background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA, FEBRUARY 2010, 61, 1, 19—27                                            doi: 10.2478/v10096-009-0041-0

Introduction

The  Central  Western  Carpathians  (CWC)  is  an  interesting
and challenging area in which to study processes of exhuma-
tion.  Occurrences  of  the  Variscan  crystalline  basement  are
common but, exposure can be poor and large portions of the
geological  record  are  often  missing.  Crystalline  complex
outcrops  as  isolated  crustal  blocks,  lined-up  in  several  oro-
gen-parallel belts (from the North to the South: the external
Tatric, the internal Tatric, the Veporic and the Gemeric belt;
Fig. 1A;  modified  after  Andrusov  1968;  Plašienka  et  al.
1997). This spatial arrangement resulted from forces induced
during  the  coupled  tectonic  processes  of  lateral  extrusion
from the Eastern Alps toward the Carpathian region and sub-
duction roll-back beneath the Carpathian arc in the Miocene
(Royden et al. 1982; Ratschbacher et al. 1991a,b; Tari et al.
1992; Csontos 1995; Wortel & Spakman 2000; Frisch et al.
2000; Sperner et al. 2002).

Although  the  exhumation  mechanisms  are  well  described

(e.g. Ratschbacher et al. 1991a,b; Sperner et al. 2002), the tim-
ing  of  exhumation  of  individual  crystalline  complexes  in  the
CWC  is  still  controversial  due  to  a  lack  of  reliable  thermo-
chronological  data  (Kováč  et  al.  1994;  Danišík  et  al.  2004,
2008a,b).  This  is  somewhat  surprising  considering  that  crys-
talline complexes in the CWC were one of the first sites tar-

Thermal evolution of the Malá Fatra Mountains (Central

Western Carpathians): insights from zircon and apatite

fission track thermochronology

MARTIN DANIŠÍK

1

,2

, MILAN KOHÚT

3

, IGOR BROSKA

4

 and WOLFGANG FRISCH

2

1

John de Laeter Centre of Mass Spectrometry, Applied Geology, Curtin University of Technology, GPO Box U1987, Perth WA 6845, Australia;

m.danisik@curtin.edu.au

2

Institute of Geosciences, University of Tübingen, Sigwartstraße 10, D-72076 Tübingen, Germany;  frisch@uni-tuebingen.de

3

Dionýz Štúr State Institute of Geology, Mlynská dolina 1, 817 04 Bratislava, Slovak Republic;  milan.kohut@geology.sk

4

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, P.O. Box 106, 840 05 Bratislava, Slovak Republic;

igor.broska@savba.sk

(Manuscript received May 12, 2009; accepted in revised form October 2, 2009)

Abstract: We apply zircon and apatite fission track thermochronology (ZFT and AFT, respectively) to the Variscan crystal-
line basement of the Malá Fatra Mts (Central Western Carpathians) in order to constrain the thermal history. The samples
yielded  three  Early  Cretaceous  ZFT  ages  (143.7±9.6,  143.7±8.3,  135.3±6.9 Ma)  and  one  Eocene  age  (45.2±2.1 Ma),
proving that the basement was affected by a very low-grade Alpine metamorphic overprint. Although the precise timing
and mechanisms of the overprint cannot be unequivocally resolved, we propose and discuss three alternative explanations: (i)
a Jurassic/Cretaceous thermal event related to elevated heat flow associated with extensional tectonics, (ii) early Late Creta-
ceous thrusting and/or (iii) an Eocene orogeny. Thermal modelling of the AFT cooling ages  (13.8±1.4  to  9.6±0.6 Ma)
revealed fast cooling through the apatite partial annealing zone. The cooling is interpreted in terms of exhumation of the
basement and creation of topographic relief, as corroborated by the sedimentary record in the surrounding Neogene depres-
sions. Our AFT results significantly refine a general exhumation pattern of basement complexes in the Central Western
Carpathians. A younging of AFT ages towards the orogenic front is evident, where all the external massifs located closest
to the orogenic front (including Malá Fatra Mts) were exhumed after  ~ 13 Ma from temperatures above  ~ 120 °C.

Key  words:  Cretaceous,  Tertiary,  Western  Carpathians,  Malá  Fatra  Mts,  thermal  overprint  and  exhumation,
thermochronology, thermal modelling, zircon and apatite fission track dating.

geted more than 30 years ago by (at that time) the newly de-
veloped  fission  track  dating  method  (Burchart  1972;  Krá
1977). After a promising start, the interest of geologists in the
low  temperature  thermochronology  and  rock  exhumation  in
this  region  declined.  It  was  a  study  of  Kováč  et  al.  (1994),
which proposed a general exhumation model based on fission
track data collected over the years by J. Krá , combined with
geochronological,  stratigraphic,  and  paleomagnetic  data.  Ac-
cording to this model, crystalline bodies were exhumed over
an  ~ 80 Myr  period,  starting  in  the  internal  zones  (Gemeric
and Veporic Units, respectively) during the Late Cretaceous—
Paleocene (90—55 Ma), and terminating in the external zones
(external Tatric belt) in the Miocene (20—10 Ma). Despite being
favoured by a major fraction of the Slovak geological commu-
nity, this exhumation model does not seem to be in agreement
with  tectonic  models  proposed  for  the  CWC  (Ratschbacher  et
al. 1991a,b; Sperner et al. 2002; Kázmér et al. 2003).

In this study, we apply apatite and zircon fission track (AFT

and ZFT, respectively) thermochronology in an attempt to bet-
ter  constrain  the  low-temperature  thermal  evolution  of  the
Malá Fatra Mts (MF). We targeted this area because its spatial
position and assumed exhumation history does not fit into the
general pattern of the exhumation model proposed by Kováč
et al. (1994), namely that this mountain range belongs to the
external Tatric belt and was exhumed in the Oligocene—Mi-

background image

20

DANIŠÍK, KOHÚT, BROSKA and FRISCH

ocene (Kováč et al. 1994). This is earlier than another crys-
talline complex – the High Tatra Mts, which belongs to the
same  belt  and  was  exhumed  between  20  and  10 Ma  (Krá
1977; Kováč et al. 1994).

Our  AFT  data  allows  us  to  present  a  new  thermal  evolu-

tion model for the MF and refine the low-temperature cool-
ing  history.  Moreover,  we  speculate  that  our  ZFT  data
revealed  a  metamorphic  event  of  Eocene  age  in  the  MF,
which  is  so  far  the  youngest  record  of  metamorphism  ever
reported from Variscan crystalline basement in the Western
Carpathians.

Geological setting and available thermochrono-

logical data

The  MF  are  typical  core  mountains  composed  of  Variscan

crystalline  basement  covered  by  Mesozoic  units  and  two  su-
perficial nappes, emplaced during Late Cretaceous (Cenoma-
nian—Turonian)  nappe-stacking  (Fig. 1B;  Andrusov  1968;
Plašienka et al. 1997). This pre-Tertiary basement forms a horst
surrounded by Cenozoic depressions –  Turiec Depression in
the SE and Rajec Depression in the NW (Fig. 1C).

The  MF  crystalline  basement  consists  mostly  of  Variscan

granitoids (zircon U-Pb and WR Rb/Sr ages: 353+11/—5 Ma,
360±10 Ma; Shcherbak et al. 1990; Bagdasaryan et al. 1992)
with  minor  Variscan  metamorphics  (amphibolite-facies  para-
gneisses,  orthogneisses  and  amphibolites,  and  migmatites).
The crystalline basement was affected by an Alpine, very low-
grade  metamorphic  overprint  (P-T  conditions:  ~ 0.3 GPa  at
~300 °C),  which  resulted  in  deformation  and  formation  of
very low-grade mineral assemblages such as pumpellyite, epi-
dote,  chlorite,  muscovite,  albite  and  microcline  (Faryad  &
Dianiška  2003).  Inferring  from  analogy  with  other  CWC
units,  these  authors  attribute  the  Alpine  overprint  to  Creta-
ceous nappe tectonics and collisional processes.

The oldest post-intrusive cooling of the MF granitic pluton

is documented by muscovite Ar-Ar dating with a plateau age
of 344.8 ± 2.2 Ma (Hók et al. 2000). In the Late Permian, the
basement was exposed and the Lower Triassic quartzites were
deposited.  Sedimentation  of  the  cover  unit  in  epicontinental
and  marine  milieu  continued  with  occasional  hiatus  until  the
Early  Cretaceous  (Albian)  when  sandstone  and  carbonate
claystone  sediments  were  deposited.  During  Cenomanian  to
Turonian times, the crystalline basement with its sedimenta-
ry  cover  was  overthrust  by  two  nappes  (Krížna  Nappe  and

Fig. 1.  A – Distribution of the pre-Alpine crystalline complexes in Slovakia. B – Geological sketch map of the MF (modified after Lexa et al.
2000) with location of the samples (black dots) and fission track ages in Ma. C – Shaded digital elevation model of the MF with local names.

background image

21

THERMAL EVOLUTION OF THE MALÁ FATRA MOUNTAINS (CENTRAL WESTERN CARPATHIANS)

Choč  Nappe,  respectively)  consisting  mainly  of  Mesozoic
carbonates  (Plašienka  et  al.  1997).  The  estimated  thickness
of the overburden after thrusting is up to 3000 m, including
internal  imbrications  within  the  nappe  units  (Mahe   1986;
Hók et al. 2000).

There are no post-tectonic sediments preserved on the horst

of the MF, but post-tectonic evolution can be traced in the sed-
imentary  record  of  the  surrounding  depressions.  So-called
“Gosau  deposits”  (Late  Cretaceous  post-tectonic  formations;
e.g.  Michalík  &  Činčura  1992)  have  not  been  found  in  the
Rajec and Turiec Depressions. The first post-tectonic record is
represented  by  deposits  of  the  Central  Carpathian  Paleogene
Basin  (CCPB;  Gross  et  al.  1984).  The  sedimentation  in  the
Rajec  and  Turiec  Depressions  began  with  basal  carbonatic
conglomerates  derived  from  the  Mesozoic  nappes  (Borové
Formation – Lutetian—Bartonian), reaching an average thick-
ness  of  ~ 150—200 m  (boreholes  RK-22  in  Rajec  Depression
(Šalaga  et  al.  1976)  and  NE  part  of  the  Turiec  Depression
(Hók et al. 1998)). It is important to note that there is no evi-
dence of  erosion of  the MF crystalline  basement  prior to the
CCPB  transgression.  The  Paleogene  sedimentary  sequence
continues  with  flysch  of  the  Huty  and  Zuberec  Formation
(Bartonian—Priabonian),  which  reaches  up  to  1400 m  in  both
depressions and indicates rapid subsidence (Gross et al. 1984).
There  are  no  Neogene  sediments  preserved  in  the  Rajec  De-
pression.  In  contrast,  in  the  Turiec  Depression  the  sequence
continues  with  up  to  ~ 1000 m  thick  column  of  Neogene
(Middle  Miocene  to  Quaternary)  sediments  (Fendek  et  al.
1990; Hók et al. 1998).

Exhumation of the MF massif was first investigated by Krá

(1977) who presented one AFT age (25±18 Ma) measured on
granite and argued for Neogene uplift. This interpretation and
age was later adopted by Kováč et al. (1994) in a general ex-
humation  model  for  the  CWC.  More  thermochronological
data  was  presented  by  Hók  et  al.  (2000),  who  reported  the
age of 72 ± 3 Ma (Ar-Ar dating of sericite from an ultramylo-
nite) and argued for Alpine mylonitization of granitoid rocks.
The  calculated  average  exhumation  rates  for  mylonites  are
500 m/Myr (Hók et al. 2000).

Samples and methods

For  this  study,  seven  samples  of  granite  were  collected

from surface outcrops (see Fig. 1B for sample location). The
investigated  granites  are  predominantly  hypidiomorphic,
medium-grained,  without  visible  metamorphic  foliation.
They were affected by fluid alteration in the post-magmatic
phase  and  during  later  low-grade  metamorphic  overprint.
This is shown by the crystallization of secondary mineral as-
sociation  (sericite,  saussurite,  chlorite),  giving  the  rocks  a
slightly greenish colour.

Sample preparation and fission track analysis followed the

procedure outlined by Danišík et al. (2007a). The external de-
tector  method  (Gleadow  1981)  was  applied  with  the  etching
protocols of Donelick et al. (1999) for apatite (5.5 M HNO

3

 for

20  seconds  at  21 °C)  and  Zaun  &  Wagner  (1985)  for  zircon
(eutectic  mixture  of  KOH  and  NaOH  at  215 °C  for  7  hours).
The  zeta  calibration  approach  (Hurford  &  Green  1983)  was

adopted to determine the age. Samples were analysed with a
Zeiss Axioskop 2 microscope equipped with a digitizing tab-
let and drawing tube, and controlled by the computer program
FT  Stage 3.11  (Dumitru  1993).  Tracks  in  apatites  and  mica
detectors were counted with 1250

× magnification using a dry

objective while tracks in zircons were counted under the same
conditions  but  using  an  oil  objective  (Cargille  oil  type  B,
n = 1.515).  FT  ages  were  calculated  using  TrackKey  4.2g
(Dunkl 2002). The annealing properties of apatite grains were
assessed  by  measurement  of  D

par

  values  (D

par

  –  the  mean

etch pit diameter of fission tracks on prismatic surfaces of apa-
tite;  e.g.  Burtner  et  al.  1994).  The  low-temperature  thermal
history  based  on  AFT  data  (age,  track  length  and  D

par

  data)

was modelled using the HeFTy modelling program (Ketcham
2005),  operated  with  the  multi-kinetic  annealing  model  of
Ketcham et al. (1999).

Analytical results

The  results  of  ZFT  and  AFT  analyses  are  summarized  in

Table 1  and  shown  in  Figs. 1B  and  2A.  All  samples  passed
the  chi-square  test  at  the  95%  confidence  interval  and  thus
are considered to form one age population. All ages are re-
ported as central ages with 1 sigma errors.

Fig. 2.  A – Track length distributions; explanation of histograms
(from top): sample code; mean track length ± standard deviation in
µm; number of measured tracks. B – Corresponding thermal mod-
elling results of AFT data displayed in time-temperature diagrams
modelled  with  HeFTy  program  (Ketcham  2005).  Light  grey  enve-
lopes indicate good fit; solid black lines indicate the best fit. GOF is
goodness  of  fit  (statistical  comparison  of  the  measured  input  data
and modelled output data, where a “good” result corresponds to val-
ue 0.5 or higher). The modelled cooling trajectories are valid only
within the partial annealing zone.

background image

22

DANIŠÍK, KOHÚT, BROSKA and FRISCH

Three  samples  (MF-1,  MF-3,  MF-6)  yielded  Early

Cretaceous  ZFT  ages  (143.7 ± 9.6,  143.7 ± 8.3,
135.3 ± 6.9 Ma)  while  one  sample  (MF-1)  yielded  an
Eocene age of 45.2 ± 2.1 Ma.

Six samples (MF-1, MF-3, MF-4, MF-5, MF-6, MF-7)

yielded  a  tight  cluster  of  Middle—Late  Miocene  AFT
ages  ranging  from  13.8±1.4  to  9.6 ± 0.6 Ma.  All  sam-
ples are characterized by D

par

 values of  ~ 3 µm, which

indicates chlorine rich composition of apatites that are
typically more resistant to annealing than fluorine rich
apatites (Green et al. 1989; Carlson et al. 1999; Barba-
rand  et  al.  2003).  Owing  to  low  uranium  content  and
young AFT age, it was possible to measure track length
distributions  (TLD)  only  in  two  samples  (Table 1,
Fig. 2A).  The  TLD’s  are  unimodal,  narrow  (standard
deviations:  1.0  and  1.4 µm),  negatively  skewed,  with
mean  track  lengths  of  13.7  and  13.6 

µm. Such TLD’s

are typical of moderate to fast cooling through the par-
tial  annealing  zone  (PAZ)  of  apatites  (Gleadow  et  al.
1986a,b). This was confirmed by thermal modelling re-
sults  which  revealed  fairly  similar  time-temperature
paths  for  both  samples,  characterized  by  two  stage
cooling  history:  a  period  of  faster  cooling  through  the
PAZ between  ~ 13 and 9 Ma and a slower cooling last-
ing from  ~ 9 Ma until the present (Fig. 2).

Interpretation and discussion

ZFT data

Since the track lengths in zircons were not measured

and thermal history could not be modelled, interpreta-
tion of ZFT ages is not straightforward and the meaning
of the data is less definitive. Therefore we discuss sev-
eral scenarios that can explain the observed age pattern
(see also Fig. 3).

Three samples from the western part of the range re-

vealed similar ZFT ages in the range of  ~ 135—145 Ma.
All  three  samples  passed  the  chi-square  test  and  thus
represent  single  age  populations.  At  first  glance,  the
ages  can  be  interpreted  as  cooling  ages,  recording  a
cooling of the basement in the Early Cretaceous. How-
ever, when plotted together (Fig. 3C), the spectrum of
single grain ages is fairly broad and ranges from ~185
to  ~100 Ma.  Although  such  a  broad  spectrum  may  be
representative  of  a  distinct  cooling  event  (see  cooling
curve  ‘a’  in  Fig. 3B;  arguments  supporting  this  inter-
pretation are presented in paragraph 5 of this section), it
may also reflect a partial rejuvenation of the ZFT ther-
mochronometer and ZFT ages may thus be apparent.

In  the  following  paragraph  we  present  three  argu-

ments supporting this interpretation (i.e. apparent ZFT
ages; cooling curves ‘b’ and ‘c’ in Fig. 3B, and possi-
bly ‘d’ discussed further below): (i) According to geo-
logical record, the area was subjected to normal marine
sedimentation  during  Jurassic  to  Early  Cretaceous
times, where the total thickness of sediments hardly ex-
ceeded  ~ 2  km  and  therefore  sedimentary  burial  caus-

Table 1:

 Fission 

track 

data

a

.

background image

23

THERMAL EVOLUTION OF THE MALÁ FATRA MOUNTAINS (CENTRAL WESTERN CARPATHIANS)

ing  resetting  of  the  ZFT  thermochronometer  in  the  Early
Cretaceous  is  rather  unlikely.  (ii)  To  date  there  has  never
been a distinct Early Cretaceous tectonic event reported from
the  Western  Carpathians  or  from  the  analogous  units  in  the
Eastern Alps. (iii) The only well known tectonic event in the
Western  Carpathians  during  Cretaceous  time  is  thrusting
(nappe-stacking) in the Cenomanian—Turonian period, when
the  Tatric  crystalline  basement,  including  the  MF,  was  tec-
tonically buried by Mesozoic nappes (Plašienka et al. 1997).
However,  the  thrusting  is  of  Cenomanian—Turonian  age
(Plašienka  et  al.  1997),  which  is  clearly  younger  than  the
measured ZFT ages.

Danišík  et  al.  (2008a)  argued  that  Cenomanian-Turonian

thrusting is recorded by ZFT ages of  ~ 100 ± 10 Ma in the Žiar
Mts, located  ~ 30 km south of the MF (for location see Fig. 4).

Fig. 3.  A – Chronostratigraphic chart of the study area and surrounding regions with relevant geodynamic events (Plašienka et al. 1997; Lexa
et al. 2000; Frisch & Gawlick 2003). B – Schematic thermal trajectories reconciling the data: speculative – dashed lines, convincing – solid
lines; APAZ – apatite partial annealing zone; ZPAZ – zircon partial annealing zone (according to Brandon et al. 1998), see text for explana-
tion. C – ZFT single grain age distribution showing difference between samples MF-1, 3, 6 and MF-2.

The authors correlate the event with the Eo-Alpine orogeny in
the  Eastern  Alps  (e.g.  Frisch  &  Gawlick  2003),  where  the
Austroalpine  basement,  which  is  an  analogue  of  the  Tatric
basement  in  the  CWC,  also  experienced  peak  conditions  of
metamorphism at ~100±10 Ma (e.g. Thöni & Jagoutz 1992;
Thöni & Miller 1996). Therefore, one possible resolution of
the ZFT data in the MF is by partial resetting of the ZFT sys-
tem by Cenomanian-Turonian thrusting (cooling curve ‘b’ in
Fig. 3B).  An  additional  argument  supporting  the  partial  re-
setting  at  ~ 100 Ma  is  the  single  grain  age  spectrum
(Fig. 3C), where none of the zircons yielded ZFT age young-
er than  ~ 100 Ma.

There are also other alternative explanations of the data. It is

not clear whether the first suggested interpretation (i.e. a cool-
ing  event  in  the  Early  Cretaceous;  cooling  curve  ‘a’  in

background image

24

DANIŠÍK, KOHÚT, BROSKA and FRISCH

Fig. 3B) should be completely dismissed. A growing number of
Jurassic to Early Cretaceous ZFT ages found in other crystalline
bodies (Kováč et al. 1994; Danišík et al. 2007b; Plašienka et al.
2007; Danišík unpublished data) as well as sparse occurrences
of  Jurassic/Cretaceous  magmatic  rocks  reported  from  other
parts  of  the  Western  Carpathians  (Hovorka  &  Spišiak  1988;
Spišiak & Hovorka 1997; Spišiak & Balogh 2002) might indi-
cate that there was indeed a distinct thermal event at that time.

This hypothesis might be supported by an analogous situa-

tion  in  the  Western  and  Central  Alps,  where  numerous  ZFT
ages  in  the  range  220—100 Ma  commonly  occur,  but  their
meaning  is  not  entirely  clear  due  to  lack  of  supportive  argu-
ments  from  the  geological  record.  An  elegant  solution  was
suggested by Vance (1999), who ascribed these ages to high
heat  flow  related  to  mantle  upwelling  associated  with  rifting
and  opening  of  different  branches  of  the  Tethys  Ocean.  Per-
haps the CWC were affected by a similar thermal pulse from
the  mantle,  which  affected  the  ZFT  thermochronometer  but
left  no  other  evidence  in  the  geological  record.  It  is  worth
mentioning  that  there  is  some  record  of  Mesozoic  magmatic
activity in the CWC that might be supportive of this interpre-
tation. For instance, Hovorka & Spišiak (1988) and Spišiak &
Hovorka  (1997)  argued  that  during  late  Early  Cretaceous
times,  a  climax  of  the  extensional  period  in  the  CWC  was
marked by small extrusions of hyalobasanitic lavas of upper-
mantle origin. Further, there are several occurrences of small
sill  intrusions  of  alkali  lamprophyres  reported  from  several
basement granitic rocks, that were dated at 115—93 Ma (Spišiak
& Balogh 2002).

The  final  possible  interpretation  is  based  on  sample  MF-2

(Eocene age), which is so far the youngest ZFT age ever re-

ported from a Tatric crystalline complex in the CWC. While
there  is  inherent  danger  in  drawing  broad  conclusions  from
single ages, there are also other examples of Eocene ZFT ages
found  in  other  crystalline  bodies  in  the  CWC  (e.g.  in  Tribeč
Mts,  Považský  Inovec  Mts  and  Malé  Karpaty  Mts;  Kováč  et
al. 1994; Danišík et al. 2007b; Danišík unpublished data), and
we, therefore, argue that this age cannot be ignored.

Unlike  the  previous  three  samples,  the  single  grain  age

spectrum of the sample MF-2 forms a distinct peak, is narrow,
and  ranges  from  32  to  55 Ma  (Fig. 3C).  Such  a  spectrum  is
typical  for  relatively  quickly  cooled  samples.  Thus  we  inter-
pret this sample as a record of a distinct thermal event in the
Middle Eocene (cooling curve ‘d’ in Fig. 3B). There are two
possible interpretations: the age may record (i) the cooling of
the  basement  following  the  thermal  peak  reached  during  the
Cenomanian—Turonian nappe-stacking; or (ii) an independent
thermal event in the Middle Eocene.

Although we are not sure which option is correct, we tend to

prefer the latter as it shows some similarities to data collected
in  other  parts  of  the  CWC.  Namely,  the  ZFT  age  is  almost
identical  with  the  age  of  46±3 Ma  measured  by  whole-rock
K-Ar analysis on a metabasalt from an olistolith in the Belice
Unit in the northern part of the Považský Inovec Mts (Putiš et
al. 2008) and the ZFT age of 53±12 Ma from the Tribeč Mts
granite reported by Kováč et al. (1994). The meaning and ro-
bustness  of  both  ages  are  questionable  –  whole-rock  K-Ar
dating on basalts is not a particularly powerful tool, moreover
the authors report no analytical results, just refer to ‘own un-
published data’ (Putiš et al. 2008). The ZFT age of Kováč et
al.  (1994)  does  not  meet  standard  international  criteria  in
terms of analytical and statistical requirements. Nevertheless,

Fig. 4. Spatial distribution of AFT ages reported from crystalline complexes in the CWC, where a clear younging trend towards the former
plate boundary (Pieniny Klippen Belt) is visible. Unexposed segments of the Pieniny Klippen Belt are indicated by dashed line. AFT data
compiled from the following studies: Burchart (1972), Krá  (1977), Kováč et al. (1994), Struzik et al. (2002), Baumgart-Kotarba & Krá
(2002), Danišík et al. (2004, 2007b, 2008a,b, 2009).

background image

25

THERMAL EVOLUTION OF THE MALÁ FATRA MOUNTAINS (CENTRAL WESTERN CARPATHIANS)

Putiš et al. (2008) pointed out that this age fits exactly the age
of the Early Tertiary orogenic event that was related to colli-
sion between the European and the Adriatic plate and was well
documented  in  the  Northern  Calcareous  Alps  (Frisch  &
Gawlick 2003). Putiš et al. (2008) suggest that this part of the
Považský Inovec Mts was underthrust and metamorphosed in
the Eocene and Early Tertiary orogeny this would also apply
to  the  CWC.  We  speculate  that  the  Eocene  age  found  in  the
MF records the same Early Tertiary orogenic event. The same
event might also be responsible for partial resetting of the rest
of the samples (cooling curve ‘c’ in Fig. 3B). This interpreta-
tion  is,  however,  not  in  agreement  with  the  tectonic  model
proposed for the Eocene. Applying the model of Kázmér et al.
(2003), in the Middle Eocene the crystalline basement of the
MF  should  be  covered  by  sediments  of  the  CCPB,  whose
thickness would have had to be more than  ~ 8 km (assuming a
closure temperature of  ~ 240 °C, a cooling rate of 10 °C/Myr,
and a paleo-geothermal gradient of 30 °C/km). That is not re-
alistic in our opinion but it is possible that the burial was not
solely sedimentary but also had a tectonic component.

In summary, as discussed above, interpretation of ZFT data

is extremely difficult. The only conclusion from ZFT that can
be made with confidence is that after the exposure in the Late
Permian (see section 2), the basement must have been reheat-
ed  to  temperatures  sufficient  to  reset  ZFT  system.  We  dis-
cussed  three  scenarios  that  can  explain  the  observed  age
pattern  and  to  certain  degree  incorporate  presently  accepted
tectonic  models  for  the  CWC:  Jurassic/Cretaceous  thermal
event  related  to  elevated  heat  flow  (cooling  curves  ‘a’  in
Fig. 3B),  Cenomanian-Turonian  thrusting  (cooling  curve  ‘b
in Fig. 3B) and Eocene orogeny (cooling curve ‘c’ in Fig. 3B).
It is, however, clear that with more ZFT data, new models will
be proposed and ZFT system can reveal many surprising facts
about the evolution of the CWC.

Implication for metamorphic evolution

Despite  the  uncertainty  in  the  interpretation,  the  ZFT  data

provide important information on the metamorphic history of
the MF: ZFT data clearly show that the basement reached tem-
perature  conditions  sufficient  to  fully  reset  the  ZFT  system
( > 210 °C,  lower  limit  of  zircon  PAZ)  during  the  Mesozoic
and/or  Cenozoic  and  would  have  undergone  very  low-grade
metamorphism.  This  agrees  with  conclusions  of  Faryad  &
Dianiška  (2003)  who,  citing  textural  relations  and  mineral
compositions in the MF granitoids, argued for an Alpine very
low-grade metamorphic overprint (P-T conditions:  ~ 0.3 GPa
at  ~ 300 °C)  of  the  basement.  The  overprint  did  not  exceed
~ 350 °C as shown by Variscan mica Ar-Ar ages (Hók et al.
2000)  obtained  from  undeformed  granites  (assuming
~ 350 °C closure temperature of Ar-Ar system in muscovite;
McDougall & Harrison 1988).

AFT data

Unlike ZFT data, the interpretation of AFT data is straight-

forward. Our data reproduce within 1 sigma error with AFT
data  reported  by  Krá   (1977)  and  Kováč  et  al.  (1994),  but
have much higher precision (1 sigma errors  < 8 %). The data,

combined  with  thermal  modelling,  allowed  us  to  constrain
the  cooling  episode  to  Middle  to  Late  Miocene  times  be-
tween  ~ 13 and 9 Ma, when the basement cooled from tem-
peratures  above  ~ 130 °C  to  ~ 70 °C,  assuming  a  slightly
higher temperature range of PAZ typical for Cl-rich apatites
(e.g. Carlson et al. 1999). Our AFT data cannot explain what
happened within the basement prior to the cooling onset. We
interpret  this  cooling  event  in  terms  of  exhumation  of  the
basement because the timing is corroborated by the sedimen-
tary record: the first clastic material derived from the MF are
pebbles from Mesozoic nappes deposited during Late Bade-
nian to middle Pannonian times (14.8—9.1 Ma) and the crys-
talline  basement  was  first  exposed  to  erosion  in  the  Late
Pannonian  (9.1—8.1 Ma;  Hók  et  al.  1998).  The  portion  of
clastic  material  derived  from  the  basement  increased  in  the
Pliocene  and  totally  dominates  the  Quaternary  sediments
(Hók  et  al.  1998,  2000),  indicating  uplift  of  the  range  and
creation of the present-day topography.

Modelled cooling trajectories can be translated into exhuma-

tion rates, if a reasonable paleo-geothermal gradient is assumed.
Adopting  a  value  of  30 °C/km  results  in  average  exhumation
rates  of  > 1000 m/Myr  for  a  time  period  of  13—9 Ma,  and
~ 200 m/Myr  for  time  period  between  ~ 9 Ma  and  present.
Considering the limited resolution of the modelled cooling path,
the maximum and minimum exhumation rates for the fast cool-
ing stage could range from ~ 4000 to  ~ 400 m/Myr, and for the
slow  cooling  stage,  from  ~ 200  to  > 50 m/Myr.  These  num-
bers are likely biased by the chosen paleo-geothermal gradient
value, however, there is at least a two-fold difference between
pre-  and  post-9 Ma  cooling  rates.  If  the  geothermal  gradient
had not changed in the last 13 Myr, the data imply that since
post-mid-Miocene (i.e. since ~ 13 Ma) about ~ 3.5 km of over-
burden has been removed, with the majority (

≥2.6 km) being

removed between 13 and 9 Ma.

The implication for exhumation of crystalline bodies in the

Western Carpathians

Our results significantly refine an exhumation pattern of in-

dividual  basement  complexes  in  the  CWC,  which  better  fits
the lateral tectonic extrusion models placing faulting and ex-
humation of crystalline bodies in the middle and post-Middle
Miocene  (circa  post-13 Ma;  Ratschbacher  et  al.  1991a,b;
Sperner et al. 2002). Furthermore, with our data, a much clear-
er  younging  trend  towards  the  orogenic  front  is  evident
(Fig. 4). The figure shows that internal massifs retain mostly
Paleogene  or  Cretaceous  AFT  ages,  even  though  some  of
them experienced a distinct reheating in the Neogene related
to  mantle  upwelling,  volcanic  activity,  and  increased  heat
flow  as  documented  by  thermal  modelling  results  based  on
track length data and also by apatite (U-Th)/He data (Danišík
et  al.  2004,  2008a,b).  The  internal  massifs  were  thus  in  a
‘colder’  environment  (i.e.  < ~ 120 °C)  during  the  Tertiary.  In
contrast, all the external massifs located closest to the orogen-
ic front (i.e. MF and High Tatra Mts) show almost exclusively
Middle Miocene or younger AFT ages, which indicates their
residence in a relatively ‘hotter’ environment (i.e. > ~ 120 °C)
in the Tertiary. Since there is no evidence of volcanic activity
in  the  external  Tatric  belt,  we  interpret  the  ‘hotter’  environ-

background image

26

DANIŠÍK, KOHÚT, BROSKA and FRISCH

ment in terms of deeper burial of the massifs prior to their fi-
nal exhumation.

We would like to emphasize that any interpretation of the

observed AFT age pattern in terms of surface uplift, rock up-
lift or uplift without specification of reference point or eleva-
tion  level  (e.g.  Kováč  et  al.  1994;  Hók  et  al.  1998,  2000;
Sperner et al. 2002) is incorrect. Instead it should be always
kept in mind that the reference frame for the FT system is the
thermal  structure  of  the  crust  and  not  the  Earth’s  surface.
Lastly,  tectonic  models  for  the  Tertiary  evolution  of  the
Western Carpathians incorporating AFT data have to consid-
er the fact that the majority of AFT ages are not cooling ages
but apparent ages.

Conclusions

New AFT and ZFT data enabled us to constrain the thermo-

tectonic evolution of the MF Mts. The most important results
are summarized as follows:

–  The  Variscan  crystalline  basement  of  the  MF  Mts  was

heated to temperatures above ~ 210 °C and was affected by a
very low-grade Alpine overprint as recorded by ZFT data. The
time  and  origin  of  the  heating  remains  unclear.  We  propose
three  explanation  that  need  to  be  corroborated  by  future  re-
search: Jurassic/Cretaceous thermal event related to increased
heat  flow  associated  with  mantle  upwelling,  Cenomanian—
Turonian (Eo-Alpine) thrusting and Eocene orogeny related to
collision between the European and the Adriatic plate;

–  The  AFT  ages  constrain  a  cooling  event  between  ~ 13

and  9 Ma,  which  we  interpret  in  terms  of  exhumation  of  the
basement in the course of lateral tectonic extrusion;

– The investigated MF together with the High Tatra Mts are

the ranges with the youngest exhumation history among all the
crystalline complexes of the CWC as they record the youngest
cooling AFT ages. This is in good agreement with their position
as the external massifs located closest to the orogenic front and
fits with the well-known spatial and temporal migration of pro-
cesses from internal to external portions of the CWC.

Acknowledgments: This study was financed by the German
Science Foundation 

the German Science Foundation, John

de Laeter Centre of Mass Spectrometry, Slovak Research
and  Development  Agency  (APVV-549-07)  and  VEGA
project  GA7076

.  We  thank  D.  Mühlbayer-Renner  and  D.

Kost  (Tübingen)  for  their  careful  sample  preparation.  An
earlier  version  of  the  manuscript  benefited  from  construc-
tive reviews by M. Kováč (Bratislava University), J. Majka
(Uppsala  University),  I.  Petrík  (SAS  Bratislava)  and  M.
Svojtka  (CAS  Prague).  English  language  was  improved  by
N.J. Evans (CSIRO, Exploration and Mining, Perth).

References

Andrusov D. 1968: Grundriss der Tektonik der nördlichen Karpaten.

Veda – Verlag der Slowakischen Akademie der Wissenschaften,
Bratislava, 1—188.

Bagdasaryan  G.P.,  Gukasyan  R.Kh.,  Cambel  B.,  Kamenický  L.  &

Macek  J.  1992:  Granitoids  of  the  Malá  Fatra  and  Ve ká  Fatra
Mts.:  Rb/Sr  isochron  geochronology  (Western  Carpathians).
Geol. Carpathica 43, 21—25.

Barbarand J., Carter A., Hurford T. & Wood I. 2003: Compositional

and structural control of fission track annealing in apatite. Chem.
Geol.
 198, 107—137.

Baumgart-Kotarba  M.  &  Krá   J.  2002:  Young  tectonic  uplift  of  the

Tatra Mts. (fission track data and geomorphological arguments).
Proceedings of XVII. Congress of Carpathian-Balkan Geologi-
cal  Association
,  Bratislava,  Slovakia,  September  1st—4th,  1—9;
electronic supplement: http://www.geologicacarpathica.sk/spe-
cial/B/Baumgart-Kotarba_Kotarba.pdf.

Brandon M.T., Roden-Tice M.K. & Garver J.I. 1998: Late Cenozoic

exhumation of the Cascadia accretionary wedge in the Olympic
Mountains, NW Washington State. GSA Bull. 110, 985—1009.

Burchart J. 1972: Fission-track age determination of accessory apatite

from  the  Tatra  mountains,  Poland.  Earth  Planet.  Sci.  Lett.  15,
418—422.

Burtner R.L., Nigrini A. & Donelick R.A. 1994: Thermochronology

of Lower Cretaceous source rocks in the Idaho-Wyoming thrust
belt. AAPG Bull. 78, 10, 1613—1636.

Carlson W.D., Donelick R.A. & Ketcham R.A. 1999: Variability of

apatite fission-track annealing kinetics: I. Experimental results.
Amer. Mineralogist 84, 1213—1223.

Csontos L. 1995: Tertiary tectonic evolution of the Intra-Carpathian

area: A review. Acta Vulcanol. 7, 1—13.

Danišík M., Dunkl I., Putiš M., Frisch W. & Krá  J. 2004: Tertiary

burial and exhumation history of basement highs along the NW
margin of the Pannonian Basin – an apatite fission track study.
Austrian J. Earth Sci. 95/96, 60—70.

Danišík M., Kuhlemann J., Dunkl I., Székely B. & Frisch W. 2007a:

Burial and exhumation of Corsica (France) in the light of fission
track data. Tectonics 26, TC1001, doi:10.1029/2005TC001938.

Danišík M., Dunkl I. & Frisch W. 2007b: Low-temperature thermo-

chronology  of  the  crystalline  basement  from  the  transitional
zone  between  the  Eastern  Alps,  Western  Carpathians  and  Pan-
nonian basin. Proceedings of 8

th

 Workshop on Alpine Geological

Studies, Davos, Switzerland, 10—12, October 2007, 16—17.

Danišík M., Kohút M., Dunkl I. & Frisch W. 2008a: Thermal evolu-

tion  of  the  Žiar  Mountains  basement  (Inner  Western  Car-
pathians,  Slovakia)  constrained  by  fission  track  data.  Geol.
Carpathica
 59, 1, 19—30.

Danišík M., Kohút M., Dunkl I., Hraško  . & Frisch W. 2008b: Apa-

tite fission track and (U-Th)/He thermochronology of the Roch-
ovce granite (Slovakia) – implications for thermal evolution of
the  Western  Carpathians-Pannonian  region.  Swiss  J.  Geosci.
101, 1, 225—233.

Danišík M., Kohút M., Dunkl I. & Frisch W. 2009: Fission track ther-

mochronometry  of  the  Ve ká  Fatra  Mts.  (Inner  Western  Car-
pathians,  Slovakia):  constraints  on  the  Alpine  tectonothermal
evolution. CETeG 2009, Hungary.

Donelick R.A., Ketcham R.A. & Carlson W.D. 1999: Variability of

apatite fission-track annealing kinetics: II. Crystallographic ori-
entation effects. Amer. Mineralogist 84, 9, 1224—1234.

Dumitru  T.A.  1993:  A  new  computer-automated  microscope  stage

system for fission-track analysis. Nucl. Tracks Radiat. Meas. 21,
575—580.

Dunkl  I.  2002:  TRACKKEY:  A  Windows  program  for  calculation

and graphical presentation of fission track data. Comput. Geosci.
28, 2, 3—12.

Faryad S.W. & Dianiška I. 2002: Ti-bearing andradite-prehnite-epidote

assemblage from the Malá Fatra granodiorite and tonalite (West-
ern Carpathians). Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 83, 47—56.

Fendek M., Gašparík J., Gross P., Jančí J., Kohút M., Krá  M., Kul-

manová A., Planderová E., Raková J., Rakús M., Snopková P.,
Tuba  ., Vass D. & Vozárová A. 1990: ZGT-3 Turiec near Mar-

background image

27

THERMAL EVOLUTION OF THE MALÁ FATRA MOUNTAINS (CENTRAL WESTERN CARPATHIANS)

tin  –  the  exploration  geothermal  borehole  and  prognosis  of
geothermal energy in area of Martin – Final report. Open file
report
Geofond, Bratislava, 1—86 (in Slovak).

Frisch W. & Gawlick H.-J. 2003: The nappe structure of the central

Northern Calcareous Alps and its disintegration during Miocene
tectonic extrusion – a contribution to understand the orogenic
evolution of the Eastern Alps. Int. J. Earth Sci. 92, 712—727.

Frisch W., Dunkl I. & Kuhlemann J. 2000: Post-collisional large-

scale  extension  in  the  Eastern  Alps.  Tectonophysics  327,
239—265.

Galbraith R.F. & Laslett G.M. 1993: Statistical models for mixed fis-

sion track ages. Nucl. Tracks Radiat. Meas. 21, 459—470.

Gleadow  A.J.W.  1981:  Fission  track  dating  methods:  what  are  the

real alternatives? Nucl. Tracks Radiat. Meas. 5, 3—14.

Gleadow  A.J.W.,  Duddy  I.R.  &  Green  P.F.  1986a:  Fission  track

lengths  in  the  apatite  annealing  zone  and  the  interpretation  of
mixed ages. Earth Planet. Sci. Lett. 78, 245—254.

Gleadow A.J.W., Duddy I.R. & Green P.F. 1986b: Confined fission

track  lengths  in  apatite:  a  diagnostic  tool  for  thermal  history
analysis. Contr. Mineral. Petrology 94, 405—415.

Green P.F., Duddy I.R., Laslett G.M., Hegarty K.A., Gleadow A.J.W.

& Lovering J.R. 1989: Thermal annealing of fission tracks in ap-
atite: 4 quantitative modeling techniques and extension to geo-
logical timescales. Chem. Geol. 79, 155—182.

Gross P., Köhler E. & Samuel O. 1984: New lithostratigraphic classi-

fication of the Central Carpathians Paleogene. Geol. Práce Spr.
81, 103—117 (in Slovak).

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

Carpathians. Veda Publishing House, Bratislava, 1—263 (in Slo-
vak, English summary).

Hók J., Kováč M., Rakús M., Kováč P., Nagy A., Kováčová-Slam-

ková M., Sitár V. & Šujan M. 1998: Geologic and tectonic evo-
lution  of  the  Turiec  depression  in  the  Neogene.  Slovak  Geol.
Mag.
 4, 165—176.

Hók J., Siman P., Frank W., Krá  J., Kotulová J. & Rakús M. 2000:

Origin and exhumation of mylonites in the Lúčanská Malá Fatra
Mts. (Western Carpathians). Slovak Geol. Mag. 6, 325—334.

Hurford A.J. & Green P.F. 1983: The zeta age calibration of fission-

track dating. Chem. Geol. 41, 285—312.

Kázmér M., Dunkl I., Frisch W., Kuhlemann J. & Ozsvárt P. 2003:

The Palaeogene forearc basin of the Eastern Alps and the West-
ern  Carpathians:  subduction  erosion  and  basin  evolution.  J.
Geol. Soc.
 160, 413—428.

Ketcham R.A. 2005: Forward and inverse modeling of low-tempera-

ture  thermochronometry  data.  In:  Reiners  P.W.  &  Ehlers  T.A.
(Eds.): Low-temperature thermochronology: techniques, interpre-
tations, and applications. Rev. Mineral. Geochem. 58, 275—314.

Ketcham R.A., Donelick R.A. & Carlson W.D. 1999: Variability of

apatite  fission-track  annealing  kinetics:  III.  Extrapolation  to
geologic time scales. Amer. Mineralogist 84, 1235—1255.

Kováč M., Krá  J., Márton E., Plašienka D. & Uher P. 1994: Alpine

uplift history of the Central Western Carpathians: geochronolog-
ical, paleomagnetic, sedimentary and structural data. Geol. Car-
pathica
 45, 83—96.

Krá  J. 1977: Fission track ages of apatites from some granitoid rocks

in West Carpathians. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 28, 269—276.

Lexa  J.,  Bezák  V.,  Elečko  M.,  Eliáš  M.,  Konečný  V.,  Less  Gy.,

Mandl G.W., Mello J., Pálenský P., Pelikán P., Polák M., Pot-
faj  M.,  Radocz  Gy.,  Rylko  W.,  Schnabel  G.W.,  Stráník  Z.,
Vass D., Vozár J., Zelenka T., Biely A., Császár G., Čtyroký
P., Kaličiak M., Kohút M., Kovacs S., Mackiv B., Maglay J.,
Nemčok J., Nowotný A., Pentelényi L., Rakús M. & Vozárová
A. 2000: Geological map of Western Carpathians and adjacent
areas 1 : 500,000. Issued by Ministry of the Environment of Slo-
vak Republic Geological Survey of Slovak Republic
, Bratislava.

Mahe   M.  1986:  Geological  structure  of  the  Czechoslovak  Car-

pathians. Veda Publishing House, Bratislava, 1—503 (in Slovak).

McDougall  I.  &  Harrison  T.M.  1988:  Geochronology  and  thermo-

chronology by the 

40

Ar/

39

Ar method. Oxford University Press,

1—212.

Michalík  J.  &  Činčura  J.  1992:  Cretaceous  shallow  marine  clastics

and continental/freshwater deposits in the Western Carpathians.
Cretaceous Research 13, 2, 157—166.

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

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

Plašienka D., Broska I., Kissová D. & Dunkl I. 2007: Zircon fission-

track  dating  of  granites  from  the  Vepor-Gemer  Belt  (Western
Carpathians): constraints for the Early Alpine exhumation histo-
ry. J. Geosci. 52, 113—123.

Putiš  M.,  Gawlick  H.-J.,  Frisch  W.  &  Sulák  M.  2008:  Cretaceous

transformation from passive to active continental margin in the
Western Carpathians as indicated by the sedimentary record in
the Infratatric unit. Int. J. Earth Sci. 97, 4, 799—819.

Ratschbacher L., Merle O., Davy P. & Cobbold P. 1991a: Lateral ex-

trusion in the Eastern Alps. 1. Boundary conditions and experi-
ments scaled for gravity. Tectonics 10, 245—256.

Ratschbacher L., Frisch W., Linzer H.-G. & Merle O. 1991b: Lateral

extrusion  in  the  eastern  Alps,  2,  Structural  analysis.  Tectonics
10, 257—271.

Royden L.H., Horváth F. & Burchfiel B.C. 1982: Transform faulting,

extension, and subduction in the Carpathian Pannonian region.
GSA Bull. 93, 717—725.

Shcherbak N.P., Cambel B., Bartnicky E.N. & Stepanyuk L.M. 1990:

U-Pb age of granitoid rock from the Dubná skala – Malá Fatra
Mts. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 41, 407—414.

Sperner B., Ratschbacher L. & Nemčok M. 2002: Interplay between

subduction retreat and lateral extrusion: Tectonics of the West-
ern Carpathians. Tectonics 21, 1—24.

Spišiak  J.  &  Balogh  K.  2002:  Mesozoic  alkali  lamprophyres  in

Variscan granitoids of the Malé Karpaty and Nízke Tatry Moun-
tains – geochronology and geochemistry. Geol. Carpathica 53,
295—301.

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

Cretaceous  primitive  alkaline  volcanics.  Geol.  Carpathica  48,
113—121.

Struzik A., Zattin M. & Anczkiewicz R. 2002: Timing of uplift and

exhumation  of  the  Polish  Western  Carpathians.  Geotemas  4,
151—154.

Šalaga I., Borza K., Köhler E., Samuel O. & Snopková P. 1976: Hy-

drogeological  bereholes  from  Rajec  and  Sú ov  areas.  Region.
Geol. Západ. Karpát
 7, 1—85 (in Slovak with English summary).

Tari  G.,  Horváth  F.  &  Rumpler  J.  1992:  Styles  of  extension  in  the

Pannonian Basin. Tectonophysics 208, 203—219.

Thöni M. & Jagoutz E. 1992: Some new aspects of dating eclogites

in orogenetic belts: Sm-Nd, Rb-Sr, and Pb-Pb isotopic results
from the Austroalpine Saualpe and Koralpe type-locality (Car-
inthia/Styria,  southern  Austria).  Geochim.  Cosmochim.  Acta
56, 347—368.

Thöni M. & Miller C. 1996: Garnet Sm-Nd data from the Saualpe and

the Koralpe (Eastern Alps, Austria): chronological and P-T con-
straints on the thermal and tectonic history. J. Metamorphic Ge-
ology
 14, 453—466.

Vance J. 1999: Zircon fission track evidence for a Jurassic (Tethyan)

thermal event in the western Alps. Mem. Sci. Geol. Padova 51,
2, 473—476.

Wortel M.J.R. & Spakman W. 2000: Subduction and slab detachment

in the Mediterranean-Carpathian region. Science 290, 1910—1917.

Zaun P. & Wagner G.A. 1985: Fission track stability in zircon under

geological conditions. Nucl. Tracks Radiat. Meas. 10, 303—307.