley  A.R.,  Birch  W.D.,  Gilbert  M.C.,  Grice  J.D.,

Hawthorne  F.C.,  Kato  A.,  Kisch  H.J.,  Krivovichev  V.G.,
Linthout  K.,  Laird  J.,  Mandarino  J.,  Maresch  W.V.,  Nickel
E.H., Rock N.M.S., Schumacher J.C., Smith D.C., Stephenson
N.C.N., Ungaretti L., Whittaker E.J.W. & Youzhi G. 1997: No-
menclature of amphiboles. Eur. J. Mineral. 9, 623—651.

Leterrier J., Maury R.C., Thonon C., Girard I. & Marche L.M. l982:

Clinopyroxene composition as a method of identification of the
magmatic affinities of paleo-volcanic series. Earth Planet. Sci.
Lett.
 59, 139—154.

Lucinska-Anczkiewicz A., Villa I.M., Anczkiewicz R. & Ślączka A.

2002: 

39

Ar/

40

Ar  dating  of  the  alkaline  lamprophyres  from  the

Polish Western Carpathians. Geol. Carpathica 53, 45—52.

Meschede  M.  1986:  A  method  of  discriminant  between  different

types of mid-ocean ridge basalts and continental tholeiites with
the Nb-Zr-Y diagram. Chem. Geol. 56, 207—218.

Morimoto  N.,  Fabries  J.,  Ferguson  A.K.,  Ginzburg  I.V.,  Ross  M.,

Seifert F.A., Zussman J., Aoki K. & Gottardi G. 1988: Nomen-
clature of pyroxenes. Amer. Mineralogist 73, 1123—1133.

Mullen  E.D.  1983:  MnO/TiO

2

/P

2

O

5

:  a  minor  element  discriminant

for basaltic rocks of oceanic environments and its implications
for petrogenesis. Earth Planet. Sci. Lett. 62, 53—62.

Odin  G.S.,  Adams  C.J.,  Armstrong  R.L.,  Bagdasaryan  G.P.,  Baksi

A.K.,  Balogh  K.,  Barnes  I.L.,  Boelrijk  N.A.L.M.,  Bonadonna
F.P.,  Bonhomme  M.G.,  Cassignol  C.,  Chanin  L.,  Gillot  P.Y.,
Gledhill  A.,  Govindaraju  K.,  Harakal  R.,  Harre  W.,  Hebeda
E.H.,  Hunziker  J.C.,  Ingamells  C.O.,  Kawashita  K.,  Kiss  E.,

Kreutzer H., Long L.E., McDougall I., McDowell F., Mehnert
H.,  Montigny  R.,  Pasteels  P.,  Radicati  F.,  Rex  D.C.,  Rundle
C.C., Savelli C., Sonet J., Welin E. & Zimmermann J.L. 1982.:
Interlaboratory  standards  for  dating  purposes.  In:  Odin  G.S.
(Ed.): Numerical Dating in Stratigraphy. Wiley & Sons, Chich-
ester, New York, Brisbane, 123—149.

Pearce  J.A.  &  Cann  J.R.  1973:  Tectonic  setting  of  basic  volcanic

rock  determined  using  trace  element  analyses.  Earth  Planet.
Sci. Lett.
 19, 290—300.

Rock N.M.S. 1987: The nature and origin of lamprophyres: an over-

view.  In:  Fitton  J.G.  &  Upton  B.G.J.  (Eds.):  Alkaline  Igneous
Rocks. Geol. Soc., Spec. Publ. N. 30, 191—226.

Rossy  M.,  Azambre  B.  &  Albarede  F.  1992:  REE  and  Sr-Nd  iso-

tope geochemistry of the alkaline magmatism from the Creta-
ceous North Pyrenean Rift Zone (France-Spain). Chem. Geol.
97, 33—46.

Sato  H.  1977:  Nickel  content  of  basaltic  magmas:  identification  of

primary magmas and measure of the degree of olivine fraction-
ation. Lithos 10, 113—120.

Spišiak J., Arvensis M., Linkešová M., Pitoňák P. & Caňo F. 1991:

Basanite  dyke  in  granitoids  near  Dúbrava,  Low  Tatra  Mts.,
Central Slovakia. Miner. Slovaca 23, 339—345 (in Slovak).

Spišiak  J.  &  Hovorka  D.  1997:  Petrology  of  the  Western  Car-

pathians  Cretaceous  primitive  alkaline  volcanics.  Geol.  Car-
pathica
 48, 2, 113—121.

Steiger  R.H.  &  Jäger  E.  1977:  Subcommission  on  geochronology:

convention  on  the  use  of  decay  constants  in  geo-  and  cosmo-
chronology. Earth Planet. Sci. Lett. 12, 359—362.

Sun  S.S.  1982:  Chemical  composition  and  origin  of  the  Earth´s

primitive mantle. Geochim. Cosmochim. Acta 46, 179—192.

Sun  S  S.  &  Mc  Donough  W.F.  1989:  Chemical  and  isotopic  sys-

tematic  of  oceanic  basalts:  implication  for  mantle  composi-
tion  and  processes.  In:  Saunders  A.D.  &  Norry  M.J.  (Eds.):
Magmatism  in  the  oceanic  basins.  Geol.  Soc.  Lond.  Spec.
Publ
. 42, 313—345.

Trommsdorff V., Dietrich V., Flisch M., Stille P. & Ulmer P. 1990:

Mid-Cretaceous primitive alkaline magmatism in  the  Northern
Calcareous  Alps:  Significance  for  Austroalpine  geodynamics.
Geol. Rdsch. 79, 85—97.

Weawer  B.L.  1991:  The  origin  of  ocean  island  basalt  end-member

compositions:  trace  element  and  isotopic  constrains.  Earth
Planet. Sci. Lett
. 104, 381—397.

Wedepohl K.H., Gohn E. & Hartmann G. 1994: Cenozoic alkali ba-

saltic magmas of western Germany and their products of differ-
entiation. Contr. Mineral. Petrology 115, 253—278.

Wilson M. & Downes H. 1991: Tertiary-Quaternary extension-relat-

ed alkaline magmatisms in Western and Central Europe. J. Pe-
trology
 32, 811—849.

Zidler  A.  &  Hart  S.R.  1986:  Chemical  geodynamics.  Ann.  Rev.

Earth PlanetSci. 14, 493—571.