GEOLOGICA CARPATHICA, FEBRUARY 2005, 56, 1, 3–16

Metamorphic petrology of metabasites from the Branisko and

Èierna Hora Mountains (Western Carpathians, Slovakia)

SHAH WALI FARYAD

1

, PETER IVAN

2

 and STANISLAV JACKO

3

1

Institute of Petrology and Structural Geology, Charles University, Albertov 2, 128 43 Prague, Czech Republic; faryad@natur.cuni.cz

2

Department of Geochemistry, Comenius University, Mlynská dolina G, 842 15 Bratislava, Slovak Republic; ivan@fns.uniba.sk

3

Department of Geology and Mineralogy, Technical University, Letná 9, 042 00 Košice, Slovak Republic; stanislav.jacko@tuke.sk

(Manuscript received July 4, 2003; accepted in revised form March 16, 2004)

Abstract: Mineral assemblages in metabasites were used to estimate P-T conditions of pre-Alpine metamorphism in the

Branisko and Èierna Hora Mountains which represent the easternmost exposure of the Tatric and Veporic Units. Garnet-

pyroxene-bearing metabasites of the Branisko Mountains indicate high-grade metamorphism close to the boundary of

amphibolite and eclogite facies conditions. They contain Ca- and Mg-rich garnet (Grs

20–32

, Py

18–20

), diopside and plagio-

clase (An

10–40

). Garnet contains inclusions of clinopyroxene, plagioclase, ilmenite and K-feldspar.  P-T conditions of

732±24 °C

 

and 1.26±0.12 GPa were estimated using various exchange thermometers and equilibrium reactions. Pyrox-

ene forms symplectite with plagioclase and amphibole in the matrix. The high-grade metamorphism was followed by

amphibolite  facies  metamorphism  at  650 °C  and  0.7–0.8 GPa.  Lower  temperature  and  pressure  of  610±20 °C  and

0.9±0.1 GPa for Variscan metamorphism were calculated from garnet amphibolites in the neighbouring Èierna Hora

Mountains. Metamorphic conditions for Alpine metamorphism in the Èierna Hora Mountains were obtained using the

mineral assemblages in Permian diorite of the Choè Nappe. They contain prehnite, pumpellyite, epidote, chlorite, albite

and white mica, and yield temperature and pressure of 250±25 °C and 0.3±0.02 GPa.

Key words: Variscan, Alpine metamorphism, Western Carpathians, Branisko, Èierna Hora.

Introduction

The Western Carpathian basement units were traditionally as-

sumed  to  have  experienced  pre-Alpine  medium-pressure

metamorphism in greenschist to amphibolite facies conditions

(Kamenický  1968;  Krist  et  al.  1992).  Because  of  strong

Variscan retrogression and Alpine overprint, peak PT mineral

assemblages are preserved only locally. The best lithologies,

which may preserve prograde or peak pressure and tempera-

ture minerals, are metabasites, mainly those of the leptynite-

amphibolite  complex  (LAC)  as  defined  by  Hovorka  et  al.

(1993). This complex is characterized by banded amphibolite

(leucocratic bands of leptynite composition) with enclaves of

metaperidotite  and  garnet  (± pyroxene)  amphibolites,  which

are believed to represent amphibolized eclogites (Hovorka et

al.  1992).  Possible  high-grade  amphibolite  facies  metamor-

phism  in  the  Branisko  Mountains  was  considered  by

Vozárová (1993) and Faryad (1996). On the basis of Mg- and

Ca-rich cores in some garnets and associated amphiboles they

assumed a maximum pressure of 1.0 GPa at 700 

°

C. Garnet of

similar composition was reported by Méres et al. (2000) from

retrogressed garnet-pyroxene-bearing metabasites in this unit.

Moreover, these authors found serpentinized peridotite, which

is an integral part of the LAC, which presumably occurs in all

basement units of the Western Carpathians. The LAC in the

neighbouring Èierna Hora Mountains has not been examined

yet, although some lithological features such as the occurrence

of serpentinized ultramafic rocks associated with amphibolite

(Jacko 1985), garnet or banded amphibolites (Fabian & Ka-

menický 1985) could be indicative of this complex. According

to Korikovsky et al. (1990) and Jacko et al. (1990), Variscan

metamorphism in the Èierna Hora Mountains reached temper-

atures  of  620–625 

°

C  at  relatively  low  pressure  of  0.4–

0.45 GPa. However, preliminary results of thermobarometric

calculation (Jacko & Faryad 1998) indicated relatively higher

pressure of 0.8–1.0 GPa for the Èierna Hora Mountains.

In this work, we present results of petrologic study of me-

tabasites  from  both  Branisko  and  Èierna  Hora  Mountains.

Geochemical  constraints,  of  the  LAC  and  P-T  conditions  of

pre-Alpine  metamorphism  in  the  Branisko  and  Èierna  Hora

Mountains are the main subject discussed here. The degree of

Alpine metamorphism in the Èierna Hora is estimated using

mineral assemblages in metadiorite in upper Paleozoic forma-

tions of the Choè Nappe, which form klippes on Mesozoic se-

quences or overlie the basement units.

Geological setting

When considering the Alpine structure of the Western Car-

pathians, three northward thrust sheets or tectonic units (Tat-

ric, Veporic and Gemeric) are distinguished (Fig. 1). The pre-

Alpine  basement  of  the  Tatric–Veporic  Units  comprise  two

(Putiš 1992) or three (Bezák et al. 1997) Variscan southver-

gent nappes: the lower nappe containing low-grade rocks and

the upper nappe consisting of high-grade rocks (gneisses and

amphibolites). The leptynite-amphibolite complex (LAC, Ho-

vorka et al. l.c.) discussed here is supposed to be a part of the

www.geologicacarpathica.sk

4                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

Upper  unit,  which  is  interpreted  as  a  reworked  (migmatized

and  retrogressed)  middle  to  lower  continental  crust  of  mag-

matic cumulate origin (Hovorka & Méres 1997).

The Branisko and the Èierna Hora Mountains represent the

easternmost morphostructural elevation of the Tatric and Ve-

poric Units in the Western Carpathians (Fig. 1). They are ex-

posed  beneath  Tertiary  sequences  and  from  bottom  to  top

comprise Variscan basement rocks, upper Paleozoic/Mesozoic

cover  formations  and  upper  Paleozoic/Mesozoic  piles  of  the

Choè Nappe. The Èierna Hora Mountains are overthrust from

the  south-west  by  the  Gemeric  Unit.  The  pre-Tertiary  se-

quences of the Èierna Hora Mountains are deeply penetrated

and deformed by NW–SE trending folds. All local rocks, in-

cluding the Choè Nappe sequences are strongly imbricated by

NW–SE striking and SW dipping shear zones (Jacko 1978).

Both the Branisko and the Èierna Hora Mountains are cut by

post-Paleogene mainly NE–SW and N–S trending faults.

The basement rocks of the Branisko Mountains and partly of

the Èierna Hora Mountains relate to the Upper unit (Bezák et al.

1997). The most common metamorphic rocks in the Branisko

Mountains are the garnet-biotite gneisses, migmatites and rel-

atively less abundant biotite-amphibole gneisses and amphibo-

lites.  Banded  and  massive  amphibolites  are  mostly  foliated

forming up to 8 × 2 km long bodies conformly oriented with the

E–W trending structural system. The garnet-pyroxene-bearing

rocks and serpentinized peridotite occur in the largest amphibo-

lite body forming oval or lens-shaped enclaves of cm to 2 m in

size. Several small bodies of granodiorite are also present.

Jacko  (1985)  distinguished  three  complexes  in  the  Èierna

Hora basement rocks (Fig. 1b): 1 — the Lodiná Complex rep-

Fig. 1. a — Position of the Branisko and Èierna Hora Mountains in the framework of the Western Carpathians. B — Branisko, CH — Èierna

Hora. b — Schematic geological map of the Èierna Hora and adjacent Branisko Mountains (Polák & Jacko Eds. 1997). Stars show sample

locations.

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             5

resented  by  diaphtorized  gneisses  with  intercalations  of  am-

phibolites and staurolite-garnet micaschists,  2 — the Miklu-

šovce Complex comprising strongly foliated migmatites and

scarce intrafolial aplite-granite bodies, and 3 — the Bujanová

Complex,  which  is  correlated  with  the  Branisko  Mountains,

consists of gneisses, migmatites and granitoids. Amphibolites

are present in various amounts in all three complexes but gar-

net  amphibolites  are  minor.  The  largest  lens  of  amphibolite

(up  to  150 m  thick)  from  the  Bujanová  Complex  contains  a

body of serpentinized ultramafic rock about 1.5 m thick.

The cover sequences are represented by upper Carbonifer-

ous to Malmian formations. The Cretaceous Choè nappe pile,

consisting  of  upper  Carboniferous  to  upper  Triassic  forma-

tions, occurs mostly along the northern margin of the Branisko

Mountains.  In  the  Èierna  Hora  Mountains,  the  Choè  Nappe

forms  isolated  klippes  of  upper  Paleozoic  basal  sequences

with small dikes of weakly metamorphosed diorite.

Petrography and mineralogy

The samples selected for this study are from basement am-

phibolites (the Branisko and Èierna Hora Mountains) and me-

taultramafite (the Èierna Hora Mountains) and from Permian

diorite of the Choè Nappe (the Èierna Hora Mountains). Min-

erals  were  analysed  by  Cameca  Camebax  microprobe  at  the

“Zentrale  Elektronen-Mikrosonde”,  Ruhr  Universität  Bo-

chum,  which  is  equipped  with  three  wavelength-dispersive

spectrometers. The following synthetic standards were used:

pyrope (Si, Al, Mg), andradite (Ca, Fe), jadeite (Na), spessar-

tine  (Mn),  K-silicate  glass  (K),  Ba-silicate  glass  (Ba),  NaCl

(Cl) as well as natural rutile (Ti), and topaz (F). The operating

voltage  was  15 kV  using  beam  currents  between  10  and

15 mA. The beam was focused to 1–2 µm diameter, except for

micas with 8–10 µm. Mineral formulae and ferric/ferrous iron

ratios were calculated on the basis of 23 oxygens average Fe

3+

(15-Na-K, 13-Ca-Na-K) in amphiboles, 12 oxygens and 8 cat-

ions for garnet, 12 oxygens + 1OH-group for epidote, 22 oxy-

gens and 6 cations + Na + K + Ca for micas and 8 oxygens, 5

cations for plagioclase and 6 oxygens and 4 cations for pyrox-

ene. The chemical formula of pumpellyite was calculated ac-

cording  to  the  general  formula  W

4 

X Y

5

 Z

6

 O

(20+x)

 OH

(8–x)

,

where W=Ca, Na, X=Fe, Mg, Mn, Y=Fe

3+

, Al, Cr, Ti and

Z=Si (Coombs et al. 1977). Representative mineral analyses

are given in Tables 2–4.

Garnet-pyroxene-bearing metabasites of the

Branisko Mountains

As stated in the previous section, most metabasites from the

Branisko Mountains are free from pyroxene and their compre-

hensive  petrography  has  been  published  by  Faryad  (1996).

These  rocks  show  compositions comparable  to  tholeiitic  ba-

salts and basaltic andesite. The major and trace element com-

positions of the garnet-pyroxene-bearing metabasites are list-

ed  in  Table 1.  On  the  basis  of  the  distribution  of  rare  earth

elements (REE) or high field strength elements (HFSE), the

metabasites  are  geochemically  close  to  island  arc  tholeiites

 

Branisko 

Èierna Hora 

 

Branisko 

Èierna H. 

 

Grt-Cpx Metabasite  Metaperid   

Metabasite 

wt. % 

VBÈH

10 

VBÈH

48 

VBÈH

1  30/92  ppm 

VBÈH

10 

VBÈH

48 

VBÈH

1 

SiO

2

        52.91   50.39  48.66    40.42 

Zr      34 

    89 

 

TiO

2

          0.61     1.59    0.65      0.55 

Y      22 

    39 

 

Al

2

O

3

       15.47  15.3  15.24      6.85 

Hf      1.15 

 

  3.5 

Fe

2

O

3

     *11.28  *13.27    7.41      6.72  Nb 

5 

      4 

 

FeO   

 

  4.45      6.88 

Ta        0.058 

 

      0.104 

MnO          0.21     0.23    0.19      0.07 

Th      0.35 

 

    1.05 

MgO          6.09     5.39    8.36 

24.8 

La 

17.8 

  4.7 

13.2 

CaO        10.09   10.19    7.05      5.93 

Ce 

11.1 

10.4 

25.8 

Na

2

O         1.98     2.21    2.55      0.44  Nd 

  7.8 

10.6 

14.4 

K

2

O          0.35     0.18    0.77 

  0.1 

Sm      2.05 

  3.9 

  4.4 

P

2

O

5

          0.05     0.12    0.31      0.04 

Eu      0.69      1.39      1.50 

H

2

O

–

          0.15     0.13    0.63 

  7.1 

Gd 

  2.2 

    4.28 

 

LOI          0.52     0.25    3.51 

 

Tb      0.57      0.98      1.05 

Total        99.71   99.25  99.78    99.99 

Dy 

 

    6.45 

 

ppm   

 

 

 

Ho      0.88      1.39 

 

Ni 

      28 

   49 

 

 

Er 

 

    4.12 

 

Co        39 

   35 

 

 

Tm      0.41      0.59 

 

Cr        36 

   65 

 

 

Yb      2.55      4.02 

  5.2 

Sc        42 

   47 

 

 

Lu      0.39 

  0.6 

    0.81 

V 

    254 

 348 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 1: Major and trace element contents in garnet-pyroxene-bear-

ing metabasites of the Branisko and Èierna Hora Mountains and ma-

jor elements in metaperidotite of the Èierna Hora Mountains.

*— total iron as Fe

2

O

3

Fig. 2. a — Chondrite-normalized REE patterns of garnet-pyroxene-

bearing rocks from the Branisko Mountains and other localities of the

Western Carpathians. Metabasites of the Speik Complex in the East-

ern Alps (Faryad et al. 2002) and French Massif Central (Pin & Mari-

ni  1993)  with  characteristic  flat  shape  similar  to  typical  oceanic  ba-

salts (N-MORB) are also indicated. Normalization by Evensen et al.

(1978). b — Diagram Hf/3-Th-Ta (Wood 1980) for garnet-pyroxene

rocks from the Branisko Mountains. Explanations as in Fig. 2a.

(IAT). This is illustrated by a flat (primitive) chondrite nor-

malized REE patterns (Fig. 2a) and depletion in Nb or Ta in

relation to Th (subduction zone component — SZC) as result-

6                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

Fig. 3. a — Micrograph showing garnet and the symplectite of clinopyroxene (Cpx) + plagioclase (Pl) in metabasite of the Branisko Moun-

tains. Garnet (Gr) with inclusions of plagioclase, epidote and rare pyroxene with reaction rims of plagioclase. b — Garnet showing s-shaped

inclusion trails with quartz (Qtz). Epidote (Ep) replaces garnet and occurs in strain shadows of garnet (Amph — amphibole). c — Epidote

with inclusions of pumpellyite (Pmp) occurs in albite (Ab). d — Similar to c but exhibiting sector zoning of epidote with lighter Fe-rich

(Cz=1–9 mol %) and darker Al-rich (Cz=20–40 mol %) zones.

ed from discrimination diagrams, e.g. Hf/3-Th-Ta diagram by

Wood (1980; Fig. 2b).

The  pyroxene-free  metabasites  consist  of  magnesio-horn-

blende  and  plagioclase  (An

33–38

)  and  rare  garnet  (Alm

50–57

,

Grs

25–30

, Prp

12–22

, Sps

1–4

, And

1–4

), which indicate a weak de-

crease in Mg/(Mg+Fe

2+

) ratio towards the rim. The garnet-py-

roxene-bearing metabasites are massive with typical diablastic

texture (Fig. 3a) and composed of garnet (up to 60 wt. %), pla-

gioclase,  amphibole,  pyroxene,  quartz,  clinozoisite/epidote

and accessory K-feldspar, rutile, ilmenite, apatite and pheng-

ite. Garnet (0.5–0.7 mm in size) is mostly cracked and partly

replaced by amphibole, plagioclase and epidote. Some unde-

formed garnet grains contain inclusions of clinopyroxene, pla-

gioclase, ilmenite, quartz, apatite and epidote.

Garnet is almost invariably zoned with cores rich in grossu-

lar relative to almandine (Table 2). When compared to garnet

from pyroxene-free metabasites in this locality, it is relatively

rich in Mg (Fig. 4a). Variations in rim-core compositions are

in  the  range  of  Alm

49–60

,  Grs

20–32

,  Sps

1–2

,  Py

18–20

.  In  their

Fig. 4.  a  —  Py-Grs-Alm  diagram  of  garnet  in  pyroxene-bearing

(solid  field)  and  pyroxene-free  metabasites  (dashed  field)  of  the

Branisko  Mountains.  Compositions  of  garnets  in  pyroxene-bearing

metabasites  from  other  localities  in  the  Western  Carpathians  are

from  literature  (for  references  see  Table 10).  b  —  compositional

profile  of  garnet  from  garnet-pyroxene-bearing  metabasites  in  the

Branisko Mountains.

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             7

 Locality 

Branisko Mountains 

Èierna Hora Mountains 

 Sample 

VBÈH-48 

VBÈH-17 

VBÈH-15 

VBÈH-50 

Bujanová-214 

Lodiná 28/92 

 Position 

c 

r 

c 

r 

c 

r 

c 

r 

r 

c 

r 

c 

SiO

2

 

38.49 

38.45 

38.63 

38.34 

38.55 

38.28 

38.82 

38.09 

37.25 

38.30 

37.60 

36.87 

TiO

2

 

      0.15        0.13        0.07       0.00        0.10        0.00        0.03        0.28        0.06        0.20        0.10        0.12 

Al

2

O

3

 

22.00 

21.71 

21.52 

21.69 

21.59 

21.40 

21.58 

19.59 

21.45 

20.77 

20.82 

20.56 

FeO 

23.01 

26.38 

24.24 

27.61 

24.15 

28.04 

26.42 

27.44 

26.74 

26.00 

29.77 

32.36 

MnO 

      0.42        0.75        0.38        1.05        0.63        1.18        0.38        0.73        2.29        2.48        0.59           0.82     

MgO 

      4.71        5.12        5.82        5.21        5.13        3.46        5.23        4.01        2.41        1.59        1.98           1.45     

CaO 

11.44        8.13 

10.00        7.30        9.69        8.07        8.23        9.41        9.73 

10.39        8.45           8.46     

Total 

  100.22    100.67    100.66    100.80 

99.86    100.43    100.69 

99.58 

99.95 

99.73 

99.85    100.79 

Si 

      2.976        2.981        2.971        2.978        2.999        3.010        3.006        3.017        2.954        3.053        3.005        2.954 

Al 

      2.005        1.984        1.950        1.949        1.980        1.983        1.970        1.828        2.005        1.951        1.961        1.942 

Ti 

      0.009        0.008        0.004        0.000        0.006        0.000        0.002        0.017        0.003        0.012        0.006        0.007 

Fe

3+

 

      0.030        0.038        0.040        0.045        0.010        0.000        0.014        0.105        0.089        0.000        0.031        0.097 

Fe

2+

 

      1.458        1.673        1.519        1.748        1.561        1.844        1.697        1.713        1.675        1.733        1.955        2.061 

Mn 

      0.028        0.049        0.025        0.069        0.042        0.079        0.025        0.049        0.154        0.168        0.040        0.056 

Mg 

      0.543        0.592        0.667        0.603        0.595        0.406        0.604        0.473        0.285        0.189        0.236        0.173 

Ca 

      0.948        0.675        0.824        0.607        0.808        0.680        0.683        0.798        0.826        0.888        0.724        0.726 

alm 

      0.49        0.56        0.51        0.58        0.52        0.61        0.57        0.58 

56.98 

58.22      66.2 

    68.3 

Sps 

      0.01        0.02        0.01        0.02        0.01        0.03        0.01        0.02        5.23        5.63        1.4 

      1.9 

Py 

      0.18        0.20        0.22        0.20        0.20        0.14        0.20        0.15        9.69        6.34        8.0 

      5.7 

Grs 

      0.32        0.22        0.27        0.20        0.27        0.23        0.23        0.25 

28.10 

29.81      24.5 

    24.1 

 

 

 

 

 Locality 

Branisko Mountains 

Èierna Hora 

 Sample 

VBÈH-48 

             VBÈH-17 

  VBÈH-50     FG-2/99 

ultramafic rock 30/92 

 Position 

in gr 

in gr      matrix 

     in gr 

     in gr 

    matrix 

     in gr 

 

 

 

SiO

2

 

    53.25      53.37      52.89 

    54.02 

    52.88 

    53.88 

    52.93 

    52.94 

    53.20 

    53.84 

TiO

2

 

      0.21        0.12        0.17 

      0.16 

      0.23 

      0.09 

      0.25 

      0.20  

      0.22  

      0.10  

Al

2

O

3

 

      1.33        0.74        1.20 

      1.10 

      2.36 

      0.79 

      1.81 

      1.17  

      1.12  

      0.76  

FeO 

      8.72        9.57        9.70 

      8.40 

      9.28 

      9.74 

      7.01 

      3.77  

      3.80  

      4.01  

MnO 

      0.05        0.03        0.17 

      0.13 

      0.11 

      0.08 

      0.03 

      0.18  

      0.10  

      0.12  

MgO 

    14.20      13.86      13.46 

    14.45 

    13.23 

    13.68 

    14.03 

    15.80 

    15.83 

    16.89 

CaO 

    21.73      21.53      21.39 

    22.37 

    21.48 

    22.37 

    22.56 

    24.39 

    24.53 

    23.36 

Na

2

O 

      0.33        0.27        0.28 

      0.29 

      0.81 

      0.28 

      0.49 

      0.20  

      0.23  

      0.18  

Total 

    99.83      99.48      99.26 

  100.94 

  100.38 

  100.91 

    99.10 

    98.77 

    99.11 

    99.36 

Si 

      1.983        2.002        1.992 

      1.989 

      1.959 

      1.996 

      1.975 

      1.963 

      1.965 

      1.979 

Ti 

      0.006        0.003        0.005 

      0.004 

      0.006 

      0.003 

      0.007 

      0.006 

      0.006 

      0.003 

Al 

      0.058        0.033        0.053 

      0.048 

      0.103 

      0.034 

      0.080 

      0.051 

      0.049 

      0.033 

Fe

3+

 

      0.000        0.000        0.000 

      0.000 

      0.005 

      0.000 

      0.000 

      0.004 

      0.005 

      0.006 

Fe

2+

 

      0.272        0.300        0.305 

      0.259 

      0.282 

      0.302 

      0.219 

      0.113 

      0.113 

      0.117 

Mn 

      0.002        0.001        0.005 

      0.004 

      0.003 

      0.003 

      0.001 

      0.006 

      0.003 

      0.004 

Mg 

      0.788        0.775        0.756 

      0.793 

      0.731 

      0.755 

      0.781 

      0.874 

      0.872 

      0.926 

Ca 

      0.867        0.865        0.863 

      0.882 

      0.852 

      0.888 

      0.902 

      0.969 

      0.971 

      0.920 

Na 

      0.024        0.020        0.020 

      0.021 

      0.058 

      0.020 

      0.035 

      0.014 

      0.016 

      0.013 

En 

    39.9 

    39.1 

    39.2 

    40.1 

    36.8 

    38.0 

    41.0 

    44.43 

    44.41 

    44.41 

Fen 

    13.8 

    15.2 

    16.1 

    13.3 

    14.7 

    15.3 

   11.5 

      6.28 

      6.14 

      6.14 

Wo 

    43.9 

    43.7 

    44.7 

    44.6 

    43.0 

    44.7 

    47.4 

    49.29 

    49.45 

    49.45 

Jd 

     2.4 

      2.0 

      2.0 

      2.1 

      5.3 

      2.0 

      3.5 

 

 

 

X

Mg

 

     0.74        0.72        0.71 

      0.75 

      0.72 

      0.71 

      0.78 

      0.89 

      0.89 

      0.89 

 

 

 

Table 3: Microprobe analyses of clinopyroxene from metabasites of the Branisko Mountains and from metaperidotite of the Èierna Hora

Mountains.

Table 2: Core and rim composition of garnet in the garnet-pyroxene-bearing metabasites.

cores, garnets usually exhibit relatively flat compositional pro-

files with continuous increase of Fe and a decrease of Ca to-

wards the rim (Fig. 4b). Some garnet grains show decrease in

Mg towards the rim.

Pyroxene  forms  mostly  intergrowths  with  plagioclase

(Fig. 3a)  and  amphibole  in  the  matrix.  It  is  diopside  with

X

Mg

= 0.71–0.81 or with enstatite end-member contents of 38–

41 mol % (Table 3). The Mg-rich varieties form inclusions in

garnet. Jadeite content in clinopyroxene is low (2–6 mol %).

Plagioclase inclusions in garnet mostly have compositions

of An

30–40

, but plagioclase of An

10

 can also be found in garnet

(Table 4). Ca-rich plagioclase (An

42–53

) occurs at garnet rim or

with Ca-amphibole in the matrix. Plagioclase in symplectite is

relatively poor in Ca and its composition ranges from albite to

8                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

Table 4: Plagioclase composition in garnet-pyroxene-bearing metabasites (Branisko Mountains) and pyroxene-free metabasites (Èierna

Hora Mountains).

 Locality 

Branisko Mountains 

Èierna Hora 

 Sample 

VBÈH-48 

VBÈH-17 

VBÈH-50 

Bujanová Complex 

Lodiná Complex 

 Position 

    in gr 

   sympl 

     in gr 

  rim to gr      in gr 

  matrix 

     214 

    19/92 

    28/92 

    64.7 

SiO

2

 

    59.91 

    62.82 

    65.33 

    56.58 

    60.01 

    63.41 

    37.92 

    59.88 

    62.40 

    63.71 

Al

2

O

3

 

    26.10 

    24.71 

    21.94 

    28.04 

    25.46 

    23.59 

    20.56 

    25.22 

    23.77 

    22.72 

FeO 

      0.45 

      0.27 

      0.64 

      0.36 

      0.43 

      0.09 

      0.00 

      0.14 

      0.01 

      0.23 

CaO 

      7.49 

      5.46 

      2.02 

    10.06 

      6.95 

      5.01 

      8.04 

      6.82 

      4.50 

      4.39 

Na

2

O 

      6.32 

      7.13 

      9.42 

      5.33 

      7.26 

      8.02 

      7.05 

      7.53 

      8.91 

      8.92 

K

2

O 

      0.14 

      0.29 

      0.19 

      0.02 

      0.07 

      0.14 

      0.010 

      0.20 

      0.10 

      0.11 

Total 

  100.44 

  100.51 

    99.58 

  100.45 

  100.23 

  100.27 

    99.79 

  100.12          99.69       100.14 

Si 

      2.686 

      2.795 

      2.905 

      2.546 

      2.678 

      2.821 

      2.594 

      2.673 

      2.768 

      2.812 

Al 

      1.379 

      1.300 

      1.150 

      1.487 

      1.339 

      1.237 

      1.387 

      1.327 

      1.243 

      1.182 

Fe 

      0.017 

      0.010 

      0.024 

      0.014 

      0.016 

      0.003 

      0.00 

      0.005 

      0.000 

      0.008 

Ca 

      0.360 

      0.261 

      0.096 

      0.485 

      0.332 

      0.239 

      0.387 

      0.327 

      0.214 

      0.208 

Na 

      0.549 

      0.617 

      0.812 

      0.465 

      0.628 

      0.692 

      0.615 

      0.652 

      0.766 

      0.763 

K 

      0.008 

      0.017 

      0.011 

      0.001 

      0.004 

      0.008 

      0.001 

      0.011 

      0.006 

      0.006 

An 

      0.39 

      0.30 

      0.10 

      0.51 

      0.35 

      0.25 

      0.61 

      0.66 

      0.78 

      0.73 

Ab 

      0.61 

      0.70 

      0.90 

      0.49 

      0.65 

      0.75 

      0.39 

      0.33 

      0.22 

      0.21 

 

 

 

Fig. 5. Sps-Grs-Alm and Py-Grs-Alm diagrams of garnet in metab-

asites  from  the  Bujanová  and  Lodiná  Complexes  in  the  Èierna

Hora Mountains.

andesine  of  An

25

.  Three  textural  varieties  of  K-feldspar  are

present in the rock: 1 — inclusions in garnet, 2 — small grains

between phengite and plagioclase and 3 — narrow veinlets in

the matrix.

Amphibole  mostly  belongs  to  the  retrograde  phase  in  the

rocks. Besides tabular grains, it is fine-grained and occurs in

symplectites with plagioclase and pyroxene. Some amphibole

inclusions  in  garnet  contain  relics  of  clinopyroxene.  Micro-

probe analyses of amphibole are given in Table 5. There is no

compositional  variation  between  amphibole  occurring  in  the

matrix and that forming inclusions in garnet. On the basis of

the amphibole classification by Leake et al. (1997), it is most-

ly  tschermakite-magnesiohornblende  in  composition  with

X

Mg

=0.61–0.67,  Na

M4

=0.2–0.3.  Some  amphibole  grains  at

the contact with garnet are rich in Al (Al

VI

=1.43 a.p.f.u.) and

Fe (X

Mg

= 0.22) thus corresponding to alumino-ferrotscherma-

kite. Actinolite and actinolitic hornblende occur with epidote

or rim tschermakite. Epidote is common in the matrix being

relatively  low  in  Al  with  zoisite  end-member  content

Zo=(100[(–2+Al

tot)

)/(–2+Al

tot

+Fe

tot

)])=0.56.  Al-rich  epidote,

close to clinozoisite forms inclusions in garnet and has Zo=0.8

(Table 6).

Phengite,  associated  with  K-feldspar,  plagioclase  and  am-

phibole in the matrix, has relatively high Si=3.38 a.p.f.u. (Ta-

ble 6).  It  has  low  paragonite  end-member  with  X

Na

  (Na/

(Na+K))=0.025. Ilmenite has a composition close to ideal il-

menite with low MnO (0.9–2.2 wt. %) and MgO (0.1 wt. %)

contents.

Amphibolites of the Èierna Hora Mountains

According  to  major  and  trace  element  distribution

(Fig. 2a,b),  the  amphibolites  are  similar  to  garnet-pyroxene-

bearing metabasites of the Branisko Mountains. They consist

mostly of amphibole, plagioclase, variable amounts of quartz

and garnet. Rutile, ilmenite, apatite and rare K-feldspar repre-

sent  accessory  phases.  Garnet  forms  porphyroblasts  with  a

maximum size of 2 mm, enveloped by amphibole and quartz,

and containing inclusion trails of quartz (Fig. 3b). Peak meta-

morphic minerals preserved in some amphibolites are amphib-

ole,  garnet,  plagioclase,  ilmenite,  rutile  and  quartz.  Biotite

generally replaces amphibole and it frequently occurs close to

granite  bodies  in  the  Bujanová  Complex.  All  rocks  indicate

variable  degrees  of  retrogression,  which  resulted  in  the  ap-

pearance of epidote, chlorite, calcite, white mica and titanite.

The  garnet  from  amphibolites  of  the  Lodiná  Complex  is

generally rich in almandine and grossular (Alm

52–67

, Grs

23–31

,

Py

4–7

, Table 2). Spessartine content varies mostly between 2–

10 % and the high Mn content (Sps

18

) occurs in garnet core

from  sample  64.2  (Fig. 5).  The  Mn  content  decreases  while

Mg and X

Mg

 increase towards the rims. The majority of Ca-

rich garnet Grs

30

 were found in sample Fg-25/92. In compari-

son with the Lodiná Complex, the garnet from amphibolite of

the Bujanová Complex has relatively Mg-rich rim (Alm

56–58

,

Grs

27–29

, Py

6–9

, Sps

4–5

).

The anorthite content in plagioclase ranges between (An

19–43

).

The Ca-rich plagioclase (An

43

) comes from sample Fg-25/92 and

Na-rich plagioclase was identified in samples 64.2. and 64.7.

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             9

Table 5: Representative analyses of amphibole from garnet-pyroxene-bearing metabasites (Branisko Mountains) and garnet-bearing me-

tabasites (Èierna Hora Mountains).

Amphibole  compositions  mostly  correspond  to  magnesio-

hornblende, tschermakite and ferro-tschermakite with Si=6.0–

7.0 and Ca=1.9–1.5 a.p.f.u. (Table 5). The total Al contents in

amphiboles  range  between  2.0–3.1 a.p.f.u.  and  alumino-

ferrotschermakite with Al

VI 

>1.0 occurs adjacent to the garnet.

There  is  no  regular  variation  in  Ti  contents  in  amphibole

(Ti=0.03–0.10 a.p.f.u.). Some amphibole varieties are rich in

Na=0.5–0.8 and Na

M4

= 0.3–0.5 a.p.f.u. No difference exists in

Na contents in amphiboles from the Lodiná and Bujanová Com-

plexes. Except for the sample Fg-25/92, the majority of Na-rich

amphibole come from garnet-bearing amphibolite. The Na con-

tent indicates a negative correlation with Si and X

Mg

 ratios in

amphibole.

Biotite occurring in some amphibolites exhibits X

Mg

=0.48–

0.65.  Accessory  muscovite  with  Si=3.188  a.p.f.u.  (Table 6)

was found as inclusions in epidote, which occurs in garnet of

the  Bujanová  Complex.  Phengite  (Si=3.3  a.p.f.u.)  replaces

plagioclase.

Accessory  ilmenite  has  MnO=2.51  with  5.5 mol %  gei-

kielite  content.  Maximum  Al

2

O

3

  in  analysed  titanite  attains

1.65 wt. %.  Most  epidote  in  amphibolite  has  zoisite  content

ranging  between  40–50 mol %.  However,  epidote  associated

with  muscovite  in  garnet  from  the  Bujanová  Complex  has

72 mol % zoisite content. The majority of Fe-rich epidote va-

riety, having 13 mol % zoisite, replaces garnet.

Metaultramafic rock from the Èierna Hora Mountains

A  body  of  serpentinized  ultramafic  rock  about  2 m  long

(sample 30/92) was found to occur in amphibolite of the Bu-

janová Complex. It consists of amphibole, antigorite and small

amounts of clinopyroxene, ilmenite-magnetite and phlogopite.

Locality 

Branisko 

Èierna H. 

Sample 

FG-2/99 

214 

 

Ep 

Ph 

Ilm 

Ms 

Position 

in gr 

matrix 

matrix 

in gr 

In Ep 

SiO

2

 

  38.52 

  39.32 

  50.44 

    0.30 

  48.10 

TiO

2

 

    0.05 

    0.10 

    0.06 

  51.78 

    0.01 

Al

2

O

3

 

  30.67 

  27.50 

  30.80 

    0.14 

  37.14 

FeO 

    3.15 

    6.08 

    2.06 

  46.05 

    0.84 

MnO 

    0.09 

    0.04 

    0.00 

    0.83 

    0.08 

MgO 

    0.00 

    0.00 

    1.70 

    0.10 

    0.18 

CaO 

  23.17 

  22.67 

    0.04 

    0.18 

    0.00 

Na

2

O 

    0.04 

    0.34 

    0.18 

    0.51 

    0.26 

K

2

O 

    0.00 

    0.00 

  10.30 

    0.05 

    9.46 

Total 

95.69  96.05 

95.58 

  99.94 

  96.1 

Si 

    3.012      3.088 

    3.377      0.008      3.192 

Ti 

    0.003      0.006 

    0.003      0.973      0.000 

Al 

    2.826      2.545 

    2.430      0.004      2.905 

Fe

3+

 

    0.206      0.399 

    0.000      0.000      0 

Fe

2+

 

    0.000      0.000 

    0.115      0.962      0.046 

Mn 

    0.006      0.003 

    0.000      0.018      0.004 

Mg 

    0.000      0.000 

    0.169      0.004      0.018 

Ca 

    1.941      1.908 

    0.003      0.005      0.000 

Na 

    0.006      0.051 

    0.023      0.025      0.033 

K 

    0.000      0.000 

    0.879      0.001      0.801 

Zo 

    0.80 

    0.58 

 

 

 

 

 

 

Table 6:  Microprobe  analyses  of  epidote,  white  mica  and  ilmenite

from Branisko and Èierna Hora Mountains.

Clinopyroxene and amphibole represent igneous phases in the

rock. Rhombohedral pseudomorphs of antigorite, enclosed in

poikilitic grains of amphibole, suggest the presence of original

olivine.  On  the  basis  of  modal  (amphibole)  and  normative

mineral  contents,  the  ultramafic  rock  corresponds  to  pyrox-

ene-amphibole peridotite with 55 vol. % amphibole, 20 vol. %

 

Locality 

Branisko Mountains 

 

Èierna Hora 

 Sample 

VBÈH-15 

 

VBÈH-48 

 

VBÈH-50  VBÈH-17    Bujanová Complex 

Lodiná Complex 

 Position 

in gr 

in gr 

sympl 

sympl 

matrix 

matrix 

 

214 

20/92 

28/92 

64.2 

SiO

2

 

    46.34 

    41.10 

    44.64 

    47.13 

    44.33 

    49.84 

      43.15 

    40.63 

    41.61 

    40.91 

TiO

2

 

      0.88 

      0.00 

      1.73 

      1.41 

      0.93 

      1.03 

      12.61 

      0.38 

      0.48 

      0.52 

Al

2

O

3

 

    10.95 

    17.62 

    11.67 

      9.08 

    11.42 

      7.86 

        1.02 

    15.62 

    14.22 

    14.25 

FeO 

    13.94 

    22.00 

    14.63 

    14.25 

    17.13 

    13.31 

      17.09 

    18.79 

    18.59 

    20.78 

MnO 

      0.09 

      0.08 

      0.09 

      0.06 

      0.03 

      0.14 

        0.20 

      0.00 

      0.25 

      0.19 

MgO 

    11.89 

      3.30 

    11.31 

    12.44 

    10.46 

    14.00 

        8.69 

      7.66 

      8.69 

      6.69 

CaO 

    11.38 

    11.23 

    10.88 

    10.86 

    11.16 

    11.19 

      11.08 

    10.38 

      9.38 

    10.03 

Na

2

O 

      1.23 

      0.70 

      1.44 

      1.11 

      1.42 

      1.03 

        1.49 

      2.10 

      2.06 

      2.12 

K

2

O 

      0.56 

      0.63 

      0.77 

      0.53 

      0.55 

      0.07 

        0.54 

      0.33 

      0.46 

      0.18 

Total 

    97.26 

    96.66 

    97.15 

    96.87 

    97.45 

    98.47 

      95.86 

    96.07 

    95.86 

    94.97 

Si 

      6.741 

      6.269 

      6.530 

      6.853 

      6.516 

      7.043 

        6.509 

      6.123 

      6.208 

      6.255 

Al

IV

 

      1.259 

      1.731 

      1.470 

      1.147 

      1.484 

      0.957 

        1.491 

      1.877 

      1.792 

      1.745 

Al

VI

 

      0.619 

      1.435 

      0.542 

      0.410 

      0.495 

      0.351 

        0.750 

      0.898 

      0.708 

      0.823 

Ti 

      0.096 

      0.000 

      0.190 

      0.154 

      0.103 

      0.110 

        0.115 

      0.043 

      0.054 

      0.060 

Fe

3+

 

      0.226 

      0.148 

      0.293 

      0.318 

      0.387 

      0.352 

        0.195 

      0.288 

      0.431 

      0.426 

Fe

2+

 

      1.470 

      2.657 

      1.496 

      1.414 

      1.719 

      1.221 

        1.961 

      2.051 

      1.844 

      2.141 

Mn 

      0.011 

      0.010 

      0.011 

      0.008 

      0.004 

      0.017 

        0.025 

      0.000 

      0.032 

      0.025 

Mg 

      2.578 

      0.750 

      2.468 

      2.697 

      2.292 

      2.949 

        1.955 

      1.721 

      1.931 

      1.525 

Ca 

      1.774 

      1.835 

      1.705 

      1.691 

      1.758 

      1.694 

        1.790 

      1.677 

      1.500 

      1.642 

Na

M4

 

      0.226 

      0.165 

      0.295 

      0.309 

      0.242 

      0.282 

        0.210 

      0.323 

      0.500 

      0.358 

Na(A) 

      0.120 

      0.042 

      0.113 

      0.003 

      0.163 

      0.000 

        0.226 

      0.290 

      0.095 

      0.271 

K 

      0.104 

      0.123 

      0.143 

      0.099 

      0.103 

      0.013 

        0.105 

      0.064 

      0.088 

      0.036 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

Mg

 

      0.64 

      0.22 

      0.62 

      0.66 

      0.57 

      0.71 

        0.50 

      0.46 

      0.51 

      0.42 

10                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

olivine,  and  10 vol. %  pyroxene.  Chemical  composition  of

major elements is summarized in Table 1.

Some pseudomorphs are formed by phlogopite (X

Mg

=0.89)

and ilmenite-magnetite. Pyroxene is diopside with X

Mg

= 0.88

(Table 3). Amphibole corresponds to pargasite with low Na

M4

content  <0.1 a.p.f.u.  In  comparison  with  metamorphic  am-

phiboles  in  amphibolites  with  X

Mg

=0.61–0.67,  it  has  higher

X

Mg

=0.82–0.86, which confirms comagmatic origin with py-

roxene.  Serpentine  is  antigorite  with  FeO=4.75 wt. %

(X

Mg

=0.94).

Permian diorite

The diorite is a medium-grained rock with relict ophitic tex-

ture. It is formed by tabular plagioclase (2–3 mm) and pseudo-

morphs of chlorite and epidote after amphibole and locally af-

ter clinopyroxene. Myrmekite of quartz + K-feldspar occurs in

intergranular space and also rimming plagioclase. Plagioclase

is  partly  replaced  by  fine-grained  epidote,  pumpellyite  and

rare prehnite. In addition to individual grains, the pumpellyite

forms inclusions in epidote (Fig. 3c,d). Locally occurring ti-

tanite forms grains up to 2 mm in size containing inclusions of

plagioclase  and  epidote.  Brownish-green  amphibole  is  re-

placed by epidote, chlorite and by pale green amphibole. Rela-

tively large quartz grains (0.5 mm) show deformation bands.

Accessory phengite (Si=3.388 a.p.f.u.), calcite and apatite are

also present.

The relict igneous pyroxene is diopside with X

Mg

=0.74 (Ta-

ble 7) and the brownish green amphibole corresponds to mag-

nesiohornblende. It has relatively high values of Fe

3+

=0.6 and

Na

M4

=0.4–0.5 a.p.f.u.  Metamorphic  amphibole  corresponds

to  actinolite  with  Si >7.0 a.p.f.u.  All  analysed  pumpellyite

grains are rich in X

Fe

= 0.3–0.4 with X

Mg

=0.4–0.5. Represen-

tative analyses of pumpellyite and prehnite are shown in Ta-

ble 7. Epidote associated with pumpellyite is high in Fe

3+

 with

zoisite end-member composition equal to 10–17 mol %. Some

epidote  grains  indicate  sector  zoning  (Fig. 3d).  Microprobe

analyses  of  chlorite  associated  with  pumpellyite  have

X

Mg

=Mg/(Mg+Fe

2+

)

 

around 0.5.

Metamorphic conditions

Garnet-pyroxene-bearing metabasites

Textural relations indicate that the studied metabasites have

suffered  retrogression  and  their  peak  mineral  assemblages

were  mostly  replaced  or  re-equilibrated  at  lower  P-T  condi-

tions to various degree. The only possible prograde reaction:

Zo + Qtz = Gr + An + H

2

O                     (1)

can be indicated by the presence of clinozoisite inclusions in

garnet.  This  reaction  yields  pressure  of  1.1 GPa  for  700 

°

C

(Fig. 6) using plagioclase composition (An

40

) and thermody-

namic  datasets  of  Berman  (1988)  and  the  TWEEQ  program

(Berman 1991, version 2.02), updated in 1996.

Garnet with inclusions of clinopyroxene, plagioclase and il-

menite records peak P-T conditions and can be used for ther-

mobarometric  calculations.  Temperatures  obtained  using  dif-

ferent calibrations of the garnet-clinopyroxene geothermometer

are  presented  in  Table 8.  Core  composition  gave  relatively

high  temperatures  (650–767 

°

C),  when  compared  with  the

garnet rim (586–717 

°

C).  The  calibrations  by  Ellis  &  Green

(1979), Powell (1985), Sengupta et al. (1989) and Ganguly et

al. (1996), yield higher temperatures for core composition of

garnet (average 749, 742, 730 and 716 

°

C, respectively) than

those  by  Ai  (1994)  and  Ravna  (2000)  (average  691  and

690 

°

C).

Pressure estimated by garnet-clinopyroxene and plagioclase

barometry  of  Powell  &  Holland  (1988)  and  Eckert  et  al.

(1991) using plagioclase inclusions in garnet (An

30–40

) ranges

between 0.98–1.28 GPa. Higher pressures can be obtained, if

plagioclase  composition  in  inclusions  with  lower  anorthite

content is used. Equilibrium of plagioclase and clinopyroxene

with host garnet enables us to use the TWEEQ program for the

reactions:

Alm + Grs + Qtz = Hed + An                    (2)

Grs + Prp + Qtz = Di + An                         (3)

Alm + Di = Prp + Hed                                (4)

The intersections of these reactions give pressures of 1.28–

1.40 GPa at 700–770 

°

C (Fig. 6). Considering equilibrium be-

tween phengite and K-feldspar, the pressure corresponding to

the transition between amphibolite and eclogite facies meta-

morphism  (1.3 GPa  at  700 

°

C)  can  be  derived  from  Si

(3.38 a.p.f.u.) isopleths by Massonne & Schreyer (1987).

The  ubiquitous  symplectites  of  Na-poor  pyroxene  and  al-

bite-rich plagioclase are usually considered as a result of de-

Fig. 6.  Calculated  P-T  conditions  for  garnet-pyroxene-bearing  me-

tabasites in the Branisko Mountains. Two vertical lines show lower

and  upper  temperature  limits  obtained  using  garnet-clinopyroxene

thermometry  (Table 8).  Squares  and  circles  are  average  tempera-

tures and pressures, calculated for core and rim compositions of gar-

net  using  the  garnet-clinopyroxene-plagioclase  thermobarometry.

Stars are intersections of reactions (2–4) obtained using the TWEEQ

program. Isopleths of Si in phengite (Si=3.4 and 3.3) are according

to Massonne & Schreyer (1987). Dashed line shows temperature of

amphibole-plagioclase equilibrium at 0.5–1.0 GPa (Holland & Blun-

dy 1994).

3+

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             11

Table 7: Microprobe analyses of igneous pyroxene and metamorphic minerals from metadiorite of the Choè Nappe in the Èierna Hora

Mountains.

 

    Px 

Mg-Hbl 

    Act 

   Pmp 

  Pmp 

   Prh 

    Ep 

    Ep 

   Chl 

Ms in Ab 

SiO

2

   

  52.51 

  44.84 

  51.23 

  36.89 

  35.95 

  43.84 

  36.13 

  37.15 

  25.90 

  49.71 

TiO

2

   

    0.28 

    1.02 

    0.13 

    0.06 

    0.05 

    0.02 

    0.08 

    0.02 

    0.00 

    0.07 

Al

2

O

3

  

    2.13 

    3.79 

    0.34 

  24.43 

  22.05 

  23.11 

  18.40 

  22.98 

  18.54 

  30.87 

Fe

2

O

3

 

    0.00 

    5.10 

    1.70 

    2.90 

    6.10 

    0.00 

  18.73 

  13.88 

    0.00 

    0.00 

FeO     

    9.60 

  18.69 

  19.61 

    4.20 

    4.27 

    0.28 

    0.00 

    0.00 

  28.82 

    2.39 

MnO     

    0.32 

    0.45 

    0.53 

    0.15 

    0.13 

    0.04 

    0.01 

    0.16 

    0.34 

    0.00 

MgO     

  15.36 

    9.04 

  10.22 

    1.70 

    1.59 

    0.22 

    0.06 

    0.00 

  13.78 

    1.27 

CaO     

  19.48 

    9.27 

  11.77 

    0.06 

    0.00 

  25.57 

  22.77 

  22.59 

    0.16 

    0.08 

Na

2

O    

    0.26 

    2.15 

    0.01 

    0.02 

    0.01 

    0.04 

    0.00 

    0.00 

    0.00 

    0.17 

K

2

O     

    0.02 

    0.72 

    0.06 

  22.82 

  22.66 

    0.00 

    0.00 

    0.00 

    0.06 

    9.59 

F 

 

    0.55 

    0.00 

    0.27 

    0.39 

 

 

 

 

 

Total 

  99.98 

  95.12 

  95.6 

  93.500 

  93.200 

  93.12 

  96.18 

  96.78 

  87.60 

  94.15 

Si      

    1.948 

    6.989 

    7.826 

    5.983 

    5.944 

    3.095 

    2.999 

    2.994 

5.592 

    3.388 

Al

IV

    

    0.052 

    0.697 

    0.061 

    0.017 

    0.056 

    0.000 

    0.001 

    0.006 

2.408 

    0.612 

Al

VI

 

    0.041 

    0.000 

    0.014 

    4.652 

    4.240 

    1.923 

    1.798 

    2.171 

2.310 

    1.768 

Ti      

    0.008 

    0.119 

    0.000 

    0.008 

    0.006 

    0.001 

    0.005 

    0.001 

0.000 

    0.004 

Fe

3+

 

    0.000 

    0.599 

    0.196 

    0.000 

    0.000 

    0.000 

    1.170 

    0.842 

0.00 

    0.000 

Fe

2+

  

    0.298 

    2.436 

    2.505 

    0.569 

    0.590 

    0.017 

    0.000 

    0.000 

5.203 

    0.135 

Mn      

    0.010 

    0.060 

    0.069 

    0.021 

    0.018 

    0.002 

    0.001 

    0.011 

0.062 

    0.000 

Mg      

    0.849 

    2.101 

    2.329 

    0.410 

    0.391 

    0.023 

    0.007 

    0.000 

4.433 

    0.129 

Ca      

    0.774 

    1.548 

    1.926 

    3.966 

    4.013 

    1.934 

    2.025 

    1.951 

0.037 

    0.006 

Na      

    0.019 

    0.650 

    0.003 

    0.020 

    0.000 

    0.005 

    0.000 

    0.000 

0.017 

    0.023 

K       

    0.001 

    0.143 

    0.011 

    0.005 

    0.001 

    0.000 

    0.000 

    0.000 

0.000 

    0.834 

F 

    0.000 

    0.048 

    0.00 

    0.138 

    0.205 

    0.000 

    0.000 

    0.000 

0.000 

    0.000 

X

Mg

 

    0.74 

    0.52 

 

    0.410 

    0.391 

 

 

 

0.53 

 

X

Fe3

   

 

 

 

    0.384 

    0.562 

 

 

 

 

 

composition of Na-rich pyroxene during retrogression (Joanny

et al. 1991; O’Brien et al. 1992). An alternative interpretation

for symplectite formation through prograde reaction of amphib-

ole  + epidote  + quartz  =  clinopyroxene  + plagioclase + garnet

in metabasites from Malá Fatra Mountains has been suggested

by  Korikovsky  &  Hovorka  (2001).  Since  no  relic  of  Na-

clinopyroxene  (omphacite)  was  found  in  these  rocks,  the

mechanism of symplectite formation remains unclear. Further

retrogression  took  place  when  the  rocks  had  become  acces-

sible to externally derived fluids. The presence of magnesio-

hornblende, and later epidote and actinolite argues for infiltra-

tion of the rocks by fluids during the late stage of metamor-

phism.  Temperature  conditions  of  the  symplectite  formation

deduced  from  the  amphibole-plagioclase  thermometer  based

on the equation by Holland & Blundy (1994), are 652–717 

°

C

at 0.5 and 1.0 GPa for various samples. When considering an

average  temperature  of  670 

°

C  for  symplectite  formation,  a

Table 8:  Temperatures  (°C)  and  pressures  (GPa),  calculated  using  the  garnet-clinopyroxene-plagioclase  thermobarometry  for  metaba-

sites of the Branisko Mountains.

Sample 

VBÈH-48 

VBÈH-17 

VBÈH-50 

FG-2/99 

average 

r — rim, c — core 

     c 

     r 

     c 

     r 

     c 

     r 

    c 

     r 

       c 

      r 

Ellis & Green (1979) 

 767 

 681 

 759 

 646 

 723 

 674 

 747 

 676 

    749 

   669 

Powell (1985) 

 750 

 660 

 741 

 623 

 702 

 653 

 728 

 680 

    730 

   654 

Sengupta et al. (1989) 

 711 

 689 

 713 

 665 

 738 

 708 

 703 

 650 

    716 

   678 

Ai (1994) 

 710 

 624 

 705 

 586 

 650 

 615 

 697 

 665 

    691 

   623 

Ravna (2000) 

 708 

 639 

 709 

 601 

 653 

 619 

 691 

 653 

    690 

   628 

Ganguly (1996) 

 748 

 715 

 754 

 717 

 737 

 680 

 730 

 670 

    742 

   696 

Powell & Holland (1988) 

     1.20 

     0.97       0.98       0.73       1.07       1.07       1.13       1.03          1.10         0.95 

Eckert et al. (1991) 

     1.28 

     1.07       1.06       0.82       1.17       1.16       1.23       1.12          1.19         1.04 

 

 

 

 

 

pressure of 0.8 GPa can be assumed according to the equilib-

rium reaction:

Tsc + Jd + Di = Ab + An + Parg                    (5)

calculated  using  mineral  composition  and  the  TWEEQ  pro-

gram  (Fig. 6).  Lower  temperatures  corresponding  to  condi-

tions of the greenschist facies can be considered for actinolite

rimming the magnesiohornblende or occurring with epidote.

Garnet amphibolite of the Èierna Hora Mountains

The  results  of  garnet-amphibole  thermometry  (Graham  &

Powell 1984; Perchuk et al. 1985; Ravna 2000b) are given in

Table 9. Calibration by Graham & Powell (1984) yielded av-

erage temperatures of 572 

°

C for the Lodiná and 618 

°

C for

the Bujanová Complexes. Lower temperatures of 475–501 

°

C

12                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

for  the  Lodiná  and  530–568 

°

C  for  the  Bujanová  Complex

were  obtained  by  the  methods  of  Perchuk  et  al.  (1985)  and

Ravna (2000b). Metamorphic temperatures, calculated by the

method of Graham and Powell are consistent with that report-

ed by Korikovsky et al. (1990) and Jacko et al. (1990) who ob-

tained 520–540 

°

C for the Lodiná Complex and 620–625 

°

C

Fig. 7.  Calculated  P-T  conditions  for  Variscan  metamorphism  in

basement rocks of the Lodiná and Bujanová Complexes and for Al-

pine metamorphism of dolerite of the Choè Nappe. Numbers 6–14

correspond to reactions:

Ts = Py + Gr + An + Qtz + W                         (6)

Ts + Ab = An + Py + Qtz + Prg + W              (7)

Ts + Py + Gr + Ab = An + Qtz + Prg              (8)

Prg + Ts = Ab + Gr + Py + W                         (9)

Ts + Gr + Ab = An + Qtz + Prg + W            (10)

An + Qtz + Prg = Py + Gr + Ab + W            (11)

Pmp + Qtz = Cz + Chl + Pre + W                 (12)

Pmp + Chl + Qtz = Cz + Tr + W                   (13)

Pmp + An = Cz + Chl + Qtz + W                  (14)

Circles  are  intersections  of  reactions  6–11,  calculated  using  the

TWEEQ.  Stars  correspond  to  temperatures  and  pressures  obtained

by Gr-Amph-(Pl-Qtz) thermo(barometry) as in Table 9. Open sym-

bols are from the Bujanová and solid symbols from the Lodiná Com-

plexes.  Reactions  12–14  for  pumpellyite-bearing  assemblage  in  di-

orite  are  calculated  using  the  Thermo-Calc  Programs.  The  facies

boundaries of low-grade rocks according to Liou et al. (1987) are:

ZEO — zeolite, PrA — prehnite-actinolite, PrP — prehnite-pumpel-

lyite, PA — prehnite-actinolite and GS — greenschist facies.

for  the  Bujanová  Complex.  Temperatures  of  650–700 

°

C  in

the pressure range of 0.5–1.0 GPa were obtained by amphib-

ole-plagioclase thermometry by Holland & Blundy (1994) for

both complexes.

Pressures  calculated  by  garnet-amphibole-plagioclase-

quartz  barometry  (Kohn  &  Spear  1990)  range  between  0.7–

1.1 GPa  (average  0.97 GPa  at  600 

°

C)  for  the  Lodiná  and

0.8 GPa for the Bujanová Complex. The equilibrium reactions

(6–11, Fig. 7) calculated using the TWEEQ program-version

2.02 (Berman 1988) in the system CMASH yielded average

temperature and pressure of 641 

°

C and 1.12 GPa for the Lod-

iná  Complex.  A  relatively  higher  temperature  of  710 

°

C  at

1.09 GPa was obtained for the Bujanová Complex.

Permian diorite

The  presence  of  prehnite+pumpellyite+epidote+albite  as-

semblage well defines the P-T field of very low-grade meta-

morphism in Permian diorite. The metamorphic conditions for

this assemblage were calculated using the software Thermo-

Calc (version 3.1, Holland & Powell 1998). The activity mod-

el for pumpellyite [4(X

M2

)(X

M2

)] was taken from Evans (1990)

and for prehnite (X

M2

) from Frey et al. (1991). The calculated

equilibrium reaction (12) for this assemblage crosses the preh-

nite-pumpellyite facies at 240 

°

C/0.3 GPa to 360 

°

C/0.38 GPa

(Fig. 7). The higher pressure limit based on this calculation is

confirmed by the presence of only a small amount of prehnite

by comparison with pumpellyite and by the reactions involv-

ing actinolite (13) and plagioclase (14) which intersect each

other at 0.38–0.40 GPa/250 

°

C. A temperature of 250 

°

C for

sedimentary sequences of the Choè Nappe was previously cal-

culated  using  the  illite  crystallinity  in  pelitic  rocks  (Kori-

kovsky et al. 1992).

Discussion

Garnet-pyroxene metabasites seem to be common constitu-

ents of leptynite-amphibolite complexes not only in the Tatric

Unit,  but  also  at  many  other  localities  of  the  European

Variscides  (Hovorka  &  Méres  1997  and  references  herein).

Fig. 2a,b  show  chondrite-normalized  REE  patterns  and

Nb :Ta :Th distributions in leptinite-amphibolites of the Massif

Central, France (cf. Pin & Marini 1993), and in amphibolized

eclogite of the Speik Complex in the Eastern Alps (Faryad et

al. 2002). Major and trace element distribution in garnet-py-

roxene metabasites of the leptynite-amphibolite complex, in-

cluding that of the Branisko Mountains indicate that their pro-

 

Lodiná Complex 

Bujanová Complex 

 

    25/92 

     64.2 

     64.7 

     64.7 

    28/92 

    28/92 

   average 

      214 

      214 

T  (GP) 

   606 

   565 

   593 

   545 

   606 

   520 

   572.5 

   609 

   625 

T  (P) 

   540 

   499 

   527 

   481 

   504 

   458 

   501.5 

   530 

   545 

T  (R) 

   515 

   493 

   494 

   424 

   518 

   409 

   475.5 

   542 

   568 

P  (KS) 

0.71 

       1.04 

       1.06 

       1.02 

       1.05 

       0.93 

       0.97  

       0.81 

       0.82 

T/P (TWEEQ)  

665/1.04 

617/1.24 

608/1.12 

 

675/1.11 

 

641/1.12 

715/1.09 

705/1.08 

 

 

 

Table 9: Summary of calculated P-T conditions for garnet amphibolites of the Èierna Hora Mountains. GP — Graham & Powell (1984), P —

Perchuk et al. (1985), R — Ravna (2000), KS — Kohn & Spear (1990).

Mg

Al

Al

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             13

Table 10:  Summary  of  mineral  compositions  and  estimated  maxi-

mum P-T conditions for garnet-pyroxene-bearing metabasites in the

Western Carpathians. 1 — Janák & Lupták (1997), 2 — Hovorka et

al. (1992), 3 — Hovorka & Méres (1990), 4 — Janák et al. (1996),

5 — Spišiak & Pitoòák (1990), 6 — this study.

 

Malá Fatra  Tribeè  Z. Tatry  N. Tatry  Branisko 

Grs 

     28–33 

26     23–25     26–27     20–32 

Py 

       3–12 

 13–16     11–16     22–24     18–20 

 

Gr 

Alm 

     57–61 

 55–58     56–59     48–49     49–60 

Cpx  X

Mg

 

     60–67 

 73–76     71–76     79–81     71–81 

Pl 

An 

     26–39 

 30–31   

 

   25–53 

T/P  GPa/

o

C 

740/1.1 

 

750/1.7 

 

750/1.3 

References 

1, 2 

3 

4 

5 

6 

 

 

 

 

tolith  crystallized  from  relatively  undifferentiated  basaltic

magma. They are mostly comparable to IAT basaltic magma

produced in the arc or back-arc geodynamic setting. Although

the interpretation of the geodynamic setting could not be fully

unambiguous,  due  to  possible  magma  contamination  with

continental crust material (cf. Pin & Marini 1993), the genera-

tion of the original magma by partial melting of depleted man-

tle in the back-arc basin setting appears to be most likely. In

this case the garnet-pyroxene-bearing rocks may represent rel-

ics  of  an  ancient  oceanic  crust  and  their  HP  metamorphism

may reflect metamorphic processes in a subduction zone.

The most common feature of all garnet-clinopyroxene-bear-

ing rocks from the Western Carpathians is the presence of Mn-

poor  and  Ca-rich  garnet,  which  is  similar  to  that  from  the

Branisko Mountains (Table 10). The pyrope content is in the

range of 12–20 mol %, but relatively Mg-poor garnet (Py

3–12

)

comes from the Malá Fatra Mountains. The maximum temper-

ature  and  pressure  estimated  for  the  Malá  Fatra  Mountains

were  700–750 

°

C  and  0.8–1.0 GPa  (Janák  &  Lupták  1997)

and that of the Western Tatra Mountains ca. 1.6 GPa at 750 

°

C

(Janák et al. 1996). Recently, Janák et al. (2003) reported the

presence of omphacite as inclusions in garnet and accordingly

estimated a pressure of 1.8–2.1 GPa at 670–740 

°

C. A possi-

ble equivalent of the LAC in the Gemeric Unit is the Klatov

Group (Hovorka et al. 1984; Faryad 1990). Garnet-pyroxene-

bearing metabasites were reported by Rozlozsnik (1935) and

Rozložník (1965), but no mineral analyses are available from

these rocks. Some garnet cores from their pyroxene-free equiv-

alents are rich in Mg and Ca (Grs

20–27

, Py

19–23

, Alm

48–60

) like

those  in  the  Branisko  metabasites.  Maximum  pressure  and

temperature  of  1.0 GPa  and  700 

°

C  were  calculated  for  the

Klatov Group metabasites (Faryad 1990).

Petrological  study  of  garnet-pyroxene-bearing  metabasites

from  the  Branisko  Mountains  provides  information  on  their

retrograde P-T path. Textural relations indicate two stages for

the  Branisko  Mountains  metabasites:  1  —  the  high-grade

stage occurred at P-T conditions close to the boundary of am-

phibolite-eclogite facies (1.3 GPa at 700–750 

°

C, Fig. 6), 2 —

Transition to amphibolite facies conditions is indicated by the

formation  of  symplectite  of  clinopyroxene  and  plagioclase

with amphibole. The only temperature indicator in the matrix

or in the intergrowths is the amphibole-plagioclase pair, which

gives a temperature of ca. 600 

°

C. A nearly isothermal decom-

pression down to 0.8 GPa at 670 

°

C is suggested by the equi-

librium reaction of minerals in the symplectite. Crystallization

of epidote, actinolite replacing amphibole, chlorite and Fe-ox-

ide appear to be connected with the late stage of retrogression.

The presence of metaultramafite in the Bujanová Complex of

the Èierna Hora Mountains, supports the interpretation, which

is in favour of lithological similarities between the Bujanová

Complex  and  the  Branisko  Mountains  (Jacko  et  al.  1990).

However, the peak metamorphic conditions obtained for the

Èierna Hora Mountains correspond to those of amphibolite

facies.

The  ages  of  the  magmatic  crystallization  of  garnet-pyrox-

ene-bearing rocks and their peak P-T metamorphic conditions

are only poorly constrained. A minimum age of 514±24 Ma

for magmatic crystallization of leptynite from the LAC in the

Veporic Unit was deduced from the upper intercept age of U-Pb

zircon dating (Putiš et al. 2001). The lower intercept age of

348±31 Ma is related to their retrogression under amphibolite

facies  conditions.  The  possible  age  of  the  amphibole  facies

stage metamorphism in the Veporic Unit is also supported by

Ar-Ar dating on hornblende, which yielded a cooling age of

ca. 358 Ma (Dallmeyer et al. 1996). Migmatites of the Tatric

Unit (in the High Tatra Mountains) showed concordant zircon

ages of 356 and 330 Ma (Poller & Todt 2001), but porphyric

orthogneiss gave an age of 406 Ma (Poller et al. 2000). The

medium-pressure Variscan metamorphism in the Western Car-

pathians is confirmed by many mineral age dates as well as by

acid and mafic intrusions (ca. 360–330 Ma, see Krá¾ 1994, for

review).  Textural  relations  and  mineral  compositions,  dis-

cussed in this study in combination with available information

on  metamorphism  and  geochronological  data  from  similar

rocks in other units in the Western Carpathians suggest a long-

term and polyphase evolution of the Western Carpathian base-

ment during pre-Alpine history. According to data discussed

above, the Upper lithotectonic unit with a leptynite-amphibo-

lite complex is either of lower crustal origin or it represents

part of a subduction zone (?). In the latter case, the rocks can

be  compared  with  the  Speik  Complex  in  the  Eastern  Alps,

where early Variscan (397 Ma) HP metamorphism (Faryad et

al.  2002)  was  followed  by  medium-pressure  metamorphism.

The latter metamorphic event with relatively lower geothermal

gradient  of  ca  30 

°

C/km  is  ascribed  to  lower  Carboniferous

continental  plate  collision  and  subsequent  granite  intrusions

(Neubauer & Handler 2000).

In  many  regionally  metamorphosed  terranes,  pumpellyite

commonly coexists with prehnite, epidote and actinolite (Cho

et al. 1987). Some descriptions of field relations and mineral

assemblages,  chemical  compositions  and  textures  of  such

rocks  (Coombs  et  al.  1977;  Liou  et  al.  1985)  indicate  that

pumpellyite-actinolite facies occupies a P-T intermediate field

between the prehnite-pumpellyite, blueschist and greenschist

facies. In agreement with petrogenetic grid for very low-grade

rocks  (Cho  et  al.  1987;  Springer  et  al.  1992),  the  minimum

metamorphic  temperature  of  200–250 

°

C  at  0.2–0.3 GPa  es-

tablished for the studied metadiorite is considered with respect

to the absence of zeolite. The occurrence of only accessory pre-

hnite  in  the  assemblage  Pmp + Act + Ep (+ Chl + Ab + Qtz)

from the Choè Nappe diorite suggests a deeply buried rock se-

quence.  This  assemblage  was  described  by  Vrána  &  Vozár

(1969) in diorite of the Choè Nappe at Nižná Boca in the Níz-

ke Tatry Mountains.

14                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

Although the root zone of the Choè Nappe is not sufficient-

ly known, the similarities of metamorphic conditions between

the Choè diorite and underlying basement units seem to be ap-

parent. Nevertheless, the metamorphic temperatures obtained

for the Choè diorite are consistent with those estimated for the

cover sequence of the Èierna Hora Mountains (Korikovsky et

al. 1989). The pressure conditions of this metamorphism can

be deduced from regional correlation of Alpine (Cretaceous)

metamorphic  overprint  in  the  Western  Carpathian  basement

units,  which  indicate  medium-  to  high-pressure  greenschist/

epidote amphibolite facies conditions. The Gemeric Unit lo-

cated south of the Èierna Hora Mountains (Fig. 1) underwent

Alpine metamorphism at 0.5–0.7 GPa/300–350 

°

C (Faryad &

Dianiška 1999) and the Veporic Unit (near the western border

of the Gemeric Unit) reached 0.7–1.0 GPa 500–620 

°

C (Janák

et al. 2001). The northern parts of the Tatric basement unit in-

dicate  only  very  low-grade  conditions.  This  was  also  con-

firmed  by  metamorphic  minerals  in  granitoid  rocks  of  the

Malá Fatra Mountains (Faryad & Dianiška 2003). Therefore, it

is likely that the very low-grade metamorphism in the Èierna

Hora Mountains occurred during the Cretaceous nappe thrust-

ing in the Western Carpathians.

Conclusions

The geochemical character of the garnet-pyroxene-bearing

metabasites  of  the  Branisko  Mountains  is  comparable  with

that of leptynite-amphibolite complexes in the Western Car-

pathians or that of the European Variscides, thus indicating af-

finity with the back-arc basin. The textural relations and min-

eral  compositions  of  metabasites  indicate  a  multi-stage

metamorphic history of the Branisko basement rocks. The ear-

ly stage is characterized by the presence of garnet, clinopyrox-

ene, plagioclase and ilmenite, which yield P-T conditions of

1.26±0.12 GPa at 732±24 

°

C. Decompression and cooling to

medium-pressure  amphibolite  facies  conditions  (650 

°

C  and

0.7 GPa) are documented by the formation of clinopyroxene +

plagioclase  symplectite  with  amphibole.  The  later  stage  is

comparable  to  the  medium-pressure  Variscan  (ca.  340–

360 Ma)  metamorphism  associated  with  migmatization  and

granite formation.

Equilibrium mineral assemblages in the Èierna Hora metab-

asites gave P-T conditions of 520–550 

°

C/0.8–1.0 GPa for the

Lodiná  Complex  and  650–625 

°

C/1.0 GPa  for  the  Bujanová

Complex. Temperatures obtained for the Bujanová Complex

metabasite  with  metaperidotite  are  relatively  high,  but  low

compared  to  their  lithological  equivalent  in  the  Branisko

Mountains.

Alpine  metamorphism  associated  with  the  Choè  Nappe

thrusting is defined by the presence of prehnite-pumpellyite-

epidote  in  Permian  diorite.  Calculated  P-T  conditions  of

250 

°

C/0.3 GPa are comparable to metamorphic grade in the

cover formations of the Tatric and northern Veporic Units (cf.

Korikovsky et al. 1997).

Acknowledgments: We would like to express our thanks to

the Czech and Slovak Grant Agencies for financial support of

the  projects:  GAÈR-205/03/1490,  VEGA-1/8071/01  and

VEGA-1/7389/20. We are also obliged to S. Vrána, S. Kori-

kovsky and A. Vozárová for their thoughtful reviews and M.

Janák for editorial comments on the manuscript.

References

Ai Y. 1994: A revision of the garnet-clinopyroxene Fe

2+

–Mg exchange

geothermometer. Contr. Mineral. Petrology 115, 467–473.

Berman  R.G.  1988:  Internally-consistent  thermodynamic  data  for

minerals  in  the  system  Na

2

O-K

2

O-CaO-MgO-FeO-Fe

2

O

3

-

Al

2

O

3

-SiO

2

-TiO

2

-H

2

O-CO

2

. J. Petrology 29, 445–522.

Berman R.G. 1991: Thermobarometry using multiequilibrium calcu-

lations:  a  new  technique  with  petrologic  applications.  Canad.

Mineralogist 29, 833–855.

Berman  R.G.  1996:  TWEEQU  (version  202).  Thermobarometry

with 

estimation 

of 

equilibration 

state. 

http://

www.gis.nrcan.gc.ca/twq.html

Bezák  V.,  Jacko  S.,  Janák  M.,  Ledru  P.,  Petrík  I.  &  Vozárová  A.

1997:  Main  Hercynian  lithotectonic  units  of  the  Western  Car-

pathians. In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geo-

logical  evolution  of  the  Western  Carpathians.  Miner.  Slovaca

— Monograph, Bratislava, 261–268.

Cho  M.  &  Liou  J.G.  1987:  Prehnite-pumpellyite  to  greenschist  fa-

cies transition in the Karmutsen metabasites, Vancouver Island,

B.C. J. Petrology 28, 3, 417–443.

Coombs D.S., Kawachi Y., Houghton B.F., Hyden G., Pringle I.J. &

Williams J.G. 1977: Andradite and andradite-grossular solid so-

lutions  in  very  low-grade  regionally  metamorphosed  rocks  in

Southern New Zealand. Contr. Mineral. Petrology 63, 229–246.

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

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

Alps and Carpathians: 

40

Ar/

39

Ar mineral and whole rock data.

Eclogae Geol. Helv. 89, 203–277.

Eckert J.O. Jr., Newton R.C. & Kleppa O.J. 1991: The pH of reac-

tion  and  recalibration  of  garnet-pyroxene-plagioclase-quartz

geobarometers  in  the  CMAS  system  by  solution  calorimetry.

Amer. Mineralogist 76, 148–160.

Ellis D.J. & Green D.H. 1979: An experimental study of the effect of

Ca  upon  garnet-clinopyroxene  Fe-Mg  exchange  equilibria.

Contr. Mineral. Petrology 71, 13–22.

Evans B.W. 1990: Phase relations of epidote-blueschists. Lithos 25,

3–23.

Evensen  N.M.,  Hamilton  P.J.  &  O’Nions  R.K.  1978:  Rare-earth

abundances  in  chondritic  meteorites.  Geochim.  Cosmochim.

Acta 42, 1199–1212.

Fabian  M.  &  Kamenický  J.  1985:  Geological  and  petrographical

conditions of crystalline in the western part of the Èierna Hora

Mountains  (Eastern  Slovakia).  Miner.  Slovaca  17,  97–119  (in

Slovak).

Faryad S.W. 1996: Petrology of amphibolites and gneisses from the

Branisko crystalline complex. Miner. Slovaca 28, 265–272.

Faryad S.W. 1990: Gneiss-amphibolite complex of the Gemericum.

Miner. Slovaca 22, 303–318.

Faryad S.W. & Dianiška I. 1999: Alpine overprint in the early Pale-

ozoic of the Gemericum. Miner. Slovaca 31, 485–490.

Faryad S.W. & Dianiška I. 2003: Ti-bearing andradite with prehnite

and  epidote  from  the  Malá  Fatra  granodiorite  and  tonalite

(Western Carpathians). Swiss Bull. Miner. Petrol. 83, 47–56.

Faryad S.W., Hoinkes G., Melcher F., Puhl J., Meisel T. & Frank W.

2002: Relics of eclogite facies metamorphism in the Austroal-

pine basement, Hochgrößen (Speik Complex), Austria. Miner-

alogy and Petrology 74, 49–73.

Frey M., De Capitani C. & Liou J.G. 1991: A new petrogenetic grid

for low-grade metabasites. J. Metamorph. Geology 9, 497–509.

METAMORPHIC PETROLOGY OF METABASITES (WESTERN CARPATHIANS)                             15

Ganguly J., Cheng W. & Tirone M. 1996: Thermodynamics of alu-

mosilicate garnet solid solution: new experimental data, an op-

timized  model,  and  thermodynamic  application.  Contr.

Mineral. Petrology 126, 137–151.

Graham C.M. & Powell R. 1984: A garnet-hornblende geothermom-

eter,  calibration,  testing  and  application  to  the  Pelona  Schist,

Southern California. J. Metamorph. Geology 2, 13–31.

Holland T.J.B. & Blundy J.D. 1994: Non-ideal interactions in calcic

amphiboles  and  their  bearing  on  amphibole-plagioclase  ther-

mometry. Contr. Mineral. Petrology 116, 433–447.

Holland T.J.B. & Powell R. 1998: An internally consistent thermo-

dynamic  data  set  for  phases  of  petrological  interest.  J.  Meta-

morph. Geology 16, 309–343.

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

cies  metamorphites  in  the  Inner  Western  Carpathians.  Miner.

Slovaca 16, 73–88.

Hovorka D. & Méres Š. 1997: Alpine metamorphism in the Western

Carpathians (with special attention on pre-Carboniferous com-

plexes). In: Grecula P., Hovorka M. & Putiš M. (Eds.): Geolog-

ical  evolution  of  the  Western  Carpathians.  Miner.  Slovaca  —

Monograph, Bratislava, 79–88.

Hovorka D., Méres Š. & Caòo F. 1992: Petrology of garnet-clinopy-

roxene metabasites from the Malá Fatra Mountains. Miner. Slo-

vaca 24, 45–52 (in Slovak).

Hovorka  D.,  Méres  Š.  &  Ivan  P.  1993:  Geodynamic  setting  of  the

main  pre-Alpine  basement  complexes:  the  Western  Car-

pathians. Geol. Carpathica 44, 258–259.

Hovorka  D.  &  Méres  Š.  1990:  Clinopyroxene-garnet  metabasites

from the Tríbeè Mountains (Central Slovakia). Miner. Slovaca

22, 533–538.

Jacko S. 1978: Lithological and structural characteristics of the cen-

tral part of Èierna Hora Mountains. Západ. Karpaty, Sér. Geol.

3, 59–80 (in Slovak).

Jacko  S.  1985:  Lithostratigraphical  units  of  the  Èierna  Hora  base-

ment. Geol. Práce, Spr. 82, 127–133 (in Slovak).

Jacko S. & Faryad S.W. 1998: An overview of tectonometamorphic

evolution of the Branisko and Èierna Hora Mountains (Western

Carpathians).  Carpathian-Balkan  Geol.  Assoc.,  16  Congress,

August 2

nd

 September 02, 1998, Vienna (Austria), 241.

Jacko S., Korikovsky S.P. & Boronichin V.A. 1990: Equilibrium as-

semblages  in  gneisses  and  amphibolites  from  the  Bujanová

Complex (Èierna Hora). Miner. Slovaca 22, 3, 231–239.

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

high-grade  metamorphism  and  migmatitization  in  the  Malá

Fatra crystalline complex, the Western Carpathians. Geol. Car-

pathica 48, 287–302.

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

evolution  and  fluid  composition  of  garnet-clinopyroxene  am-

phibolites  from  the  Western  Tatra  Mountains,  Western  Car-

pathians. Lithos 39, 57–79.

Janák M, Plašienka D., Frey M., Cosca M., Schmidt S.T., Lupták B.

& Méres S. 2001: Cretaceous evolution of a metamorphic core

complex, the Veporic unit, Western Carpathians (Slovakia): P-

T conditions and in situ Ar-40/Ar-39 UV laser probe dating of

metapelites. J. Metamorph. Geology 19, 197–216.

Janák M., Méres Š. & Ivan P. 2003: First evidence for omphacite and

eclogite facies metamorphism in the Veporic unit of the Western

Carpathians. J. Czech Geol. Soc. 48, Abstract volume, 69.

Joanny V., Van Roermund H. & Lardeaux J.M. 1991: The clinopy-

roxene plagioclase symplectite in retrograde eclogites — a po-

tential geothermobarometer. Geol. Rdsch. 80, 303–320.

Kamenický J. 1968: Some problems of the West Carpathian crystal-

line complexe. Geol. Zborn. Geol. Carpath. 19, 7–20.

Kohn M.J. & Spear F.S. 1990: Two new geobarometers for garnet

amphibolites, with applications to southeastern Vermont. Amer.

Mineralogist 75, 89–96.

Korikovsky S.P. & Hovorka D. 2001: Two types of garnet-clinopy-

roxene-plagioclase  metabasites  in  the  Malá  Fatra  Mountains

Crystalline Complex, Western Carpathians: Metamorphic evo-

lution, P-T conditions, symplectite and kelyphitic textures. Pe-

trology 9, 119–14.

Korikovsky  S.P.,  Jacko  S.  &  Boronichin  V.A.  1989:  Alpine  an-

chimetamorphism of Upper  Carboniferous sandstones from the

sedimentary  mantle  of  the  Èierna  Hora  Mountains  Crystalline

Complex  (Western  Carpathians).  Geol.  Zbor.  Geol.  Carpath.

40, 5, 579–598.

Korikovsky S.P., Jacko S. & Boronichin V.A. 1990: Facies  condi-

tions of Variscan prograde metamorphosis in the Lodina com-

plex  of  Èierna  Hora  crystalline,  Eastern  Slovakia.  Miner.

Slovaca  22, 3, 225–230.

Korikovsky S.P., Jacko S., Boronichin A.A. & Šucha V. 1992: Illite-

paragonite layer intergrowths from the Gemericum nappe in the

SE  part  of  the  Èierna  Hora  Mountains.  Veporicum  (Western

Carpathians). Geol. Carpathica 43, 1, 49–55.

Korikovsky  S.P.,  Putiš  M.,  Plašienka  D.,  Jacko  S.  &  Ïuroviè  V.

1997:  Cretaceous  very-low  grade  metamorphism  of  the  In-

fratatric  and  Supratatric  domains:  an  indicator  of  thin-skinned

tectonics  in  the  Central  Western  Carpathians.  In:  Grecula  P.,

Hovorka  D.  &  Putiš  M.  (Eds.):  Geological  evolution  of  the

Western Carpathians. Miner. Slovaca — Monograph, Bratisla-

va, 89–106.

Krá¾  J.  1994:  Strontium  isotopes  in  granitic  rocks  of  the  Western

Carpathians. Mitt. Österr. Geol. Gesell. 86, 75–81.

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

Geology  and  petrology  of  metamorphic  rocks  of  the  Western

Carpathian Crystalline Complexes. Comenius University, Brat-

islava, 1–324.

Leake B.E., Woolley A.R., Arps C.E.S., Birch W.D., Gilbert M.C.,

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.

Liou J.G., Maruyama S. & Cho M. 1985: Phase-equilibria and min-

eral  parageneses  of  metabasites  in  low-grade  metamorphism.

Mineral. Mag. 49, 321–333.

Massonne H.J. & Schreyer W. 1987: Phengite geobarometry based

on  the  limiting  assemblage  with  K-feldspar,  phlogopite,  and

quartz. Contr. Mineral. Petrology 96, 212–224.

Méres Š., Ivan P. & Hovorka D. 2000: Garnet-pyroxene metabasite

and antigorite serpentinites — evidence of leptino-amphibolite

complex in the Branisko Mountains (Tatric unit, central West-

ern Carpathians). Miner. Slovaca 32, 479–486.

Neubauer  F.  &  Handler  P.  2000:  Variscan  orogeny  in  the  Eastern

Alps and Bohemian Massif: How do these units correlate? Mitt.

Österr. Geol. Gesell. 92, 35–59.

O’Brien P.J., Röhr C., Okrusch M. & Patzak M. 1992: Eclogite fa-

cies  relics  and  a  multistage  breakdown  in  metabasites  of  the

KTB pilot hole, NE Bavaria: implications for the Variscan tec-

tonometamorphic evolution of the NW Bohemian Massif. Con-

tr. Mineral. Petrology 112, 261–278.

Perchuk  L.L.,  Aranovich  L.Y.,  Podleskii  K.K.,  Lavrent’eva  I.V.,

Gerasimov  V.Y.U.,  Fedk’in  V.V.,  Kitsul  V.I.,  Karsakiv  L.P.

& Berdnikov N.V. 1985: Precambrian granulites of the Aldan

Shield,  eastern  Siberia,  USSR.  J.  Metamorph.  Geology  3,

265–310.

Pin C. & Marini F. 1993: Early Ordovician continental break-up in

Variscan  Europe:  Nd-Sr  isotope  and  trace  element  evidence

from bimodal igneous associations of the southern Massif Cen-

tral, France. Lithos 29, 177–196.

Polák M., Jacko S., Vozárová A., Vozár J., Gross P., Harèár J., Sas-

vári  T.,  Zacharov  M.,  Balហ B.,  Lišèák  P.,  Malík  P.,  Zakoviè

16                                                                               FARYAD, IVAN and JACKO

M.,  Karoli  S.  &  Kalièiak  M.  1997:  Explanation  to  geological

map  from  Branisko  a  Èierna  Hora  Scale  1:50,000.  MS  D.

Štúra, Bratislava, 1–201 (in Slovak).

Poller  U.,  Janák  M.,  Kohút  M.  &  Todt  W.  2000:  Early  Variscan

magmatism in the Western Carpathians: U-Pb zircon data from

granitoids  and  orthogneisses  of  the  Tatra  Mountains  (Slova-

kia). Int. J. Earth Sci. 89, 336–349.

Poller  U.  &  Todt  W.  2001:  U-Pb  single  zircon  data  of  granitoids

from the High Tatra Mountains (Slovakia): implications for the

geodynamic evolution.  Trans. Roy. Soc. Edinburgh-Earth Sci.

91, 235–243.

Powell  R.  1985:  Regression  diagnostics  and  robust  regression  in

geothermometer/geobarometer  calibration:  the  garnet-clinopy-

roxene  geothermometer  revisited.  J.  Metamorph.  Geology  3,

231–243.

Powell R. & Holland T.J.B. 1988: An internally consistent dataset

with  uncertainties  and  correlations:  3.  Applications  to

geobarometry,  worked  examples  and  a  computer  program.  J.

Metamorph. Geology 6, 173–204.

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

ern  Carpathian  crystalline  basement.  Geol.  Carpathica  43,

369–380.

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

S.Z., Berezhnaya N.G., Kovach V.P. & Plotkina J.V. 2001: U-Pb

zircon ages of dioritic and trondhjemitic rocks from a layered

amphibolitic complex crosscut by granite vein (Veporic base-

ment, Western Carpathians). Geol. Carpathica 52, 49–60.

Ravna E.K. 2000: The garnet-clinopyroxene geothermometer — an

updated calibration. J. Metamorph. Geology 18, 211–219.

Ravna E.K. 2000b: Distribution of Fe

2+

 and Mg between coexisting

garnet and hornblende in synthetic and natural systems: an em-

pirical  calibration  of  the  garnet-hornblende  Fe-Mg  geother-

mometer. Lithos 53, 265–277.

Rozlozsnik P. 1935: Die geologischen Verhältnisse der Gegend von

Dobšiná. Geologica Hung., Ser. Geol. 5, 1–118.

Rozložník L. 1965: Petrografie der granitisierten Gesteine der Ra-

kovec Serie in der Umgang von Dobšiná. Západ. Karpaty 4,

95–144.

Sengupta  P.,  Dasgupta  S.,  Bhattacharya  P.K.  &  Hariya  Y.  1989:

Mixing behavior in Quaternary garnet solid solution and an ex-

tended Ellis and Green garnet-clinopyroxene geothermometer.

Contr. Mineral. Petrology 103, 223–227.

Spišiak  J.  &  Pitoòák  P.  1990:  Nízke  Tatry  Mountains  crystalline

complex — new facts and interpretation (Western Carpathians,

Czechoslovakia). Geol. Zbor. Geol. Carpath. 41, 377–392.

Springer R., Day H. & Beiersdorfer R. 1992: Prehnite-pumpellyite

to  greenschist  facies  transition,  Smartville  complex,  near  Au-

burn, California. J. Metamorph. Geology 10, 147–170.

Vozárová  A.  1993:  Pressure-temperature  conditions  of  metamor-

phism in the northern part of the Branisko crystalline complex.

Geol. Carpathica 44, 219–232.

Vrána S. & Vozár J. 1969: Pumpellyite-prehnite facies mineral as-

semblages from Nízke Tatry. Geol. Práce, Spr. 49, 91–100 (in

Slovak).

Wood D.A. 1980: The application of a Th-Hf-Ta diagram to prob-

lems of tectonomagmatic classification and to establishing the

nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British

Tertiary Volcanic Province. Earth Planet. Sci. Lett. 50, 11–30.