background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, AUGUST 2011, 62, 4, 361—379                                                     doi: 10.2478/v10096-011-0027-6

Neogene and Quaternary development of the Turiec Basin and

landscape in its catchment: a tentative mass balance model

MICHAL KOVÁČ

1

, JOZEF HÓK

1

, JOZEF MINÁR

2,7

, RASTISLAV VOJTKO

1

, MIROSLAV BIELIK

3,8

,

RADOVAN PIPÍK

4

, MILOŠ RAKÚS

5

, JÁN KRÁ

5

, MARTIN ŠUJAN

6

 and SILVIA KRÁLIKOVÁ

1

1

Department of Geology and Paleontology, Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Mlynská dolina G, 842 15 Bratislava,

Slovak Republic;  kovacm@fns.uniba.sk

2

Department of Physical Geography and Geoecology, Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Mlynská dolina B1,

842 15 Bratislava, Slovak Republic

3

Department of Applied Geophysics, Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Mlynská dolina G, 842 15 Bratislava, Slovak Republic

4

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences, Ďumbierska 1, 974 01 Banská Bystrica, Slovak Republic

5

State Geological Institute of Dionýz Štúr, Mlynská dolina 1, 817 04 Bratislava, Slovak Republic

6

EQUIS Ltd., Račianska 57, 831 02 Bratislava, Slovak Republic

7

Department of Physical Geography and Geoecology, Faculty of Natural Sciences, University in Ostrava, Chittussiho 10, 71000 Ostrava,

Czech Republic

8

Geophysical Institute of the Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 28 Bratislava, Slovak Republic

(Manuscript received October 12, 2010; accepted in revised form March 17, 2011)

Abstract: The development of the Turiec Basin and landscape evolution in its catchment has been reconstructed by methods
of geological research (structural geology, sedimentology, paleoecology, and geochronological data) as well as by geophysics
and geomorphology. The basin and its surrounding mountains were a subject of a mass balance study during periods of
tectonic activity, accompanied by considerable altitudinal differentiation of relief and also during quiet periods, characterized
by a development of planation surfaces in the mountains. The coarse clastic alluvial fans deposited beneath the offshore pelitic
sediments document the rapid Middle Miocene uplift of mountains on the margin of the Turiec Basin. The Late Miocene fine-
grained sedimentation represents the main fill of this basin and its origin was associated with the formation of planation
surfaces in the surrounding mountains. The rapid uplift of the western and northern parts of the catchment area during the
latest Miocene and Early Pliocene times further generated the deposition of coarse-grained alluvial fans. The Late Pliocene
basin inversion, due to uplift of the whole Western Carpathians mountain chain, was associated with the formation of the
Early Quaternary pediment and ultimately with the formation of the Turiec river terrace systems.

Key words: Quaternary, Neogene, Western Carpathians, Turiec Basin, landforms development, basin analysis, mass balance.

Introduction

The Turiec Basin (TB) is located in the interior of the Central
Western Carpathians extending in the NNE—SSW direction. It
is  about  40 km  long  and  10 km  wide  (Fig. 1).  Its  northern
margin is formed by the Krivánska Malá Fatra Mts which is
predominantly composed of the Variscan crystalline basement
of the Tatric Unit. The western flank of the basin is part of the
Lúčanská Malá Fatra Mts and the eastern flank is in the Ve ká
Fatra  Mts.  Both  these  are  composed  of  Mesozoic  complexes
of  the  Fatric  or  Hronic  nappes  and  the  Variscan  crystalline
complex of the Tatric Unit. The Tatric crystalline basement of
the  Žiar  Mts  and  the  volcano-sedimentary  complex  of  the
Kremnické vrchy Mts restrict the basin to the south (Fig. 2).

The well-preserved outcrops, boreholes, and geophysical data

offered  a  unique  opportunity  to  study  the  development  of  this
basin  and  surrounding  mountains  in  relationship  to  tectonic
evolution. Climatic changes and tectonic pulses strongly influ-
enced landscape evolution, and this is clearly visible in the evo-
lution of landforms. Therefore, the concept of mass balance for
periods of tectonic activity and quiet periods of planation surface
development,  together  with  analysis  of  the  basin  sedimentary
record and structural history is presented in the following text.

Methods

To understand the geodynamic development of the TB and its

catchment,  all  existing  geological,  geophysical,  and  geomor-
phological data were used in conjunction with new research car-
ried  out  by  the  following  methods:  (1)  geological  and
geomorphological mapping, (2) sedimentology and paleoenvi-
ronmental study with sequence stratigraphy, facies, and pebble
analysis, and (3) biostratigraphy and paleoecology. Additional-
ly, (4) structural geology focused on fault slip analysis, paleo-
stress  reconstruction,  fission  track  thermochronology  data,
geophysical research, morphostructural analysis of tectonically
induced landforms, fault scarp and faceted slope analysis, anal-
ysis of the longitudinal profile of valleys, mountain front sinu-
osity, valley floor to valley height ratio, the valley cross-section
ratio  and  analysis  of  valley  textures,  and  (5)  remote  sensing
based on the analysis of aerial photo stereopairs and of Landsat
TM and Spot Panchromatic satellite scenes were also utilized.

The mass balance model of the TB catchment area was in-

terpreted  on  the  basis  of  the  relationship  between  accumula-
tion  and  denudation  and  on  landform  properties.  The
accumulation  was  computed  from  the  maximum  recorded  or
expected  thickness  of  sediments  within  a  chosen  time  span.

background image

362

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

The  expected  sediment  thickness  was  obtained  by  analogy
from the surrounding regions and by considering regional gra-
dients of depositions. The denudation rate was determined on
the basis of: (1) Apatite fission track (AFT) ages at 120 °C and
AFT  thermal  modelling  results  at  60 °C.  Time  and  space
changes  in  the  thermal  gradient,  with  a  basic  gradient  of
~30 °C·km

—1, 

due to Neogene volcanic activity were also con-

sidered;  (2)  Altitudinal  differences  of  the  flattened  surfaces
and river terraces of various ages indicated the amount of den-
udation  between  their  formations;  (3)  The  relationship  be-
tween  tectonic  uplift,  landforms  and  the  denudation  rate.
Tectonic  uplift  and  paleorelief  was  estimated  on  the  basis  of

paleogeographical reconstructions, on the “grain size” of clas-
tic  sediments  and  on  morphotectonic  markers.  The  tectonic
uplift provided higher relief suitable for rapid denudation, and
dependencies  between  relief  rock  resistance  and  the  denuda-
tion rate were also considered (Gunnell 1998).

Turiec Basin

The  Turiec  Basin  is  a  westward  dipping  halfgraben  with

sedimentary fill attaining thicknesses up to 1200 m (Killenyi
&  Šefara  1989).  This  basin  has  two  main  depocentres,  one

Fig. 1. Geographical position of the Turiec Basin with localization of the main outcrops and studied sites.

background image

363

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

located in the northern part (BJ-2 and ZGT-3 boreholes, Fen-
dek  et  al.  1990;  Gašparik  et  al.  1995)  and  the  other  in  the
southern  part  (GHŠ-1  borehole,  Gašparik  et  al.  1974).  The
sites of these depocentres and the position of the pre-Neogene
basement  were  documented  in  the  first  attempt  to  do  3D  in-
verse gravimetric modelling (Bielik et al. 2009), (Fig. 3).

The  pre-Neogene  basement  of  this  basin  consists  of  the

Central Western Carpathian paleo-Alpine tectonic units which
mainly  comprise  Mesozoic  complexes,  and  also  from  Paleo-
gene post-nappe sedimentary cover in its northern part.

The TB fill is predominantly composed of Upper Miocene

sediments with an occurrence of the Middle Miocene depos-

its  mainly  in  the  south.  The  main  subsidence  of  the  basin
first  appeared  during  the  Late  Miocene  and  this  was  fol-
lowed by terminal sedimentation during the Pliocene.

Paleogeography and the paleoenvironment

The  TB  displays  all  the  features  of  a  long  term  isolated

lake  within  the  Western  Carpathian  mountain  chain.  Al-
though this was substantiated by the endemic fauna existing
from  the  late  Middle  Miocene  to  Pliocene  (Pokorný  1954;
Sitár  1966;  Gašparik  et  al.  1974; Brestenská  1977;  Pipík
2000, 2001), on the basis of new ostracod assemblage stud-

Fig. 2. Schematic geological map of the Turiec Basin catchment area.

background image

364

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

ies,  the  main  part  of  the  fill  was  deposited  during  the  Late
Miocene (Pipík et al. in print).

The  abundant  and  diversified  endemic  fauna  and  flora  of

the  former  Lake  Turiec,  such  as  pollens,  macroflora,  ostra-
cods, gastropods, bivalves, fish otoliths, and sponges of the
family Spongillidae, document a geographically and biologi-
cally  well-structured  terrestrial  and  aquatic  ecosystem.  The
lake  was  bathymetrically  divided  into  a  littoral  zone  in  the
north and a deep water zone in the south. The water was ther-
mally  stratified  with  a  deep  water  environment  below  ther-
mocline  occurring  only  in  the  central  and  southern  parts  of

the basin (Pipík 2001; Pipík et al. in print). The hydrological
regime can be defined by the main input of water(s) from the
north,  by  river(s)  drifting  fine-grained  clayey  sediments
which  were  occasionally  mixed  with  silt,  sand,  and  fine-
grained gravel. A temporary aquatic environment, where the
salt  content  could  increase  in  warm  periods,  formed  on  the
lake shores and further inland (Pipík et al. in print).

The  nearest  terrestrial  environment  around  Lake  Turiec

corresponded to an alluvial plain with marshy biotopes (Ves-
talenula
, Nelumbium, and Myrica). A forest was formed near
the  shore  (Alnus,  Populus)  with  a  wet  habitat  (Carychium,

Fig. 3. First attempt to do 3D inverse gravimetric modelling of the depth of pre-Tertiary basement and location of depocentres of the Turiec
Basin (after Bielik et al. 2009).

background image

365

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Succinea,  Goniodiscus,  and  Vertigo)  but  this  changed  to a
hilly  landward  landscape  (Fagus  and  Carpinus)  covered  by
forest  (Pokorný  1954;  Němejc  1957;  Rakús  1958;  Sitár
1966, 1969; Ondrejičková 1974).

Paleoecological and morphological study of the TB ostra-

cods  distinguished  at  least  three  stratigraphical  associations
in the sedimentary fill (Fig. 4). The oldest, poorly diversified
assemblage  composed  of  Darwinula  stevensoni,  Candona,
Cypria,  Mediocypris  and  Leptocythere,  is  located  below  a
rhyolite tuff horizon of the Jastrabá Formation at a depth of
approximately  700 m  below  the  surface  and  comes  from

cores  of  ZGT-3  and  BJ-2.  This  assemblage  is  regarded  as
Sarmatian (late Langhian) and occurred in sediments of the
Middle Miocene initial rifting stage in a slightly haline lake
environment.

The second well-diversified Early to Middle Pannonian

association  appears  within  the  overlying  strata.  This  was
deposited during the basin synrift phase and it documents
a  change  of  the  water  environments  to  an  isolated  fresh-
water,  ecologically  and  bathymetrically  differentiated
lake.  This  is  indicated  by  the  large  number  of  endemics,
the  spatial  distribution  of  ostracods,  the  shapes  of  the

Fig. 4. Ostracod assemblages of the Turiec Basin evolutionary stages. 1—6 – Ostracods of the high stand of the lake water level; 1 – Candona
sitari
 Pipík & Bodergat, 2007; 2 – Candona clivosa Fuhrmann, 1991; 3 – Candona lacustris Pipík & Bodergat, 2006; 4 – Candona ossea
Pipík & Bodergat, 2007; 5 – Candona aculeata Pipík & Bodergat, 2007; 6 – Candona palustris Pipík & Bodergat, 2006. 7—10 – Ostracods
of the synrift stage; 7 – Candona nubila Pipík & Bodergat, 2007; 8 – Candona subaculeata Pipík & Bodergat, 2007; 9 – Candona stagnosa
Pipík & Bodergat, 2006; 10 – Candona simplaria Pipík & Bodergat, 2007. 11—13 – Ostracods of the basin initial rifting stage; 11 – Dar-
winula stevensoni
 (Brady & Robertson, 1870); 12 – Mediocypris sp. 1; fragment of the valve in external lateral view; 13 –  Mediocypris
sp. 1; fragment of the valve in internal lateral view. Note, that taxa 2 and 11 have a large stratigraphical span and high ecological tolerance and
they can also be found in other stages of the Turiec Basin evolution.

background image

366

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Candoninae,  and  the  isotopic  signatures  of 

87

Sr/

86

Sr

(Pipík et al. in print).

The  third  very  rich  ostracod  association  in  the  upper  part

of the basin fill documents a long-term biogeographic isola-
tion and evolution of endemic fauna. Sediments here can be
regarded  as  deposits  from  high  stands  of  lake  water  levels
(Pipík & Bodergat 2006, 2007). By the end of this evolution-
ary  stage,  when  the  accommodation  space  of  lake  was  ex-
hausted,  the  lacustrine  environment  gradually  changed
during  the  Late  Pannonian—Pontian  to  an  environment  of
marsh, swamp, and alluvial plain.

Lithostratigraphy and depositional chronology

The  TB  fill  is  composed  of  the  Turiec  Group,  previously

named the Turiec Formation (Hók et al. 1998). According to
recent knowledge concerning the origin and dating of individ-
ual formations and members, the constituents of this “Group”
underwent  multiple  changes  (Rakús  &  Hók  2002).  The  last
most recent definition of the Turiec Group lithostratigraphy is
presented in Fig. 5.

The Upper Badenian Turček Formation represents a volca-

no-sedimentary  andesite  complex  reaching  the  southern  part
of  the  TB  from  the  Central  Slovak  Neovolcanic  Field
(Konečný  et  al.  1983;  Nemčok  &  Lexa  1990;  Lexa  et  al.
1998).  Here,  this  formation  developed  from  andesite  lava
flows,  tuffs,  and  tuffite  layers  deposited  above  the  Mesozoic
basement  and  clays  with  a  tuff  admixture  (Figs. 5,  6).  The
tuffs  and  tuffite  layers  reach  the  base  of  the  superimposed
Budiš Member (GHŠ-1 borehole, sensu Gašparik et al. 1974).

This Sarmatian—Lower Pannonian Budiš Member was rec-

ognized only at the southern edge of the TB (Figs. 5, 6, and 7)
and it represents sediments of dense gravity flows deposited in
an  alluvial  fan  environment.  Arkose  sandstone  derived  from
granitoid crystalline complexes of the Žiar Mts (Fig.  8) con-
tains layers of clay with coal, blocks, boulders of granitoids up
to several cubic meters in size, and also rocks of the Mesozoic
sedimentary cover (HGB-2 and HGB-3a boreholes; cf. Hav-
rila 1997). The blocks boulders and associated pebbles exhibit
more  complete  rounding  toward  the  basin.  The  matrix  is
clayey  and  composed  of  kaolinite  with  varying  content  of
sand  (Gašparik  et  al.  1991).  The  maximum  thickness  of  the
Budiš Member is more than 600 m and towards the north and
east, the Budiš Member intercalates with offshore clays of the
lower  part  of  the  Martin  Formation  (HGB-3  borehole;  Van-
drová et al. 1999; Pipík 2002) (Fig. 5).

The  Middle  to  Upper  Pannonian  Abramová  Member  rep-

resents  deposits  of  alluvial  fans  on  the  south-western  mar-
gins  of  the  basin  (Figs. 5,  6,  and  7).  Coarse-grained
conglomerates/gravels  and  pebble  sandstones/pebble  sands
at  the  Abramová-Kolísky,  Ondrašová,  Moškovec,  and  So-
covce  
sites  are  mainly  products  of  subaerial,  sporadically
subaquatic transport by gravitational flows over a short dis-
tance (Fig. 1). The conglomerates and pebble sandstones are
poorly  bedded,  with  both  normal  and  opposite  graded  beds
observable.  Layering  is  not  always  visible  and  the  bedding
planes  are  documented  only  on  the  contact  of  the  various
sandstone  and  conglomerate  grain  sizes.  Here,  the  pebbles
are  poorly  rounded  and  they  are  composed  exclusively  of

Fig.  5.  Lithostratigraphy  of  the  Turiec  Basin  infill  –  The  Turiec
Group;  important  dated  surfaces:  (D1)  boundary,  restricted  to  the
southern  part  of  basin,  represents  the  base  of  the  Middle  Miocene
sedimentary  record,  which  started  with  the  Turček  Formation
(Konečný et al. 1983; Nemčok & Lexa 1990; Lexa et al. 1998) base
of formation can be correlated with the base of the Late Badenian re-
gional stage (13.65 Ma, Kováč et al. 2007) or the Serravallian stage
(13.82 Ma, Gradstein et al. 2004); (D2) boundary represented by the
Budiš Member base dated to 12.7 Ma coeval with the base of the Sar-
matian  regional  stage  (Harzhauser  &  Piller  2004,  2007);  (D3)  level
represented by the rhyolite tuffs of the Jastrabá Formation, dated to
the Sarmatian/Pannonian boundary (Lexa et al. 1998). The base of
the  Pannonian  regional  stage  is  dated  to  11.6 Ma  (Vasiliev  et  al.
2005; Harzhauser & Piller 2007); (D4) approximate base of coarse
alluvial  fans  of  the  Abramová  and  Blážovce  Members  (Late  Mio-
cene—Late Pliocene) documenting the rapid uplift of the entire area
between 6—4 Ma; (D5) upper boundary of the Upper Miocene basin
fill marked by the Dubná skala Member dated to the latest Pannon-
ian—Pontian; (D6) surface dated above the 2.6 Ma level covered by
the Diviaky Formation and Podstráne Member. Note, the Central Para-
tethys chronostratigraphy is according to A) Rögl (1998) and Kováč
et al. (1998b) and B) Harzhauser & Mandic (2008).

background image

367

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Triassic dolomite and limestone of the Hronic Unit, with the
grain  size  decreasing  from  the  foothills  towards  the  basin
(Figs. 4, 8). This poorly lithified member attains a maximum
thickness  of  about  400 m.  Although  the  Abramová  Member
alluvial fans mostly cover the pre-Neogene basement or over-
lie the pelitic basin fill, in some places they partly intercalate
with  clays  of  the  Martin  Formation  (Fig. 5).  The  age  of  this
member is determined by a presence of the Upper Pannonian
Candona  aculeata-armata-stagnosa-nubila-simplaria  assem-
blage and Candona eminens-laterisimilis assemblage found at
the Socovce and Abramová-Kolísky sites (Fig. 4).

The  occurrence  of  the  rhyolite  tuffite  is  quite  surprising  at

the  Abramová-Kolísky  site  (Fig.  8),  since  it  cannot  be  com-
pared with the rhyolite tuffs of the Jastrabá Formation, drilled
in the GHŠ-1 borehole at a depth 550—551.5 m in fine-grained
basinal facies (Gašparik et al. 1974). The problem is their age,
because the Jastrabá Formation is dated to the Sarmatian/Pan-

Fig. 6. Schematic cross-sections in the northern (A), central (B) and
southern  parts  (C)  of  the  Turiec  Basin  (location  of  cross-sections
see Fig. 3). Identification of various sedimentary bodies participat-
ing  in  the  basin  architecture  is  supported  by  geological  mapping,
borehole  study  and  by  the  results  of  vertical  electrical  sounding
(VES) (Bielik et al. 2009).

nonian boundary (Konečný et al. 1983; Gašparik et al. 1995;
Lexa et al. 1998) and the surface outcrops considered here are
assigned  to  the  Late  Pannonian  (Pipík  &  Bodergat  2006,
2007). Therefore, this rhyolite tuffite is regarded as redeposit-
ed rhyolite tuff derived later, eroded from a currently non-ex-
istent  younger  part  of  the  Jastrabá  Formation  located  in  the
Central Slovak Neovolcanic Field.

The  Upper  Pannonian—Pontian  Blážovce  Member  repre-

sents  deposits  of  alluvial  fans  on  the  western  margin  of  the
basin, along the western foothill of the Lúčanská Malá Fatra
Mts (Figs. 5, 6, and 7). The proximal parts of the fans were
deposited in subaerial conditions, while the distal parts often
bear  signs  of  deposition  in  a  lacustrine  environment.  These
Blážovce  Member  alluvial  fans  overlie  the  alluvial  fans  of
the Abramová Member (Fig. 9).

The proximal part of the alluvial fans deposits contains a

sedimentary succession at the Slovany and Valča sites, con-
sisting  of  boulders,  breccias,  and  conglomerates  with  sand-
stone intercalations (Fig. 9). The size of these boulders and
pebbles decreases from the mountains towards the basin and
the  sediments  are  mostly  products  of  subaerial  and  partly
subaquatic  transport  by  gravitational  flow  over  a  short  dis-
tance.  The  conglomerates  vary  from  matrix  supported  con-
glomerates  to  pebble  supported  conglomerates.  Layering  is
not always visible, and the bedding planes were often docu-
mented by contact with varying sizes of sandstone/conglom-
erate grains. The conglomerates are poorly sorted with a lot
of subangular clasts and the pebble material is derived from
Triassic  dolomite  and  limestone  of  the  Hronic  Unit.  The
sandy-clayey  matrix  of  ochre-brown  colour  contains  quartz,
calcite,  dolomite,  illite,  and  montmorillonite  (Gašparik
1989),  and  the  conglomerates’  internal  structure  is  mostly
chaotic,  showing  imbrications  with  inclination  towards  the
west in a few places. The thickness of the member at the ba-
sin  margin  is  about  350—400 m.  Some  lobes  of  the  Slovany
and Valča alluvial fans are partly intercalated into the Upper
Pannonian basinal clays of the Martin Formation (KM-1 bore-
hole  and  Stráža  site  near  Socovce  village),  and  the  beds  are
generally inclined towards the west-northwest (17—25°).

The Blážovce site represents a distal part of the Blážovce

Member  alluvial  fans,  at  which  layering  of  conglomerates
and sandstones is much better developed compared to previ-
ous  sites.  Sand  and  silt  layers  have  thicknesses  from  0.5  to
2 m  at  this  site  (Fig.  9).  At  the  outcrops,  cross  and  trough
beddings are present in some places which documents depo-
sition in an aquatic environment with an impact of fluvial or
lake  hydrodynamics.  The  age  of  the  Blážovce  Member  can
be determined only indirectly using the Late Pannonian age
of the underlying Abramová Member and the Late Pannon-
ian—Pontian age of the Martin Formation which was deposit-
ed in the axial part of the basin.

The  sedimentary  succession  of  the  Pliocene  Bystrička

Member represents the youngest deposits of an alluvial fan situ-
ated on the north-western margin of the basin (Figs. 5, 6, and 7).
Coarse clastics with signs of gravity flow transport have varie-
gated  petrographical  composition  containing  pebbles  of  Me-
sozoic  dolomite,  dolomitic  limestone,  cherty  limestone,
Allgäu  Formation,  radiolarite,  and  grey-marly  limestone  as
well  as  rocks  of  crystalline  complexes.  Pebbles,  cobbles,

background image

368

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

blocks,  and  boulders  of  up  to  some  cubic  meters  from  dolo-
mite and limestone were found in the proximal part of the al-
luvial  fan.  Towards  the  basin,  the  size  of  these  pebbles
diminished  and  their  roundness  varied  from  well-rounded
granitoids  to  subangular  shaped  dolomites,  while  granitoids
suffered  kaolinite  weathering.  The  conglomerate  matrix  is
composed of carbonate clays and clays with sandy admixture,
and the bedding often with amalgamated layers is not well-de-
veloped. The estimated thickness does not exceed 300 m and
therefore the superposition and petrographical composition of
the Bystrička alluvial fan suggests a Pliocene age.

Fig. 7. Miocene and Pliocene alluvial fans system on the western slopes of the Turiec Basin. BF – Budiš aluvial fans; AF – Abramová
aluvial fans; VSF – Valča and Slovany aluvial fans; SF – Socovce aluvial fans; BLF – Blážovce aluvial fans; BYF – Bystrička aluvial
fans; POF – Podstráne aluvial fans.

The  Pleistocene  Podstráne  Member  located  in  the  northern

part of the basin is composed of gravels and sands derived from
crystalline complexes of granitoids, crystalline schists, and am-
phibolites (Figs. 5, 6). Sediments of alluvial fans were mainly
deposited by subaeric gravitational flows. The pebble material
of sporadic cobbles up to 80 cm is well-rounded, while the ma-
trix consists of grey-brownish clays, sandy clays, and sands in
various  relationships.  The  imbrication  of  pebbles  supports  the
assumption of eastward transport from the Lúčanská Malá Fatra
Mts.  The  gravels  and  sands  are  intercalated  with  yellow-
brownish sandy clays while the alluvial fans are subhorizontal

background image

369

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Fig. 8. a – Budiš Member: coarse clastic conglomerates with granite pebbles of the Žiar Mts; b – Abramová Member: Redeposited rhyolite
tuff layer in coarse clastic conglomerates with Mesozoic pebbles of the Hronic Unit. c, d – Abramová Member: coarse clastic conglomerates
with Mesozoic pebbles of the Hronic Unit at Ondrášová site. e – Abramová Member: coarse clastic conglomerates with Mesozoic pebbles of
the Hronic Unit at Socovce site. f – Martin Formation clays and silts with intercalation of coal seams at Martin brickyard.

with erosive contact with both the underlying Martin Formation
and the Bystrička Member alluvial fan. Based on a planation of
the pebbles’ source area and the rapid Quaternary uplift of the
Lúčanská  Malá  Fatra  Mts,  an  age  of  conglomerates  can  be
roughly dated to the latest Pliocene to Pleistocene.

The Pleistocene Diviaky Formation consists of gravel, clay

with gravel, and clays (Buday 1962). Montmorillonite clay is

light grey, greenish grey or yellow-brownish with a small con-
tent of sand admixture (Figs. 5, 9). Sometimes, they are inter-
calated  by  layers  of  fine-grained  micaceous  quartzite  sands.
The  gravels  are  composed  of  dark  grey  andesite  pebbles,
quartz, and also granitoid pebbles. The internal structure of the
gravels is predominantly chaotic and poorly sorted, but an im-
brication of pebbles is sometimes observed. Stratigraphically,

background image

370

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

the formation is placed in the Pleistocene and the uppermost
gravel  part  is  geomorphologically  classified  as  the  Middle
Pleistocene terrace/alluvial fan material (Činčura 1969; Minár
&  Bizubová  1994;  Gašparik  et  al.  1995).  The  thickness  of
very flat alluvial fans occurring in the southern part of the ba-
sin does not exceed 40—60 m.

The  basin  pelitic  facies  comprises  the  Sarmatian—Pontian

Martin  Formation  which  represents  the  principal  part  of  the

Fig. 9. a, b – Blážovce Member: coarse clastic conglomerates with Mesozoic pebbles of the Hronic Unit at Blážovce site; c – overlap of
the Abramová alluvial fans (below) by the Blážovce Member (Slovany alluvial fans, above); d – Diviaky Formation: conglomerate with
pebbles from Central Slovak Neovolcanic Field. e, f – Dubná Skala Member: freshwater limestone with Glyptostrobus flora.

TB fill (Figs. 5, 6) with presence of the Candona aculeata-ar-
mata-stagnosa-nubila-simplaria
  ostracod  assemblage  (Pipík
et al. in print). Grey clay is a dominant lithological type in this
formation which contains various amounts of sand and silt ad-
mixtures.  There  are  also  clay  with  coal  pigment,  thin  lignite
coal  seams,  sand,  and  sand-with  clay  content  and  sandstone
(Fig. 8f). Sporadically, there are also fine- to medium-grained
carbonate conglomerate, freshwater limestone and tuffite.

background image

371

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

pattern changes in the basin catchment are well expressed by
paleostress field rotation (Kováč et al. 1998a; Hók et al. 1998;
Pešková  et  al.  2009;  Vojtko  et  al.  2010)  and  they  have  also
been  verified  by  our  measurements  of  small-scale  tectonic
structures (Fig. 10).

Basin pre-rifting and initial rifting stage

The Oligocene tectonics in the Western Carpathians can be

characterized  by  a  strike-slip  tectonic  regime  with  W—E  ori-
ented compression (Pešková et al. 2009; Vojtko et al. 2010).
The  Lower  Miocene  paleostress  field  with  WNW—ESE  to
NW—SE  oriented  compressional  axis  (

1

)  generated  tectonic

structures which had no effect on the opening and formation
of  the  present  TB.  Although  the  Middle  Miocene  structural
pattern seems similar to the Early Miocene, the principal pa-
leostress  axes  rotated  approximately  30—40°  clockwise  and
the  dominant  tensional  axis 

3

  originated  in  the  ENE—WSW

direction  (Kováč  et  al.  1989;  Hók  et  al.  1998;  Kováč  2000;
Pešková et al. 2009; Vojtko et al. 2010).

The Late Badenian transtensional to extensional tectonic re-

gime led to subsidence in the southern part of the TB. The vol-
canic  products  of  the  Central  Slovak  Neovolcanic  Field
reached  the  southern  part  of  basin,  where  the  volcano-sedi-
mentary  complex  of  the  Turček  Formation  was  deposited  as
witnessed  in  the  GHŠ-1  borehole  (Gašparik  et  al.  1974)  and
later, also the Sarmatian sediments of the Martin Formation.

Restricted occurrences of the Sarmatian coarse clastic sedi-

ments in the southern part of the basin (Budiš Member), and
the distribution of sedimentary facies and products of rhyolite
volcanism  in  the  Jastrabá  Formation  led  to  our  assumption
that these were deposited in a separate basin depocentre which
was opened along the NW—SE to NNW—SSE oriented normal
faults and along the ENE—WSW dextral strike-slip faults pres-
ently covered by Upper Miocene strata. In the northern part of
basin, pelitic fine-grained sediments with Darwinula stevenso-
ni
, Candona, Cypria, Mediocypris, Leptocythere (BJ-2, ZGT-3
boreholes; Pipík 2001) were deposited at the same time.

Basin synrift stage

At the commencement of the Late Miocene, the paleostress

field began to change through clockwise rotation of the princi-
pal compression axis 

1

 from the NNW—SSE to a NNE—SSW

direction (Hók et al. 1998). The measured structures in Fig. 10
support  the  model  of  a  dextral  transtensional  to  extensional
tectonic regime (Kováč & Hók 1993). This same paleostress
field was also computed in the western and northern parts of
the Central Western Carpathians during this period (Kováč et
al.  1994;  Kováč  2000;  Pešková  et  al.  2009;  Vojtko  et  al.
2010). This model also conforms to knowledge of the mantle
diapirism  and  volcanic  activity  in  the  neighbouring  Central
Slovak Neovolcanic Field (Nemčok & Lexa 1990).

The Pannonian subsidence of the TB is well-documented by

the facies development of the Martin Formation deposited in a
basin restricted by uplifted mountains. The area along the ba-
sin  axis  was  mostly  filled  with  pelitic  lacustrine  sediments,
and  clays  intercalated  with  bodies  of  freshwater  limestones
and coal seams towards its margins.

In the southern part of the basin, the clay contains volcanic

products,  especially  fine-grained  tuff  and  tuffite  from  the
Jastrabá Formation dated to the Sarmatian/Pannonian bound-
ary (Lexa et al. 1998). These were recognized on the surface
from  the  south-eastern  margin  of  the  basin  near  Mošovce,
Blatnica, and Necpaly villages (Březina 1957; Gašparik et al.
1995)  and  from  boreholes  as  several  decimeter  thick  layers
in the Martin Formation (Figs. 5, 6). The youngest deposits
of the basin fill are composed of light grey, and sometimes
light  green  or  blue  calcareous  clay  and  silt  with  varying
sandy admixtures (Gašparik et al. 1995). They contain a coal
pigment,  plant  remnants,  and  mollusc  shells  of  Congeria,
Melanopsis, TheodoxusPyrgula, HydrobiaKosovia and lit-
toral ostracods.

Freshwater  limestone  of  grey  to  brown  pale  colour  con-

tained  various  clay  and  sandy  admixtures.  The  limestone
layering is occasionally well-developed, or it is massive. The
beds are 0.5 to 7 m thick and contains abundant marshy and
littoral lake fauna (Pipík et al. in print). Freshwater limestone
bodies  and  travertine  are  products  of  thermal  water  springs
with  a  high  amount  of  calcium  carbonate  which  rose  to  the
surface along the NNE—SSW border faults of the Turiec Ba-
sin.  According  to  the  BJ-2,  GT-13  and  GT-14  boreholes  in
the  central  part  of  the  basin,  the  freshwater  limestones  are
lacking there.

The Dubná skala Member represents the largest body of the

freshwater limestone with thickness up to 150 m (Figs. 5, 9),
composed  of  limestone,  travertine,  clay,  and  sandy  clay.
Several  thin  and  small  carbonate  conglomerate  lenses  and
layers  with  a  maximum  thickness  of  2 m  are  present  in  the
clays  and  these  consist  exclusively  of  dolomite  and  lime-
stone  pebbles  with  a  matrix  of  clays  and  freshwater  lime-
stone.  The  limestone  is  rich  in  Charophyta  thallus,  the
remains  of  Typha  sp.  (water  plants)  and  also  Glyptostrobus
sp.  typical  of  marshy  biotopes.  Terrestrial  gastropods  Heli-
cidae, Pomatisidae, Strobilopsidae indicate proximity of the
terrestrial environment lacustrine to freshwater lake (aquatic
gastropods Lymnaeidae).

Lignite  seams  with  thickness  from  tens  of  centimeters  to

1.5 m are located in varying  depths of the Martin  Formation
sequence (Gašparik et al. 1995) (Fig. 5), mainly in its northern
part.  These  lignite  seams  are  characterized  by  low  maturity
and calorific capacity, and by fossil woods in the growth posi-
tion with trunks, roots and a well-preserved xylem structure.

Micro-conglomerates consisting of fine- to medium-grained

conglomerate bodies inside the Martin Formation are present
as clays with decimeter to several meters of thickness. Pebbles
are composed of carbonate rocks and the matrix is composed
of sandy clays and sands. These are situated in various parts of
the sedimentary record from the base to the top.

Miocene to Quaternary tectonic evolution

The  Turiec  Basin  has  been  described  as  a  halfgraben  of  a

basin and range structure (Nemčok & Lexa 1990). Neverthe-
less, analysis of structural data shows that its tectonic history
documents compressional tectonic pulses alternating with pe-
riods  of  extension.  The  Neogene  and  Quaternary  structural

background image

372

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

During  the  latest  Pannonian  and  Pontian,  the  paleostress

changed again and the compression axis 

1

 gained a NE—SW

to ENE—WSW orientation. The coarse-grained alluvial fans of
the  Abramová  and  Blážovce  Members  at  the  basin  western
flank were deposited on the pre-Neogene basement and Mid-
dle Miocene pelitic deposits (Figs. 5, 6). Their origin is close-
ly connected to tectonic activity associated with an accelerated
uplift of the central part of the Lúčanská Malá Fatra Mts.

The NNE—SSW oriented main fault system on the western

margin of the TB played a dominant role during basin evolu-
tion. The marginal faults with an eastward inclination were ac-
commodated  by  antithetic  faults  of  the  same  strike,  and  this
activity caused westward tilting of all sedimentary successions

Fig. 10. Paleostress field measurements and structural pattern of the Turiec Basin.

of the basin fill. The halfgraben shape of the basin is proven
by interpretation of the 4AHR/86 seismic line, by drilling ex-
ploration, and also by the structural measurements where lay-
ers and bedding planes dip 5—30° westward.

Basin postrift stage and basin inversion

The change of tectonic regime, with a partial clockwise ro-

tation of the principal compressional axis 

1

 from the NE—SW

to  the  NNE—SSW  direction  during  the  Pontian  and  Early
Pliocene, led to the end of subsidence and the entire accom-
modation space of the TB was completely filled. The end of
deposition was followed by the uplift of the whole TB catch-

background image

373

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

tain  front,  and  it  strongly  delimits  massive  landforms  such  as
faceted  slopes  and  flattened  surfaces.  The  S  index  of  Bull  &
McFadden (1977) attains the value of 1.20—1.25 for the eastern
front line of the Lúčanská Malá Fatra Mts and its low value doc-
uments a predominance of tectonic processes over denudation.
The fact that the mountain front was not destroyed intensively
by exogenic processes strengthens the hypothesis of active tec-
tonics during the Quaternary Period. Therefore, these tectonics
played  a  considerable  role  in  the  shaping  of  the  contrasting
landforms,  despite  the  highly  active  weathering  and  denuda-
tional processes in the Western Carpathians during the neotec-
tonic period (Vojtko et al. 2011).

Although  several  faceted  slopes  along  the  Hradište  fault

zone  are  predominantly  denuded,  the  faceted  slopes  in  the
northern part of the fault trace are well-preserved where the ra-
tio of the mountain front faceting is approximately 0.80—0.85
(cf. Wells et al. 1988) (Fig. 11). Facets of the Lúčanská Malá
Fatra  Mts  front  average  200—300 m  in  height,  with  the  most
distinctive facets along the northern boundary of the TB with
the Kriváňska Malá Fatra Mts at heights of 400—500 m. These
landforms are possibly a consequence of the distinctive young
Quaternary uplift of the Kriváňska Malá Fatra Mts. Facets of
the  Ve ká  Fatra  Mts  are  only  100—200 m  high,  and  they  are
completely  absent  in  a  large  part  of  the  northern  foothill.  A
similar situation is found in the foothills of the Žiar Mts and
this  signifies  a  decelerated  and  only  slight  tectonic  uplift  of
these mountains during the Quaternary Period.

A remarkable mosaic of landforms has been discovered at

the front of the faceted slope line with many alluvial fans of
different areal extent and volume. The Pliocene to Holocene
alluvial fans were deposited by gravity flows and stream sed-
imentation  and  their  presence  on  the  eastern  part  of  the
mountain front line is a result of sudden change in slope in-
clination.  They  are  composed  of  sandy-gravel  material  de-
rived  from  the  small  valleys  carved  into  the  faceted  slopes
(Fig. 11). Some regularity can be detected in the distribution
of the Quaternary alluvial fans and river terraces, where the

ment area which led to inversion of the basin, or was coeval
with it.

During  the  Late  Pliocene  or  at  the  Pliocene/Pleistocene

boundary, the orientation of the principal paleostress axes un-
derwent a final change, and the paleostress tensor was charac-
terized by a NW—SE oriented compression and perpendicular
tension.  This  change  was  observed  in  the  entire  western  and
northern  regions  of  the  Central  Western  Carpathians  and  it
significantly  influenced  the  evolution  of  the  broader  area
(Vojtko et al. 2008; Králiková et al. 2010). The basin synrift
subsidence  along  the  NNE—SSW  trending  normal  to  oblique
slip  faults  at  the  western  margin  of  TB  was  substituted  by
NNE—SSW transtensional sinistral oblique slips and NW—SE
trending normal faults (Hók et al. 1998).

A  rapid  uplift  of  the  crystalline  basement  of  the  Lúčanská

and Krivánska Malá Fatra Mts caused conspicuous altitudinal
differentiation  especially  in  the  north-western  part  of  the  TB
along the NNE—SSW sinistral oblique-slip faults. Erosion and
transport  of  coarse  clastics  are  documented  by  the  Late
Pliocene Bystrička Member and the Pleistocene alluvial fans
of  the  Podstráne  Member  containing  exclusively  material
from the Tatric crystalline complex (Figs. 6, 7). The NW—SE
normal faults were active during the Pliocene and Quaternary
periods. This is shown by the Rakša fault limiting the northern
boundary of the Pleistocene Diviaky Member by the Blatnica
and  Valča  faults  restricting  outcrops  of  the  Paleogene  sedi-
ments at the surface in the eastern part of the basin and by the
Sučany fault which represents the outer boundary of the Late
Miocene fill of the TB (Fig. 10).

Morphotectonic markers

The  youngest  tectonic  stages  are  well-reflected  in  the  mor-

photectonic markers, especially in foothill lines which are quite
obvious on satellite images in visible, infrared and radar wave-
length spectra, and also in digital terrain models (Fig. 11). The
NNE—SSW striking of the Hradište fault zone copies the moun-

Fig. 11. Visualized digital terrain model of the
northern part of the Turiec Basin and adjacent
mountains with the slope angles in degrees.

older  landforms  dominate
in the south and the young-
er ones in the north.

Knickpoints  in  river  lon-

gitudinal profiles mainly in
the  foothills  of  the  Malá
Fatra  Mts  indicate  recent
tectonic  activity  (Sládek
2010).  Other  knickpoints
regularly  appearing  about
1.5—2 km upstream may re-
flect  an  older  Quaternary
tectonic  event,  although
such  regularity  is  less  dis-
tinct  in  other  mountain
boundaries. Quaternary tec-
tonic  activity  is  also  most
likely  a  cause  of  block
landslides  in  some  parts  of
the  boundary  between  the
mountains  and  the  TB
(Sládek 2010).

background image

374

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

In  the  southern  part  of  the  basin,  altitudinal  differentiation

of up to some meters in the surface of river terraces correlates
with  topolineament  faults,  and  with  a  presence  of  mineral
springs and young travertine bodies (Hók et al. 2010). This in-
dicates a very young vertical tectonic movement. Small falling
(Háj)  and  rising  structures  (Dubové)  are  most  likely  an  ex-
treme manifestation of this youngest tectonics (Činčura 1969;
Minár & Bizubová 1994; Minár & Tremboš 1994).

Landforms and denudation chronology

The landforms of the basin and in the surrounding moun-

tains bear valuable morphogenetic and morphochronological

information (Figs. 11, 12). Planation surfaces are the oldest
(Neogene—Quaternary) landform segments that can be corre-
lated  with  Neogene  lithostratigraphy.  Quaternary  river  ter-
races, alluvial fans, and slope sediments represent postlimnic
stages in the basin’s development.

Planation surfaces

The  traditional  denudation  chronology  of  Mazúr  (1963)

distinguishes three planation surfaces in the region. Two of
these are compatible with present geological data (Fig. 12).
Preservation of the oldest Badenian—Sarmatian ‘Top level’ is
no longer in accord with recent apatite fission track thermo-
chronology results (cf. Danišík et al. 2010).

Fig. 12. Planation surfaces and alluvial deposits of the Turiec Basin.

background image

375

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

The ‘Mid-mountain level’ is an initial planation surface and

has the characteristics of a pediplain (Mazúr 1963), etchplain
(Lacika 1995) or tectoplain (Minár 2003). The surface severed
the  Sarmatian  volcanites  in  the  highest  central  part  of  the
Kremnické  vrchy  Mts.  The  remnants  of  this  highest  surface
are assumed to range from approximately 1500 m a.s.l., in the
Malá  and  Ve ká  Fatra  Mts  to  only  700 m  a.s.l.  in  the  Žiar
Mts (Lukniš 1962). This indicates considerable tectonic dif-
ferentiation  of  the  territory  after  formation  of  this  level
which  can  be  correlated  with  deposition  of  the  fine-grained
Martin  Formation  during  a  tectonically  quiet  period  of  the
Pannonian regional stage (sensu Harzhauser & Piller 2007).
A decrease in fault activity during this period most likely al-
lowed an acceleration of the regional planation (Minár 2003;
Minár et al. 2011).

According to Lukniš (1962) and Mazúr, (1963), the ‘River

level’ has the character of a pediment mainly located from 40
to 100 m above the actual Turiec and Váh Rivers. The ‘River
level’  position  approximately  above  the  highest  Pleistocene
river  terraces  (Early  Pleistocene  on  the  north  and  Middle
Pleistocene  on  the  south,  Činčura  1969)  defines  its  age  as
Early to Middle Pleistocene. A local stepped character of the
level  implies  a  younger  indistinct  structural  differentiation.
However,  indication  of  two  all-aged  pediments  also  exist
(Minár  &  Bizubová  1994;  Sládek  &  Bizubová  2008).  The
extreme height of the ‘River level‘ of about 300 m above the
Váh River in the Strečno Gorge of the Malá Fatra Mts dem-
onstrates rapid Quaternary uplift of the mountain.

River terraces

A system of Quaternary river terraces and terraced alluvial

cones  developed  in  the  basin  (Mazúr  1963;  Činčura  1969;
Gašparik et al. 1995). The radiometric dating is unavailable
but position, gravel weathering, and heavy hypersthene min-
eral  characteristics  enable  us  to  distinguish  between  three
major groups of river terraces.

The high terraces from the Early to Middle Pleistocene are

45—90 m above the Turiec and Váh  Rivers and they are pre-
served only as small and eroded remnants on the foothills of
the basin. Their maximum accumulated thickness normally at-
tains 2—3 meters. These relatively high terraces decline about
15—30 m from the northern to the southern parts of the basin.
This may be a consequence of a different Quaternary tectonic
regime, together with a time lag in rejuvenation of the basin
drainage system to the south. The highest terraces in the ad-
jacent  Váh  Strečno  Gorge  are  130 m  above  the  Váh  River,
which indicates some dozen meters of Quaternary tectonic dif-
ferentiation between the basin and the surrounding mountains.

The Middle terraces of the Middle Pleistocene are 10—30 m

above  the  Turiec  and  Váh  Rivers,  and  these  are  the  most
widespread in the basin. The northern and southern parts of
the  basin differ in the number and character of terrace steps.
There are two steps in the north and three in the south. While
the top 25—30 m level in the northern TB is attributed to the
older Riss ( ~ Saalian) glaciation, the same level in the south-
ern part of basin is assigned to the Mindel ( ~ Elsterian) glaci-
ation  (Činčura  1969).  The  Quaternary  subsidence  and
normal stratigraphic sequence of the fluvial sediments in the

central southern part of the TB up to Elsterian, or to the older
Saalian in the southernmost part, may supply an explanation
(Minár  &  Bizubová  1994).  This  would  also  support  the
mixed  Elsterian—Saalian  character  of  the  pebble  material  of
terraces  situated  in  the  southern  part  of  the  basin  and  also
their  exceptional  thickness  exceeding  20 m  (Činčura  1966;
Minár & Bizubová 1994).

The low terraces of the Late Pleistocene—Holocene are 3—8 m

above the Turiec and Váh Rivers. They have a maximum allu-
vial  deposit  thickness  of  approximately  15 m  and  they  pre-
dominantly  occur  in  the  northern  part  of  the  TB.  The  Late
Pleistocene pebble material of these terraces is mostly buried
by Holocene alluvial sediments in the south, which again sup-
ports  a  minimal  recent  tectonic  uplift  of  the  central  southern
part of the basin.

The  higher  Middle  terraces  and  part  of  the  High  terraces

are  covered  by  a  fine-grained  material  of  several  meters  in
thickness and undetermined lithological origin. This is most
likely loessial loam or wash loam (Činčura 1969; Gašparik et
al. 1995).

Mass balance approach model

Some accurately datable milestones in the geological histo-

ry  of  the  Western  Carpathians  are  used  for  reconstruction  of
the period boundaries and they are applied in the hypothetical
mass  balance  model  of  the  development  of  the  TB  and  its
catchment area (Table 1). Summarized data on erosion trans-
port and deposition were harmonized to the presented scenari-
os, but the results should not be overestimated because of the
insufficiency of some used input information.

Oligocene  to  Early  Miocene  epoch  of  uplift  and  rapid

cooling of the crystalline basement associated with denuda-
tion before reaching surface conditions (33—22 Ma)

This epoch is defined by using AFT ages and thermal mod-

elling of the Žiar Mts (Danišík et al. 2008) and by AFT ages
known  from  the  Ve ká  Fatra  Mts  (Danišík  et  al.  2010).  This
presumes  a  similar  tectonic  paleogeographic  situation  on  the
whole  area  of  the  TB  and  its  surroundings  before  the  basin
opening  during  the  Middle  and  Late  Miocene.  This  work,  in
contrast,  assumes  that  the  whole  catchment  suffered  much
more  intensive  denudation  in  the  south  and  west  than  in  the
north and east. This is supported by recently preserved Paleo-
gene sediments occurring only in the northern part of the ba-
sin,  and  also  by  the  SW—NE  increase  in  Paleogene  sediment
thickness in the broader region (Fig. 2).

Early  Miocene  epoch  of  subsidence,  burial  of  the  pre-

Neogene  basement  and  development  of  planation  surfaces
(22—16 Ma)

During this time span it is presumed that the TB catchment

was flooded by the Central Paratethys Sea and a thick pile of
Lower Miocene strata was deposited. Currently, this is docu-
mented  by  the  denudation  remnants  of  the  Eggenburgian
transgressive Rakša Formation in the southern part of the basin

background image

376

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

(Gašparik  1989)  and  also  by  the  presence  of  Lower  Miocene
sediments  in  the  neighbouring  Bánovce  and  Horná  Nitra  Ba-
sins, where the sedimentary fill is more than 1500 m thick. AFT
thermal modelling from the Variscan basement of the Žiar Mts
also records an Early—Middle Miocene thermal event (Danišík
et al. 2008). A possible interpretation is influence of the burial
by  Lower  Miocene  sediments  at  1000—1500 m  during  its  first
phase (19—16 Ma). Observed surface planation in the surround-
ing  mountains  is  documented  by  buried  “planation”  surfaces
below the Badenian volcanites in the Kremnické vrchy Mts.

Middle  Miocene  epoch  of  uplift  of  crystalline  complexes

associated with denudation (16—13 Ma)

Erosion of the Lower Miocene strata began after the vast sea

level fall at the beginning of the Middle Miocene (Haq et al.
1988;  Haq  1991).  The  rapid  denudation  in  the  mass  balance
model  (300—400 mm/kyr

—1

)  correlates  with  assumed  erosion

of a huge pile of soft sediments (clay and silts of the “Lower
Miocene schlier formations”). AFT modelling in the Žiar Mts
shows decreased warming (Danišík et al. 2008) despite a peak
of  volcanic  activity  in  the  Central  Slovak  Volcanic  Field
(Konečný et al. 2002). We presume an elimination of the vol-
canic  heating  effect  due  to  the  rapid  uplift  and  denudation.
The  younger  AFT  age  of  the  Malá  Fatra  Mts  in  comparison
with  the  Ve ká  Fatra  Mts  underlies  the  earlier  and  stronger
denudation of the Malá Fatra Mts, while accumulation in the
Kremnické vrchy Mts is derived from assessment of the volca-
nic deposition.

Late Middle and early Late Miocene epoch of rapid uplift

and  cooling  of  the  crystalline  basement  associated  with
basin subsidence (13—11 Ma)

Subsidence of the southern part of the TB was associated

with a rapid uplift of the Žiar Mts and neighbouring part of

the Malá Fatra Mts (see the thermal modelling in Krá  et al.
2007; Danišík et al. 2008). Rapid erosion and subsidence of
the  basin’s  southern  depocentre  is  documented  by  the  pres-
ence of the huge alluvial fans of the Budiš Member (Figs. 5,
6, and 7). Based on distribution of the AFT ages in the wider
region, we propose a gradient of tectonic uplift, conditioned
by collision of the ALCAPA with the European Platform, to-
wards the Pieniny Klippen Belt (Kováč et al. 1994; Minár et
al. 2011). This conditioned both a higher denudation rate in
the Žiar and Malá Fatra Mts and also an inverse denudation
regime in the northern part of the TB.

Late Miocene epoch of subsidence, burial of the pre-Neogene

basement and development of planation surfaces (11—6 Ma)

The subsidence of the TB was associated with the accumula-

tion  of  clayey  fill  in  the  Martin  Formation  and  the  develop-
ment of planation surfaces which are actually preserved in the
central  parts  of  all  the  surrounding  mountains  (Figs.  5,  12:
‘Mid-mountain level’). The results of AFT thermal modelling
confirm thermal stability in the Malá Fatra Mts (Danišík et al.
2010) and also most likely in the Žiar Mts (Danišík et al. 2008).

Latest  Late  Miocene  to  Early  Pliocene  epoch  of  rapid

uplift (6—4 Ma)

An accelerated uplift and erosion of the Malá Fatra Mts is

documented  by  the  presence  of  coarse-grained  alluvial  fans
of the Abramová and Blážovce Members which contain ex-
clusively pebbles of Mesozoic rocks. The fans on the west-
ern  margin  of  the  basin  are  partially  coeval,  but  mostly
overlay  with  fine-grained  basin  sediments,  mostly  clays,
freshwater  limestone,  and  coal  seams  of  the  Martin  Forma-
tion  (Figs. 5,  6,  and  7).  The  best  preservation  of  the  ‘Mid-
mountain  level’  in  the  Žiar  and  Kremnické  vrchy  Mts
indicates the low relief denudation of both.

Table 1: Comprehensive mass-balance model of the Turiec Basin region development. T [km] – total denudation (—) or accumulation (+)
effect estimation, D/A [mm/kyr

—1

] – denudation (—) and accumulation (+) rate, R [km] – mean relief. Planation periods are highlighted.

The Northern (N) and Southern (S) subregions are distinguished for the Turiec Basin and Malá Fatra units.

Turiec Basin (S) 

Kremnické vrchy Mts 

Ž

iar Mts 

Age [Ma] 

D/A 

R T D/A 

R T D/A 

33–22 –3.5 –318 

1.1 –3.2 –291 

1.0 –3.5 –318 

1.1 

22–16 

+1.3 

+217 

0.0 

+0.2 

+33 

0.1 

+1.5 

+245 

0.0 

16–13 –1.2 –400 

1.4 +1.5 +500 

1.5 –0.8 –266 

0.9 

13–11 +0.5 +250 

0.0 –0.1 –50 

0.1 –0.5 –250 

0.8 

11–6 

+0.7 

+140 

0.0 

–0.1 

–20 

–0.4 

–80 

0.2 

6–4 +0.3 

+150 

0.0 –0.2 –100 

0.2 –0.3 –150 

0.4 

4–2 –0.1 –50 

0.1 –0.4 –200 

0.6 –0.3 –150 

0.4 

2–1 

+0.1 

+100 

0.0 

–0.2 

–200 

0.6 

–0.1 

–100 

0.2 

1–0 –0.05 –50 

0.1 –0.25 –250 

0.8 –0.2 –200 

0.6 

 

Turiec Basin (N) 

Malá Fatra (S) 

Malá Fatra (N) 

Veľká Fatra 

Age [Ma] 

D/A 

R T D/A 

R T D/A 

R T D/A 

33–22 –2.9 –264 

0.9 –3.2 –291 

1.0 –3.5 –318 

1.1 –1.5 –136 

0.3 

22–16 

+1.0 

+165 

–0.8 

–133 

0.4 

–1.0 

–166 

0.4 

–0.2 

–33 

0.1 

16–13 –1.0 –333 

1.2 –1.3 –433 

1.5 –1.5 –500 

1.6 –0.4 –133 

0.3 

13–11 –0.2  –66 

0.1 –0.8 –400 

1.4 –0.8 –400 

1.4 –0.2 –100 

0.2 

11–6 

+1.0 

+200 

–0.8 

–160 

0.4 

–1.0 

–200 

0.6 

–0.3 

–60 

0.1 

6–4 +0.1 +50 

0 –0.6 

–300 

1.1 –0.6 –300 

1.1 –0.6 –300 

1.1 

4–2 –0.2 –100 

0.2 –0.6 –300 

1.1 –0.8 –400 

1.4 –0.6 –300 

1.1 

2–1 

–0.25 

–250 

0.8 

–0.3 

–300 

1.1 

–0.25 

–250 

0.8 

1–0 –0.1 –100 

0.2 –0.3 –300 

1.1 –0.4 –400 

1.4 –0.3 –300 

1.1 

 

background image

377

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Middle and Late Pliocene epoch of uplift associated with

denudation (4—2.6 Ma)

Subsidence of the TB ceased and this was followed by ac-

celerated  uplift  of  the  mountains  and  basin  floor  during  the
stage of basin inversion. The Pliocene alluvial fans of the Pod-
stráne Member consist of pebble material of Mesozoic rocks
and crystalline basement, or exclusively of pebbles of crystal-
line  rocks  (Fig.  5,  7).  In  the  axial  part  of  basin,  the  fine-
grained fill began to be eroded as a consequence of the general
uplift  of  the  area.  While  the  northern  part  of  the  basin  was
drained  by  the  paleo-Váh  River,  the  estimated  denudation
rates based on recent relief properties suppose the southerly-
flowing paleo-Nitra River as an alternative drainage source for
the southern part of the TB.

Early Quaternary period (2.6—1 Ma)

The Early Quaternary period was tectonically quiet and led

to the formation of a pediment – the ‘River level‘, associated
with  deposition  of  coarse  clastic  alluvial  fans  on  the  basin
margins and lacustrine – fluvial river sediments in subsiding
areas  in  the  southern  part  of  the  basin  (Diviaky  Formation).
Differences between the northern and southern parts of the TB
are also reflected in a significantly lower relative height of the
‘River level’ in the southern part (Fig. 12).

Middle to Late Quaternary period (1 Ma to Recent)

The present river net was formed during the Middle and

Late  Quaternary.  A  left  tributary  of  the  Váh  River  unified
the  recent  Turiec  River  catchment  by  head-ward  erosion
capturing.  However,  previous  isolated  development  of  the
southern  part  of  the  Turiec  Basin  can  still  be  documented
by  the  lower  denudation  effects  linked  with  the  lower
height  of  the  river  terraces.  A  mountain  edge  is  character-
ized  by  a  new  acceleration  in  tectonic  activity,  and  the
preservation  and  heights  of  the  facet  slopes  enable  us  to
distinguish  tectonic  activity  in  these  particular  mountains
(Figs. 11, 12).

Conclusions

Research carried out in the TB and its catchment area en-

abled  a  redefinition  of  the  Turiec  Group  lithostratigraphy
(Fig. 5).  The  most  important  factor  was  the  division  of  the
Miocene  alluvial  fans  into  three  periods:  (1)  latest  Middle
Miocene—earliest Late Miocene; (2) latest Late Miocene—ear-
liest Pliocene, and (3) the latest Pliocene—Quaternary.

Connections  between  landforms  and  basin  development,

including the impact of erosion, transport, and accumulation
on various sedimentary facies over time and space explained
important  relationships  through  both  the  reconstruction  of
basin  paleogeography  and  the  distribution  of  paleoenviron-
ments.

The  model  of  the  Miocene  to  Quaternary  tectonic  evolu-

tion documents tectonic pulses caused by changes in the pa-
leostress field and tectonic regimes. The confirmation of the

strong  impact  of  the  Pliocene  and  Pleistocene  tectonics  on
landscape  development  is  extremely  important  and  this  is
also documented by morphotectonic analysis.

Dating  of  the  altitudinal  relief  differentiation  and  develop-

ment of flattened surfaces helped the preparation of the mass
balance model which serves as a “final control” of landscape
evolution  of  the  Lake  Turiec—Turiec  Basin  catchment  area
from the Miocene to the Quaternary.

The  Neogene  to  Quaternary  mass  balance  model  of  the

Turiec  Basin  and  its  catchment  area  was  prepared  on  the
basis of comprehensive thermal geochronology, sedimento-
logical  and  geomorphological  data  (Table 1).  This  model
documents periods of tectonic activity and also quiet peri-
ods  with  the  development  of  planation  surfaces  in  the
mountains  adjacent  to  the  Turiec  Basin.  Three  quiet  and
five  tectonically  active  periods  in  the  basin  catchment  can
be distinguished.

The tectonically quiet periods of landscape planation associ-

ated  with  deposition  of  fine-grained  sediments  were:  (1)  The
Early Miocene epoch (22—16 Ma); (2) The Late Miocene epoch
(11—6 Ma) of the Mid-mountain level development associated
with fine-grained sedimentation of the Martin Formation, and
(3) The Quaternary period (2.6—1 Ma) which represents River
level development.

The tectonically active periods of the TB catchment area con-

sist of: (1) Oligocene—Lower Miocene conversion (?) 34—22 Ma
with  erosion  of  the  Paleogene  strata;  (2)  Middle  Miocene
conversion  16—13 Ma  with  erosion  of  the  Early  Miocene
strata; (3) Middle Miocene uplift of the Žiar Mts and subsid-
ence in the TB southern and central parts 13—11 Ma;  (4) Up-
per  Miocene  to  Pliocene  rapid  uplift  of  the  Malá  Fatra  Mts
subsidence  along  the  western  edges  of  the  basin  6—2.6 Ma,
and (5) Quaternary uplift from 1 Ma to the present of the sur-
rounding  mountains  and  the  development  of  a  river  terrace
system, together with the deposition of coarse clastic fans on
the basin margins.

The recent relief was formed by the domatic uplift of the

planated  Western  Carpathians.  Therefore,  mountains  with
similar altitudes, such as the Malá and Ve ká Fatra Mts here-
in, exhibit totally different FT ages. It can be generally stated
that  the  erosion  of  the  internal  zone  of  the  Central  Western
Carpathian Žiar Mts and Ve ká Fatra Mts in the Turiec Basin
area suffered a significantly lower degree of denudation than
in  the  external  zone  of  the  Malá  Fatra  Mts.  Consequently,
these less eroded crystalline basements display older apatite
fission  track  (AFT)  ages  than  the  more  eroded  complexes
with younger AFT ages near the Pieniny Klippen Belt suture
zone.  Unfortunately,  Pliocene  to  Quaternary  development
and  denudation  is  not  reflected  in  detected  AFT  ages  from
the study area.

Acknowledgments:  This  work  was  financially  supported  by
the Slovak Research and Development Agency APVV under
contracts Nos. ESF—EC—0006—07, APVV LPP—0120— and 06,
APVV—0158—06,  APVV—0280—07  and  the  Slovak  Grant
Agency VEGA, grants Nos. 1/0483/10, 1/0461/09, 2/0107/09,
2/0060/09 and 1/0747/11. We are indebted to Dr. L. Matenco,
Dr. A. Nagy and Prof. P. Bosák for careful reviewing and sug-
gestions to improve this article.

background image

378

KOVÁČ, HÓK, MINÁR, VOJTKO, BIELIK, PIPÍK, RAKÚS, KRÁ , ŠUJAN and KRÁLIKOVÁ

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

References

Biela A. 1978: Deep drillings in the Western Carpathian basins. Re-

gion. Geol. Západ. Karpát 10, 1—224 (in Slovak).

Bielik  M.,  Hók  J.,  Kučera  I.,  Michalík  P.,  Šujan  M.,  Šipka  F.  &

Dérerová J. 2009: Application of the geophysical field model-
ing  –  impulse  of  the  regional  development.  Solution  of  the
Turčianska kotlina basin model area. Final report. Manuscript
archive – Faculty of Natural Sciences, Comenius University
,
Bratislava, 1—66 (in Slovak).

Brestenská  E.  1977:  Thekamöben  (Protozoa)  des  Neogens  vom

Kessel Turiec. Západ. Karpaty, Paleont. 2—3, 119—124.

Březina J. 1957: Report on petrography of the Neogene sediments

of the Turiec Basin. Zpr. Geol. Výs. v r. 1956, Praha, 18—19 (in
Slovak).

Buday  T.  1962:  Neogene  of  the  Turiec  Basin.  Sborn.  Ústř.  Úst.

Geol., Svazek XXVII – GeológiaVyd. ČAV, Praha, 475—502
(in Slovak).

Bull W.B. & McFadden L.D. 1977: Tectonic geomorphology north

and south of the Garlock Fault, California. In: Doehring D.O.
(Ed.): Geomorphology in arid regions. Binghamton, N.Y., State
University of New York at Binghamton
, 115—138.

Činčura J. 1966: About some new possibilities of river terraces cor-

relation; case study the Middle Váh valley. Geogr. Časopis 18,
4, 325—332 (in Slovak).

Činčura J. 1969: Morphogenesis of the southern part of the Turčian-

ska  kotlina  Basin  and  northern  part  of  the  Kremnické  vrchy
Mts. Nauka o Zemi, Bratislava 4, 1—67 (in Slovak).

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

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

Danišík M., Kohút M., Broska I. & Frisch W. 2010: Thermal evolu-

tion  of  the  Malá  Fatra  Mts  (Central  Western  Carpathians)  –
insights from zircon and apatite fission track thermochronolo-
gy. Geol. Carpathica 61, 1, 19—27.

Fendek M., Gašparik J., Gross P., Janči J., Kohút M., Krá  J., Kull-

manová A., Planderová E., Raková J., Rakús M., Snopková P.,
Tuba  .,  Vass  D.  &  Vozárová  A.  1990:  Technical  report  on
geothermal  borehole  ZGT-3  Turiec  in  Martin  and  prognostic
resources  of  geothermal  energy  in  the  area  of  Martin.  Manu-
script – Archive Geofond
, Bratislava, 1—86 (in Slovak).

Gašparik J. 1989: Geological development and lithofacial character-

istics  of  the  Turčianska  kotlina  Basin  Neogene.  Geol.  Práce,
Spr.
 90, 43—55 (in Slovak).

Gašparik  J.,  Brestenská  E.,  Forgáč  J.,  Franko  O.,  Hajósová  M.,

Hanáček J., Marková M., Matkulčík E., Planderová E. & Sitár
V.  1974:  Structural  borehole  GHŠ-1  (Horná  Štubňa).  GÚDŠ,
Regionálna Geol., Bratislava 3, 1—97 (in Slovak).

Gašparik J., Miko O. & Žáková E. 1991: Geological development of

SW part of Turčianska kotlina basin. Geol. Práce, Spr. 92, 9—27.

Gašparik J., Halouzka R., Miko O., Rakús M., Bujnovský A., Lexa

J.,  Panáček.  A.,  Samuel  O.,  Gašpariková  A.,  Planderová  E.,
Snopková P., Fendek M., Hanáček J., Motlidba I., Klukanová
A., Žáková E., Horniš J. & Ondrejičková A. 1995: Explanation
to geological map of the Turčianska kotlina Basin (1 : 50,000).
GÚDŠ, Bratislava, 1—196 (in Slovak with English summary).

Gradstein F.M., Ogg J.G., Smith A.G., Agterberg F.P., Bleeker W.,

Cooper  R.A.,  Davydov  V.,  Gibbard  P.,  Hinnov  L.A.,  House
M.R.,  Lourens  L.,  Luterbacher  H.P.,  McArthur  J.,  Melchin
M.J.,  Robb  L.J.,  Shergold  J.,  Villeneuve  M.,  Wardlaw  B.R.,
Ali  J.,  Brinkhuis  H.,  Hilgen  F.J.,  Hooker  J.,  Howarth  R.J.,
Knoll  A.H.,  Laskar  J.,  Monechi  S.,  Plumb  K.A.,  Powell  J.,
Raffi I., Röhl U., Sadler P., Sanfilippo A., Schmitz B., Shackle-
ton N.J., Shields G.A., Strauss H., Van Dam J., Van Kolfscho-

ten  T.,  Veizer  J.  &  Wilson  D.  2004:  A  Geologic  Time  Scale
2004. Cambridge University Press, 1—589.

Gunnell  Y.  1998:  Present,  past  and  potential  denudation  rates:  is

there a link? Tentative evidence from fission-track data, river
sediment loads and terrain analysis in the South Indian shield.
Geomorphology 25, 135—153.

Haq  B.U.  1991:  Sequence  stratigraphy,  sea-level  change,  and  sig-

nificance for the deep sea. In: Macdonald D.I.M. (Ed.): Sedi-
mentation,  tectonics  and  eustasy.  Sea-level  changes  at  active
margins. Int. Assoc. Sed. Spec. Pub. 12, 3—39.

Haq  B.U.,  Hardenbol  J.  &  Vail  P.R.  1988:  Mesozoic  and  Cenozoic

chronostratigraphy  and  cycles  of  sealevel  change.  In:  Wilgus
C.K., Hastings B.S., Kendall C.G.St.C., Posamentier H.W., Ross
C.A. & Van Wagoner J.C. (Eds.): Sea-level changes: an intergrat-
ed approach. Soc. Econ. Paleont. Miner. Spec. Publ. 42, 71—108.

Harzhauser M. & Mandic O. 2008: Neogene lake systems of Cen-

tral and South-Eastern Europe: Faunal diversity, gradients and
interrelations. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 260,
417—434.

Harzhauser M. & Piller W.E. 2004: Integrated stratigraphy of Sar-

matian  (Upper  Middle  Miocene)  in  the  western  Central  Para-
tethys. Stratigraphy 1, 1, 65—86.

Harzhauser M. & Piller W.E. 2007: Benchmark data of a changing

sea – Palaeogeography, palaeobiogeography and events in the
Central Paratethys during the Miocene. Palaeogeogr. Palaeo-
climatol. Palaeoecol.
 253, 1—2, 8—31.

Havrila M. 1997: Evaluation of pebble materials from the HGB-3a

borehole  near  Slovenské  Pravno  village.  Technical  report,
GEOFOND
, Bratislava, 1—58 (in Slovak).

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

Slamková M., Sitár V. & Šujan M. 1998: Geologic and tecton-
ic  evolution  of  the  Turiec  depression  in  the  Neogene.  Slovak
Geol. Mag.
 4, 3, 165—176.

Hók J., Vojtko R., Pešková I., Králiková S., Hoffman M. & Sentpe-

tery M. 2010: Quaternary stress orientation in the western part
of  Slovakia  obtained  from  the  travitonics.  Miner.  Slovaca,
Geovest. 42, 2, 258.

Kilenyi E. & Šefara J. 1989: Pre-Tertiary basement contour map of

the  Carpathian  Basin  Beneath  Austria,  Czechoslovakia  and
Hungary. Eötvös Lóránd Geophys. Inst., Budapest, Hungary.

Konečný  V.,  Lexa  J.  &  Planderová  E.  1983:  Stratigraphy  of  the

Central Slovakia volcanic field. Západ. Karpaty, Sér. Geol. 9,
1—203 (in Slovak with English summary).

Konečný V., Kováč M., Lexa J. & Šefara J. 2002: Neogene evolu-

tion  of  the  Carpatho—Pannonian  region:  An  interplay  of  sub-
duction  and  back-arc  diapiric  uprise  in  the  mantle.  EGS
Stephan Mueller Spec. Publ. Ser.
 1, 165—194.

Kováč  M.  2000:  Geodynamical,  paleogeographical  and  structural

evolution  of  the  Carpathian-Pannonian  region  during  the  Mi-
ocene:  New  sight  on  the  Neogene  basins  of  Slovakia.  VEDA
Publ.
, Bratislava, 1—202 (in Slovak).

Kováč P. & Hók J. 1993: The Central Slovakia fault System – field

evidence of a strike slip. Geol. Carpathica 44, 3, 155—159.

Kováč M., Baráth I., Holický I., Marko F. & Túnyi I. 1989: Basin open-

ing  in  the  Lower  Miocene  strike-slip  zone  in  the  SW  part  of  the
Western Carpathians. Geol. Zbor., Geol. Carpath. 40, 1, 37—62.

Kováč M., Nagymarosy A., Soták J. & Šutovská K. 1993: Late Ter-

tiary paleogeographic evolution of the West Carpathians. Tec-
tonophysics
 226, 1—4, 401—416.

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

uplift history of the Central Western Carpathians: Geochrono-
logical, paleomagnetic, sedimentary and structural data. Geol.
Carpathica
 45, 83—96.

Kováč M., Nagymarosy A., Oszczypko N., Slaczka A., Csontos L.,

Marunteanu M., Matenco L. & Márton M. 1998a: Palinspastic
reconstruction  of  the  Carpathian-Pannonian  region  during  the

background image

379

MASS BALANCE MODEL OF THE NEOGENE AND QUATERNARY TURIEC BASIN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 361—379

Miocene. In: Rakús M. (Ed.): Geodynamic development of the
Western Carpathians. Dionýz Štúr Publ., Bratislava, 189—217.

Kováč M., Baráth I., Kováčová-Slamková M., Pipík R., Hlavatý I.

& Hudáčková N. 1998b: Late Miocene paleoenvironments and
sequence stratigraphy: northern Vienna Basin. Geol. Carpathica
49, 6, 445—458.

Kováč  M.,  Andreyeva-Grigorovich  A.,  Bajraktarević  Z.,  Brzobo-

hatý  R.,  Filipescu  S.,  Fodor  L.,  Harzhauser  M.,  Nagymarosy
A.,  Oszczypko  N.,  Pavelić  D.,  Rögl  F.,  Saftić  B.,  Sliva  .  &
Studencka  B.  2007:  Badenian  evolution  of  the  Central  Para-
tethys  Sea:  paleogeography,  climate  and  eustatic  sea-level
changes. Geol. Carpathica 58, 6, 579—606.

Králiková S., Hók J. & Vojtko R. 2010: Stress change inferred from

the morphostructures and faulting of the Pliocene sediments in
the Hronská pahorkatina highlands (Western Carpathians). Acta
Geol. Slovaca
 2, 1, 17—22 (in Slovak with English summary).

Krá  J., Hók J., Kotulová J. & Rakús M. 2007: Apatite fission-track

data  interpretation  from  the  Lúčanská  Fatra  Mts.  (Western
Carpathians). Miner. Slovaca, Geovest. 39, 4, 5—6.

Lacika  J.  1995:  Planation  surfaces  of  Kremnické  vrchy  Mts.

Zborník  Reliéf  a integrovaný  výskum  krajiny,  Prešov,  49—57
(in Slovak).

Lexa J., Halouzka R., Havrila M., Hanzel V., Kubeš P., Liščák P. &

Hojstričová  V.  1998:  Explanation  to  geological  map  of  the
Kremnické vrchy Mts. (1 : 50,000). Dionýz Štúr Publ., Bratisla-
va, 1—308 (in Slovak with English summary).

Lukniš  M.  1962:  Die  Reliefentwicklung  der  Westkarpaten.  Wiss.  Z.

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Mathematik-Natur-
wiss
. 11, 1235—1244.

Mazúr E. 1963: The Žilinská kotlina Basin and adjacent mountains.

SAV Publ., Bratislava, 1—184 (in Slovak).

Minár J. 2003: Midmountain level in the West Carpathians as tec-

toplain: outline of the work hypothesis. Geogr. Časopis 55, 2,
141—158 (in Slovak).

Minár J. & Bizubová M. 1994: Georelief evolution in southern part of

Turčianska  kotlina  (Basin).  Acta  Facultatis  Rerum  Naturalium
Universitatis Comenianae, Geographica
 35, 25—33 (in Slovak).

Minár J. & Tremboš P. 1994: Landform analysis as a basin for com-

plex landscape-ecological research (case study “Rudno”). Acta
Facultatis Rerum Naturalium Universitatis Comenianae, Geo-
graphica
 35, 35—49 (in Slovak).

Minár J., Bielik M., Kováč M., Plašienka D., Barka I., Stankoviansky

M. & Zeyen H. 2011: New morphostructural subdivision of the
Western  Carpathians:  An  approach  integrating  geodynamics
into targeted morphometric analysis. Tectonophysics  502, 1—2,
158—174.

Nemčok  M.  &  Lexa  J.  1990:  Evolution  of  basin  and  range  structure

around the Žiar Mountain Range. Geol. Carpathica 41, 3, 229—258.

Němejc  F.  1957:  The  age  of  Neogene  deposits  in  the  Turčianska

kotlina  Basin  (palaeoflora).  Zpr.  Geol.  Výz.  v  r.  1956,  Praha,
281—289 (in Czech).

Ondrejičková A. 1974: Mollusc from Martin locality (northern part

of the Turčianska kotlina Basin). Manuscript, GÚDŠ, Bratisla-
va, 1—52 (in Slovak).

Pešková I., Vojtko R., Starek D. & Sliva  . 2009: Late Eocene to

Quaternary deformation and stress field evolution of the Orava
region (Western Carpathians). Acta Geol. Pol. 59, 1, 73—91.

Pipík  R.  2000:  Neogene  habitats  and  freshwater  Ostracoda  on  the

territory of Slovakia. Slovak Geol. Mag. 6, 2—3, 116—119.

Pipík R. 2001: Les Ostracodes d’un lac ancien et ses paléobiotopes

au Mioc  ne supérieur: le Bassin de Turiec (Slovaquie). These,
TOM I, II, Université Claude-Bernard, Lyon I, 1—337.

Pipík R. 2002: Ostracode fauna of the Blážovce and Martin forma-

tions  (Turiec  basin).  Miner.  Slovaca  34,  105—112  (in  Slovak
with abstract in English).

Pipík R. & Bodergat A.M. 2006: Groupe de Candona clivosa, nou-

veau groupe de Candoninae (Crustacea, Ostracoda) et sa diver-
sification  dans  le  Bassin  de  Turiec  (Slovaquie)  au  Mioc  ne
supérieur. Geobios 39, 3, 394—414.

Pipík R. & Bodergat A.M. 2007: Candoninae trapézo

1

..

dales (Crusta-

cea,  Ostracoda)  du  Bassin  de  Turiec  (Slovaquie)  du  Mioc  ne
supérieur – systématique, écologie et évolution. Geobios 40,
5, 645—676.

Pipík R., Bodergat A.M., Briot D., Kováč M., Krá  J. & Zielinski G.:

Physical  and  biological  properties  of  the  Late  Miocene  long-
lived  Turiec  Basin  and  reconstruction  of  its  paleobiotopes
(Western Carpathians, Slovakia). J. Paleolimnology (in print).

Pokorný V. 1954: Paleontological investigation of the Neogene de-

posits  in  vicinity  of  Sučany—K ačany.  Věst.  Ústř.  Úst.  Geol.
29, 2, 81—84 (in Czech).

Rakús  M.  1958:  Palaeontological  investigation  of  Neogene  near

Martin.  Manuscript  –  archive  Faculty  of  Sciences,  Charles
University
, Praha, 1—78 (in Slovak).

Rakús M. & Hók J. 2002: Geology of the Turiec Basin. In: Janočko

J. & Elečko M. (Eds.): Tectogenesis of Tertiary Basins of the
Western. Manuscript – Geofond, Bratislava, 1—38 (in Slovak).

Rögl F. 1998: Paleogeographic Consideration for Mediterranean and

Paratethys Seaways (Oligocene to Miocene). Ann. Naturhistoris.
Mus. Wien
 99A, 279—310.

Sitár V. 1966: Palaeoflora of the Turiec Basin and its relation to the

Central  European  flora.  Manuskript  –  Geofond,  Bratislava,
1—123 (in Slovak).

Sitár V. 1969: Die Paläoflora des Turiec-Beckens und ihre Beziehung

zu  den  Mitteleuropäischen  Floren.  Acta  Geol.  Geogr.  Univ.
Comenianae
, Geologia 17, 99—175.

Sládek  J.  2010:  The  morphotectonic  field  reflection  in  geomorpho-

logical network in the Turčianska kotlina basin and its surround-
ings. PhD. ThesisComenius University, Bratislava, 1—120.

Sládek J. & Bizubová M. 2008: Vyšehradské sedlo Saddle — the key

to reconstruction of georelief evolution of the Žiar Mountains?
Acta Geogr. Univ. Comenianae 50, 195—203 (in Slovak).

Vandrová  G.,  Potiš  Z.,  Urbaník  J.,  Zuberec  M.  &  Hajčík  J.  1999:

Budiš – protection zones of mineral water; reconnaissance hy-
drogeological  exploration.  Technical  report,  Archive  –  Geo-
fond
, Bratislava, 1—119 (in Slovak).

Vasiliev I., Krijgsman W., Stoica M. & Langereis C.G. 2005: Mio-

Pliocene magnetostratigraphy in the southern Carpathian fore-
deep  and  Mediterranean—Paratethys  correlation.  Terra  Nova
17, 374—387.

Vojtko R., Hók J., Kováč M., Sliva  ., Joniak P. & Šujan M. 2008:

Pliocene to Quaternary stress field change in the western part
of  the  Central  Western  Carpathians  (Slovakia).  Geol.  Quart.
52, 1, 19—30.

Vojtko R., Tokárová E., Sliva  . & Pešková I. 2010: Reconstruction

of Cenozoic paleostress fields and revised tectonic history in the
northern  part  of  the  Central  Western  Carpathians  (the  Spišská
Magura and Východné Tatry Mountains). Geol. Carpathica 61,
3, 211—225.

Vojtko  R.,  Beták  J.,  Hók  J.,  Marko  F.,  Gajdoš  V.,  Rozimant  K.  &

Mojzeš A. 2011: Pliocene to Quaternary tectonics in the Horná
Nitra  Depression  (Western  Carpathians).  Geol.  Carpathica  62,
4, 381—393.

Wells S.G., Bullar T.F., Menges C.M., Drake P.G., Kara P.A., Kelson

K.I., Ritter J.B. & Wesling J.R. 1988: Regional variations in tec-
tonic geomorphology along a segmented convergent plate bound-
ary, Pacific coast of Costa Rica. Geomorphology 1, 239—365.

è

è

è