background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA, AUGUST 2010, 61, 4, 273—292                                             doi: 10.2478/v10096-010-0016-1

Introduction

Mélanges are by consensus understood as chaotic tectono-sed-
imentary complexes that have been initially deposited by tec-
tonically  induced  sedimentary  processes  in  an  accretionary
wedge from a fore-arc region. Consequently, an ophiolite mé-
lange  mostly  incorporates  mixed  magmatic  material  derived
from both interfaced oceanic sides. Because of a long tectonic
history  of  obduction  various  lithoclasts  representing  diferent
tectonomagmatic stages of an oceanic basin may be identified
in the final product. Many mélanges are overlain by slices of
coherent  fragments  of  genetically  related  oceanic  lithosphere
(ophiolites) which may include lithologies not found in the as-
sociated mélange and vice versa. The comparative petrologi-
cal  and  geochemical  investigations  of  magmatic  inclusions
found in a mélange combined with analogue rocks of related
ophiolite  sequences  always  provide  important,  although  in-
complete constraints on the tectonomagmatic evolution of an
oceanic  basin  and  its  segments  from  continental  rifting  to
opening and formation of oceanic lithosphere through spread-
ing and convergence till the final ophiolite emplacement.

Geochemistry, petrology and tectonomagmatic significance

of basaltic rocks from the ophiolite mélange at the NW

External-Internal Dinarides junction (Croatia)

DAMIR SLOVENEC

1

, BOŠKO LUGOVIĆ

and IRENA VLAHOVIĆ

3

1

Croatian Geological Survey, Sachsova 2, HR-10000 Zagreb, Croatia;  damir.slovenec@hgi-cgs.hr

2

Institute of Mineralogy, Petrology and Mineral Deposits, Faculty of Mining, Geology, and Petroleum Engineering, University of Zagreb,

Pierottijeva 6, HR-10000 Zagreb, Croatia;  blugovic@rgn.hr

3

GEO-EKO d.o.o., Nikole Pavića 11, HR-10090 Zagreb, Croatia;  irena.kloc@geo-eko.hr

(Manuscript received October 28, 2009; accepted in revised form March 11, 2010)

Abstract: At the NW inflexion of the Sava-Vardar Suture Zone ophiolite mélanges, known as the Kalnik Unit, form the
surface of the slopes of several Pannonian inselbergs in the SW Zagorje-Mid-Transdanubian Zone. The Mt Samoborska
Gora  ophiolite mélange, thought to be a part of the Kalnik Unit, forms a separate sector obducted directly onto Dinaric
Triassic  carbonate  sediments.  Basaltic  rocks,  the  only  magmatic  rocks  incorporated  in  the  mélange,  include  Middle—
Triassic  (Illyrian—Fassanian)  alkali  within-plate  basalts  and  Middle  Jurassic  (uppermost  Bathonian—Lower  Callovian)
tholeiitic basalts. The latter sporadically constitute composite olistoliths, and are geochemically divided into N-MORB-
like (high-Ti basalts) and transitional MORB/IAT (medium-Ti basalts). These geochemically different rocks suggest crystal-
lization at various tectonomagmatic settings, which is also indicated by the rock paragenesis and host clinopyroxene compo-
sitions. Alkali basalts reflect melts derived from an OIB-type enriched mantle source [Ti/V= 62.2—82.4; (La/Lu)

cn

= 6.4—12.8]

with Nd-Sr isotope signatures close resembling the Bulk Earth [

ε

Nd(T= 235 Ma)

= + 1.6 to + 2.5]. They are recognized as pre-

ophiolite continental rift basin volcanic rocks that closely predate the opening of the Repno oceanic domain (ROD) of the
Meliata-Maliac ocean system. The high-Ti and medium-Ti basalts from composite blocks derived from a similar depleted
mantle source (

ε

Nd(T= 165 Ma) 

= + 6.01 vs. + 6.35) succesively metasomatized by expulsion of fluids from a subducting

slab leading to a more pronounced subduction signature in the latter [Ti/V= 31.6—44.8 and (Nb/La)

n

= 0.67—0.90 vs. Ti/

V= 21.5—33.9 and (Nb/La)

n

= 0.32—0.49]. These composite blocks indicate crust formation in an extensional basin spread-

ing over the still active subducting ridge. The majority of high-Ti basalts may represent the fragments of older crust formed
at a spreading ridge and incorporated in the mélange of the accretionary wedge formed in the proto-arc—fore-arc region.
The Mt Samoborska Gora ophiolite mélange represents the trailing edge of the Kalnik Unit as a discrete sector that records
the shortest stage of tectonomagmatic evolution related to intraoceanic subduction in the ROD.

Key words: Triassic—Jurassic, Croatia, Samoborska Gora Mts, proto-arc extension, back-arc spreading, alkali within-
plate basalts, tholeiitic basalts, ophiolite mélange.

In the SW segment of the Zagorje-Mid-Transdanubian Zone

(ZMTDZ)  of  the  Sava  Suture  Zone  the  tectono-sedimentary
ophiolite  mélanges  lacking  overthrusted  ophiolites  are  com-
monly found as individual sectors on the surface of slopes of
intra-Pannonian inselbergs of Kalnik, Ivanščica and Medved-
nica (Pamić & Tomljenović 1998, and references therein). On
account  of  similar  textural  features  all  these  mélange  sectors
are assumed to constitute a single unit (Babić et al. 2002) re-
ferred to as the Kalnik Unit (Hass et al. 2000), which brings
strong evidence for a discrete oceanic domain (Repno oceanic
domain = ROD)  within  the  Meliata-Maliac  ocean  system
(Babić et al. 2002; Goričan et al. 2005; Slovenec & Lugović
2008, 2009). However, excluding the Mt Medvednica ophio-
lite  mélange  where  magmatic  megaclasts  or  olistoliths  have
been  geochemically  studied  in  detail  and  stages  of  terminal
spreading  and  initial  convergence  were  dated  by  isotopes
(Lugović et al. 2007; Slovenec & Lugović 2008, 2009) other
sectors still wait for such complementary data that would con-
firm other sectors as true integral parts of the Kalnik Unit.

The Samoborska Gora ophiolite mélange has a peculiar po-

sition  as  it  was  obducted  directly  onto  Triassic  sediments  of

background image

274

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

the  Adria  amagmatic  passive  continental  margin  and  traces
the headmost edge of a larger mélange unit. This mélange is
separated from the Medvednica ophiolite mélange by the re-
gional  Sava  fault  and  thus  it  is  not  clear  whether  it  consti-
tutes  a  discrete  ophiolite  mélange  unit,  or  represents  a
detached segment of the Kalnik Unit. Present study revealed
that besides apparently similar blocks of magmatic rocks as
in  the  other  mélange  sectors  of  ZMTDZ,  Mt  Samoborska
Gora  mélange  includes  blocks  of  within-plate  alkali  basalts
which  were  not  up  to  now  identified  in  other  mélange  sec-
tors.  However,  during  the  testing  of  correlation  between
ophiolitic  blocks  from  the  Mt  Samoborska  Gora  and  those
from  the  Mt  Medvednica,  similar  alkali  basalts  were  also
found  for  the  first  time  in  the  ophiolite  mélange  of  the  Mt
Medvednica.  In  this  work  we  performed  geochemical  and
petrological  characterization  of  almost  all  ophiolitic  blocks
from  the  Mt  Samoborska  Gora  with  the  purpose  of  testing
possible  correlation  with  Mt  Medvednica  ophiolite  rock
fragments. The age of massive lava blocks was obtained by
isotope  age  determination,  and  the  age  of  pillow  lavas  was
determined from the fauna content in the intrapillow matrix
or  from  atop  pillow  lavas  associated  cherts.  New  data  were
utilized to infer or improve the geodynamic evolution of the
oceanic segment(s) from which ophiolites of Mts Samobors-
ka Gora and Medvednica have been derived.

Geological outlines

Samoborska Gora is the cornerstone that links the External

Dinarides,  Southern  Alpine  units,  southwestern  tip  of  the
Zagorje-Mid-Transdanubian  Zone  (ZMTDZ)  as  a  part  of  the
Sava-Vardar Suture Zone (SVSZ) and the continental block of
the  Tisia  Unit  (Fig. 1A).  Its  exact  tectonic  position  in  the
framework  of  Alpine-Dinaric-Pannonian  triple  junction  zone
sensu Hass & Kovács (2001) is not clearly explained yet (e.g.
Pamić & Tomljenović 1998; Tari & Pamić 1998; Hass et al.
2000;  Pamić  2002;  Babić  et  al.  2002;  Goričan  et  al.  2005;
Schmid et al. 2008; Robertson et al. 2009). However, a posi-
tion within the transitional zone between the External and In-
ternal Dinarides seems to be most acceptable (Placer 1999).

Mt  Samoborska  Gora  consists  of  two  tectonostratigraphic

units, the pre-Eocene Žumberak Autochthony overthrusted by
the  south-west  vergent  Žumberak  Nappe  (Šikić  et  al.  1979)
(Fig. 1B).  The  Žumberak  Autochthony  shows  a  sedimentary
succession identical to the eastern border of Adriatic carbon-
ate  platform  (Tomljenović  2002).  The  oldest  rocks  of  the
Žumberak  Autochthony  are  Permian  molasse-type  clastic
rocks  which  are  unconformably  overlain  by  Lower  Triassic
clastic rocks followed by Upper Triassic carbonate rocks with
minor cherts (Herak 1956; Šikić et al. 1979). Locally, the Late
Anisian  sedimentary  succession  may  be  interstratified  with
acidic  pyroclastic  rocks  (Goričan  et  al.  2005).  The  ophiolite
mélange is thrusted onto Middle Triassic carbonates. The age
of the ophiolite mélange is supposed to be Middle Jurassic to
Hauterivian  by  analogy  with  similar  mélanges  from  the
Kalnik Unit (Babić et al. 2002). Unlike in the Mt Medvednica,
where the Paleozoic-Triassic sedimentary succession was sub-
jected  to  an  Early  Cretaceous  low  grade  metamorphic  over-

print (Belak et al. 1995, with references) related to obduction
of  an  intraoceanic  island  arc  (Lugović  et  al.  2006),  the  Mt
Samoborska  Gora  analogue  succession  lacks  any  metamor-
phism. The youngest rocks of the Žumberak Autochthony are
the Late Campanian—Paleocene alluvial and delta fan deposits
(Šikić  et  al.  1979;  Fig. 1C)  which  in  many  lines  of  evidence
resemble  post-ophiolitic  Gossau-  or  Ugar-type  sedimentary
sequence.

The  Žumberak  Autochthony  is  thrusted  by  the  Žumberak

Nappe  composed  of  a  thick  sedimentary  succession  showing
identical lithostratigraphic sequences as in the Žumberak Au-
tochthony  (Fig. 1B).  Top-WSW  thrusting,  internal  imbrica-
tion  and  folding  of  the  Žumberak  Autochthony  related  to  an
Eocene  deformational  event  affected  Mt  Samoborska  Gora
and  Mt  Medvednica  (D3  event  of  Tomljenović  2002).  The
Žumberak Nappe consists of three individual thrust sheets (Ja-
petić,  Cirnik  and  Vrhovčak)  which  represent  the  uppermost
pre-Neogene structural units (Šikić et al. 1979). The best ex-
posure of the ophiolite mélange is under the Vrhovčak thrust
sheet where fragments of basaltic rocks were sampled in de-
tail.  The  Neogene  and  Quaternary  strata  mostly  unconform-
ably  overlay  the  pre-Eocene  basement  on  the  southeastern
slopes;  on  the  northern  slopes  the  basement  rocks  are  trans-
gressively overlain by the younger strata (Fig. 1C).

The  ophiolite  mélange  of  the  Mt  Samoborska  Gora  shows

characteristics of a chaotic olistostrome complex mixed with
fault-bounded  fragments  of  different  lithologies  varying  in
size from a few centimeters to several tens of meters set in a
strongly  sheared  pelitic-siltous  continent  derived  matrix.
Ophiolite mélange contains clasts of greywacke, minor shale,
reddish and greyish cherts, scarce limestones along with frag-
ments  of  ophiolitic  basaltic  rocks  (Herak  1956;  Brajdić  &
Bukovec 1989; Kloc 2005). Other ophiolite rocks are notably
absent.  Massive  lavas  predominate  over  pillow  lavas.  The
fragments  are  homogeneous  in  the  term  of  texture  and
geochemistry  with  the  exception  of  a  unique,  texturally  uni-
form  hektometer  sized  block  (Fig. 1C,  location 2)  composed
of  tholeiitic  high-Ti  and  medium-Ti  basaltic  rocks.  K-Ar
measurement  on  plagioclase  separate  from  the  high-Ti  seg-
ment of this composite block has yielded an uppermost Ba-
thonian—Early Callovian age of 165.4 ± 5.8 Ma (Balogh 2009;
unpublished).  The  observed  age  of  sedimentary  rock  frag-
ments range from Middle Triassic for “exotic” limestones to
Middle Jurassic for greyish radiolarian cherts (Goričan 2008,
unpublished).

Fragments of alkali basalts are concentrated in the eastern-

most  part  of  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange
(Fig. 1C;  locations  10—13)  where  reddish  radiolarian  cherts
crop  out  above  massive  alkali  basalts  (Fig. 1;  location 12).
The radiolarian assemblage of these cherts indicates Middle
Triassic  age  (Goričan  2008,  unpublished).  Assuming  that
they are integrated in a coherent block, they would represent
the oldest fragments incorporated in the ophiolite mélange of
Mt Samoborska Gora.

In the westernmost part of the Mt Medvednica ophiolite mé-

lange  near  the  village  Gornja  Bistra  (Fig. 1B)  crop  out  the
hectometer  large  block  of  similar  massive  alkali  basalts  and
their pillow lavas with interpillow pelagic limestones of Illyri-
an-Fassanian age of Middle Triassic (Halamić et al. 1998). For

background image

275

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

the  purpose  of  correlation  the  data  on  these  rocks  were
integrated in the present work.

The  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange  in  many  re-

spects  shares  the  overall  textural  characteristics  of  the  Mt
Medvednica ophiolite mélange (Babić et al. 2002; Slovenec
& Pamić 2002, and references therein) suggesting that both
mélanges  may  have  formed  by  accretion  along  a  discrete
sediment-starved  trench  and  were  tectonized  during  the  on-
set  of  obduction.  The  pre-Neogene  Mt  Medvednica  base-
ment  experienced  regional-scale  tectonic  transport  from  the
NW, and 130° clockwise rotation during the Oligocene—ear-
liest Miocene (Tomljenović et al. 2008), which caused its re-
cent perpendicular orientation to the overall NW-SE Dinaric

structural  trend  (Fig. 1A).  Therefore,  the  ophiolite  mélange
of  Mt  Samoborska  Gora  should  be  tested  as  a  potential
prolongation  of  the  Mt  Medvednica  ophiolite  mélange,  and
so of the Kalnik Unit.

Like  elsewhere  in  the  Dinarides  the  onset  of  tectonic  re-

working  of  Mt  Samoborska  Gora  ophiolitic  mélange  took
place successively during and after the first ophiolite emplace-
ment onto the Adria continental margin (Schmid et al. 2008;
Robertson  et  al.  2009,  and  references  therein)  and  continued
during  the  Cretaceous  until  the  Senonian  as  confirmed  by
mantle peridotite clasts in the Campanian basal conglomerates
(Halamić 1998) and subaerial weathering of peridotites to the
Ni-lateritic crust (Palinkaš et al. 2006).

Fig. 1.  A  –  Geotectonic  sketch  map  of
the Alps, Dinarides and Hellenides show-
ing the position of the Periadriatic-Sava-
Vardar  Suture  Zone  (after  Pamić  2000).
Legend:  1  –  External  units  (External
Dinarides  and  Alps);  2  –  Internal  units
[Passive  continental  margin,  Central
Dinaride Ophiolite Belt (CDOB), Mirdita Zone]; 3 – Periadriatic-Sava-Vardar Zone; 4 – Serbo-Macedonian Massif; 5 – Pelagonides; 6 –
Golija Zone; 7 – Zagorje-Mid-Transdanubian Zone; 8 – Pannonian Basin. Faults: BL – Balaton; DF – Drava; PL – Periadriatic; SF – Sava;
SP – Scutari-Peć; SN – Sava Nappe; ZZ – Zagreb-Zemplín. Mountains: I – Ivanščica; K – Kalnik; Ko – Kopaonik; Md – Medved-
nica; SG – Samoborska Gora; SD – Szarvaskő-Darnó; Bü – Bükk; B – Bódva Valley; JK – Jaklovce. – Interpretations of over-
thrust relations in the Mt Samoborska Gora and western part of the Mt Medvednica (after Šikić & Basch 1975 and Šikić et al. 1978, 1979;
taken from Tomljenović 2002). Legend: 1 – Žumberak Nappe; 2 – Žumberak Autochthony; 3 – Ophiolite mélange (Oph); 4 – Upper
Cretaceous-Paleocene sediments; 5 – Lower Cretaceous metamorphic complex; 6 – picture break. – Simplified geological map of the
Mt Samoborska Gora (modified after Šikić et al. 1978 and Tomljenović 2002). Legend: 1 – Neogene and Quaternary sedimentary rocks;
2  –  Upper  Cretaceous-Paleocene  flysch;  3  –  ophiolite  mélange  with  blocks  of  basalt  (black  fields)  and  Triassic-Jurassic  radiolarites,
sandstones and shales (not separated on the map); 4 – Upper Triassic dolomites and limestones; 5 – Middle—Lower Triassic dolomites,
limestones, cherts and clastic rocks (shale, siltite and sandstone); 6 – Upper Permian clastic rocks (conglomerate, sandstone, siltite and
shale), limestones, dolomites and gypsum; 7 – reverse or thrust faults; 8 – normal faults; 9 – geological contact line; 10 – discordance
line, tectonic-erosion discordance; 11 – sample location (1 = js-73/1; 2 = jf-33/2, jf-34, t-23b/1, t-23b/2; 3 = sas-8; 4 = js-60; 5 = 92-18;
6 = sat-242; 7 = t-56/1; 8 = sas-202; 9 = sas-206; 10 = 92-20, 92-21, 92-22, 92-23, 92-25, 92-30; 11 = sas-203; 12 = sas-210; 13 = 92-16).

background image

276

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

Analytical techniques

Mineral  analyses  from  eleven  representative  samples  were

performed at the Mineralogisches Institut, Universität Heidel-
berg, using a CAMECA SX51 electron microprobe equipped
with five wavelength-dispersive spectrometers. The operating
parameters were 15 kV accelerating voltage, 20 nA beam cur-
rent, ~ 1 µm beam size (10 µm for plagioclase) and 10 s count-
ing  time  for  all  elements.  Natural  minerals,  oxides
(corundum, spinels, hematite and rutile) and silicates (albite,
orthoclase, anorthite and wollastonite) were used for calibra-
tion. Raw data for all analyses were corrected for matrix ef-
fects  with  the  PAP  algorithm  (Pouchou  &  Pichoir  1984,
1985)  implemented  by  CAMECA.  Formula  calculations
were done using a software package authorized by Hans-Pe-
ter Meyer (Mineralogisches Institut, Universität Heidelberg).
The mineral composition of higly altered samples was analy-
sed by X-Ray diffraction on powdered samples (XRD).

Bulk-rock  powders  for  chemical  analyses  of  twenty  five

samples were obtained from rock chips free of visible veins.
Six samples with amygdulas or calcite veins were dissolved
in Na-acetate (NaOAc) at pH around 6 controlled by acetic
acid (HAc).

Major  elements  were  measured  by  ICP  and  all  trace  ele-

ments  by  ICP-MS  at  Activation  Laboratories  in  Ancaster,
Canada. A series of international standards were used to con-
struct  calibration  curves.  Referent  samples  W2  and  WMG-1
were run as unknowns. Major element and trace element con-
centrations were measured with accuracy better than 1 % and
5 %, respectively.

Isotopic  analyses  were  done  in  CRPG  in  Vandoeuvre,

France  on  Finnigan  MAT  262  mass  spectrometer  following
the  procedure  described  in  Hart  &  Brooks  (1977).  Sr  frac-
tions were deposited on single W filaments and TaF

5

—H

3

PO

4

was  added  as  an  activator.  Double  filaments  (Ta  for  emis-
sion, Re for ionization) were used for Nd analyses. Nd frac-
tions were deposited on the Ta filaments, with H

3

PO

4

 added

as  an  activator.  All  analyses  were  made  in  multi-dynamic
mode,  using  software  developed  by  Spectromat.  An  expo-
nential law was used for fractionation correction. Normaliz-
ing ratios of 

86

Sr/

88

Sr= 0.1194 and 

146

Nd/

144

Nd= 0.7219 were

assumed. The

 87

Sr/

86

Sr value for the NBS 987 Sr standard for

the  period  of  measurement  was  0.710254± 0.000028  (2

σ,

n= 92).  The 

143

Nd/

144

Nd  value  for  the  La  Jolla  Nd  standard

was 0.511841± 0.000020 (2

σ, n=22). An in-house Nd standard

was  also  analysed  during  this  period,  yielding  a 

143

Nd/

144

Nd

ratio  of  0.511110 ± 0.000020  (2

σ,  n=100),  consistent  with

the  value  obtained  for  this  standard  over  the  past  15  years.
Total  procedural  blanks  were  ~ 700 pg  and  ~ 300 pg  for  Sr
and Nd, respectively.

Petrography and mineral chemistry

Extrusive  rocks  from  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite

mélange comprise pillow lavas and massive lavas of high-Ti
and  medium-Ti  tholeiitic  and  alkali  basalt  composition,  re-
spectively.  Pillows  of  amoeboidal  shape  with  tortoise  shell
joints were noticed occasionally (Fig. 1C, location 2). In spite

of  polyphase  alterations  which  may  be  severe,  igneous  tex-
tures are preserved in all samples.

Tholeiitic  extrusives  are  mostly  aphyric  and  composed  of

plagioclase, clinopyroxene, Fe-Ti oxide, spinel and accessory
apatite (Fig. 2A,B). Plagioclase from the high-Ti group shows
normal zoning with labradorite core and andesine rim ranging
in overall composition from An

71—54

 to An

48.6—31.5

, respective-

ly. The highest individual core to rim variation is An

71—40

 (Ta-

ble 1). In the medium-Ti tholeiitic group, igneous plagioclase
is altered to albite (An

0.1—2.9

) or peristerite (An

~

7

) with minor

sericite,  calcite,  prehnite,  analcime  and  pumpellyite,  and
therefore the rocks may be classified as spilites. Clinopyrox-
ene shows two stages of alteration. Some clinopyroxenes from
the  high-Ti  samples  show  deuteric  alterations  to  ferohorn-
blende-feroedenite and in both geochemical groups are partly
hydrothermally  altered  to  chamosite-clinochlore,  epidote  and
pumpellyite  (Fig. 2A,B;  Table 1).  In  the  high-Ti  basalts  Fe-Ti
oxide  is  ulvöspinel-magnetite  (Usp

16.6—46.8

Mgt

50.2—79.0

Spl

0.9—7.5

)

coexisting  with  ilmenite  (Ilm

92.8—96.2

Hem

3.8—7.2

)  whilst  in  the

medium-Ti  basalts  low-Ti  chromian  spinel  (Mg#= 70—77,
Cr#= 26—30, TiO

2

<0.38 wt. %) crystallized along with minor

Fe-Ti oxides (Table 1). The pillow lavas are aphyric to slight-
ly  plagioclase-phyric  or  plagioclase-clinopyroxene-phyric.
The  pillows  show  characteristic  increasing  crystallinity  from
the  outer  chilled  margin,  showing  plumose-variolitic  to
hypocrystalline porphyric texture, to the hollocrystalline core
with  aphyric  ophitic  to  intergranular  texture.  Calcite  and/or
chlorite  filled  amygdaloidal  tholeiitic  pillow  lavas  are  rarely
observed. Massive lavas are mostly aphyric and show fine- to
coarse-grained  ophitic  to  intergranular  texture  undistinguish-
able from pillow core. Petrographical evidence in the tholeiitic
basalts suggests the following order of crystallization: plagio-
clase 

→  clinopyroxene+plagioclase+Fe-Ti  oxides  (Fig. 2A).

Additionally, in some medium-Ti pillow and massive basalts
spinel  coexists  with  the  early  fractionated  plagioclase  whilst
rare Fe-Ti oxides are confined in matrix.

Alkali basalts from the Mts Samoborska Gora and Medved-

nica  ophiolite  mélanges  show  similar  aphyric  quenched  tex-
tures suggesting a fast cooling rate at the time of effusion. In
thin  sections  they  show  spinnifex-  to  variolitic-like  domains
(variolites) formed by sheaf- or plumose-textured pinkish cli-
nopyroxene intergrown with acicular plagioclase with intersti-
tial  glass  infillings  (Fig. 2C).  Primary  spinel  (Mg#=59—62,
Cr#=42—46; Table 1) and Ti-magnetite are accessory phases.
In all samples plagioclase is completely altered to albite, preh-
nite and occasionally to pumpellyite. Clinopyroxenes from the
Mt Medvednica alkali basalts are fresh whilst those from the
Mt  Samoborska  Gora  are  always  altered  to  chlorite.  Glass  is
devitrified  to  palagonitic  mesostasis  and  consists  of  chlorite,
calcite, hematite, prehnite, pumpellyite and titanite. The lavas
are amygdaloidal with up to 30 % amygdals filled by calcite
suggesting  relatively  shallow  water  effusion  compared  to
tholeiitic lavas.

Clinopyroxene  chemistry

.  Selected  matrix  clinopyroxene

compositions from the analysed tholeiitic and alkali rocks are
shown  in  Table 2  and  all  are  plotted  in  the  classification
diagram in Fig. 3.

Clinopyroxenes from tholeiitic host rocks show normal and

reverse  zoning.  Normally  zoned  grains  have  homogeneous

background image

277

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

cores  and  show  decreasing  Al

VI

/Al

IV

,  Mg#  and  generally  in-

creasing Ti to the grain periphery. In reverse zoned grains the
patterns show opposite compositional variations. In Fig. 3 cli-
nopyroxene  reveals  two  compositional  groups.  The  majority
of clinopyroxene from high-Ti host rocks stretch in the field of
augite  (Wo

38.1—42.8

En

40.9—48.9

Fs

10.6—20.1

)  and  forms  a  composi-

tional trend concordant with analogue rocks from Mt Medved-
nica  ophiolite  mélange  described  by  Slovenec  &  Lugović
(2009). On the contrary, the clinopyroxenes hosted in the larg-
est  block  from  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange
(Fig. 1C;  location 2),  composed  of  high-Ti  basalts  (sample
jf-33/2) associated with medium-Ti basalts (sample jf-23/b2)
as  well  as  clinopyroxenes  from  an  individual  medium-Ti
block  (Fig. 1C;  location 1  sample  js-73/1)  form  a  separate
compositional  trend  with  a  distinctly  higher  Wo-  and  Fs-
content. Clinopyroxenes hosted in the high-Ti rock from the
block  shows  transitional  diopside-augite  composition
(Wo

43.4—46.3

En

39.7—413

Fs

13.4—16.8

)  whilst  those  from  the  medi-

um-Ti rock entity stretch along the line separating the heden-
bergite-augite compositional fields (Wo

43.7—46.1

En

21.9—26.6

Fs

28.4—34.3

).

The  clinopyroxenes  hosted  in  both  analysed  medium-Ti
rocks  compared  with  clinopyroxene  compositions  from
high-Ti rock entity of the composite blok, contain more TiO

2

(1.58—3.05 wt. % vs. 1.25—1.69 wt. %), Na

2

O (0.45—0.59 wt. %

vs. 0.35—0.43 wt. %), and generally higher Al

2

O

3

 (3.49—7.19 wt. %

vs.  3.38—5.51  wt. %)  (Fig.  3A—C),  and  show  significantly
Fe-enriched  (Mg#= 43.2—74.2.0  vs.  74.6—80.2).  This  is  not
expected for clinopyroxene hosted in the rocks derived from
a more depleted source.

Clinopyroxenes of alkali basalts from Mt Samoborska Gora

are  completely  altered  and  only  the  clinopyroxene  composi-
tion from Mt Medvednica alkali basalts are shown in Table 2.
These clinopyroxenes are normally zoned and show diopsidic
composition  (Wo

47.4—49.6

  En

30.1—36.5

Fs

14.3—22.5

;  Fig. 3).  Their

high 

content 

of 

other-than-quadrilateral 

components

(TiO

2

= 2.99—4.17 wt. %;  Al

2

O

3

= 5.89—7.40 wt. %;  Fig. 4A—B)

clearly  reflected  the  alkali  non-orogenic  nature  of  the  host
rocks (Leterrier et al. 1982). High-Ti content of clinopyroxene
is favoured by cooling rate of crystallization, magma chemis-
try and cotectic opaque phase (Tracy & Robinson 1977). High
titanium  content  in  the  clinopyroxene  is  consistent  with  en-
riched  composition  of  relatively  primitive  alkali  basaltic  mag-
ma, coexisting low-Ti spinel (TiO

2

>1.6 wt. %) and fast cooling

rate as suggested by quenching textures of host pillow basalts.

Bulk-rock chemistry

Chemical compositions of the analysed rocks are shown in

Table 3. As virtually shown by petrography and the high LOI
of  the  samples  (up  to  8.46 wt. %),  and  by  experience  from
similar rocks elsewhere (e.g. Pearce & Cann 1973; Thomson
1991)  significant  element  mobility  is  expected  to  occur  in
most  of  the  samples.  Here,  potential  element  mobility  was
tested  by  plotting  their  concentrations  against  Zr  selected  as
differentiation index (Fig. 5).

For the tholeiitic rock suite, except for TiO

2

 and P

2

O

5

 which

are  positively  correlated  with  Zr,  the  major  elements  do  not

Fig. 2. Back-scattered electron image of (A) high-Ti tholeiitic mas-
sive basalt, sample 92-30, showing ophiolitic texture indicating or-
der of crystallization: plagioclase 

→ clinopyroxene → Fe-Ti oxide.

Plagioclase  is  altered  to  albite,  clinopyroxene  is  fresh  or  pseudo-
morphosed  by  ferroedenite/ferrohornblende.  Ilmenite  is  an  acces-
sory phase. (B) Medium-Ti massive basalt, sample js-73/1, show-
ing in part spinifex texture of skeletal clinopyroxene and albitized
plagioclase. Spinel (no. 12) surrounded by ferrite-chromite (no. 13)
coexists  with  accessory  Ti-magnetite  (no. 18).  (C)  Alkali  pillow
basalt, sample sb-17, showing spinifex texture formed by subparal-
lel  needle-like  clinopyroxene  and  plagioclase  altered  to  an  aggre-
gate  of  albite  and  prehnite  (no. 16).  Primary  spinel  is  accessory
phase.  Legend:  Ab  –  albite,  Amp  –  amphibole,  Chl  –  chlorite,
Ilm – ilmenite, Pl – plagioclase, Pmp – pumpellyite, Spl – spinel.

background image

278

SLOVENEC, 

LUGOVIĆ 

and 

VLAHOVIĆ

Table 1: Selected microprobe analyses and formulae of feldspars, amphibole, chlorite, spinel, ulvöspinel-magnetite and ilmenite from the tholeiitic and alkali volcanic rocks in the Mts Samo-
borska Gora and Medvednica ophiolite mélange.

Formulae calculated on the basis of 8 oxygens and total Fe as trivalent for feldspar; 23 oxygens and fixed number of 15 cations excluding Na and K for amphibole; 14 oxygens and total Fe as
divalent for chlorite; 4 oxygens and 3 cations for magnetite-ulvöspinel and chromian spinel; 3 oxygens and 2 cations for ilmenite. Fe

2

O

3

 is calculated on the basis of fixed number of cations for

amphibole, spinels and ilmenite, H

2

O corresponds to 2 (OH) and 8 (OH) per formular unit in amphibole and chlorite, respectively. An = 100* Ca/(Ca+ Na+ K); Mg# = 100* Mg/(Mg+ Fe

2+

),

Cr# = 100* Cr/(Cr+ Al). c = core, r = rim; MB = massive basalt, PB = pillow basalt; Th = tholeiitic basalt, Alk = alkali basalt.

background image

279

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

show  correlation  suggesting  significant  mobilization  during
alterations. Large ion lithophile elements (= LILE; Cs, Rb, K,
Ba  and  Sr)  represented  by  Ba  in  the  Ba—Zr  plot  (Fig. 5A)
show highly inconsistent variations which make them unreli-
able  for  petrogenetic  and  discriminatory  constraints.  High
field strength elements (= HFSE; Ti, Th, Hf, Nb, Ta, P, and Y)
shown by Ti (Fig. 5B) and rare earth elements (= REE, La-Lu)
displayed  by  La  and  Sm  (Fig. 5C—D)  showing  good  positive
correlation with fractionation index have obviously remained
immobile. Therefore the HFSE and REE concentrations of our
tholeiitic  samples  may  be  confidently  used  to  characterize
geochemical and petrogenetic features of the rocks as was al-
ready successfully tested for similar mafic rocks from differ-
ent oceanic provenances (e.g. Pearce & Norry 1979; Shervais
1982; Beccaluva et al. 1983). Transitional metals (V, Cr, Mn,
Fe,  Ni  and  Zn)  represented  by  Ni  and  V  (Fig. 5E—F)  retain
magmatic correlation but are strongly related to the abundance
and type of the opaque phase hosted in a sample. Similar rela-
tions  concerning  element  mobilization  are  observed  in  alkali
basalts (Fig. 5).

In  the  Zr/TiO

2

  vs.  Nb/Y  diagram  (Winchester  &  Floyd

1977) frequently used to classify altered and metamorphosed
extrusives,  the  analysed  rocks  are  divided  between  the  fields
of  subalkali  andesite/basalts  and  alkali  basalts,  (not  shown).
Jurassic  ophiolitic  fragments  show  exclusively  tholeiitic
chemistry  whilst  extrusives  associated  with  Middle  Triassic
pelagic sediments plot in the field of alkali basalts. Tholeiitic
rocks  from  ophiolite  complexes  and  mélanges  are  best  dis-
criminated  by  geochemical  parameters  which  include  Ti/Cr
ratio  and  Ni  concentration  (Beccaluva  et  al.  1983)  or  simply
TiO

2

  content  (Bortolotti  et  al.  2002).  Following  this  scheme

(not  shown)  tholeiitic  rocks  from  the  Mt  Samoborska  Gora
ophiolite mélange are distinguished into the high-Ti group and
medium-Ti  group  (Table 3).  High-Ti  basalts  are  widely  ac-

Fig. 3.  Plot  of  clinopyroxene  compositions  in  the  En—Wo—Fs  (Mg

2

Si

2

O

6

—Ca

2

Si

2

O

6

Fe

2

Si

2

O

6

) diagram with the nomenclature fields of Morimoto (1988) for tholeiitic volca-

nic rocks from the Mt Samoborska Gora and alkali volcanic rocks from the Mt Medvedni-
ca  ophiolite  mélange.  Fields  for  clinopyroxene  compositions  from  high-Ti,  medium-Ti
and  low-Ti  tholeiitic  basalts  of  the  Mt  Medvednica  ophiolite  mélange  (Slovenec  &
Lugović 2008 and 2009) plotted for correlation constraints.

cepted  as  representing  crystallization  in  a
middle ocean ridge (= MOR) setting where-
as  tholeiitic  basalts  with  lower  TiO

2

  may

suggest formation in various suprasubduc-
tion zone (= SSZ) settings (Serri 1981; Bec-
caluva et al. 1983).

Tholeiitic rocks display Ti/V ratios rang-

ing  from  21.5  to  44.8  and  spread  in  the
field of recent MORB and BABB whereby
medium-Ti samples form a separate group
with  lower  V  at  given  Ti  (Fig. 6).  Alkali
basalts  from  the  Mt  Samoborska  Gora
show  an  increased  concentration  of  Ti  at
relatively  low  V  (Ti/V= 62.2—82.4)  and
suggest derivation from an enriched mantle
source. The referent alkali basalts from the
Mt Medvednica with Ti/V ratios of around
50  straggle  the  boundary  line  between
MORB/BABB and OIB/WPAB.

The  element  abundance  patterns  nor-

malized  to  N-MORB  values  for  analysed
extrusive rocks are displayed as spider di-
agrams  in  Fig. 7A1  and  7A2.  Tholeiitic
rocks
 show a wide range of LILE enrich-
ment  consistent  with  the  observed  alter-

ations. The rock suite displays negative Nb—Ta anomaly rel-
ative to La which is typical of SSZ related magmas. The in-
tensity of the anomalies significantly increases from high-Ti
group  [(Nb/La)

n

=0.67—0.90]  to  medium-Ti  group  [(Nb/

La)

n

= 0.32—0.49] suggesting a more subduction influenced na-

ture of the latter. They have nearly flat La—Lu profiles which
range from ~ 1 to ~ 3 times relative to N-MORB for the high-
Ti group and 0.7—1.0 times for the medium-Ti group. A strong
to  significant  positive  Sr  anomaly  in  the  medium-Ti  basalt
suggests fractionation of plagioclase. Alkali basalts in general
show a smooth pattern with typical continuous enrichment of
more incompatible elements in the profile from Th to Lu and
may show HFSE (P, Nb) positive anomalies. Strong negative
anomalies of Ba, K, and Sr are caused by their mobilization
due to devitrification and albitization. The alkali basalts from
Mt  Samoborska  Gora  are  more  enriched  [(Th/Lu)

n

= 70—85]

relative to the Mt Medvednica samples [(Th/Lu)

n

= 32—46]. All

samples have Lu

n

< 1 which may indicate residual garnet in the

source. In the spider diagram their profiles, excluding negative
anomalies  for  Ba,  K  and  Sr  which  are  related  to  alterations,
perfectly  match  the  variation  patterns  of  alkali  basalts  from
East African rift zone (Fig. 7A2).

Chondrite  normalized  REE  patterns  of  analysed  rocks  are

displayed in Fig. 7B1 and 7B2. Tholeiitic rocks show various
intensities  of  LREE  depletion  and  nearly  flat  HREE  profile
[(Tb/Lu)

cn

= 0.96—1.29] at 12—20 times relative to chondrite for

the  high-Ti  group  and  10—12  for  the  medium-Ti  group.  The
intensity of LREE depletion expressed by the ratio (La/Sm)

cn

increases  from  the  high-Ti  group  (0.69—0.87)  to  medium-Ti
(0.51—0.62). Alkali basalts show strong enrichment of LREE
over  HREE  in  the  Mt  Samoborska  Gora  samples  [(La/
Lu)

cn

= 9.4—12.8]  and  relatively  lower  in  the  Mt  Medvednica

samples [(La/Lu)

cn

= 6.4—7.6] concordant with relations in the

spider diagram (Fig. 7B2). Both groups show slight Eu anom-

background image

280

SLOVENEC, 

LUGOVIĆ 

and 

VLAHOVIĆ

Table 2: Selected microprobe analyses and formulae of clinopyroxene from the tholeiitic and alkali volcanic rocks in the Mt Samoborska Gora (SG) and Mt Medvednica (MD) ophiolite mélange.

 

SG Tholeiitic High-Ti basalts 

SG Tholeiitic Medium-Ti basalts 

MD Alkali basalts          

 

Sample 

jf-33/2 jf-33/2 92-20 92-20 92-21 92-21 92-22 92-22 92-30 92-30 js-73/1 js-73/1 js-73/1 js-73/1 

jf-23/b2 

jf-23/b2  sb-9  sb-9  sb-17 sb-17 

Anal. nr. 

3  4 30  3  1  2 20 21 16 18  2 16 22 25 13 14  3  4  1  2 

Site 

c  r c  r c  r c  r c c c c c c c  r c  r c r 

Rock type 

PB  PB MB MB MB MB  PB  PB MB MB MB MB MB MB  PB  PB MB MB  PB  PB 

SiO

2

 

48.79 49.10 51.65 50.54 50.91 51.93 52.33 50.51 51.60 52.28 46.85 48.34 47.43 48.68 44.69 45.79 45.65 44.39 47.09 45.65 

TiO

2

 

1.46 1.69 0.55 1.10 0.96 0.65 0.62 0.97 0.70 0.54 2.75 1.78 1.63 1.58 3.05 2.49 3.18 4.17 2.93 3.50 

Al

2

O

5.36 5.51 0.92 2.39 3.00 2.47 1.86 2.15 2.59 1.91 5.34 3.49 5.02 3.92 5.17 4.29 6.72 7.25 6.31 6.20 

Cr

2

O

0.29 0.19 0.01 0.05 0.24 0.12 0.29 0.02 0.45 0.27 0.24 0.05 0.12 0.16 0.26 0.16 0.15 0.10 0.09 0.03 

FeO 

7.76  8.17  8.64 11.82  8.16  7.28  7.88 10.68  6.87  6.58 12.07 13.77 10.60 11.60 17.38 19.24  9.53 10.37  8.16 11.10 

MnO 

0.22 0.23 0.35 0.31 0.31 0.21 0.18 0.32 0.21 0.13 0.30 0.41 0.28 0.30 0.40 0.38 0.20 0.19 0.17 0.18 

MgO 

13.62 13.31 14.03 13.84 15.97 16.23 17.04 14.52 16.42 16.89 10.30 10.80 11.41 11.78  7.40  7.04 11.58 10.75 11.95 10.84 

CaO 

21.39 21.57 22.90 18.37 19.33 20.00 18.47 19.13 21.11 20.52 21.44 19.92 22.03 20.86 20.40 19.50 21.40 21.84 22.41 21.51 

Na

2

0.39 0.39 0.17 0.39 0.33 0.29 0.22 0.35 0.28 0.30 0.50 0.52 0.49 0.47 0.53 0.55 0.43 0.45 0.41 0.47 

Total 

99.28 

100.17 99.22 98.81 99.20 99.18 98.88 98.64 

100.23 99.43 99.79 99.08 99.01 99.36 99.28 99.44 98.84 99.51 99.52 99.49 

 
Si 

1.822 1.823 1.941 1.917 1.892 1.925 1.946 1.909 1.892 1.927 1.784 1.857 1.801 1.847 1.751 1.801 1.735 1.687 1.777 1.736 

Ti 

0.041 0.047 0.015 0.031 0.027 0.018 0.017 0.027 0.019 0.015 0.079 0.051 0.047 0.045 0.090 0.074 0.091 0.119 0.099 0.100 

Al

IV 

0.178 0.181 0.041 0.083 0.107 0.074 0.054 0.091 0.108 0.073 0.216 0.143 0.199 0.153 0.237 0.198 0.265 0.313 0.223 0.264 

Al

VI

 

0.058 0.059 0.000 0.024 0.024 0.033 0.027 0.005 0.004 0.010 0.024 0.015 0.026 0.023 0.002 0.001 0.036 0.011 0.057 0.014 

Cr 

0.009 0.006 0.000 0.002 0.007 0.004 0.008 0.000 0.013 0.008 0.007 0.002 0.004 0.005 0.008 0.005 0.005 0.003 0.003 0.001 

Fe

3+ 

0.056 0.042 0.060 0.023 0.047 0.022 0.000 0.055 0.072 0.047 0.064 0.063 0.112 0.070 0.110 0.088 0.073 0.093 0.054 0.083 

Fe

2+ 

0.187 0.211 0.212 0.352 0.206 0.203 0.245 0.282 0.138 0.156 0.321 0.379 0.225 0.299 0.459 0.544 0.229 0.237 0.203 0.270 

Mn 

0.007 0.007 0.011 0.010 0.010 0.007 0.006 0.010 0.007 0.004 0.010 0.013 0.009 0.010 0.013 0.013 0.006 0.006 0.005 0.006 

Mg 

0.758 0.737 0.786 0.783 0.885 0.897 0.944 0.818 0.892 0.920 0.585 0.618 0.646 0.666 0.432 0.413 0.656 0.609 0.672 0.615 

Ca 

0.859 0.858 0.922 0.747 0.770 0.794 0.736 0.775 0.829 0.810 0.875 0.820 0.896 0.848 0.857 0.822 0.891 0.889 0.876 0.877 

Na 

0.026 0.028 0.013 0.029 0.024 0.032 0.016 0.026 0.020 0.021 0.037 0.039 0.036 0.035 0.040 0.042 0.032 0.033 0.030 0.035 

 
Mg# 

80.2  77.7  78.8  68.9  80.9  81.5  79.5  74.4 86.68 85.61 64.57 61.99 74.17 69.16 48.49 43.16  74.1  72.0  76.8  69.5 

Al

VI

/Al

IV

 

0.33 0.32 0.00 0.29 0.22 0.44 0.50 0.06 0.04 0.14 0.11 0.10 0.13 0.15 0.01 0.01 0.14 0.04 0.26 0.05 

Formulae calculated on the basis of 4 cations and 6 oxygens. MB = massive basalt, PB = pillow basalt, c = core, r = rim. Mg# = 100* Mg/(Mg+ Fe

2+

).

background image

281

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

aly (Eu/Eu*= 1.16—0.93) typical for low accumulation or frac-
tionation  of  plagioclase.  The  REE  paterns  of  analysed  alkali
basalts  are  highly  comparable  with  the  profiles  of  alkali  ba-
salts from the East African rift zone (Fig. 7B2).

The Nd and Sr isotopic compositions of two tholeiitic and

two alkali basalts are shown in Table 4. In  tholeiitic samples
the 

143

Nd/

144

Nd  ratios  are  very  consistent  ranging  from

0.512939 to 0.513002 and 

87

Sr/

86

Sr ratios show a spread be-

tween  0.704353  and  0.704422.  The  initial 

ε

Nd

  and  Sr  initial

isotopic ratios were calculated for 165 Ma which is assumed
as the age of crystallization for the SSZ tholeiitic extrusives of
Mt  Samoborska  Gora  ophiolites.  The  initial 

ε

Nd

  vary  from

+ 6.01  to  + 6.35  whilst  the  (

87

Sr/

86

Sr)

i

  ratios  vary  from

0.703862 to 0.704001. The initial 

ε

Nd

 and (

87

Sr/

86

Sr)

i

 ratios of

the tholeiitic Mt Samoborska Gora mafic extrusives plot in the
field  of  recent  back-arc  analogues  (Fig. 8).  In  the  alkali  ba-
salts 
the range of 

143

Nd/

144

Nd ratios narrows from 0.512602 to

0.512661.  The 

87

Sr/

86

Sr  ratios  show  a  spread  between

0.705445 and 0.705851. The initial 

ε

Nd

 and Sr initial isotopic

ratios were calculated for 235 Ma (Illyrian—Fassanian) which is
assumed as the age of crystallization for alkali basalts of the Mt
Samoborska  Gora  and  Mt  Medvednica.  The  initial 

ε

Nd

  varies

between +1.58 to +2.54 whilst the (

87

Sr/

86

Sr)

i

 ratios ranges from

0.705271 to 0.705442. The initial 

ε

Nd

 and (

87

Sr/

86

Sr)

i

 ratios of

both analysed alkali basalts plot in the area of magmas generat-
ed from slightly enriched mantle sources bearing Nd-Sr isotopic
characteristics close to Bulk Silicate Earth (BSE; Fig. 8).

Discussion

In the Mt Samoborska Gora ophiolite mélange tholeiitic and

alkali  basalts  were  geochemically  identified.  Tholeiitic  lavas
with  N-MORB-like  geochemical  signatures  (high-Ti  basalts)
and  tholeiitic  rocks  with  SSZ  characteristics  (medium-Ti  ba-
salts) are the only ophiolitic lithologies archieved in this mé-
lange  which  occasionally  constitute  composite  blocks
suggesting that diverse ophiolitic lithologies interfere in space

Fig. 4. Discriminant diagram: A – Ti—Al

IV 

(simplified after Becca-

luva  et  al.  1989  and  Komiya  et  al.  2004);  B  –  MnO—Na

2

O—TiO

2

(simplifed after Nisbet & Pearce 1977) and C – SiO

2

/100—Na

2

O—

TiO

2

  (simplifed  after  Beccaluva  et  al.  1989)  for  clinopyroxene

from tholeiitic volcanic rocks of the Mt Samoborska Gora and al-
kali  volcanic  rocks  of  the  Mt  Medvednica  ophiolite  mélange.
MORB  –  mid-ocean  ridge  basalts;  BABB  –  back-arc  basalts;
IAT  –  island-arc  tholeiites;  BON  –  boninite;  OIB  –  ocean-is-
land  basalts;  WPAB  –  within  plate  alkali  basalts.  Fields  for  cli-
nopyroxene  compositions  from  high-,  medium-  and  low-Ti
tholeiitic basalts of the Mt Medvednica ophiolite mélange (Slovenec
& Lugović 2009) plotted for correlation constraints.

background image

282

SLOVENEC, 

LUGOVIĆ 

and 

VLAHOVIĆ

Table 3: Chemical analyses of tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora (SG) and Mt Medvednica (MD) ophiolite mélange.

SG Tholeiitic High-Ti basalts

 

SG Tholeiitic 

Medium -Ti basalts

 SG 

Alkali 

basalts

 MD 

Alkali 

basalts

 

Sample 

jf-33/2 92-20 92-18 92-21  t-56 92-22 92-23 92-30 

sas-206  jf-34  js-60 

sas-202 

t-23b/2  sas-8 

t-23b/1 

js-73/1 

sat-242 

 

 

sas-203 

sas-210 92-16 92-25  sb-9  sb-17 sb-21  sb-30 

Rock type 

PB MB MB MB  PB  PB MB MB MB MB MB MB  PB MB  PB MB MB MB MB MB MB  PB  PB  PB MB 

SiO

2

  

48.57

 48.66 49.36 48.96 46.55 49.54 49.97 49.28 46.54 48.59 50.83 49.18 46.98 47.58 46.95 48.01 51.52 54.12 52.32 46.94 55.76 46.66 42.37 47.22 48.63 

TiO

2

  

1.41

 1.76 1.79 1.79 1.83 1.88 1.93 1.95 1.96 2.01 2.20 2.31 0.93 0.96 0.97 1.07 1.19 2.57 2.62 2.74 2.70 2.08 1.99 2.08 2.10 

Al

2

O

3

  

17.94

 14.74 14.71 14.53 15.53 14.55 14.26 14.38 16.13 16.02 19.49 17.74 15.66 16.02 15.27 16.46 17.28 16.30 16.05 15.28 16.15 15.30 15.32 15.28 15.98 

Fe

2

O

3

 

total

  

7.48

 11.93 12.03 12.05 10.47 12.49 12.71 12.10 12.11 11.04  8.58 13.38 11.63 11.46 11.09  8.69  9.83 10.38 10.04 11.78  9.90  9.09  9.93  9.10 7.39 

MnO 

0.20

 0.19 0.23 0.20 1.24 0.22 0.30 0.27 0.60 0.14 0.11 0.20 0.20 0.21 0.12 0.21 0.69 0.27 0.17 0.31 0.06 0.16 0.15 0.14 0.19 

MgO 

6.75

 6.41 6.83 6.71 4.67 6.41 6.47 6.68 3.94 5.44 4.92 3.77 5.69 5.53 4.35 8.10 3.67 3.17 4.82 8.13 1.08 8.58 8.11 8.07 7.98 

CaO 

7.97

 7.81 7.31 7.02 7.14 7.56 7.21 6.58 4.32 4.26 4.60 2.32 7.87 7.66 8.93 6.88 2.49 1.16 1.92 3.71 1.30 5.03 

13.33 7.51 9.62 

Na

2

3.05

 4.26 3.85 4.12 4.18 3.98 3.87 4.39 5.88 4.67 4.62 4.51 4.45 4.47 4.59 4.68 6.94 7.03 6.35 5.00 6.41 2.84 1.48 3.21 3.05 

K

2

0.43

 0.45 0.50 0.41 0.48 0.37 0.48 0.45 0.32 0.63 0.30 0.57 0.24 0.27 0.21 0.10 0.15 0.68 0.52 0.19 0.68 1.40 0.14 0.38 0.29 

P

2

O

5

  

0.15

 0.18 0.18 0.17 0.21 0.19 0.19 0.21 0.21  023 0.23 0.24 0.07 0.07 0.09 0.09 0.11 0.82 0.94 0.97 0.93 0.35 0.33 0.39 0.44 

LOI 

5.69

 2.80 3.27 2.93 7.73 2.57 2.93 3.25 7.60 7.12 4.30 5.48 6.16 5.73 7.36 5.58 5.88 3.59 3.56 4.42 4.94 8.46 7.04 6.60 4.26 

 
Total 

99.64

 99.19 

100.06 98.90 

100.03 99.76 

100.32 99.72 99.69 

100.15 

100.17 99.70 99.92 

100.00 99.83 99.86 99.86 

100.09 99.31 99.29 99.91 99.97 99.99 99.98 99.93 

 
Mg# 

66.72

 54.18 55.54 55.90 48.04 53.04 52.83 55.00 41.25 51.86 55.60 35.89 50.35 49.63 46.27 67.34 44.98 38.56 48.83 60.30 19.39 65.65 64.37 64.25 70.33 

Cs 

0.5

 5.3 2.3 4.7 0.1 1.3 0.8 0.6 0.1 0.4 0.2 0.4 0.3 0.2 0.5 0.1 0.1 0.3 0.2 0.1 0.4 2.0 1.0 1.4 1.6 

Rb 

13

 

12 

14 

12 5 9 

13 

11 3 9 3 4 7 5 

16 2 2 

25 

21 3 

39 6 

10 

43 

41 

Ba 

268

 

1070 

1270 

737 81 

631 

273 

258 77 

240 47 80 62 69 

233 78 85 83 71 74 60 79 30 74 49 

Th 

0.28

 0.45 0.46 0.41 0.60 0.45 0.47 0.60 0.43 0.61 0.32 0.49 0.06 0.07 0.07 0.07 0.09 7.05 7.14 6.60 7.79 3.69 2.70 3.98 4.12 

Ta 

0.14

 0.33 0.32 0.28 0.30 0.27 0.26 0.31 0.22 0.23 0.22 0.21 0.04 0.05 0.04 0.04 0.06 3.88 3.93 3.68 4.02 2.10 1.91 2.31 2.42 

Nb 

2.2

 5.4 5.2 4.5 4.9 4.5 4.5 4.7 3.4 3.6 3.4 3.3 0.6 0.8 0.7  0.7  1.0 60.3 60.7 58.2 62.6 33.9 30.8 35.2 38.7 

Sr 

142

 301 415 307 175 369 307 264  63 109 162  90 719 711 308 

1407  98  85  72 167  58 139  70  92 103 

Zr 

89

 116 122 122 115 134 141 132 141 140 135 151  47  49  50  69  59 245 251 255 274 152 147 168 173 

Hf 

2.4

 3.5 3.6 3.5 3.5 3.9 4.1 3.6 3.7 3.9 4.0 4.0 1.5 1.4 1.6 1.8 1.7 6.1 6.2 6.3 6.8 3.5 3.5 3.8 3.9 

30

 34 36 35 36 37 39 44 38 34 35 33 28 28 26 27 24 36 34 30 35 29 27 31 33 

Sc 

33

 37 36 34 46 35 36 37 41 40 36 33 43 45 43 43 45 19 17 23 13 31 29 32 32 

230

 2.88 283 279 245 289 301 355 315 382 406 414 256 269 234 221 211 238 241 268 196 261 254 251 245 

Cr 

430

 213 177 152 226 100  98 115 410 190 120 145 384 460 233 470 440  80  92 271  20 239 301 292 252 

Co 

46

  -  -  - 33  -  - 39 43 38 72 42 58 61 57 57 64 35 29  - 23 36 43 34 31 

Ni 

140

  70  60  53  56  50  47  41 140  50  45  42 265 270 182 260 290  32  39 117  20 146 230 152 122 

 
La 

3.21

 6.41 6.64 6.29 4.09 6.83 7.21 6.37 4.53 5.12 4.73 3.92 1.62 1.80 1.71 2.35 2.19 

32.71 

33.41 

43.91 

31.40 

21.21 

19.72 

22.25 

24.86 

Ce 

10.18

 17.90 18.51 18.10 13.03 19.32 20.60  18.8 14.20 15.11 14.40 12.21  5.34  5.75  5.55  7.79  6.91 69.10 70.33 97.82 67.11 47.79 45.13 49.32 54.98 

Pr 

1.62

 2.80 2.87 2.79 1.98 2.98 3.14 2.78 2.15 2.23 2.24 1.88 0.91 0.95 0.90 1.34 1.12 8.33 8.24 

12.10 7.44 5.29 5.04 5.62 6.22 

Nd 

8.89

 14.60 15.11 15.22 10.92 16.31 17.10 14.52 12.20 12.21 12.01 10.20  5.30  5.62  5.20  7.56  6.12 32.22 33.15 47.71 31.21 22.81 21.41 23.99 25.99 

Sm 

2.92

 4.79 4.96 4.74 3.36 5.16 5.35 4.62 4.21 3.84 3.67 3.22 2.00 2.06 2.00 2.59 2.23 7.03 7.62 9.52 6.51 4.79 4.59 4.99 5.32 

Eu 

1.21

 1.71 1.78 1.74 1.33 1.83 1.89 1.80 1.49 1.45 1.41 1.31 0.88 0.97 0.82 1.14 0.94 2.22 2.26 3.01 2.12 1.61 1.64 1.75 1.87 

Gd 

3.83

 5.77 5.88 5.78 4.39 6.20 6.36 6.08 5.35 4.88 4.75 4.28 3.40 3.50 3.15 3.49 3.19 6.83 6.99 7.99 6.23 4.92 4.70 5.13 5.39 

Tb 

0.79

 1.11 1.12 1.09 0.85 1.12 1.20 1.18 1.00 0.98 0.91 0.84 0.66 0.70 0.64 0.72 0.59 1.15 1.19 1.99 1.10 0.89 0.88 0.93 0.95 

Dy 

4.96

 7.06 7.06 7.05 5.47 7.42 7.67 7.58 6.36 6.31 6.07 5.50 4.10 4.72 4.00 4.70 3.79 6.40 6.42 6.21 6.34 4.79 4.65 5.10 5.29 

Ho 

1.12

 1.42 1.47 1.45 1.24 1.54 1.63 1.56 1.32 1.27 1.32 1.19 0.98 1.02 0.93 0.97 0.88 1.21 1.24 1.18 1.15 1.01 0.97 1.07 1.10 

Er 

3.22

 4.53 4.57 4.49 3.55 4.75 5.03 4.72 3.99 3.75 4.18 3.68 2.97 3.15 2.71 2.94 2.59 3.22 3.27 3.27 3.13 2.76 2.64 2.84 2.88 

Tm 

0.493

 0.661 0.668 0.667 0.541 0.703 0.741 0.699 0.592 0.562 0.636 0.554 0.441 0.472 0.413 0.426 0.399 0.437 0.439 0.442 0.426 0.382 0.371 0.390 0.393 

Yb 

3.13

 3.97 3.98 4.09 3.50 4.23 4.46 4.39 3.88 3.59 4.10 3.42 2.95 2.90 2.55 2.75 2.50 2.58 2.59 2.56 2.53 2.46 2.35 2.49 2.52 

Lu 

0.482

 0.558 0.567 0.572 0.482 0.594 0.634 0.666 0.606 0.538 0.615 0.504 0.452 0.461 0.401 0.416 0.383 0.359 0.361 0.355 0.347 0.331 0.321 0.338 0.342 

Major elements in wt. %, trace elements in ppm. LOI = loss on ignition at 1100

 o

C. PB = pillow basalt; MB = massive basalt. Mg# = 100 * molar (MgO/(MgO+FeO

total

)).

background image

283

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

and  time.  Thus  the  studied  rocks  from  the  Mt  Samoborska
Gora ophiolite mélange contribute to the ophiolite controversy:
how rocks, which have been formed in different tectonomag-
matic settings (e.g. Western and Eastern Albanian ophiolites,
Dinaric and Vardar ophiolites, etc.), come together in a small
regional  scale  lacking  any  tectonic  contact.  In  an  ophiolite

Fig. 5. Variation diagrams for selected elements with Zr as index of fractionation for the tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt
Samoborska Gora and alkali volcanic rocks from the Mt Medvednica ophiolite mélange.

Fig. 6.  V—Ti/1000  discrimination  diagram  (Shervais  1982)  for  the
tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora and
alkali  volcanic  rocks  from  the  Mt  Medvednica  ophiolite  mélange.
IAT  –  island-arc  tholeiites,  MORB  –  mid-ocean  ridge  basalts,
BABB  –  back-arc  basin  basalts,  CAB  –  calc-alkaline  basalts,
CFB – continental flood basalts, OIB – ocean-island basalts and
AB – alkali basalts.

mélange various sequences of the oceanic crust which are un-
related in the term of time and crystallization setting may be
found  juxtaposed  in  the  finally  formed  mélange  (see  detail
study  of  Saccani  &  Photiades  (2005)  for  Albanian  ophiolite
mélanges).  Materials  detached  from  the  oceanic  lithosphere,
which  are  incorporated  in  an  ophiolite  mélange,  record
polyphase  history  of  formation  which  includes  a  variety  of
sedimentary and tectonic processes during deposition in an ac-
cretionary  wedge  and  subsequent  tectonic  incorporation
through onset of thrusting and final emplacement onto a pas-
sive  continental  margin.  The  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite
mélange closely exposes Middle Triassic non-orogenic alkali
basalts and different tholeiitic extrusives, some of them show-
ing  uppermost  Bathonian—Early  Callovian  age,  which  may
facilitate the study of evolution of the oceanic domain where
these ophiolites were formed from the initial stage of opening
till the initiation of shortening of the oceanic domain.

Tectonomagmatic significance of tholeiitic basalts

The  extrusive  rocks  archived  in  the  Mt  Samoborska  Gora

ophiolite  mélange  show  geochemical  signatures  that  reflect
magmas  derived  from  several  parental  mantle  sources  which
are obviously related to the different tectonomagmatic settings
(Pearce  &  Norry  1979;  Pearce  1983).  Composite  blocks  of
tholeiitic  extrusives  suggest  that  the  high-Ti  and  medium-Ti
magmatism may be temporally and spatially closely interrelat-
ed.  Similar  overlaping  of  contrasting  magma  types  seems  to
be  very  common  in  Neotethyan  ophiolites  as  exemplared  by
the Mirdita ophiolites in Albania (Bébien et al. 2000; Hoeck et
al. 2002; Bortolotti et al. 2002; Dilek et al. 2007).

The high-Ti and medium-Ti basalts from the Mt Samobors-

ka Gora ophiolite mélange show N-MORB-like REE patterns

background image

284

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

Fig. 7. N-MORB-normalized (A) multielement and (B) REE patterns for tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora
and alkali volcanic rocks from the Mt Medvednica ophiolite mélange. Field for alkali basalts from the East African Rift-Kenya Rift (Wil-
son 1989 and references therein; Spath et al. 2001) and Japan Rift (Okamura et al. 2005) are shown for comparision. Normalization values
are from Sun & McDonough (1989).

(Fig. 7B1) and at the same time show HFSE negative anoma-
lies  (Fig. 7A1)  which  are  unique  characteristics  of  MORBs
with  arc  signatures  (Shervais  2001).  Surprisingly,  although
the  LREE  depletion  in  the  medium-Ti  basalts  is  more  pro-
nounced they display considerably higher relative depletion of
Ta—Nb  thus  confronting  MORB  and  SSZ  signatures  in  one
single  geochemical  group.  In  the  diagram  V-Ti/1000  all
tholeiitic  basalts  from  the  Mt  Samoborska  Gora  plot  in  the
field of ocean ridge basalts (Fig. 6). However, they may plot
between  the  fields  of  MORB  and  IAT  extrusives  forming  a
SSZ  array  similar  to  the  recent  back-arc  basin  basalts
(Fig. 9A—C).  The  Nd  isotopic  composition  of  the  tholeiitic
rocks  from  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange  ex-
pressed  in  the  term  of 

ε

Nd(T =165 Ma)

  shows  vary  small  range

from  + 6.01 in the high-Ti basalts to + 6.35 in medium-Ti ba-
salts and strongly suggests that medium-Ti basalts must have
derived  from  a  similar  but  slightly  more  depleted  mantle
source  during  the  second  stage  of  partial  melting.  Combined
with  initial 

87

Sr/

86

Sr  ratios  ranging  from  0.703862  to

0.704001,  respectively  (Table 4),  the  tholeiitic  rocks  better
match BABB then N-MORB (Fig. 8).

Clinopyroxene chemistry is frequently used to discriminate

and  characterize  the  tectonomagmatic  setting  of  parental  ba-
salts (Beccaluva et al. 1980; Pearce & Wanming 1988; Pearce
2003). Beccaluva et al. (1989) promote clinopyroxene compo-
sition as a robust discriminator for host basalts from different
ophiolitic types. The composition of clinopyroxenes from the
Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange  clearly  discriminate
tholeiitic basalt host rocks in the fields of MORB and BABB
(Fig. 4A—C).  Clinopyroxenes  hosted  in  the  medium-Ti  sam-
ples plot at high-Ti corner of the MORB/BABB field (Fig. 4A
and 4C), although following the petrochemical parameters of
this  discriminatory  concept,  they  should  plot  between  the
MORB/BABB  and  IAT  fields.  The  clinopyroxene  from  our
medium-Ti  basalts  exceptionally  coexists  with  abundant
spinel and minor Ti-magnetite. The significantly higher parti-
tion of Ti in clinopyroxene compared with coexisting spinel in
a  tholeiitic  melt,  cause  clinopyroxene  to  become  enriched  in
Ti and also in Fe (Figs. 3 and 4), which is generally atypical
for clinopyroxenes hosted in ophiolitic medium-Ti and low-Ti
basalts (e.g. Bortolotti et al. 2002; Slovenec & Lugović 2009).
Due  to  lower  partition  of  Ti  in  spinel  relative  to  Fe-Ti

background image

285

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

Fig. 8.  Initial 

143

Nd/

144

Nd—

87

Sr/

86

Sr  isotope  ratios  diagram  for  se-

lected high-, and medium-Ti tholeiitic rocks from the Mt Samobor-
ska  Gora  (time:  165 Ma)  and  alkali  extrusive  rocks  from  the  Mts
Samoborska  Gora  and  Medvednica  (time:  235 Ma)  ophiolite  mé-
lange showing the main oceanic mantle reservoirs of Zindler & Hart
(1986). Fields for the Mt Medvednica tholeiitic basalts (Slovenec &
Lugović 2009) plotted for correlation constraints. DM – depleted
mantle,  BSE  –  bulk  silicate  Earth,  EMI  –  enriched  mantle,
HIMU – mantle with high U/Pb ratio, PREMA – frequently ob-
served PREvalent MAntle composition. The mantle array is defined
by many oceanic basalts and a bulk Earth value for 

87

Sr/

86

Sr can be

obtained from this trend. Data for back-arc basin basalts – BABB
(shaded field) compiled from Wilson (1989) and references therein,
Cousens  et  al.  (1994)  and  references  therein,  Pearce  et  al.  (1995),
Gribble  et  al.  (1998)  and  Ewart  et  al.  (1998).  Data  for  mid-ocean
ridge basalts – MORB (solid line) compiled from Wilson (1989)
and references therein and Cousens et al. (1994), references therein
and Peate et al. (1997). Data for oceanic island arcs and active con-
tinental  margins  –  IAB  (broken  line)  compiled  from  Wilson
(1989) and references therein, Cousens et al. (1994) and references
therein, Pearce et al. (1995) and Peate et al. (1997).

oxide(s),  caution  is  recommended  concerning  liability  of  cli-
nopyroxene  in  paragenesis  with  spinel  as  a  tectonomagmatic
discriminatory tool.

Coexistence  of  the  high-Ti  and  medium-Ti  basalts  in  the

ophiolite  mélange  of  the  Mt  Samoborska  Gora  suggests  at
least two stages of partial melting and magma generation: an
older  stage  producing  crust  with  N-MORB-like  geochemical
signatures at an ocean spreading ridge closely followed by the
stage  marked  by  formation  of  the  younger  crust  which

involves subduction related melt. The high-Ti group from the
Mt Samoborska Gora ophiolite mélange derived from a man-
tle  source  and  experienced  low  total  partial  melting  ranging
from  < 5  to  10 %  (Fig. 10A),  leaving  residual  fertile  mantle
peridotites closely resembling the composition of the lherzo-
lites  from  the  Mt  Kalnik  (Lugović  et  al.  2007)  and  from  the
entire CDOB (Lugović et al. 1991; Bazylev et al. 2009). This
geochemical  group  is  accepted  as  representing    remnants  of
the crust formed at the ocean ridge at any time in the ocean’s
spreading history.

On  the  contrary,  the  Upper  Bathonian—Lower  Callovian

high-Ti basalts, crystallized at around 165 Ma, that are associ-
ated with the medium-Ti basalts in the composite block, indi-
cate terminal formation of high-Ti crust which may be related
to  subducting  ridge  and  indicate  incipient  crust  formation  in
the hanging wall or, in other words, in the upper plate. These
composite blocks give strong evidence for the “stage of birth”
from  the  geodynamic  model  of  SSZ  ophiolites  proposed  by
Shervais (2001). Stern (2004) thought that such association of
extrusive  rocks  were  formed  by  extensive  magmatism  in  the
extensional proto-arc—fore-arc basin that spreads over the still
active subducting ridge. Extension in the proto-arc or infant-
arc basin lasts 5—10 Ma and is normally marked by almost si-
multaneous crystallization of high-Ti and medium-Ti to low-Ti
basalts as a consequence of melt derivation from successively
more depleted mantle which was progressively more metaso-
matized by expulsion of fluids from the subducting slab.

Since  the  high-Ti  basalts  from  ocean  spreading  center  and

from  proto-arc—fore-arc  extensional  basin  were  derived  from
essentially similar sources they are geochemically hardly dis-
tinguishable. Following the proposed geodynamic models, the
medium-Ti  basalts  from  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mé-
lange showing significantly higher HFSE depletion (Fig. 7A1)
and Nd isotopic composition (Table 4) clearly resemble mag-
matism  of  the  second  stage  partial  melting  from  an  already
moderately  depleted  mantle  source  contaminated  by  an
amount  of  subduction  related  components.  Here,  the  second
stage  melting  is  somewhat  atypical  since  it  allows  cotectic
crystallization  of  clinopyroxene  and  spinel± Ti-magnetite  in-
stead of ordinary Fe-Ti oxide(s) as recorded in analogue rocks
from ophiolite mélanges included in the nearby Kalnik Unit.
This may suggest a different thermal regime governing incipi-

Table 4: Nd and Sr isotope data of tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora and Mt Medvednica ophiolite mélange.

Location number corresponds to the locations in Fig. 1C for the samples from the Mt Samoborska Gora; MD = Mt Medvednica. Rock types:
Th = tholeiitic, Alk = alkali, H-Ti = high-Ti, M-Ti = medium-Ti, PB = pillow basalt, MB = massive basalt. 

a

 

Errors in brackets for Nd and Sr

isotopic ratios are given at the 2

σ-level. 

147

Sm/

144

Nd calculated from the ICP-MS concentrations of Sm and Nd following equation: 

147

Sm/

144

Nd = (Sm/Nd)*[0.53151+0.14252*

143

Sm/

144

Nd]. 

Initial 

ε

Nd(t)

 calculated assuming I

o

CHUR 

= 0.512638, (

147

Sm/

144

Nd)

o

CHUR 

= 0.1966, and

λ

Sm 

= 6.54*10

—12

 a

—1

c

 87

Sr/

86

Sr

(t)

 calculated using ICP-MS Rb and Sr concentrations and assuming 

λ

Rb 

= 1.42*10

—11

 a

—1

. * The initial 

 ε

Nd

  and

initial isotopic ratios for Sr in analysed tholeiitic (Th) rocks are calculated for 165 Ma, and in alkali (Alk) rocks are calculated for 235 Ma.

background image

286

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

ent crust formation in the upper plate of the oceanic segment
represented  by  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mélange.
The  medium-Ti  basalt  derived  from  a  metasomatized  mantle
region  experienced  13—22 %  total  partial  melting  (Fig. 10A).
Transitional  harzburgites,  tectonically  inserted  into  the  Cam-
panian-Maastrichtian  rudist  limestones  near  the  village  of
Gornje  Orešje  in  the  Mt  Medvednica  (Lugović  et  al.  2007),
showing ~ 20 % partial melt extraction probably represent the

Fig. 9. Discrimination diagrams for the tholeiitic and alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora and alkali vocanic rocks from the
Mt Medvednica ophiolite mélange. A – Ta/Yb—Th/Yb diagram (Pearce 1983); S – subduction zone enrichment, C – crustal contamina-
tion, W – within-plate enrichment. N-MORB, E-MORB and OIB are from Sun & McDonough (1989). B – Th—Nb/16—Hf/3 diagram (Wood
1980); A – normal mid-ocean ridge basalts (N-MORB), B – enriched MORB (E-MORB) and within-plate tholeiites (WPT), C – alkaline
within-plate basalts (AWPB), D – calc-alkali basalts (CAB), E – island-arc tholeiites (IAT); 1 – crustal contamination, 2 – SSZ ophiolites
trend, 3 – MORB ophiolites trend. Data for back-arc basin basalts – BABB (shaded field) compiled from Saunders & Tarney (1979),
Weaver et al. (1979), Crawford & Keays (1987), Jahn (1986), Ikeda & Yuasa (1989), Ewart et al. (1994), Gribble et al. (1998), Leat et al.
(2000), Münker (2000). C – La/10—Nb/8—Y/15 diagram (after Cabanis & Lecolle 1989); 1A – calc-alkali basalts (CAB), 1B – area of over-
lap between 1A and 1C (CAB, IAT), 1C – island-arc tholeiites (IAT), 2A – within plate basalts (WPB), 2B – back-arc basin basalts
(BABB), 3A – intercontinental rift alkali basalts (ICRAB), 3B – enriched mid-ocean ridge basalts (E-MORB), 3C – weakly enriched mid-
ocean  ridge  basalts  (E-MORB),  3D  –  normal  mid-ocean  ridge  basalts  (N-MORB).  D  –  DF

1

—DF

2

  diagram  (Agrawal  et  al.  2008;

DF

1

= 0.5533log

e

  (La/Th) + 0.2173log

e

  (Sm/Th)—0.0969log

e

  (Yb/Th) + 2.0454log

e

  (Nb/Th)—5.6305;  DF

2

= —2.4498log

e

  (La/Th) + 4.8562log

e

(Sm/Th)—2.1240log

e

 (Yb/Th)—0.1567log

e

 (Nb/Th)+0.94). IAB–island-arc basalts, OIB–ocean-island basalts, CRB–continental rift basalts.

most depleted residual mantle from which the medium-Ti ba-
salts from Mt Samoborska Gora were derived.

Tectonomagmatic significance of alkali basalts

Alkali basalts are very commonly associated with tholeiitic

rocks in many Mesozoic ophiolite mélanges and were mostly
interpreted  as  remnants  of  intraoceanic  islands  (OIB)  or  sea-

background image

287

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

mounts (Saccani & Photiades 2005; Monjoie et al. 2008; Sayit
& Göncüoglu 2009). However, alkali basalts from continental
rifts  (= CRB)  closely  preceding  formation  of  early  oceanic
crust  as  a  rule  have  a  similar  composition  (e.g.  Fitton  2007)
which  discriminates  them  as  within-plate  volcanic  rocks
(Fig. 9B). We do not exclude either OIB or CRB origin of al-
kali  basalt  fragments  incorporated  in  the  Mts  Samoborska
Gora and Medvednica ophiolite mélanges.

Although alkali basalts from the Mts Samoborska Gora and

Medvednica  ophiolite  mélanges  in  general  share  geochemical
characteristics of OIB and CRB, they show slightly pronounced
geochemical differences (Fig. 7A2, 7B2) suggesting a more en-
riched or less depleted source for the Mt Samoborska Gora al-
kali basalts (Figs. 6, 9A). Low relative abundance of HREE in
these  alkali  basalts  suggests  presence  of  garnet  as  a  residual
phase in both sources (e.g. Wilson 1989; Spath et al. 1996).

Crustal  contamination  of  alkali  basalts  increases  the  LILE

or  LREE/HFSE  ratios,  with  higher  intensity  in  CRB  than  in
OIB. Uncontaminated CRB have La/Ta ratio < 22 (e.g. Fitton
et al. 1988; Hart et al. 1989) and the ratio of the analysed alka-
li  basalts  is  even  lower  (7.8—11.9)  suggesting  insignificant
crustal  contamination.  Therefore  the  analysed  alkali  basalts
represent uncontaminated melts and plot in the field of mantle
array in the diagram Th/Yb—Ta/Yb wherein alkali basalts from
the  Mt  Samoborska  Gora  also  show  a  more  primitive  nature
(Fig. 9A).  Many  attempts  based  on  geochemical  parameters
were  done  to  discriminate  between  OIB  and  CRBs.  Recent
multielement  ratios  discriminate  function  analysis  resolve
CRB and OIB in two separate fields at 78% and 85% confi-
dence level, respectively (Agrawal et al. 2008). Alkali basalts
from  the  Mts  Samoborska  Gora  and  Medvednica  mélanges

Fig. 10. Petrogenic model for: A – mafic tholeiitic volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora ophiolite mélange. Partial melting lines:
DM – depleted mantle source, PM – primitive mantle source (Kostopoulos & James 1992). Model parameters = spinel-lherzolite source
(ol

57

—opx

25.5

—cpx

15

—sp

2.5

),  melting  proportion  =  ol

1.21

-opx

8.06

-cpx

76.37

-sp

14.36

,  distribution  coefficients  are  from  Kostopoulos  &  James

(1992). Fractional crystallization lines: initial magma = 10% melting of DM and PM mantle source, respectively, fractionated mineral
assemblage = ol

30

—cpx

40

—pl

30

, distribution coefficients are from Chen et al. (1990). Data for N-MORB, E-MORB are from Sun & McDonough

(1989). Fields for high-, medium- and low-Ti tholeiitic basalts from the Mt Medvednica ophiolite mélange (Slovenec & Lugović 2009)
plotted for correlation constraints. B – mafic alkali volcanic rocks from the Mt Samoborska Gora and Mt Medvednica ophiolite mélange.
Partial  melting  lines:  moderately  enriched  mantle  source  (OIB-like)  (La = 1.5 ppm,  Yb = 0.5 ppm).  Model  parameters  =  garnet-lherzolite
source (ol

60.1

—opx

18.9

—cpx

13.7

—gt

7.3

), melting proportion = ol

1.3

—opx

8.7

—cpx

36

—gt

54

, distribution coefficients are from Kostopoulos & James

(1992). Fractional crystallization lines: initial magma = 4% and 6% melting of the moderately enriched mantle source, fractionated mineral
assemblage = ol

30

—cpx

40

—pl

30

, distribution coefficients are from Chen et al. (1990).

show  overall  geochemical  signatures  comparable  with  CRB
(Fig. 9D).  Thus,  the  alkali  basalts  are  interpreted  as  the  pre-
ophiolitic continental rift basin volcanic rocks, rather than as
the remnants of intraoceanic islands or seamounts.

Continental intraplate alkali basalts were interpreted as vol-

canic products of partial melting of the upper mantle related to
lithospheric extension causing upwelling of the asthenosphere
(Perry et al. 1990; Kent et al. 1992). Alternatively, alkali ba-
salts may erupt when the mantle plume impinges on the base
of the continental lithosphere causing partial melting and ini-
tial  rifting  (Morgan  1981;  McKenzie  &  Bickle  1988).  The
analysed alkali basalts reflect melt derived from an OIB-type
enriched mantle source (Fig. 9A), which experienced ~ 8% to-
tal partial melting for the Mt Medvednica and 5—7% for the Mt
Samoborska  Gora  (Fig. 10B).  Assuming  that  both  groups  of
the alkali basalts were derived from the same or similar paren-
tal  asthenospheric  material,  which  resembles  Nd-Sr  isotopic
signatures  of  the  bulk  Earth  at  the  time  of  crystallization
(Fig. 8), then the alkali basalts from the Mt Samoborska Gora
with  more  primitive  geochemical  significance,  particularly
lower 

ε

Nd(T= 235 Ma)

 (+1.58 vs. + 2.54; Table 4) represents melts

of an older stage of partial melting. If this assesment is correct,
Illyrian-Fassanian  age  is  promoted  as  the  age  of  initial  Neo-
tethyan opening in the ROD.

Geodynamic  evolution  of  the  Mt  Samoborska  Gora  ophio-
lites in the context of the Repno oceanic domain

The  ophiolite  mélange  of  the  Mt  Samoborska  Gora  is  tec-

tonically emplaced directly on the Adria amagmatic continen-
tal  margin  and  represents  the  southwesternmost  detached

background image

288

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

leading edge of a larger ophiolite mélange unit, most likely of
the  Kalnik  Unit  (Haas  et  al.  2000)  from  the  Zagorje-Mid-
Transdanubian Zone (Fig. 1A,B). The tectonomagmatic histo-
ry  of  the  Kalnik  Unit  has  been  in  part  successfully  inferred
from the remnants of the oceanic upper crustal rocks archived
in  the  Mt  Medvednica  ophiolite  mélange  (Slovenec  &
Lugović 2008, 2009) thought to have been generated in a dis-
crete  Neotethyan  oceanic  domain  referred  to  as  the  Repno
oceanic  domain  (ROD)  (Babić  et  al  2002;  Slovenec  &
Lugović 2008). The ROD should be included in easternmost
segment of the Tethys (Bortolotti & Principi 2005). Some au-
thors regard the ROD as a domain of Dinaric provenance (e.g.
Pamić  1997;  Haas  &  Kovács  2001)  whilst  others  relate  it  to
the  Meliata-Maliac  ocean  system  (e.g.  Goričan  et  al.  2005;
Slovenec & Lugović 2008). These basins opened as back-arc
basins  in  response  to  the  delayed  subduction  of  the  Paleo-
tethyan  lithosphere  beneath  the  European  continental  margin
(Stampfli & Borel 2002, 2004).

The  geochemical  affinities  and  age  of  crystallization  of

analogous  ophiolitic  rocks  from  the  Mt  Samoborska  Gora
ophiolite  mélange  and  the  Mt  Medvednica  segment  of    the
Kalnik  Unit  were  used  for  correlation  of  these  two  ophiolitic
segments. Normalized multi-element concentration (Fig. 11A),
normalized REE concentrations (Fig. 11B) and Nd and Sr iso-
topic  signatures  (Fig. 8)  of  the  analogue  high-Ti  N-MORB-
like  extrusives  from  both  ophiolitic  segments,  assumed  to
represent the oceanic crust formed at a spreading or subduct-
ing ridge, show identical patterns suggesting a similar mantle
source. The high-Ti basalts from the composite blocks in Mts
Samoborska Gora and Medvednica ophiolite mélanges, which
indicate incipient crust formation in a converging upper plate,
show identical K-Ar ages of 165.4± 5.8 Ma and 165.1± 3.3 Ma,
respectively. The medium-Ti extrusives which represent rel-
atively  younger  incipient  crust  for  Mt  Samoborska  Gora
show  more  pronounced  subduction  signatures  (Fig. 11A)

and different crystallization regime as revealed by paragenesis
of clinopyroxene and spinel (Figs. 3 and 4A,C), and reveal a
higher  intensity  of  partial  melting  (Fig. 10A).  However,  in-
spite of this, the Mt Samoborska Gora lacks the fragments of
typical IAT-like lithologies (low-Ti basalts) that are related to
the  early  stage  of  true  subduction  sensu  Stern  (2004).  This
may  suggest  that  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolites  repre-
sent  a  discrete  segment  at  the  stage  of  incipient  intraoceanic
convergence. The overlapping of geochemical signatures and
age of crystallization of analogue rocks from these two ophio-
lite mélange sectors allow them to be integrated into a single
ophiolite mélange unit, namely the Kalnik Unit. This finding
will serve to improve the geodynamic evolution of the ROD
that was already proposed by Slovenec & Lugović (2009). In
this respect, the newly discovered alkali basalts play a key role
for initiation of the ROD.

(1) Incipient opening of the ROD most likely started in the

Early Ladinian, namely in the Fassanian, soon after the erup-
tion  of  the  alkali  basalt  during  the  Illyrian—Fassanian
(Fig. 12A). This stage is documented by the close association
of  alkali  basalts  with  Middle  Triassic  cherts  in  the  Mt
Samoborska  Gora  and  interpillow  Illyrian—Fassanian  pelagic
limestones in the Mt Medvednica, and also by the absence of
any crustal contamination of the alkali lavas, suggesting their
effusion in a highly evolved intracontinental rift basin. These
statements are also confirmed by similar geochemical patterns
with intracontinental alkali basalts from East African rift zone
(Fig. 7A2, 7B2).

(2)  The  onset  of  oceanic  crust  formation  at  ensialic  BAB

spreading  centre  in  the  ROD  continued  through  the  Carnian
(Fig. 12B) as documented by radiolarians cherts above the pil-
low lavas (Halamić & Goričan 1995; Goričan et al. 2005). The
fragments of the early oceanic crust of the ROD were not en-
countered elsewhere in the Kalnik Unit. The oceanic crust for-
mation recorded in Eastern Mediterranean ophiolites, such as

Fig. 11. (A) N-MORB-normalized multielement patterns and (B) chondrite-normalized REE patterns for average high-, medium- and low-
Ti tholeiitic basalts from the Mt Medvednica ophiolite mélange. Fields for tholeiitic high- and medium-Ti basalts and alkali basalts from
the Mts Samoborska Gora and Medvednica ophiolite mélange are shown for comparision. Data for the Mt Medvednica tholeiitic high-, me-
dium- and low-Ti basalts from Slovenec & Lugović (2009). N-MORB normalization values are from Sun & McDonough (1989), and Chon-
drite normalization values are from Taylor & McLennan (1985).

background image

289

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

the Albanide-Hellenide ophiolite mélanges, commenced by E-
MORB (Saccani & Photiades 2005). The absence of E-MORB
extrusives in the Mts Samoborska Gora and Medvednica ophi-
olite mélanges may indicate initially fast-spreading ridge seg-
ment  of  the  ROD  wherein  interaction  between  the  uprising
asthenosphere and OIB-type enriched mantle source was sup-
pressed  to  produce  E-MORBs.  Continuation  of  sea  floor
spreading  during  the  Jurassic  (Pliensbachian  and  Bajocian)
produced N-MORB-like crust (Pamić 1997) in the ROD as a
consequence  of  partial  melting  of  pure  suboceanic  mantle
with  SSZ  signatures  inherited  from  an  earlier  (Hercynian?)
subduction. The maximum evolved stage of spreading in the
ROD  is  reflected  by  the  Bathonian  typical  N-MORB  extru-
sives (Slovenec & Lugović 2009).

(3) Intraoceanic convergence in the ROD commenced in the

Late Bathonian—Early Callovian (Slovenec & Lugović 2009)
as  indicated  also  in  the  Mt  Samoborska  Gora  ophiolite  mé-
lange, and may have continued until the Middle Callovian in
the  Mt  Medvednica  (Babić  et  al.  2002).  Initial  convergence
led to formation of an extensional proto-arc basin in the lead-
ing  edge  of  the  oceanic  lithophere  overriding  the  still  active

oceanic ridge (Fig. 12C). This stage of partial melting generat-
ed  N-MORB-like  magmatism,  similar  to  the  spreading-ridge
stage,  and  almost  simultaneous  medium-Ti  magmatism  in
both Mts Samoborska Gora and Medvednica. Subsequent IAT
magmas that reflect transition from incipient to true SSZ mag-
matism  in  the  fore-arc  basin  are  located  only  in  the  Mt
Medvednica (Slovenec & Lugović 2009). It is most likely that
the Mt Samoborska Gora ophiolite mélange represents a dis-
crete segment of the ROD which records the shortest subduc-
tion  related  evolution.  The  oceanic  crust  fragments  in  the
Kalnik  Unit  do  not  provide  any  evidence  of  formation  of
island arc in the ROD.

(4)  The  age  and  processes  that  led  to  the  closure  of  the

ROD are unclear and may be inferred only from the relevant
metamorphic  rocks  assumed  to  represent  the  ancient  ROD
crust. The lower geenschist facies metamorphic complex of
the  Mt  Medvednica  formed  by  obduction  of  an  island  arc
succession onto the Adria continental margin (Lugović et al.
2006)  dated  to  124—114 Ma  ago  (Belak  et  al.  1995)  and  a
metamorphic  sole  from  the  Mt  Kalnik  which  has  a  BABB-
type  crust  protoliths  (Ignjatić  2007),  dated  to  126—110 Ma,

Fig. 12. Schematic geodynamic model for interaction of back-arc rifting, active spreading and subduction-related processes at the infant intra-
oceanic arc setting for Mt Samoborska Gora and Medvednica Mt ophiolites in Repno oceanic domain as part of Meliata-Maliac-Vardar ocean
system. A – the intracontinental back-arc rifting stage, B – the spreading stage and formation ensialic back-arc basin, C – the subduction
stage of an active ocean ridge, D – the closure stage of the ROD. 1 – mantle diapires, 2 – oceanic crust with radiolarian cherts, 3 – raising
of the mantle diapir, 4 – melting zone; IA = island arc (infant proto-arc/island arc system), BAB = back-arc basin, AP = accretionary prism.

background image

290

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

suggest  that  the  final  closure  most  likely  took  place  in
Barremian—Aptian (Fig. 12D).

Conclusions

Our  findings  provide  evidence  that  the  Mt  Samoborska

Gora  ophiolite  mélange  is  the  headmost  edge  of  the  Kalnik
Unit  which  is  obducted  onto  the  Adria  passive  margin.  It
represents a discrete sector of the ROD which records a com-
plexity of tectonomagmatic and sedimentary processes from
the  terminal  intracontinental  rifting  in  the  Middle—Triassic
(Illyrian—Fassanian)  through  various  stages  of  back-arc
spreading  until  the  intraoceanic  convergence  in  the  Middle
Jurassic  (uppermost  Bathonian—Early  Callovian).  From  the
incorporated  clasts  the  stage(s)  of  spreading  cannot  be  in-
ferred properly in details. Intraocenic convergence led to for-
mation  of  the  crust  in  the  upper  plate  by  magmatism  in  an
extensional proto-arc—fore-arc basin that was spreading over
an  active  subducting  ridge.  This  oceanic  sector  records  the
shortest duration of the convergence related evolution in the
ROD which may have been suppressed before the true sub-
duction commenced. The incorporated fragments were intro-
duced  into  the  mélange  mostly  by  tectonically  induced
sedimentary processes in the accretionary wedge in the front
of  the  proto-arc—fore-arc  region,  whilst  older  rocks,  recog-
nized by alkali basalts and Triassic limestones, repeatedly re-
ferred  to  as  “exotic”  in  ophiolite  mélanges,  actually
represent  tectonic  inclusions  integrated  in  the  trailing  edge
of the mélange in the latest phase of obduction.

Acknowledgments: This work is a contribution to the scien-
tific  projects  Mesozoic  magmatic,  mantle  and  pyroclastic
rocks of northwestern Croatia (Grant No. 181-1951126-1141
to  Da.S.),  Geological  map  of  Republic  of  Croatia 1 : 50,000
(Grant No. 181-1811096-1093) and Tectonomagmatic corre-
lation  of  fragmented  oceanic  lithosphere  in  the  Dinarides
(Grant No. 195-1951126-3205 to B.L.) carried out under the
support  of  the  Croatian  Ministry  of  Science,  Education  and
Sport. We are greatful to Špela Goričan for radioalarian anal-
ysis  and  Kadosa  Balogh  for  K-Ar  age  determinations.  We
are also greatful to Tonći Grgasović and Radovan Filjak for
assistance with rock sampling. Our thanks go to H.-P. Meyer
and Rainer Altherr for microprobe facilities and Ilona Fin for
excellent  polished  thin  sections.  Critical  comments  by
Vesnica  Garašić  and  Bruno  Tomljenović  improve  an  early
version  of  the  manuscript.  Constructive  reviews  by  Ján
Spišiak  and  Dragan  Milovanović  greatly  helped  to  achieve
the final version of this paper.

References

Agrawal S., Guevara M. & Verma S.P. 2008: Tectonic discrimination

of  basic  and  ultrabasic  volcanic  rocks  through  log-transformed
ratios of immobile trace elements. Int. Geol. Rev. 50, 1057—1079.

Babić Lj., Hochuli P.A. & Zupanič J. 2002: The Jurassic ophiolitic mé-

lange in the NE Dinarides: Dating, internal structure and geotec-
tonic implications. Eclogae Geol. Helv. 95, 263—257.

Bailey  S.W.  1988:  Chlorites:  Structures  and  crystal  chemistry.  In:

Bailey  S.W.  (Ed.):  Hydrous  phyllosilicates.  Rev.  Miner.,  Miner.
Soc. Amer.
 19, 347—403.

Balla Z. & Dobretsov N.L. 1984: Mineralogy and petrology of pecu-

liar  type  Ophiolites  –  magmatic  rocks  from  Szarvaskő  (Bükk
Mountains, North Hungary). Ofioliti 9, 107—122.

Bazylev  B.A.,  Popević  A.,  Karamata  S.,  Kononkova  N.N.,  Simakin

S.G., Olujić J., Vujnović L. & Memović E. 2008: Mantle peri-
dotites  from  the  Dinaridic  ophiolite  belt  and  the  Vardar  zone
western belt, central Balkan: A petrological comparison. Lithos
108, 37—71.

Beccaluva L., Piccardo G.B. & Serri G. 1980: Petrology of Northern

Apennine ophiolites and comparision with other Tethyan ophio-
lites.  In:  Panayiotou  A.  (Ed.):  Proceedings  of  the  International
Ophiolite  Conference,  Nicosia.  Geological  Survey  of  Cyprus,
314—331.

Beccaluva  L.,  D.I.  Girolamo  P.,  Macciotta  G.  &  Morra  V.  1983:

Magma  affinities  and  fractionation  trends  in  opholites.  Ofioliti
8, 307—324.

Beccaluva L., Macciotta G., Piccardo G.B. & Zeda O. 1989: Clinopy-

roxene composition of ophiolite basalts as petrogenetic indicator.
Chem. Geol. 77, 165—182.

Belak  M.,  Pamić  J.,  Kolar-Jurkovšek  T.,  Pécskay  Z.  &  Karan  D.

1995:  Alpine  low-grade  regional  metamorphic  complex  of  Mt.
Medvednica  (northwest  Croatia).  In:  Vlahović  I.,  Velić  I.  &
Šparica M. (Eds.): Proceedings of the First Croatian Geological
Congress, Opatija. Inst. Geol., Zagreb, 67—70 (in Croatian, En-
glish summary).

Bébien  J.,  Dimo-Lahitte  A.,  Vergély  P.,  Insergueix-Filippi  D.  &

Dupeyrat  L.  2000:  Albanian  ophiolites.  I.  Magmatic  and  meta-
morphic processes associated with the initiation of a subduction.
Ofioliti 25, 39—45.

Bortolotti  V.  &  Principi  G.  2005:  Tethyan  ophiolites  and  Pangea

break-up. Island Arc 14, 442—470.

Bortolotti V., Marroni M., Pandolfi L., Principi G. & Saccani E. 2002:

Interaction between mid-ocean ridge and subduction magmatism
in Albanian ophiolites. J. Geol. 110, 561—576.

Brajdić  V.  &  Bukovec  D.  1989:  Spilitic  rocks  from  Samobor  moun-

tains. Geol. Vjes. 42, 65—77 (in Croatian, English summary).

Cabanis  B.  &  Lecolle  M.  1989:  Le  diagramme  La/10-Y/15-Nb/8:  un

outil  pour  la  discrimination  des  series  volcaniques  et  la  mise  en
evidence des processus de mélange et/ou de contamination crust-
ale. C.R. Acad. Sci. Serr. II, 309, 2023—2029.

Chen C.Y., Frey F.A. & Garcia M.O. 1990: Evolution of alkalic lavas

at Haleakala Volcano, east Maui, Hawaii. Contr. Mineral. Petrol-
ogy 
105, 197—218.

Cousens  B.L.,  Allan  J.F.  &  Gorton  M.P.  1994:  Subduction-modified

pelagic sediments as the enriched component in back-arc basalts
from the Japan Sea: Ocean Drilling Program Sites 797 and 794.
Contr. Mineral. Petrology 117, 421—434.

Crawford A. & Keays R.R. 1987: Petrogenesis of Victorian Cambrian

tholeiites and implications for the origin of associated boninites.
J. Petrology 28, 1075—1109.

Dilek Y., Furnes H. & Shallo M. 2007: Suprasubduction zone ophio-

lite formation along the periphery of Mesozoic Gondwana. Gond-
vana Res
. 11, 453—475.

Ewart A., Bryan W.B., Chappell B.W. & Rudnick R.L. 1994: Regional

geochemistry  of  the  Lau-Tonga  arc  and  back-arc  systems.  In:
Hawkins  J.,  Parson  L.  &  Allan  J.  (Eds.):  Proceedings  of  the
Ocean Drilling Program. Sci. Results 135, 385—425.

Ewart  A.,  Collerson  K.D.,  Regelous  M.,  Wendt  J.I.  &  Niu  Y.  1998:

Geochemical  evolution  within  the  Tonga-Kermadec-Lau  Arc-
Back-arc System: the role of varying mantle wedge composition
in space and time. J. Petrology 39, 331—368.

Fitton  J.G.  2007:  The  OIB  paradox.  In:  Foulger  G.R.  &  Jurdy  D.M.

(Eds.): Plates, plume and planetary processes. Geol. Soc. Amer.,
Spec. Pap.
 430, 387—412.

Fitton  J.G.,  Kempton  D.,  Ormerod  D.S.  &  Leeman  W.P.  1988:  The

background image

291

BASALTIC ROCKS FROM THE OPHIOLITE MÉLANGE AT THE EXTERNAL -INTERNAL DINARIDES (CROATIA)

role of lithospheric mantle in the generation of late Cenozoic ba-
sic  magmas  in  the  western  United  States.  J.  Petrology,  Spec.
Lithosphere Issue,
 331—349.

Goričan  Š.,  Halamić  J.,  Grgasović  T.  &  Kolar-Jurkovšek  T.  2005:

Stratigraphic  evolution  of  Triassic  arc-backarc  system  in  north-
western Croatia. Bull. Soc. Géol. France 176, 3—22.

Gribble  R.F.,  Stern  R.J.,  Newman  S.,  Bloomer  S.H.  &  O’Hearn  T.

1998:  Chemical  and  isotopic  composition  of  Lavas  from  the
Northern  Mariana  Trough:  Implications  for  magmagenesis  in
back-arc basins. J. Petrology 39, 125—154.

Haas  J.  &  Kovács  S.  2001:  The  Dinaridic-Alpine  connection  –  as

seen from Hungary. Acta Geol. Hung. 44, 345—362.

Haas J., Mioč P., Pamić J., Tomljenović B., Árkai P., Bérczi-Makk A.,

Koroknai  B.,  Kovács  S.  &  R.-Felgenhauer  E.  2000:  Complex
structural  pattern  of  the  Alpine-Dinaridic  Pannonian  triple  junc-
tion. Int. J. Earth Sci. 89, 377—389.

Halamić  J.  1998:  Lithostratigraphy  of  Jurassic  and  Cretaceous  sedi-

ments  with  ophiolites  from  the  Mts.  Medvednica,  Kalnik  and
Ivanščica.  PhD.  Thesis,  Univ.  Zagreb,  Zagreb,  1—188  (in  Croa-
tian, English summary).

Halamić J. & Goričan Š. 1995: Triassic radiolarites from Mts. Kalnik

and  Medvednica  (Northwestern  Croatia).  Geol.  Croatica  48,
129—146.

Halamić J., Slovenec Da. & Kolar-Jurkovšek T. 1998: Triassic pelagic

limestones in pillow lavas in the Orešje quarry near Gornja Bistra,
Medvednica Mt. (Northwest Croatia). Geol. Croatica 51, 33—45.

Hart S.R. & Brooks C. 1977: The geochemistry and evolution of Early

Precambrian mantle. Contr. Mineral. Petrology 61, 109—128.

Hart W.K., Wolde G.C., Walter R.C. & Mertzman S.A. 1989: Basaltic

volcanism in Ethiopia: constraints on continental rifting and man-
tle interactions. J. Geophys. Res. 94, 7731—7748.

Herak M. 1956: Geology of the Mts. Samoborska Gora. Acta Geol. 1,

49—73 (in Croatian, German summary).

Hoeck V., Koller F., Meisel T., Onuzi K. & Kneringer E. 2002: The

Jurassic South Albanian ophiolites: MORB- vs. SSZ-type ophio-
lites. Lithos 65, 143—164.

Ignjatić S. 2007: Upper Cretaceous amphibolites from lherzolite meta-

morphic  sole  (Kalnik  Mt.,  Croatia).  Graduation  Thesis,  Univ.
Zagreb
, Zagreb, 1—61 (in Croatian, English summary).

Ikeda Y. & Yuasa M. 1989: Volcanism in nascent back-arc basin be-

hind  the  Shichito  Ridge  and  adjacent  areas  in  the  Izu-Ogaswara
arc, northwest Pacific. Contr. Mineral. Petrology 101, 377—393.

Jahn  B.  1986:  Mid-ocean  ridge  or  marginal  basin  origin  of  the  East

Taiwan Ophiolite: chemical and isotopic evidence. Contr. Miner-
al. Petrology
 92, 194—206.

Kent R., Storey M. & Saunders A.D. 1992: Large igneous provinces:

sites of plume impact or plume incubation. Geology 20, 891—894.

Kloc I. 2005: The ophiolitic rocks of Samoborska Gora. Graduation

Thesis, Univ. Zagreb, Zagreb, 1—65 (in Croatian, English sum-
mary).

Komiya T., Maruyama S., Hirata T., Yurimoto H. & Nohda S. 2004:

Geochemistry  of  the  oldest  MORB  and  OIB  in  the  Isua  Su-
pracrustal  Belt,  southern  west  Greenland:  Implications  for  the
composition and temperature of early Archean upper mantle. Is-
land Arc
 13, 47—72.

Kostopoulos D.K. & James S.D. 1992: Parameterization of the melting

regime  of  the  shallow  upper  mantle  and  the  effects  of  variable
lithospheric stretching on mantle modal stratification and trace el-
ement concentrations in magmas. J. Petrology 33, 665—691.

Leat  P.T.,  Livermore  R.A.,  Millar  I.L.  &  Pearce  J.A.  2000:  Magma

supply  in  back-arc  spreding  centre  segment  E2,  East  Scotia
Ridge. J. Petrology 41, 845—866.

Leterrier J., Maury R.C., Thonon P., Girrard D. & Marchal M. 1982:

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

Liou  J.G.,  Maruyama  S.  &  Cho  M.  1987:  Very  low-grade  metamor-

phism  of  volcaniclastic  rocks-mineral  assemblages  and  mineral-
facies. In: Frey M. (Ed.): Very low-grade metamorphism. Blackie
and Son
, New York, 59—113.

Lugović B., Altherr R., Raczek I., Hofmann A.W. & Majer V. 1991:

Geochemistry  of  peridotites  and  mafic  igneous  rocks  from  the
Central Dinaric Ophiolite Belt, Yugoslavia.  Contr.  Mineral.  Pe-
trology
 106, 201—216.

Lugović B., Šegvić B. & Altherr R. 2006: Petrology and tectonic sig-

nificance  of  greenschists  from  the  Medvednica  Mts.  (Sava  unit,
NW Croatia). Ofioliti 31, 39—50.

Lugović  B.,  Slovenec  Da.,  Halamić  J.  &  Altherr  R.  2007:  Petrology,

geochemistry and geotectonic affinity of the Mesozoic ultramafic
rocks  from  the  southwesternmost  Mid-Transdanubian  Zone  in
Croatia. Geol. Carpathica 58, 511—530.

McKenzie  D.  &  Bickle  M.J.  1988:  The  volume  and  composition  of

melt  generated  by  extension  in  the  lithosphere.  J.  Petrology  29,
625—679.

Monjoie  P.,  Lapierre  H.,  Tashko  A.,  Mascle  G.H.,  Dechamp  A.,

Muceku B. & Brunet B. 2008: Nature and origin of the Triassic
volcanism  in  Albania  and  Othrys:  a  key  to  understanding  the
Neotethys opening? Bull. Soc. Géol. France 179, 411—425.

Morgan W.J. 1981: Hotspot tracks and the opening of the Atlantic and

Indian  Oceans.  In:  Emiliani  C.  (Ed.):  The  oceanic  lithosphere.
Wiley, New York, 443—487.

Morimoto  N.  1988:  Nomenclature  of  pyroxenes.  Schweiz.  Mineral.

Petrolog. Mitt. 68, 95—111.

Münker  C.  2000:  The  isotope  and  trace  element  budget  of  the  Cam-

brian Devil River arc system, New Zealand: Identification of four
source components. J. Petrology 41, 759—788.

Nisbet E.G. & Pearce J.A. 1977: Clinopyroxene composition in mafic

lavas from different tectonic settings. Contr. Mineral. Petrology
63, 149—160.

Okamura S., Arculus R.J. & Martynov Y.A. 2005: Cenozoic magma-

tism  of  the  North-Eastern  Eurasian  Margin:  The  role  of  lithos-
phere versus astenosphere. J. Petrology 46, 221—253.

Palinkaš L.A., Bermanec V., Moro A., Dogančić D. & Strmić-Palinkaš

S.  2006:  The  northernmost  Ni-lateritic  weathering  crust  in  the
Tethyan domain, Gornje Orešje, Medvednica Mt. Proceed., Me-
sozoic  ophiolite  belts  of  northern  part  of  the  Balkan  Peninsula
,
Belgrade-Banja Luka, 97—101.

Pamić J. 1997: The northwesternmost outcrops of the Dinaridic ophio-

lites: a case study of the Mt. Kalnik (North Croatia). Acta Geol.
Hung.
 40, 37—56.

Pamić  J.  2000:  The  Periadriatic-Sava-Vardar  Suture  Zone.  In:  Vla-

hović I. & Biondić R. (Eds.): Proceedings of the Second Croatian
Geological  Congress,  Cavtat-Dubrovnik.  Inst.  Geol.,  Zagreb,
333—337.

Pamić J. 2002: The Sava-Vardar Zone of the Dinarides and Hellenides

versus the Vardar ocean. Eclogae Geol. Helv. 95, 99—113.

Pamić J. & Tomljenović B. 1998: Basic geological data on the Croat-

ian  part  of  the  Mid-Transdanubian  Zone  as  exemplified  by  Mt.
Medvednica located along the Zagreb-Zemplín Fault Zone. Acta
Geol. Hung.
 41, 389—400.

Pearce  J.A.  1983:  Role  of  the  sub-continental  lithosphere  in  magma

genesis  at  active  continental  margins.  In:  Hawkesworth  C.J.  &
Norry M.J. (Eds.): Continental basalts and mantle xenoliths. Shi-
va
, Nantwich, 230—249.

Pearce  J.A.  2003:  Supra-subduction  zone  ophiolites:  The  search  for

modern analogues. In: Dilek Y. & Newcomb S. (Eds.): Ophio

lite

concept and the evolution of geological thought. Geol. Soc. Amer.
Spec. Pap., Geol. Soc. Amer., Boulder, CO
, 373, 269—293.

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

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

Pearce J.A. & Norry M.J. 1979: Petrogenetic implications of Ti, Zr, 

Y,

and  Nb  variations  in  volcanic  rocks.  Contr.  Mineral.  Petrology
69, 33—47.

background image

292

SLOVENEC, LUGOVIĆ and VLAHOVIĆ

Pearce  J.A.  &  Wanming  D.  1988:  The  ophiolites  of  the  Tibetan

Geotraverses, Lhasa to Golmud (1985) and Lhasa to Kathmandu
(1986). Phil. Trans. Roy. Soc. London 327, 215—238.

Pearce J.A., Baker P.E., Harvey P.K. & Luff I.W. 1995: Geochemical

evidence  for  subduction  flukses,  mantle  melting  for  fractional
crystallization beneath the South Sandwich Island Arc. J. Petrol-
ogy
 36, 1073—1109.

Peate D.W., Pearce J.A., Hawkesworth C.J., Colley H., Edwards M.H.

&  Hirose  K.  1997:  Geochemical  variations  in  Vanuatu  Arc  La-
vas: the role of subducted material and a variable mantle wedge
composition. J. Petrology 38, 1331—1358.

Perry  F.V.,  Baldridge  W.S.,  DePaolo  D.J.  &  Shafiqullah  M.  1990:

Evolution of a magmatic system during continental extension: the
Mount Taylor volcanic field, New Mexico. J. Geophys. Res. 95,
19327—19348.

Placer  L.  1999:  Contribution  of  the  macrotectonic  subdivision  of  the

border region between Southern and External Dinarides. Geologi-
ja
 41, 223—255.

Pouchou J.L. & Pichoir F. 1984: A new model for quantitative analy-

ses.  I.  Application  to  the  analysis  of  homogeneous  samples.  La
Recherche Aérospatiale
 3, 13—38.

Pouchou  J.L.  &  Pichoir  F.  1985:  “PAP”  (

ϕ—ρ—Z) correction proce-

dure  for  improved  quantitative  microanalysis.  In:  Armstrong
J.T. (Ed.): Microbeam analysis. San Francisco Press, 104—106.

Robertson A., Karamata S. & Šarić K. 2009: Overwiew of ophiolites

and related units in the Late Palaeozoic—Early Cenozoic magmat-
ic and tectonic development of Tethys in the northern part of  the
Balkan region. Lithos 108, 1—36.

Saccani  E.  &  Photiades  A.  2005:  Petrogenesis  and  tectonomagmatic

significance  of  volcanic  and  subvolcanic  rocks  in  the  Albanide-
Hellenide ophiolitic mélanges. The Island Arc 14, 494—516.

Saunders A.D. & Tarney J. 1979: The geochemistry of basalts from a

back-arc spreading center in the East Scotia Sea. Geochim. Cos-
mochim. Acta
 43, 555—572.

Sayit K. &

 

Göncüog

˘lu M.C. 2009: Geochemistry of mafic rocks of the

Karakaya  complex,  Turkey:  evidence  for  plume-involvement  in
the Palaeotethyan extensional regime during the Middle and Late
Triassic. Int. J. Earth Sci. 98, 367—385.

Schmid S.M., Bernoulli D., Fügenschuh B., Matenco L., Scheffer  S.,

Schuster  R.,  Tischler  M.  &  Ustaszewski  K.  2008:  The  Alpine-
Carpathian-Dinaridic orogenic system: correlation and evolution
of tectonic units. Swiss J. Geosci. 101, 139—183.

Serri S. 1981: The petrochemistry of ophiolitic gabbro-complexes: A

key  for  classification  of  ophiolites  to  low-Ti  and  high-Ti  types.
Earth Planet. Sci. Lett. 52, 203—212.

Shervais J.W. 1982: Ti-V plots and petrogenesis of modern and ophi-

olitic lavas. Earth Planet. Sci. Lett. 59, 101—118.

Shervais J.W. 2001: Birth, dead, and resurrection: The life cycle of su-

pra-subduction  zone  ophiolites.  Geochem.,  Geophys.,  Geosci.  2
[2000GC000080].

Slovenec Da. & Lugović B. 2008: Amphibole gabbroic rocks from the

Mt  Medvednica  ophiolite  mélange  (NW  Croatia):  geochemistry
and tectonic setting. Geol. Carpathica 59, 277—293.

Slovenec Da. & Lugović B. 2009: Geochemistry and tectono-magmat-

ic affinity of extrusive and dyke rocks from the ophiolite mélange
in  the  SW  Zagorje-Mid-Transdanubian  Zone  (Mt.  Medvednica,
Croatia). Ofioliti 34, 63—80.

Slovenec  Da.  &  Pamić  J.  2002:  The  Vardar  Zone  ophiolites  of  Mt

Medvednica located along the Zagreb-Zemplín line (NW Croat-
ia). Geol. Carpathica 53, 53—59.

Spath A., Le Roex A.P. & Duncan R.A. 1996: The geochemistry of la-

vas from the Comores Archipelago, Western Indian Ocean: petro-
genesis and mantle source region characteristics. J. Petrology 37,

961—991.

Spath A., Le Roex A.P. & Opivo-Akech N. 2001: Plume lithosphere

interaction and the origin of continental rift-related alkaline vol-
canism the Chyulu Hills volcanic Province, Soutern Kenya. J. Pe-
trology
 42, 765—787.

Stampfli G.M. & Borel G.D. 2002: A plate tectonic model for the Pale-

ozoic and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and
restored  synthetic  ocean  isochrons.  Earth  Planet.  Sci.  Lett.  196,
17—33.

Stampfli  G.M.  &  Borel  G.D.  2004:  The  TRANSMED  transects  in

space  and  time:  Constraints  on  the  paleotectonic  evolution  of
the Mediterranean domain. In: Cavazza W., Roure F., Spakman
W., Stampfli G.M. & Ziegler P.A. (Eds.): The TRANSMED At-
las:  the  Mediterranean  Region  from  crust  to  mantle.  Springer
Verlag
, 53—80.

Stern C. 2004: Subduction initiation: Spontaneous and induced. Earth

Planet. Sci. Lett. 226, 275—292.

Sun S.S. & McDonough W.F. 1989: Chemical and isotopic systemat-

ics of oceanic basalts: implications for mantle composition and
processes. In: Saunders A.D. & Norry M.J. (Eds.): Magmatism
in ocean basins. Geol. Soc. London., Spec. Publ. 42, 313—345.

Šikić K. & Basch O. 1975: Geological events from Paleozoic to Quater-

nary in the western part of Zagreb area. 2

rd

 god. znanstveni skup

sekcije za primjenu geol., geofiz., geokem. Znanstv. savjeta za naftu
JAZU (A), Zagreb
, 5, 69—86 (in Croatian, English summary).

Šikić  K.,  Basch  O.  &  Šimunić  An.  1978:  Basic  geological  map

1 : 100,000.  Sheet  Zagreb.  Inst.  Geol.  Istraž.  Zagreb,  Sav.  Geol.
Zavod
, Beograd.

Šikić  K.,  Basch  O.  &  Šimunić  An.  1979:  Basic  geological  map

1 : 100,000.  Sheet  Zagreb,  explanatory  notes.  Inst.  Geol.  Istraž.
Zagreb,  Sav.  Geol.  Zavod
,  Beograd,  1—81  (in  Croatian,  English
summary).

Tari V. & Pamić J. 1998: Geodynamic evolution of the Northern Di-

narides and the southern parts of the Pannonian Basin. Tectono-
physics
 297, 296—281.

Taylor S.R. & McLennan S.M. 1985: The continental crust: its compo-

sition and evolution. Blackwell, Oxford, 1—312.

Thomson  Jr.  J.B.  1991:  Modal  space:  Applications  to  ultramafic  and

mafic rocks. Canad. Mineralogist 29, 615—632.

Tomljenović  B.  2002:  Structural  characteristics  of  Medvednica  and

Samoborsko Gorje Mts. PhD. Thesis, Univ. Zagreb, Zagreb, 1—206
(in Croatian, English summary).

Tomljenović  B.,  Csontos  L.,  Márton  E.  &  Márton  P.  2008:  Tectonic

evolution  of  the  northwestern  Internal  Dinarides  as  constrained
by  structures  and  rotation  of  Medvednica  Mountains,  North
Croatia. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 298, 145—167.

Tracy R.J. & Robinson P. 1977: Zoned titanium augite in alkali olivine

basalt from Tahiti and the nature of titanium substitutions in aug-
ite. Amer. Mineralogist 62, 634—645.

Weaver  D.S.,  Saunders  A.D.,  Pankhurst  R.J.  &  Tarney  J.  1979:  A

geochemical tudy of magmatism associated with the initial stages
of back-arc spreading. Contr. Mineral. Petrology 68, 151—169.

Wilson  M.  1989:  Igneous  petrogenesis.  Unwin  Hyman  Ltd.,  London,

1—465.

Winchester  J.A.  &  Floyd  P.A.  1977:  Geochemical  discrimination  of

different  magma  series  and  their  differentiation  products  using
immobile elements. Chem. Geol. 20, 325—343.

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

of  tectonomagmatic  classification  and  establishing  the  nature  of
crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary vol-
canic province. Earth Planet. Sci. Lett. 50, 11—30.

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

Planet. Sci. 14, 439—571.