background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, FEBRUARY 2013, 64, 1, 3—22                                                          doi: 10.2478/geoca-2013-0001

Introduction

The primary role of provenance studies is to reconstruct the
history of sedimentary rock and to interpret the rock-assem-
blage  of  the  source  area  (Weltje  &  von  Eynatten  2004).  To
this end, the combination of bulk rock and single grain ana-
lytical approaches has been shown to provide comprehensive
insights  into  the  provenance  of  sedimentary  rocks  (e.g.  von
Eynatten 2003; Meinhold et al. 2007; Mikes et al. 2008). Al-
though processes of weathering and erosion, as well as meta-
morphism, commonly alter and remove valuable provenance
information, certain trace element indicators are sufficiently
resilient to survive such destructive processes. Many studies,
both on sedimentary (e.g. Bathia 1985; Bathia & Crook 1986;
McLennan  et  al.  1993),  and  metasedimentary  (e.g.  Slack  &
Höy 2000; Augustsson & Bahlburg 2008) rocks, have shown
that  geochemical  data  can  be  successfully  used  to  study  the
composition and reveal the geotectonic environment of source
rocks,  especially  when  coupled  with  petrography  and  heavy
mineral  assemblages.  Furthermore,  various  studies,  where
analysis is focused on one particular mineral species, are less

Provenance of Paleozoic very low- to low-grade

metasedimentary rocks of South Tisia (Slavonian

Mountains, Radlovac Complex, Croatia)

VANJA BIŠEVAC

1

, ERWIN KRENN

3

, FRITZ FINGER

3

, BORNA LUŽAR-OBERITER

and

DRAŽEN BALEN

1

1

Institute of Mineralogy and Petrology, Department of Geology, Faculty of Science, University of Zagreb, Horvatovac 95,

HR-10000 Zagreb, Croatia;  vabisevac@geol.pmf.hr

2

Institute of Geology and Paleontology, Department of Geology, Faculty of Science, University of Zagreb, Horvatovac 102,

HR-10000 Zagreb, Croatia

3

Division of Mineralogy, Department of Materials Engineering and Physics, University of Salzburg, Hellbrunnerstrasse 34,

5020 Salzburg, Austria

(Manuscript received April 23, 2012; accepted in revised form June 13, 2012)

Abstract: Monazite age dating, detrital heavy mineral content and whole-rock geochemistry provided insight into the
provenance,  depositional  history  and  paleogeological  setting  of  the  Radlovac  Complex  very  low-  to  low-grade
metasedimentary rocks (South Tisia, Slavonian Mountains, Croatia). Electron microprobe based Th-U-Pb dating of
detrital monazite indicates a Variscan age of the protolith (330 ± 10 Ma). The detrital heavy mineral assemblages of
representative metasedimentary rocks are dominated by apatite, zircon, tourmaline and rutile accompanied by minor
quantity of epidote/zoisite, monazite and titanite. Judging from the heavy mineral assemblage, felsic igneous rocks
served as the source material. This is consistent with the major and trace element spectrum of studied metasedimentary
rocks characterized by high concentration of Th, high L + MREEs and high ratios of La/Sc, Th/Sc, La/Co, Th/Co and
Th/Cr. The occurrence of magmatic monazite, zircon and xenotime and the absence of metamorphic heavy minerals
suggest that granitoids, migmatites and migmatitic gneisses served as one major source for the metapsammites. Such
rock types are commonly exposed in the Papuk Complex of the older surrounding complexes, while the Psunj Complex
also contains metamorphic rocks. This is in good correlation with the monazite ages presented here which fits better
with ages of Papuk Complex representative rocks than with those of the Psunj Complex known from the literature.
Overall,  data  show  that  the  Radlovac  Complex  represents  the  detritus  of  the  local  Variscan  crust  characterized  by
granitoid bodies, migmatites and migmatitic gneisses typical for the Papuk Complex.

Key words: South Tisia, Slavonian Mts, Radlovac Complex, metasedimentary rocks, geochemistry, geochronology,
provenance, heavy minerals, detrital monazite.

affected  by  the  aforementioned  processes  and  are  able  to  re-
veal specific provenance related information (e.g. Hallsworth
et  al.  2000;  Willner  et  al.  2001;  von  Eynatten  &  Wijbrans
2003; Zack et al. 2004).

From  the  Radlovac  Complex,  which  occupies  the  highest

structural  position  of  all  Variscan  complexes  in  the
Slavonian Mountains (Jamičić 1983, 1988; Jamičić & Brkić
1987;  Jamičić  et  al.  1987),  no  provenance  study  has  been
carried  out  although  some  authors  contributed  to  the  origin
of  the  Radlovac  Complex  (e.g.  Brkić  et  al.  1974;  Jamičić
1988).  In  this  study  we  present  results  from  the  Radlovac
Complex which comprises very low- to low-grade metasedi-
mentary  rocks  with  intrusions  of  metabasic  rocks  (Jamičić
1983, 1988; Pamić & Jamičić 1986). We present results from
mineral  and  whole-rock  chemical  analysis  of  16  selected
fresh samples including 8 metapelites and 8 metapsammites.
For  comparison,  additional  7  representative  samples  from
the surrounding igneous-metamorphic complexes were used
for  testing  possible  relations  and  the  provenance  model  of
Jamičić  (1988).  The  analytical  data  include  petrography,
heavy mineral composition analyses, zircon typology, chemi-

background image

4

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

cal composition and Th-U-Pb chemical age dating of mona-
zite  and  xenotime  and  whole-rock  geochemistry  including
major, trace and REE element composition. The aim of this
study  is  to  provide  more  detailed  insight  into  the  prove-
nance,  depositional  history  and  paleogeological  setting  of
the  Radlovac  Complex  metasedimentary  rocks  and  to  pro-
vide a good basis for correlation with other similar very low-
to low-grade metamorphic complexes within Tisia.

Geological setting

Tisia is regarded as a microcontinent that broke off from the

southern margin of Variscan Europe during the opening of the
Tethys  (Géczy  1973;  Fülöp  et  al.  1987;  Tari  &  Pamić  1998;
Haas et al. 2000; Pamić et al. 2002; Stampfli et al. 2002; Haas
& Péró 2004; Schmid et al. 2008). Following a complex drift
history, Tisia became incorporated into the Alpine fold belt in
the  Cretaceous  (Csontos  1995;  Márton  2000,  2001).  Tisia  is
built  up  by  three  southward  dipping  Alpine  nappe  systems
(Mecsek, Villány-Bihor and Békés-Codru) (Fig. 1), each com-
prising  igneous  and  metamorphic  basement  rocks  and  post-
Variscan overstep sequences (Haas & Péró 2004; Csontos &
Vörös 2004; Schmid et al. 2008). According to Schmid et al.
(2008)  the  Slavonian  Mountains  belong  to  the  Villány-Bihor
nappe system (Fig. 1) and represent rare basement outcrops of
Tisia (Pamić et al. 1996; Pamić & Jurković 2002).

Following Jamičić (1983, 1988) three tectono-metamorphic

complexes can be defined in the Slavonian Mountains: Psunj
Complex  (PsC),  Papuk  Complex  (PaC)  and  Radlovac  Com-
plex (RC). The RC, which is the target of this research, con-
sists of very low- to low-grade metamorphic sequences largely
composed  of  metapelites  (slates  and  subordinate  phyllites),
metapsammites  (metagreywackes)  and  metaconglomerates
deposited in the shallow marine environment (Jamičić 1988).
According to Pamić & Jamičić (1986) the deepest part of RC
is represented by violet, and grey to silverish white schistose
metagreywackes  which  grade  into  quartz  metaconglomerates
in  some  places  (Fig. 2).  The  middle  parts  are  made  of  violet
and  greyish  finer-grained  schistose  metagreywackes  (Fig. 2)
interlayered with dark greyish slates containing Westphalian
microflora. The highest part of the Radlovac Complex con-
sists mostly red to brownish slates and phyllites (Fig. 2) rarely
interlayered  by  fine-grained  metapsammites.  Based  on  the
structural  and  paleofloristic  data  Jamičić  (1988)  assumed
that the RC was metamorphosed during the late stages of the
Variscan  orogeny  (Late  Paleozoic;  ~ 320—260 Ma),  while
Biševac et al. (2010), using Kübler & Árkai indices accompa-
nied  by  K-Ar  dating  of  illite-muscovite  rich  fractions,  found
evidence  for  Cretaceous  very  low-  to  low-grade  overprint
( ~ 100—80 Ma). The lower and middle parts of the RC are in-
truded  by  metabasic  rocks  which,  according  to  Pamić  &
Jamičić  (1986)  show  clear  signs  of  metamorphic  alteration
with plagioclase metamorphosed into clinozoisite and sericite
accompanied  by  newly  formed  sodic  plagioclase,  while  cli-
nopyroxene  is  moderately  to  strongly  altered  to  fine-grained
aggregate  of  chlorite,  uralite  and  epidote.  Based  on  the  field
relations  the  RC  unconformably  overlies  the  PsC  (Jamičić
1983, 1988) and contains a Westphalian microflora (Brkić et

al. 1974) which documents a Pennsylvanian age of the pro-
tolith.  Since  the  Westphalian  microflora  was  found  in  the
middle pocket of the RC, Pamić & Jamičić (1986) presumed
that the higher parts of the complex belong to the Lower Per-
mian and deeper parts probably to the Upper Devonian. Fur-
thermore,  the  K-Ar  dating  on  clinopyroxene  monomineralic
concentrate from ophitic metagabbro, which intruded the RC
(Pamić  &  Jamičić  1986),  gave  ages  of  416. 0 ± 9.0  and
318.6 ± 12.2 Ma (Pamić et al. 1988; Pamić & Lanphere 1991)
which are partly consistent with paleofloristic determinations.
The  K-Ar  age  determinations  on  two  slates  from  Paleozoic
complexes  yielded  K-Ar  whole-rock  ages  of  203.9 ± 6.9  Ma
and  100.6 ± 3.5 Ma,  which,  according  to  Pamić  et  al.  (1988),
apparently represent partially or completely reset ages, due to
subsequent  heating.  Jamičić  (1988)  proposed  a  model,  based
on  paleofloristic  and  structural  data,  in  which  the  metasedi-
mentary  rocks  of  the  Radlovac  Complex  are  considered  to
represent  the  detritus  of  the  surrounding  igneous  and  meta-
morphic  rocks  of  the  local  pre-Variscan  and  Variscan  crust
(PsC and PaC Complexes, respectively). While RC transgres-
sively overlay the PsC from one side, it is in tectonic contact
with PaC from the other (Fig. 1). The geological evolution of
the  surrounding  rocks  is  also  quite  complex  and  interesting.
The  PsC  is  assumed  to  be  formed  by  a  metamorphic  event
during the Baikalian orogeny (Late Precambrian to Early Pa-
leozoic)  and  overprinted  and  retrogressed  by  younger  meta-
morphic  events  (Jamičić  1988).  It  contains  green  schist  to
amphibolite facies rocks occurring in association with metaba-
sites.  The  K-Ar  ages  on  hornblende  monomineralic  concen-
trate  from  amphibolites  yielded  Variscan  ages  ranging  from
376.4 ± 11.5—352.6 ± 8.5 Ma (Pamić et al. 1988; Pamić 1998).
These  metamorphic  rocks  are  intruded  by  small  bodies  of
I-type  granites  of  Variscan  age  ranging  from  423.7 ± 12.9  to
336.3 ± 8.4 Ma based on the K-Ar dating of muscovite (Pamić
et al. 1988, 1996; Pamić & Lanphere 1991). The PaC endured,
according to Jamičić (1988), metamorphism and migmatitiza-
tion during the Caledonian orogeny (Ordovician to Early De-
vonian;  ~ 490—390 Ma).  It  consists  predominantly  of  S-type
granites  joined  by  migmatites  and  migmatitic  gneisses  of
Variscan age (K-Ar ages of biotite and muscovite fall between
272.2 ± 6.4—336.3 ± 8.4 Ma;  Pamić  et  al.  1988),  which  grade
into amphibolite facies sequences composed of garnetiferous
amphibolites,  paragneisses  and  mica-schists  (Pamić  1986;
Pamić & Lanphere 1991).

Regarding  the  metamorphic  evolution  of  the  Slavonian

Mountains,  there  is  a  general  agreement  about  medium-  to
high-grade pre-Variscan and Variscan metamorphism (Balen
et al. 2006; Horvath et al. 2010). Some authors attributed a
great  role  to  a  late  Variscan  low-grade  metamorphic  event
(Jamičić 1988), while new studies (Biševac et al. 2010, 2011)
show  the  existence  of  Cretaceous  low-T  regional  metamor-
phism in the area.

Analytical methods

Research on representative metasedimentary rock samples

sampled in several quarries and profiles along the roads and
rivers involved thin section and heavy mineral slide analyses

background image

5

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 1. – Tectonic setting of the Tisia Unit within the Alpine-Carpathian-Dinaric framework with the position of the Slavonian Mts and
– sketch map of Slavonian Mts (Papuk, Psunj, Ravna gore and Krndija) with defined complexes after Jamičić (1988) and approximate
position of the studied area (marked by the black box). – Simplified geological map (Jamičić & Brkić 1987) of the investigated area
showing the position of the samples within the Radlovac Complex.

background image

6

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

with a polarizing microscope, mineral chemical composition
analyses  and  age  dating  by  electron  microprobe  and  geo-
chemical whole-rock analyses.

Whole-rock analyses were performed in ACME Analytical

Laboratories Ltd., Vancouver (Canada). Following a lithium
metaborate/tetraborate  fusion  and  dilute  nitric  digestion,
trace elements were determined by ICP—MS, and major ele-
ments by ICP-ES. The analytical accuracy was controlled us-
ing  geological  standard  materials  and  is  estimated  to  be
within  a  1 %  error  (1 ,  relative)  for  most  major  elements
(exception:  ± 3 % for P

2

O

5

), and within a

 

± 15 % error range

(1 , relative) for the trace elements (incl. REEs), for values
greater than 10 times the detection limit.

Mineral analyses were carried out on a JEOL JX8600 mi-

croprobe housed at Salzburg University. A particular empha-
sis  was  placed  on  the  analysis  of  accessory  monazite  and
xenotime in order to estimate formation ages by means of the
Th-U-total  Pb  method  (Suzuki  et  al.  1991;  Montel  et  al.
1996). Monazite and xenotime were analysed following the
routine of Krenn et al. (2008). Single monazite ages and er-
rors were calculated after Montel et al. (1996), weighted av-
erage  ages  with  the  software  Isoplot  2.49e  (Ludwig  2001).

Isochron  age  was  calculated  using  the  least-squares  fitting
method of York (1966).

Whole-rock powder XRD analyses of samples (a semiquan-

titative  mineral  composition)  were  performed  on  a  Philips
X’Pert Pro diffractometer equipped with a X’celerator detec-
tor using CuK  radiation from a tube operating at 40 kV and
45 mA at Department of Geology, Faculty of Science, Univer-
sity of Zagreb. The step width was 0.017° 2  with 43 s count-
ing time per step; the samples were run between 4 and 65° 2 .

For  quantitative  heavy  mineral  analyses  metapsammites

were first crushed in a jaw crusher. The heavy minerals were
extracted from the 63—125 µm sieve fraction by gravity sepa-
ration  in  CHBr

3

  (2.87 g/cm

3

)  and  mounted  on  glass  slides.

Proportions  of  heavy  mineral  species  were  obtained  by  rib-
bon-counting (Mange & Maurer 1991) of approximately 300
non-opaque,  non-micaceous  grains  in  each  representative
sample using a polarizing microscope.

For  the  separation  of  zircons  from  rock  powder  samples

(fraction  of  250—125 µm)  a  wet  vibrating  table  was  used.
Heavy mineral fraction was collected by pipette, dried in dryer
at  50 °C  and  then  separated  by  a  permanent  magnet  and  by
magnetic  separator.  From  the  non-magnetic  fraction,  zircon

Fig. 2.  Schematic  geological  cross-
section  through  the  Radlovac  Com-
plex  (modified  and  simplified  after
Jamičić 1988) with most representa-
tive metasedimentary rocks exposed
in the area. The position of the rocks
in the figure do not reflect their ex-
act position in the geological cross-
section  on  the  left,  but  can  be  well
correlated with the division of Rad-
lovac Complex to the deepest (sam-
ples R2, R4, R5 and R8), the middle
(samples R1,  R3,  R6  and  R7)  and
the  highest  (samples R11  and  R15)
part after Pamić & Jamičić (1986).

background image

7

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 3. Macro- and microphotographs (cross-polarized light) showing field relations and some characteristic microstructural features of the
Radlovac Complex metasedimentary rocks. – Radlovac quarry near Radlovačka River in the north-east part of the complex. – Radlo-
vac Complex metasedimentary rocks along the road near Tisica quarry in the central part of the complex. – Typical metapelite (phyllite)
sample (R9) showing continuous cleavage and foliation defined by fine-grained micaceous material and elongated quartz grains. – Char-
acteristic schistose metapsammite (R1) showing well developed foliation defined by subparallel muscovite and quartz grains embedded in
fine-grained matrix of sericite, chlorite and recrystallized quartz. – Alteration in sample R1 typical for metasedimentary rocks of the Ra-
dlovac  Complex  (sericitization). f  –  Syndeformational  growth  of  sericite  strain  fringes  in  the  pressure  shadows  of  detrital  quartz  grain
(sample R14).

background image

8

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

grains were separated manually by hand-picking using bino-
cular lens. Zircon photographs used for zircon typology study
were  obtained  by  TESCAN  scanning  electron  microscope
equipped  with  back-scatter  electron  detector  and  operated  at
20 kV at the Department of Geology, Faculty of Science, Uni-
versity of Zagreb. The zircons were carbon coated.

Results

Petrography

Metasedimentary  rocks  of  the  Radlovac  Complex  are  well

exposed in several quarries and road-cuts along the Radlovač-
ka River (Fig. 1) in the central part of the complex going from
SW  to  NE  (Fig. 3a)  and  along  the  road  north  of  the  town  of
Velika (Fig. 3b). The most common metasedimentary rocks of
the  RC  are  fine-grained  metapelites  and  moderately  sorted
metapsammites. Here, the term metapelite stands for metased-
imentary  rock  containing  > 70 %  fine-grained  matrix,  while
the  term  metapsammite  is  used  for  metasedimentary  rocks
containing  < 40 % of matrix. Both groups have similar mineral
composition  with  dominant  quartz,  illite-muscovite,  chlorite
and plagioclase, subordinate K-feldspar, paragonite and hema-
tite and rare carbonate minerals (Table 1). Reddish, green and
grey coloured metapelites are characterized by typical micro-
lepidoblastic  texture,  while  characteristic  spaced  cleavage  is
defined by elongated quartz grains (20—50  m), detrital mus-
covite  flakes  and  dominant  fine-grained  micaceous-chlorite
mixture  (Fig. 3c).  Typical  metapsammites  show  schistosity
marked by subparallel muscovite flakes and elongated quartz
grains with apparent grain sizes of 50—300 µm, and compris-
ing  subordinate  plagioclase  embedded  in  clay-  to  silt-sized
matrix  of  recrystallized  quartz,  illite-muscovite  and  chlorite,
and  in  some  samples  paragonite  (Fig. 3d).  Since  the  matrix
content for all samples is relatively high and signs of mineral-

Table 1: Semiquantitative mineral composition of the Radlovac Complex metasedimentary rocks together with heavy mineral data of the
representative metapsammites.

Radlovac Complex metasedimentary rocks 

                                Metapsammites 

Metapelites 

Sample 

R1  R2  R3  R4  R5  R6  R7  R8  R9  R10 R11 R12  R13  R14  R15  R16 

Lithology 

Msn CMgr Mgr  Msn CMgr Mgr  Msn Msn  Phy  Slt  Phy  Phy  Phy  Phy  Slt  Slt 

Mineral composition 
Quartz 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Illite-muscovite 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plagioclase 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K-feldspar –

 

 

 

 

 

 x 

 

 

 

 

 

 x 

 

 

Chlorite 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hematite –

 

 x 

 

 

 

 

 x 

 x 

x  

 

Paragonite –

 

 

 

 

 

 

 

 

x –

 

 

 

 

 x 

Calcite –

 

 

 

 

 

 

 

 

 x 

 

 

 

 

 

 

 

Heavy minerals (%) 
Zircon 34 

 

 

 

15 

 

27 

35 

Tourmaline 

20 

 

 

 

  7 

 

  5 

  2 

Rutile 

  8 

 

 

 

  4 

 

  6 

  4 

Apatite 34 

 

 

 

72 

 

57 

57 

Epidote/Zoisite 

  1 

 

 

 

 

 

 + 

Monazite + 

 

 

 

 

 

  1 

 

Titanite –

 

 

 

 

 

  1 

 

Unindentified 

  3 

 

 

 

  2 

 

  3 

  2 

Msn — metasandstone  
CMgr — conglomeratic metagreywacke  
Mgr — metagreywacke  
Phy — phyllite  
Slt — slate  

 — dominant;   — abundant;   — significant; x — poor;  

+ — present, but below 0.5 %;  — not present. 

 

ogical  alteration  are  evident,  modal  composition  of  the  sam-
ples  was  not  determined.  Signs  of  alteration  of  feldspars  to
clay minerals occur in all samples (Fig. 3e). Other alterations
include  syndeformational  growth  of  sericite/quartz  strain
fringes in the pressure shadows of detrital quartz (Fig. 3f) and
plagioclase.  This  interesting  feature  indicates  the  percolation
of K-rich fluids (Sutton et al. 1990; Frimmel 1994), a charac-
teristic phenomenon for the green schist facies metasedimen-
tary rocks (Bucher & Frey 1994).

The detrital heavy mineral assemblages of the studied Ra-

dlovac representative metapsammites are dominated by apa-
tite  and  other  minerals  like  zircon,  tourmaline  and  rutile
(Table 1).  Other  heavy  minerals  such  as  epidote/zoisite,
monazite and titanite occur in trace amounts. Apatite occurs
both as fresh and partially altered grains, mostly colourless,
sometimes with a brownish core. Grains are usually irregular
in shape or stubby prisms. Zircons mostly occur as irregular
and fragmented grains, translucent to yellowish or brownish
in  colour.  Euhedral  grains  are  also  commonly  encountered.
Tourmaline grains are dominantly irregular in shape and per-
vasively  display  green-brown  to  yellowish  pleochroic  co-
lours,  although  the  prismatic  crystals  can  be  observed.
Authigenic  tourmaline  is  sporadically  encountered  as  over-
growths. Monazite is discussed in a separate chapter.

Monazite age dating

Monazite was studied in the metapsammite samples R1 and

in the metapelite sample R15 which served as two representa-
tive  samples  from  the  Radlovac  Complex.  Monazite  from
sample  R1  is  ca.  20—50 µm  large  (Fig. 4),  sub-anhedral  and
occurs in the matrix as well as inclusions in coarse muscovite
and quartz. The grain boundaries are irregular and partly re-
sorbed. The chemical Th-U-Pb dates of single monazite anal-
yses  are  listed  in  Table 2.  Analyses  from  both  core  and  rim
domains exclusively provide Variscan ages, which combined

background image

9

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 4. Back-scattered electron (BSE) images of monazite in metapsammite sample R1. Numbers refer to analyses in Table 3. Mineral ab-
breviation after Whitney & Evans (2010). Qz – quartz, Mzt – monazite, Zrn – zircon, Ms – muscovite.

Fig. 5. Th* vs. Pb (wt. %) diagram after Suzuki et al. (1991) with
monazite analyses from sample R1 and standard isochron calculated
for Variscan monazite.

Fig. 6.  Y

2

O

3

  vs.  ThO

2

  (wt. %)  plot  with  monazite  analyses  for

samples R1 and R15.

provide  a  weighted  average  age  of  330 ± 10 Ma  (95 %  conf.,
MSWD: 3.6). Figure 5 shows that the data from sample R1 is
arrange  along  the  Th*  vs.  Pb  isochron  with  a  slope  of
0.0151 ± 0.0017   (isochron  age:  335 ± 36 Ma)  and  a  Y-axis
intersection  value  of  —0.003.  Monazite  grains  in  sample  R1
are characterized by moderate to high Th, U and Y contents
(3—9 wt. % ThO

2

, 0.2—2 wt. % UO

2

, 1—4 wt. % Y

2

O

3

; Table 3;

Fig. 6) and xenotime values ranging from ca. 1—10 mol %. Ac-
cording to the monazite-xenotime miscibility gap thermometers
of Heinrich et al. (1997), Gratz & Heinrich (1997) and Pyle et
al.  (2001)  maximum  xenotime  values  of  10 mol %  imply  for-
mation temperatures of 600—800 °C (Table 2; Fig. 7).

Compared  to  monazite  grains  from  the  sample  R1,  those

from  sample  R15  are  much  smaller  ( < 10 µm)  and  have  a
much  lower  ThO

2

  ( < 1 wt. %)  and  Y

2

O

3

  ( < 0.5 wt. %)  (Ta-

ble 3; Fig. 6). Due to the low concentration of Th, U and Pb
they  could  not  be  used  for  dating  by  means  of  electron  mi-
croprobe.

Xenotime geochemistry

Xenotime was detected in sample R1. Xenotime grains are

small ( < 20 µm) and practically always in association with zir-
con  (Fig. 8).  One  type  of  xenotime  (type 1)  forms  eu-subhe-
dral,  partially  rounded  shapes  and  shows  a  zonation  in
backscattered  electron  (BSE)  imagery  (Fig. 8a).  The  other
type  of  xenotime  (type 2),  characterized  by  resorbed  and/or
dissolved boundaries, occurs as overgrowths on detrital zir-
con grains (Fig. 8b) and occasionally as vein and fracture fill
within zircon grains. These two xenotime types are also dis-

background image

10

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

criminated  according  to  their  chemistry.  Type 1  xenotime  is
characterized  by  higher  U  and  Th  (0.66—3.19 wt. %  and
0.2—0.56 wt. %,  respectively)  compared  to  type 2  xenotime
(0.18—0.26 wt. %  and  0.12—0.16 wt. %,  respectively)  (Fig. 9a).
Additionally,  type 1  xenotime  has  lower  Eu

2

O

3

  (up  to

0.12 wt. %),  Dy

2

O

3

  (2.63—4.22 wt. %)  and  Gd

2

O

3

  (3.73—

4.71 wt. %) and higher Yb

2

O

3

 (2.97—5.46 wt. %) compared to

Eu

2

O

3

  (0.93—1.11 wt. %),  Dy

2

O

3

  (4.90—5.06 wt. %)  and

Gd

2

O

3

  (8.71—9.32 wt. %)  and  Yb

2

O

(1.31—1.37 wt. %)  char-

acteristic for type 2 xenotime (Table 4; Fig. 9b and c).

Whole-rock geochemistry

The  whole-rock  element  composition  of  the  studied

metasediments  is  presented  in  Appendix.  Metapsammites
have  higher  average  SiO

2

  and  lower  Al

2

O

3

,  Fe

2

O

3

,  MgO,

Na

2

O  and  K

2

O  (Appendix)  compared  to  metapelites  which

correlates with the dominance of quartz in the metapsammites
and  that  of  clay  minerals  and  hematite  in  metapelites  (Ta-
ble 1).  Metapsammites  can  be  characterized  by  a  felsic  bulk
composition  with  ca.  61—77 wt. %  SiO

2

,

 

10—18 wt. %  Al

2

O

3

,

Table 2: Concentration (wt. %) and age data for monazite and xenotime from samples R1 and R15 calculated after Montel et al. (1996).
Th* values are after Suzuki et al. (1991). Formation temperatures of monazite calculated after Pyle et al. (2001), Heinrich et al. (1997) and
Gratz & Heinrich (1997) are also shown. ** – possible contamination due to the small grain size.

 

Formation temperature  (°C) 

Sample  

Position  Matrix 

Th 

(wt. %) 

U  

(wt. %) 

Pb  

(wt. %) 

Th*  

(wt. %) 

Age  ± 2

σ

 

(Ma) 

X(Xtm)  Pyle et al. 

(2001) 

Heinrich et al. 

(1997) 

Gratz &  

Heinrich (1997) 

Monazite 
R1 Mzt1-2 

rim 

Qz–Ms 

3.510 

1.123 

0.095 

7.153 

298  22 

0.09 

584 

674 

675 

R1 Mtz1-3 

core 

Qz–Ms 

3.447 

0.750 

0.090 

5.887 

345  27 

0.07 

518 

614 

579 

R1 Mzt2 

core 

Ms 

5.085 

0.310 

0.083 

6.092 

304  26 

0.08 

561 

653 

642 

R1 Mzt3 

core 

Qz–Ms 

5.017 

0.333 

0.076 

6.094 

281  26 

0.07 

535 

629 

603 

R1 Mzt4 

rim 

Qz–Ms 

3.739 

0.573 

0.084 

5.602 

335  28 

0.08 

555 

647 

632 

R1 Mzt5 

rim 

Qz 

4.741 

0.783 

0.113 

7.288 

347  22 

0.09 

601 

689 

700 

R1 

Mzt6 

rim  Ab–Qz 2.973 0.363 0.054  4.149  291 38  0.07 

521 

617 

584 

R1 Mzt7 

core 

Qz 

7.950 

0.158 

0.124 

8.465 

327  19 

0.05 

408 

515 

418 

R1 Mzt7 

rim 

Ms 

3.219 

0.103 

0.049 

3.554 

307  45 

0.03 

220 

344 

141 

R1 Mzt8 

core 

Qz 

5.241 

1.173 

0.125 

9.047 

309  25 

0.06 

463 

565 

498 

R1 

Mzt9 

core  Qz–Ms 6.313 1.559 0.174 11.387  343 20  0.12 

669 

751 

801 

R1 Mzt10 

rim 

Ms 

3.935 

0.518 

0.091 

5.623 

361  28 

0.03 

222 

346 

145 

R1 Mzt11 

core 

Qz 

6.541 

2.164 

0.192 

13.572 

318  17 

0.07 

520 

616 

582 

R1 Mzt12 

core 

Qz 

2.695 

0.845 

0.084 

5.446 

347  29 

0.09 

589 

679 

683 

R1 Mzt13 

rim 

Ms 

4.257 

1.168 

0.125 

8.061 

348  20 

0.06 

494 

592 

543 

R1 Mzt14 

core 

Qz 

5.124 

0.662 

0.100 

7.274 

309  22 

0.08 

573 

664 

659 

R1 

Mzt15 

rim  Qz–Ms 6.076 1.339 0.166 10.440  357 21  0.03 

301 

418 

261 

R1 Mzt16 

rim 

Qz–Ms 

4.243 

1.202 

0.133 

8.160 

365  19 

0.07 

518 

614 

578 

R1 Mzt17 

rim 

Ms 

4.793 

0.673 

0.107 

6.985 

343  23 

0.08 

569 

661 

654 

R1 Mzt18 

core 

Qz 

3.906 

0.131 

0.062 

4.332 

321  37 

0.05 

440 

543 

464 

R1 Mzt18 

rim 

Qz 

3.779 

0.121 

0.062 

4.174 

332  38 

0.06 

451 

553 

480 

R1 Mzt19 

rim 

Qz 

3.847 

0.779 

0.091 

6.377 

320  25 

0.13 

697 

776 

841 

**R15 

Mzt1 

small  Ab–Qz 0.837 0.031 0.020  0.940  –  –

 

0.02 

184 

312 

  89 

**R15 Mzt2 

small 

Qz 

0.330 

0.081 

0.027 

0.607 

 

 

0.02 

  61 

200 

–92 

**R15 Mzt3 

small 

Ms 

0.399 

0.027 

0.017 

0.491 

 

 

0.02 

160 

290 

  53 

**R15 Mzt4 

small 

Qz–Ms 

0.120 

0.109 

0.017 

0.489 

 

 

0.01 

–73 

  78 

           –289 

Xenotime 
R1 Xtm1 

core 

Qz 

0.172 

0.586 

0.048 

2.103 

 

 

 

 

 

 

R1 Xtm2 

core 

Qz 

0.471 

2.403 

0.116 

8.276 

317  27 

 

 

 

 

R1 Xtm3 

core 

Zrn 

0.130 

0.234 

0.053 

0.950 

 

 

 

 

 

 

R1 Xtm4 

core 

Qz 

0.482 

2.816 

0.127 

9.616 

298  23 

 

 

 

 

R1 Xtm5 

core 

Zrn 

0.144 

0.213 

0.023 

0.852 

 

 

 

 

 

 

R1 Xtm6 

core 

Qz 

0.492 

2.622 

0.115 

8.989 

288  25 

 

 

 

 

R1 Xtm7 

core 

Zrn 

0.108 

0.181 

0.030 

0.724 

 

 

 

 

 

 

R1 Xtm8 

core 

Zrn 

0.103 

0.160 

0.023 

0.644 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 7. Monazite formation temperature according to thermometers
of  Gratz  &  Heinrich  (1997),  Heinrich  et  al.  (1997)  and  Pyle  et  al.
(2001).

background image

11

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Sample 

R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R15 R15 

  Mzt1-2 

Mtz1-3 Mzt2 Mzt3 Mzt7 Mzt7 Mzt9 Mzt15 Mzt18 Mzt18 

** 

Mzt1 

** 

Mzt3 

Position 

rim  core core core core  rim core rim core rim core core 

Matrix 

Qz–Ms 

Qz–Ms Ms Qz–Ms Qz  Ms Qz–Ms 

Qz–Ms Qz  Qz  Ms Qz–Ms 

 

Fig. 4-2  Fig. 4-3 

 

 

 

 

Fig. 4-1 

 

 

 

 

 

SiO

2

  0.25 0.35 0.38 0.41 1.89 0.65 0.42 0.46 0.51 0.53 1.38 0.97 

P

2

O

5

  29.24 30.15 28.70 29.14 26.94 28.55 29.08 29.06 29.16 28.86 27.76 29.40 

CaO  0.93 0.79 0.87 0.91 0.20 0.11 1.47 1.30 0.52 0.47 2.43 2.61 
Y

2

O

3

  2.25 1.78 2.04 1.73 0.57 0.38 3.85 0.79 1.04 1.09 0.05 0.16 

La

2

O

3

  12.66 11.92  9.65  8.35 11.96 13.86 11.04 13.14 12.51 11.95 13.47 12.91 

Ce

2

O

3

  29.37 29.45 27.97 28.15 29.94 34.00 27.22 29.91 30.77 30.87 31.78 31.49 

Pr

2

O

3

  3.16 3.15 3.15 3.50 3.24 3.63 2.79 2.96 3.41 3.49 3.16 3.20 

Nd

2

O

3

  12.37 12.64 14.01 14.27 10.63 11.29 11.47 11.40 12.43 12.22 11.36 12.33 

Sm

2

O

3

  2.27 2.19 3.42 3.73 2.91 2.75 2.22 1.99 2.59 2.58 1.85 1.90 

Gd

2

O

3

  2.29 1.98 2.27 2.27 1.68 1.23 1.75 1.12 1.94 1.92 0.85 1.15 

Dy

2

O

3

  0.69 0.53 0.45 0.47 0.31 0.12 0.86 0.16 0.46 0.51 0.18 0.15 

Er

2

O

3

  0.14 0.09 0.08 0.09 0.05 0.01 0.08 0.05 0.06 0.07 0.01 0.04 

ThO

2

  3.99 3.92 5.79 5.71 9.05 3.66 7.18 6.91 4.44 4.30 0.38 0.45 

UO

2

 

1.27 0.85 0.35 0.38 0.18 0.12 1.77 1.52 0.15 0.14 0.09 0.03 

PbO 

0.10 0.10 0.09 0.08 0.14 0.05 0.19 0.18 0.07 0.07 0.03 0.02 

Total  101.00 99.88 99.23 99.17 99.68 100.42 101.45 100.95 100.08 99.07 94.77 96.80 

a.p.f.u. based on 4 oxygens 

Si 

0.01 0.01 0.02 0.02 0.08 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.05 0.04 

0.97 0.99 0.97 0.98 0.92 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.90 0.93 

Ca 

0.04 0.03 0.04 0.04 0.01 0.00 0.06 0.06 0.02 0.02 0.10 0.10 

0.05 0.04 0.04 0.04 0.01 0.01 0.08 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 

La 

0.18 0.17 0.14 0.12 0.18 0.20 0.16 0.19 0.18 0.18 0.19 0.18 

Ce 

0.42 0.42 0.41 0.41 0.44 0.50 0.39 0.43 0.44 0.45 0.44 0.43 

Pr 

0.05 0.04 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05 0.05 0.04 0.04 

Nd 

0.17 0.18 0.20 0.20 0.15 0.16 0.16 0.16 0.18 0.17 0.16 0.17 

Sm 

0.03 0.03 0.05 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.04 0.04 0.02 0.02 

Gd 

0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.01 0.03 0.03 0.01 0.01 

Dy 

0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 

Er 

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

Th 

0.04 0.03 0.05 0.05 0.08 0.03 0.06 0.06 0.04 0.04 0.00 0.00 

0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 

Pb 

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 

Tetr.  0.98 1.01 0.99 1.00 1.00 0.99 0.98 0.99 0.99 1.00 1.01 1.01 
A[9]  1.03 0.99 1.02 1.00 1.00 1.02 1.04 1.02 1.01 1.01 1.01 1.01 

  ** — possible contamination due to the small grain size; Tetr. = Si + P; A[9] =  REE + Th + U + Pb + Ca + Y

 

Table 3: Selected electron microprobe analyses (wt. %) of monazite from samples R1 and R15.

Fig. 8. Back-scattered electron (BSE) images of xenotime in metapsammite sample R1. – Igneous-detrital xenotime showing brighter
and darker domains. – Hydrothermal xenotime occurring as overgrowth on detrital zircon grain. Mineral abbreviations after Whitney &
Evans (2010). Qz – quartz, Xtm –xenotime, Zrn – zircon, Ms – muscovite, Ilm – ilmenite.

background image

12

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

1—6 wt. %  Fe

2

O

3

  (Appendix)  while  metapelites  contain  ca.

49—62 wt. %  SiO

2

,  15—27 wt. %  Al

2

O

3

  and  6—7 wt. %  Fe

2

O

3

(Appendix). However, due to the varying clay fraction in meta-
psammites with up to 40 %, some of them overlap chemically
with metapelites and show relatively high A/CNK (Appendix).

Zr/Sc  and  Hf/Sc  ratios  for  metapsammites  (12—39  and

0.3—1.2,  respectively)  are  somewhat  higher  then  those  for
metapelites (8—16 and 0.2—0.5, respectively) (Appendix). The
discrimination  scheme  of  Roser  &  Korsch  (1988)  based  on
major elements shown in Fig. 10 indicate dominant input from
primary  felsic  sources  for  metapelites,  while  metapsammites
fall into the border of the recycled sources field and primary
felsic  source  field  (Fig. 10).  The  diagrams  shown  in  Fig. 11,
which are based on trace, relatively immobile, elements indi-
cate dominant input of felsic igneous rocks for all samples.

Eu  anomalies  (Eu/Eu* = 0.6—0.8  for  metapsammites;

Eu/Eu* = 0.6—0.7  for  metapelites)  are  present  (Appendix).

Table 4: Electron microprobe analyses (wt. %) of xenotime from sample R1.

Sample  

R1 Xtm1 

R1 Xtm2 

R1 Xtm3 

R1 Xtm4 

R1 Xtm5 

R1 Xtm6 

R1 Xtm7 

R1 Xtm8 

Position core core  core  core core core core  core 
Matrix 

Qz 

Qz Zrn Qz Zrn Qz Zrn  Zrn 

Origin 

Igneous- 

detrital 

Igneous- 

detrital 

Hydrothermal 

Igneous- 

detrital 

Hydrothermal 

Igneous- 

detrital 

Hydrothermal Hydrothermal 

SiO

2

  0.02 0.71  0.11  0.77 0.14 0.64 0.10  0.17 

Al

2

O

3

  0.00 0.00  0.24  0.11 0.23 0.00 0.04  0.08 

P

2

O

5

 

      35.67  

      35.33 

          35.52 

      34.04 

        35.42 

      35.23 

        34.76 

          34.57 

CaO   

0.06 0.03  0.08  0.02 0.13 0.02 0.13  0.14 

Y

2

O

3

 

      45.34 

      42.49 

          42.01 

      42.14 

        42.84 

      43.24 

        43.76 

          43.58 

La

2

O

3

  0.01 0.09  0.00  0.00 0.05 0.10 0.11  0.10 

Ce

2

O

3

  0.18 0.12  0.14  0.10 0.10 0.00 0.16  0.10 

Pr

2

O

3

  0.21 0.00  0.01  0.21 0.09 0.09 0.16  0.08 

Nd

2

O

3

  0.55 0.21  0.53  0.23 0.52 0.28 0.63  0.68 

Sm

2

O

3

  0.52 0.40  1.48  0.41 1.38 0.24 1.48  1.53 

Eu

2

O

3

  0.00 0.12  0.93  0.00 0.95 0.00 1.11  0.98 

Gd

2

O

3

  4.71 3.88  8.89  3.73 9.11 3.75 8.71  9.32 

Dy

2

O

3

  4.22 2.71  4.90  2.69 4.92 2.63 5.07  5.06 

Er

2

O

3

 3.30 

4.18 2.44 4.31 2.42 4.45 2.28  2.45 

Yb

2

O3 2.97 5.01  1.31  5.46 1.33 5.40 1.37  1.34 

ThO

2

  0.20 0.54  0.15  0.55 0.16 0.56 0.12  0.12 

UO

2

  0.66 2.73  0.26  3.19 0.24 2.97 0.20  0.18 

PbO  0.04 0.12  0.06  0.13 0.03 0.10 0.03  0.03 
Total 

     98.66 

      98.67 

          99.06 

      98.13 

      100.09 

      99.72 

      100.26 

        100.58 

a.p.f.u. based on 4 oxygens 

Si 

0.001 0.024  0.004  0.026 0.005 0.021 0.003  0.006 

1.004 1.000  1.004  0.982 0.995 0.994 0.985  0.979 

Al 

0.000 0.000  0.009  0.004 0.009 0.000 0.002  0.003 

Ca 

0.002 0.001  0.003  0.001 0.004 0.001 0.005  0.005 

0.802 0.756  0.746  0.764 0.757 0.767 0.779  0.776 

La 

0.000 0.001  0.000  0.000 0.001 0.001 0.001  0.001 

Ce 

0.002 0.001  0.002  0.001 0.001 0.000 0.002  0.001 

Pr 

0.002 0.000  0.000  0.003 0.001 0.001 0.002  0.001 

Nd 

0.007 0.003  0.006  0.003 0.006 0.003 0.007  0.008 

Sm 

0.006 0.005  0.017  0.005 0.016 0.003 0.017  0.018 

Gd 

0.052 0.043  0.098  0.042 0.100 0.041 0.097  0.103 

Eu 

0.000 0.001  0.011  0.000 0.011 0.000 0.013  0.011 

Dy 

0.045 0.029  0.053  0.030 0.053 0.028 0.055  0.055 

Er 

0.034 0.044  0.026  0.046 0.025 0.047 0.024  0.026 

Yb 

0.030 0.051  0.013  0.057 0.013 0.055 0.014  0.014 

Th 

0.001 0.004  0.001  0.004 0.001 0.004 0.001  0.001 

0.005 0.020  0.002  0.024 0.002 0.022 0.002  0.001 

Pb 

0.000 0.001  0.001  0.001 0.000 0.001 0.000  0.000 

Tetr. 

1.005 1.024  1.008  1.009 1.001 1.015 0.989  0.987 

A[9] 

0.990 0.961  0.988  0.985 1.001 0.974 1.020  1.024 

Tetr. = Si + P; A[9] =  REE + Th + U + Pb + Ca + Y  

 

The values of provenance-indicative element ratios for both
investigated  groups  of  samples,  such  as  Th/Sc,  Th/Co  and
La/Sc (Appendix), are close or slightly above those for Upper
Continental  Crust  (UCC),  and  according  to  Cullers  (2000,
2002)  and  McLennan  et  al.  (1993)  indicate  dominant  felsic
protolith source (Figs. 11 and 12).

The REE signatures of metapsammites and metapelites are

similar  and  match  those  from  the  NASC  (North  American
Shale Composite) and UCC (Fig. 13). The REE development
of  the  surrounding  older  crystalline  complexes,  namely  the
Papuk Complex and the Psunj Complex (Fig. 13) can hardly
be discriminated.

Zircon typology

Zircon grains from representative metapsammites (R1 and

R2) were studied by means of zircon typology (Pupin 1980).

background image

13

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 9. Discrimination diagrams for igneous-detrital and hydrother-
mal xenotime. On each diagram data from Kositcin at al. (2003) are
plotted as referent values for igneous-detrital and hydrothermal xe-
notime. – Plot of U/Th against U (ppm) used for discrimination
of xenotime types. – The Gd vs. Yb (wt. %) discrimination dia-
gram which separates hydrothermal xenotime from igneous-detrital
xenotime. – The Gd/Yb vs. Gd (wt. %) which clearly discrimi-
nates between igneous-detrital and hydrothermal xenotime.

Fig. 11. a – Plot of Zr/Sc vs. Th/Sc showing a magmatic-arc trend
(McLennan et al. 1993; Willan 2003). Plutonic equivalents plot in
similar  place.  b  –  Plot  of  La/Sc  vs.  Th/Co  after  Cullers  (2002).
UCC  –  Upper  Continental  Crust  (Taylor  &  McLennan  1985);
NASC – North American Shale Composite (Gromet et al. 1984).

Fig. 10. Major element discrimination scheme for metasedimentary
rocks  of  the  Radlovac  Complex  irrespective  of  grain  size,  which
takes major elements (Al, Fe, Mg, Ti, K, Na and Ca) into account.
Diagram  after  Roser  &  Korsch  (1988).  F1  –  Discriminant  func-
tion 1; F2 – Discriminant function 2.

background image

14

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 12. Metasedimentary rocks from the Radlovac Complex together with referent rocks from the Papuk and Psunj Complexes in trace ele-
ment diagrams with discrimination fields after Bathia & Crook (1986). ACM – active continental margin, CIArc – continental island
arc, OIArc – oceanic island arc, PM – passive margin, UCC – Upper Continental Crust (Taylor & McLennan 1985), NASC – North
American Shale Composite (Gromet et al. 1984).

The results are presented using zircon morphology diagrams
onto  which  their  typology  was  plotted  (Fig. 14).  Although,
great diversity of zircon types is obvious, the S-type zircons
with  dominant  {101}  pyramid  and  {100}  prism  prevail
(Fig. 14).  Most  zircons  have  the  length/width  ratio  ranging
from 1.5—3 (Fig. 14).

Discussion

Sources of metasedimentary rocks

Monazite, xenotime and the spectrum of heavy earth min-

erals  suggest  that  one  major  source  for  the  Radlovac  Com-
plex  metasedimentary  rocks  were  felsic,  igneous  rocks  of
Variscan  age.  The  Variscan  age  is  supported  by  monazite
from sample R1 (Table 2). From the high xenotime contents
and Y-rich monazite, which suggest formation temperatures
of  > 600—800 °C, it can be concluded that these Y-rich mona-
zite grains come from a magmatic source because metamor-
phic  rocks  from  the  older  surrounding  complexes  never
experienced such high temperatures. In the case of monazite
with lower Y-contents it is not clear if they come from mag-
matic or metamorphic rocks. However, it is important to note
that the wide Y-, Th- and U spread observed in the monazite
under  study,  is  not  untypical  for  grains,  which  formed  in  a
magmatic milieu (e.g. Förster 1998; Förster et al. 2008).

Another  argument  therefore  that  the  sediments  were  fed

strongly  by  magmatic  igneous  rocks  is  the  chemistry  and
morphology of type 1 xenotime. Type 1 xenotime can be in-
terpreted  as  igneous-detrital,  while  type 2  xenotime  is  hy-
drothermal  (Fig. 9).  This  is  further  confirmed  by  their
discrepancy  in  chemistry.  The  observed  zonation  in  type 1
xenotime  (Fig. 8),  which  is,  according  to  Kositcin  et  al.

Fig. 13. Chondrite normalized REE patterns of the Radlovac Com-
plex  metasedimentary  rocks.  Characteristic  rocks  from  the  Papuk
and  Psunj  Complexes,  together  with  UCC  –  Upper  Continental
Crust  (Taylor  &  McLennan  1985)  and  NASC  –  North  American
Shale Composite (Gromet et al. 1984) are also plotted for compari-
son. The chondrite values are from Sun & McDonough (1989).

background image

15

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Fig. 14. Zircon typology diagrams for samples R1 and R2 together with some of the most abundant zircon types (after Pupin 1980) and
Length/Width histograms. “n” refers to number of zircons analysed.

background image

16

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

(2003), a direct consequence of variable degrees of substitu-
tion of HREEs, U and Th for Y during magmatic growth, is
consistent with their igneous origin. This is in good correla-
tion with xenotime data of varied origin (igneous, hydrother-
mal  and  diagenetic)  known  from  the  literature  (Kositcin  et
al.  2003  and  references  therein)  (Fig. 9).  Diagenetic  xeno-
time  was  not  detected.  Although,  the  xenotime  grains  were
not suitable for dating due to low Th (especially hydrother-
mal  grains),  the  igneous-detrital  xenotime  seems  to  be
Variscan (Table 2) implying a Variscan igneous source con-
sistent with the detrital monazite ages.

In the case of the hydrothermal xenotime it is possible that

they formed during the Alpine metamorphism.

Monazite  grains  found  in  samples  R15  are  smaller  and

have  lower  Th  and  Y  content  indicative  for  low  formation
temperatures (e.g. Read et al. 1987; Rasmussen et al. 2001,
2007; Evans et al. 2002; Rasmussen & Muhling 2007, 2009;
Wan et al. 2007; Wilby et al. 2007), all the more, as the bulk
has  relatively  high  Th  and  Y  contents  (Appendix).  Bearing
in  mind  the  age  dating  and  temperatures  recorded  on  illite
fractions presented in Biševac et al. (2009, 2010), we can as-
sume  that  the  population  of  Th-  and  Y-monazites  found  in
sample R15 are Alpine (Cretaceous).

Heavy mineral assemblage

Heavy  mineral  analysis  is  one  of  the  most  sensitive  and

widely-used  techniques  for  determination  of  the  provenance
of  (meta)sedimentary  rocks  providing  constraints  on  the
mineralogical  nature  of  the  source  terrains  (Morton  &
Hallsworth 1999). The detrital heavy mineral assemblages of
Radlovac  Complex  representative  metapsammites  are  domi-
nated  by  apatite  and  minerals  like  zircon,  tourmaline  and
rutile. Additionally, minor quantity of epidote/zoisite, mona-
zite and titanite can be found. Since the weathering of the par-
ent rocks is a very important factor controlling the diversity of
detrital heavy minerals in weathering profiles and later during
sedimentation,  the  heavy  mineral  assemblage  of  Radlovac
representative  metapsammites  indicate  weathering-limited
erosion.  Under  such  conditions  detritus  is  quickly  removed
without  significant  modification  by  chemical  weathering
(Johnsson et al. 1991), consistent with the presence of detrital
apatite as the most abundant, but least stable mineral in weath-
ering profile (Morton & Hallsworth 1999). Since apatite is a
useful key mineral to detect the influence of acidic groundwa-
ter  percolation  and  tends  to  be  unstable  under  acidic  condi-
tions  (Morton  &  Hallsworth  1999),  its  high  abundance
indicates the lack of acidic condition. The occurrence of other
minerals (zircon, tourmaline and rutile) is not surprising since
they show high stability in weathering profiles, but the presence
of epidote/zoisite and lack of garnet and staurolite belonging to
intermediate  stability  group  (Morton  &  Hallsworth  1999)  as
well as, for example, pyroxenes, calcic amphibole or olivine in-
dicate  that  metamorphic  and/or  basic  igneous  rocks  did  not
serve  as  source  rocks  for  the  Radlovac  Complex  metasedi-
mentary rocks. The presence of detrital igneous monazite and
xenotime further argue for felsic igneous rocks as protolith.

Zircons occur both as irregular fragmented grains and as eu-

hedral grains. The higher degree of roundness for some zircon

grains  than  for  quartz  and  feldspar  grains  in  coarser-grained
samples is probably the result of a minor degree of sedimentary
recycling, since zircons are less prone to crystal growth dur-
ing  low-grade  metamorphism  than  are  quartz  and  feldspar
(Augustsson  &  Bahlburg  2008).  The  euhedral  to  slightly
abraded zircon originated mainly from I-type and subordinately
S-type granites (Fig. 14), also indicating that the protolith ma-
terial  is  characterized  by  shorter  transportation  paths.  The
length/width  ratio  of  zircons  show  that  they  originated  from
magma  characterized  by  slow  to  intermediate  crystallization.
The presence of euhedral zircons in association with prismatic
crystals of tourmaline highlights the significance of the first-
cycle input as well as short transportation.

Geochemistry

The variation of major elements between the two groups of

samples  (metapelites  and  metapsammites)  primarily  reflects
the  effect  of  grain  size.  Since  metapelites  contain  more  clay
fraction  it  is  expected  to  be  richer  in,  for  example,  Al

2

O

3

,

Fe

2

O

or Na

2

O. The bulk chemistry as well as La/Sc, Th/Sc,

La/Co,  Th/Co  and  Th/Cr  values  for  both  metapelites  and
metapsammites  (Appendix),  which  are,  according  to  Cullers
(2000), indicative when evaluating source rocks, point to fel-
sic igneous rocks as protolith for RC metasedimentary rocks.
This is in good correlation with the heavy mineral assemblage
discussed earlier and other discrimination diagrams (Figs. 10,
11 and 12). The diagram in Figure 12 shows that some meta-
psammite  samples  (R2  and  R5)  (Fig. 2)  plot  in  the  passive
margin field (Fig. 12), which can indicate that they comprise
felsic,  old  crustal,  recycled  detritus  (Augustsson  &  Bahlburg
2008). The other metapsammite samples show a trend, which
can be interpreted as due to temporal compositional variations
of the provenance (Fig. 11).

Metapelites  have  a  REE  concentration  and  a  Th/Sc,  Th/Co

and La/Sc similar to that of UCC (Fig. 11), while the REE con-
centrations  for  metapsammites  are  lower  than  UCC  (Fig. 13)
and Th/Sc, Th/Co and La/Sc values are higher than UCC (Ap-
pendix).  Although,  this  could  imply  that  metapsammites  were
partly affected by sedimentary recycling as discussed earlier, at
least during the initial stages of Radlovac Complex sedimenta-
tion,  we  believe  this  is  the  direct  consequence  of  Sc  content
controlled by grain-size, namely the abundant clay minerals in
metapelites.  Since  Sc  is  often  deposited  in  clay  minerals  to-
gether with iron and aluminium due to their similar ionic radius
(Das et al. 1971), this is in good agreement with higher content
of both Al

2

O

3

 and Fe

2

O

3

 (Appendix) in metapelites indicating

the  higher  phyllosilicate  content  mostly  related  to  the  fine-
grained  matrix  consisting  predominately  of  illite-muscovite,
chlorite  and  hematite.  Eu  anomalies  (Eu/Eu* = 0.6—0.8  for
metapsammites;  Eu/Eu* = 0.6—0.7  for  metapelites)  are  similar
for both groups and reflect lithospheric or intracrustal fraction-
ation  or  the  breakdown  of  feldspar  during  weathering  and/or
metamorphic processes (see Condie et al. 1995).

Paleogeological settings

Paleogeological  settings  can  be  estimated  on  the  basis  of

discrimination  diagrams  using  major  element  and  trace  ele-

background image

17

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

ment  data.  However,  since  the  chemistry  of  the  major  ele-
ments can be modified in conditions of very low- to low-grade
metamorphism due to their mobility, trace elements and lan-
thanides are frequently used for investigating the paleogeolog-
ical  setting  of  low-grade  metasedimentary  rocks.  Elements
such as La, Ce, Nd, Y, Th, Zr, Hf, Nb, Ti, and Sc are consid-
ered as the best indicators (Holland 1978; Bathia 1985; Bathia
& Crook 1986; McLennan et al. 1993; Slack & Hoy 2000) and
were used here to identify the geotectonic setting of the Radlo-
vac  metasedimentary  rocks.  Most  of  the  samples  plot  into
field of continental island arc, very similar to UCC and NASC
(Fig. 12). In this geotectonic environment depositional basins
were  formed  on  a  well-developed  continental  crust  or  thin
continental margin. Sediments deposited along the continental
island arc would be expected to be immature and less recycled
due to smaller individual catchment areas, shorter transporta-
tion  path  and  intermediate-quick  storage  which  is  in  agree-
ment with the chemical “signature” of the samples presented
here.  Comparison  to  data  from  the  presently  exposed  sur-
rounding basement rocks of the Slavonia Mts imply that local
Variscan  crust  could  serve  as  the  protolith  for  the  Radlovac
Complex  metasedimentary  rocks  (Fig. 12).  Granitoid  bodies
of I- and S-type characteristic for the area together with mig-
matites and migmatitic gneisses characteristic for Papuk Com-
plex served as the protolith for all the samples deposited in the
continental  island  arc.  Zircon  typology  studies  of  metapsam-
mites  of  the  Radlovac  Complex  (Fig. 14)  compared  with  zir-
cons  of  representative  samples  of  Papuk  Complex  show  great
similarity and further confirm their genetic connection (Biševac
2009).  Metapsammites  characteristic  for  the  lower  part  of  the
Radlovac Complex (R2 and R5) and granitoid rocks character-
istic for Psunj Complex projected in passive margin field imply-
ing their genetic connection. This is in good agreement with the
model  proposed  by  Jamičić  (1988)  according  to  which  the
Psunj  Complex  rocks  served  as  the  dominant  protolith  during
the initial phases of the Radlovac Complex sedimentation.

Conclusions

1.  Monazite,  xenotime  and  the  spectrum  of  heavy  earth

minerals  suggest  that  one  major  source  for  the  Radlovac
Complex metasedimentary rocks was felsic, igneous rocks of
Variscan  age.  The  Variscan  age  is  supported  by  chemical
Th-U-Pb monazite age dating. From the high xenotime con-
tents and Y-rich monazite, which suggest formation temper-
atures  of  > 600—800 °C,  we  can  conclude  that  the  Y-rich
monazite grains come from a magmatic source.

2. The chemistry and morphology of type 1 xenotime (igne-

ous-detrital)  is  another  argument  that  the  metasedimentary
rocks  of  the  Radlovac  Complex  were  fed  strongly  by  mag-
matic  igneous  rocks.  Observed  zonation  in  type 1  xenotime
as a direct consequence of variable degrees of substitution of
HREEs, U and Th for Y during magmatic growth, is consis-
tent with their igneous origin. The igneous-detrital xenotime
seems  to  be  Variscan  implying  a  Variscan  igneous  source
consistent with the detrital monazite ages.

3. The detrital heavy mineral assemblages of the Radlovac

Complex  representative  metapsammites  are  dominated  by

apatite  and  minerals  like  zircon,  tourmaline  and  rutile  ac-
companied  by  minor  quantities  of  epidote/zoisite,  monazite
and titanite. Such assemblages further argue for felsic igne-
ous rocks as protoliths.

4. The bulk chemistry as well as La/Sc, Th/Sc, La/Co, Th/Co

and  Th/Cr  values  for  both  metapelites  and  metapsammites
point  to  felsic  igneous  rocks  as  protoliths  for  the  Radlovac
Complex metasedimentary rocks. This is in good correlation
with the heavy mineral assemblage.

5. Elements such as La, Ce, Nd, Y, Th, Zr, Hf, Nb, Ti, and

Sc were used to identify the geotectonic setting of the Radlo-
vac  metasedimentary  rocks.  Most  of  the  samples  plot  into
the field of continental island arcs, very similar to UCC and
NASC.  In  this  geotectonic  environment  depositional  basins
were  formed  on  a  well-developed  continental  crust  or  thin
continental margin.

6. Comparison  to  the  presently  exposed  surrounding  base-

ment  rocks  of  the  Slavonian  Mts,  data  implies  that  local
Variscan crust could serve as protolith for the Radlovac Com-
plex  metasedimentary  rocks.  The  granitoid  bodies  of  I-  and
S-type  characteristic  for  the  area  together  with  migmatites
and  migmatitic  gneisses  characteristic  for  Papuk  Complex
served as protolith for all samples deposited in the continen-
tal island arc.

7. The provenance study of the RC metasedimentary rocks

based on Th-U-Pb monazite chemical age dating, heavy min-
eral  assemblage  and  whole-rock  geochemistry  leads  to  the
conclusion  that  the  metasedimentary  rocks  of  the  Radlovac
Complex  represent  the  detritus  of  the  local  Variscan  crust,
while Papuk Complex rocks were dominant source material.

8. The identification of the provenance in this study resulted

from  combination  of  several  independent  analytical  tech-
niques  supporting  the  importance  of  combining  different
methods in provenance studies.

Acknowledgments: The authors would like to thank the re-
viewers for their stimulating and constructive comments, as
well  as  the  Editor  for  handling  the  manuscript.  This  study
was  supported  by  the  Croatian  Ministry  of  Science,  Educa-
tion  and  Sports,  Project  No.  119-1191155-1156  and  by  the
Austrian Science Foundation (FWF), Project No. 22408.

References

Augustsson  C.  &  Bahlburg  H.  2008:  Provenance  of  late  Palaeozoic

metasediments of the Patagonian proto-Pacific margin (southern-
most Chile and Argentina). Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.)
97, 71—88.

Balen D., Horváth P., Tomljenović B., Finger F., Humer B., Pamić

J.  &  Árkai  P.  2006:  A  record  of  pre-Variscian  Barrovian  re-
gional  metamorphism  in  the  eastern  part  of  Slavonian  Moun-
tains (NE Croatia). Miner. Petrology 87, 143—162.

Bathia M.R. 1985: Rare element geochemistry of Australian Paleo-

zoic greywackes and mudrocks: Provenance and tectonic con-
trol. Sed. Geol. 45, 97—113.

Bathia M.R. & Crook K.A.W. 1986: Trace elements characteristics

of graywackes and tectonic setting discriminations of sedimen-
tary basins. Contr. Mineral. Petrology 92, 181—193.

Biševac  V.  2009:  Provenance,  age  and  degree  of  metamorphism  of

background image

18

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

the Radlovac metamorphic complex. PhD Thesis, Univ. Zagreb,
1—304 (in Croatian).

Biševac V., Balen D., Tibljaš D. & Španić D. 2009: Preliminary re-

sults on degree of thermal alteration recorded in the eastern part
of Mt. Papuk, Slavonia, Croatia. Geol. Croatica 62, 1, 63—71.

Biševac V., Balogh K., Balen D. & Tibljaš D. 2010: Eoalpine (Creta-

ceous) very low- to low-grade metamorphism recorded on the il-
lite-muscovite-rich fraction of metasediments from South Tisia
(eastern Mt Papuk, Croatia). Geol. Carpathica 61, 6, 469—481.

Biševac V., Krenn E., Balen D., Finger F. & Balogh K. 2011: Petro-

graphic,  geochemical  and  geochronological  investigation  on
granitic pebbles from Permotriassic metasediments of the Tisia
terrain (eastern Papuk). Miner. Petrology 102, 163—180.

Brkić M., Jamičić D. & Pantić N. 1974: Carboniferous deposits in

Mount Papuk (northeastern Croatia). Geol. Vjes. 27, 53—58 (in
Croatian).

Bucher L. & Frey M. 1994: Petrogenesis of metamorphic rocks. 6th

edition. Springer Verlag, Berlin, 1—318.

Condie  K.C.,  Dengate  J.  &  Cullers  R.L.  1995:  Behavior  of  rare

earth elements in a paleoweathering profile on granodiorite in
the  front  range,  Colorado,  USA.  Geochim.  Cosmochim.  Acta
59, 279—294.

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

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

Csontos L. & Vörös A. 2004: Mesozoic plate tectonics reconstruc-

tion  of  the  Carpathian  region.  Palaeogeogr.  Palaeoclimatol.
Palaeoecol. 
210, 1—56.

Cullers R.L. 2000: The geochemistry of shales, siltstones and sand-

stones  of  Pennsylvanian-Permian  age,  Colorado,  U.S.A.:  im-
plications for provenance and metamorphic studies. Lithos 51,
305—327.

Cullers  R.L.  2002:  Implications  of  elemental  concentrations  for

provenance,  redox  conditions,  and  metamorphic  studies  of
shales  and  limestones  near  Pueblo,  CO,  USA.  Chem.  Geol.
191, 4, 305—327.

Das H.A., Zonderhuis I. & Marel H.W. van der 1971: Scandium in

rocks, minerlas and sediments and its relations to iron and alu-
minium. Contr. Mineral. Petrology 32, 231—244.

Evans J.A., Jalasiewicz J.A., Fletcher I.R., Rasmussen B. & Pearce

N.J.G.  2002:  Dating  diagenetic  monazite  in  mudrocks:  con-
straining the oil window? Geol. Soc., Spec. Publ. 159, 619—622.

Förster  H.J.  1998:  The  chemical  composition  of  REE-Y-Th-U  rich

accessory  minerals  from  the  peraluminous  granits  from  the
Erzgebirge-Fichtelgebirge  region,  German.  Part 1:  The  mona-
zite-  (Ce)-brabantite  solid  solution  series.  Amer.  Mineralogist
83, 259—273.

Förster H.J., Rhede D. & Hecht L. 2008: Chemical composition of ra-

dioactive accessory minerals: implications for the evolution, al-
teration, age, and uranium fertility of the Fichtelgebirge granites
(NE Bavaria, Germany). Neu. Jb. Mineral. Abh. 185, 161—182.

Frimmel H.E. 1994: Metamorphism of Witwatersrand gold. Explo-

ration and Mining Geology 3, 357—370.

Fülöp J., Brezsnyansky K. & Hass J. 1987: The new map of basin

basement of Hungary. Acta Geol. Hung. 30, 3—20.

Géczy B. 1973: The origin of the Jurassic faunal provinces and  the

Mediterranean plate tectonics. Ann. Univ. Sci. Budapest, Eötvös
Nom. Sect. Geol. 
16, 99—114.

Gratz R. & Heinrich W. 1997: Monazite-xenotime thermobarome-

try: experimental calibration of the miscibility gap in the sys-
tem CePO

4

—YPO

4

Amer. Mineralogist 82, 772—780.

Gromet L.P., Dymek R.F., Haskin L.A. & Korotev R.F. 1984: The

“North American shale composite”: its compilation, major and
trace  element  characteristics.  Geochim.  Cosmochim.  Acta  48,
2469—2482.

Haas  J.  &  Péró  C.  2004:  Mesozoic  evolution  of  the  Tisza  Mega-

unit. Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.) 93, 297—313.

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

A.,  Koronkai  B.,  Kovács  S.  &  Felgenkauer  E.R.  2000:  Com-
plex strucutre pattern of the Alpine-Dinnaridic-Pannonian tri-
ple junction. Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.) 89, 377—389.

Hallsworth  C.R.,  Morton  A.C.,  Claoue’-Long  J.  &  Fanning  C.M.

2000:  Carboniferous  sand  provenance  in  the  Pennine  Basin,
UK:  constraints  from  heavy  mineral  and  detrital  zircon  age
data. Sed. Geol. 137, 147—185.

Heinrich  W.,  Andrehs  G.  &  Franz  G.  1997:  Monazite—xenotime

miscibility  gap  thermometry.  I.  An  empirical  calibration.  J.
Metamorph. Geology
 15, 3—16.

Holland  H.D.  1978: The  chemistry  of  the  atmosphere  and  oceans.

Wiley, New York, 1—351.

Horváth P., Balen D., Finger F., Tomljenović B. & Krenn E. 2010:

Contrasting  P-T-t  paths  from  the  basement  of  the  Tisia  Unit
(Slavonian Mts., NE Croatia): application of quantitative phase
diagrams and monazite age dating. Lithos 117, 269—282.

Jamičić  D.  1983:  Structural  fabric  of  the  metamorphosed  rocks  of

Mt. Krndija and the eastern part of Mt. Papuk. Geol. Vjes. 36,
51—72 (in Croatian).

Jamičić D. 1988: Structural fabric of the Slavonian Mts. (northern

Papuk, Psunj, Krndija). PhD Thesis, Univ. Zagreb, 1—152 (in
Croatian).

Jamičić D. & Brkić M. 1987: Basic Geological Map of Yugoslavia

in scale 1 : 100,000, sheet Orahovica L 33—96. Sav. Geol. Inst.,
Beograd.

Jamičić D., Brkić M., Crnko J. & Vragović M. 1987: Basic Geolog-

ical  Map  of  Yugoslavia  –  Explanatory  notes  for  sheet  Ora-
hovica L 33—96. Fed. Geol. Inst. Beograd, 1—72 (in Croatian).

Johnsson M.J., Stallard R.F. & Lundberg N. 1991: Controls on the

composition of fluvial sands from a tropical weathering envi-
ronment: Sands of the Orinoco drainage basin, Venezuela and
Colombia. Bull. Geol. Soc. Amer. 103, 1622—1647.

Kositcin  N.,  McNaughton  N.J.,  Griffin  B.J.,  Fletcher  I.R.,  Groves

D.I. & Rasmussen B. 2003: Textural and geochemical discrim-
ination  between  xenotime  of  different  origin  in  the  Archaean
Witwatersrand  Basin,  South  Africa.  Geochim.  Cosmochim.
Acta
 67, 709—731.

Krenn  E.,  Ustaszewski  K.  &  Finger  F.  2008:  Detrital  and  newly

formed metamorphic monazite in amphibolite-facies metapelites
from the Motajica Massif, Bosnia. Chem. Geol. 254, 164—174.

Ludwig K.R. 2001: Isoplot/Ex, Version 2.49e. A Geochronological

Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronological Cen-
ter Special Publications.

Mange  M.A.  &  Maurer  H.F.W.  1991:  Heavy  minerals  in  colour.

Chapman and Hall, London, 1—147.

Márton E. 2000: The Tisza Megatectonic Unit in the light of paleo-

magnetic data. Acta Geol. Hung. 43, 3, 329—343.

Márton  E.  2001:  Tectonic  implications  of  Tertiary  paleomagnetic

results  from  the  PANCARDI  area  (Hungarian  contribution).
Acta Geol. Hung. 44, 135—144.

McLennan  S.M.,  Hemming  S.,  McDaniel  D.K.  &  Hanson  G.N.

1993:  Gechemical  approaches  to  sedimentation,  provenance
and tectonics. In: Johnsson M.J. & Basu A. (Eds.): Processes
controlling  the  composition  of  clastic  sediments.  Geol.  Soc.
Amer., Spec. Pap.
 284, 21—40.

Meinhold G., Kostopoulos D. & Reischmann T. 2007: Geochemical

constraints on the provenance and depositional setting of sedi-
mentary rocks from the islands of Chios, Inousses and Psara,
Aegean Sea, Greece: implications for the evolution of Palaeo-
tethys. J. Geol. Soc. London 164, 1145—1163.

Mikes T., Christ D., Petri R., Dunkl I., Frei D., Báldi-Beke M., Reit-

ner  J.,  Wemmer  K.,  Hrvatović  H.  &  von  Eynatten  H.  2008:
Provenance  of  the  Bosnian  Flysch.  Swiss  J.  Geosci.  101,  1,
31—54.

Montel  J.M.,  Foret  S.,  Veschambre  M.,  Nicollet  C.  &  Provost  A.

background image

19

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

1996:  Electron  microprobe  dating  of  monazite.  Chem.  Geol.
131, 37—53.

Morton  A.C.  &  Hallsworth  C.R.  1999:  Processes  controlling  the

composition of heavy mineral assemblages in sandstones. Sed.
Geol.
 124, 3—29.

Pamić  J.  1986:  Magmatic  and  metamorphic  complexes  of  the  ad-

joining  area  of  the  northernmost  Dinarides  and  Pannonian
Mass. Acta Geol. Hung. 29, 203—220.

Pamić J. 1998: Crystalline basement of the South Pannonian Basin

based on surface and subsurface data. Nafta 49, 371—390.

Pamić J. & Jamičić D. 1986: Metabasic intrusive rocks from the Pa-

leozoic Radlovac complex of Mt. Papuk in Slavonija (northern
Croatia). Rad JAZU 424, 97—125.

Pamić J. & Lanphere M. 1991: Hercynian granites and metamorphic

rocks of the Mts. Papuk, Psunj, Krndija and surrounding base-
ment  of  the  Pannonian  Basin,  North  Croatia.  Monograph.
Geologija
 34, 81—235 (in Croatian).

Pamić J. & Jurković I. 2002: Paleozoic tectonostratigraphic units of

the  northwest  and  central  Dinarides  and  the  adjoining  South
Tisia. Int. J. Earth Sci. 91, 538—554.

Pamić  J.,  Lanphere  M.  &  McKee  E.  1988:  Radiometric  ages  of

metamorphic  and  associated  igneous  rocks  of  the  Slavonian
Mountains in the southern part of Pannonian Basin, Yugoslavia.
Acta Geol. 18, 13—39.

Pamić  J.,  Lanphere  M.  &  Belak  M.  1996:  Hercynian  I-type  and

S-type granitoids from the Slavonian Mountains (southern Pan-
nonian, north Croatia). Neu. Jb. Mineral. Abh. 171, 155—186.

Pamić J., Balen D. & Tibljaš D. 2002: Petrology and geochemistry

of orthoamphibolites from the Variscan metamorphic sequences
of the South Tisia in Croatia – an overview with geodynamic
implications. Int. J. Earth Sci. 91, 787—798.

Pupin J.P. 1980: Zircon and granite petrology. Contr. Mineral. Pe-

trology 73, 207—220.

Pyle  J.M.,  Spear  F.S.,  Rudnick  R.L.  &  McDonough  W.F.  2001:

Monazite—xenotime garnet equilibrium in metapelites and a new
monazite-garnet thermometer. J. Petrology 42, 2083—2107.

Rasmussen B. & Muhling J.R. 2007: Monazite begets monazite: evi-

dence for dissolution of detrital monazite and reprecipitation of
syntectonic  monazite  during  low-grade  regional  metamor-
phism. Contr. Mineral. Petrology 154, 675—689.

Rasmussen B. & Muhling J.R. 2009: Reactions destroying detrital

monazite in greenschist-facies sandstones from the Witwater-
srand basin, South Africa. Chem. Geol. 264, 311—327.

Rasmussen B., Fletcher I.R. & McNaughton N.J. 2001: Dating low

grade metamorphic events by SHRIMP U—Pb analysis of mon-
azite in shales. Geology 29, 963—966.

Rasmussen B., Fletcher I.R. & Muhling J.R. 2007: In situ U-Pb dat-

ing and element mapping of three generations of monazite: un-
ravelling cryptic tectonothermal events in low-grade terranes.
Geochim. Cosmochim. Acta 71, 670—690.

Read D., Cooper D.C. & McArthur J.M. 1987: The composition and

distribution of nodular monazite in the Lower Palaeozoic rocks
of Great Britain. Mineral. Mag. 51, 271—280.

Roser  B.P.  &  Korsch  R.J.  1988:  Provenance  signatures  of  sand-

stone-mudstone suites determined using discriminant function
analysis of major-element data. Chem. Geol. 67, 119—139.

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

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

Slack J.F. & Höy T. 2000: Geochemistry and provenance of clastic

metasedimentary rocks of the Aldridge and Fort Steele Forma-
tion,  Purcell  Supergroup,  SE  British  Columbia.  In:  Lydon
J.W., Höy T., Slack J.F. & Knapp M.E. (Eds.): The geological
enviroment  of  the  Sullivan  Deposit,  British  Columbia.  GAC,
Spec. Publ. 
1, 180—201.

Stampfli G.M., Borel G.D., Marchant R. & Mosar J. 2002: Western

Alps  geological  constraints  on  western  Tethyan  reconstruc-
tions. J. Virtual Explorer 8, 77—106.

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

of oceanic basalts: implications for mantle composition and pro-
cesses. In: Saunders A.D. & Norry M.J. (Eds.): Magmatism in
the Ocean Basins. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 42, 313—345.

Sutton S.J., Ritger S.D. & Maynard J.B. 1990: Stratigraphic control

of chemistry and mineralogy in metamorphosed Witwatersrand
quartzites. J. Geol. 98, 329—341.

Suzuki K., Adachi M. & Tanaka T. 1991: Middle Precambrian prove-

nance of Jurassic sandstone in the Mino Terrane, central Japan:
Th-U-total Pb evidence from an electron microprobe monazite
study. Sed. Geol. 75, 141—147.

Tari V. & Pamić J. 1998: Geodynamic evolution of the northern Dinar-

ides and south Pannonian basin. Tectonophysics 297, 269—281.

Taylor  S.R.  &  McLennan  S.M.  1985:  The  continental  crust:  Its

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

von  Eynatten  H.  2003:  Petrography  and  chemistry  of  sandstones

from the Swiss Molasse Basin: an archive of the Oligocene to
Miocene  evolution  of  the  Central  Alps.  Sedimentology  50,
703—724.

von Eynatten H. & Wijbrans J.R. 2003: Precise tracing of exhuma-

tion and provenance using 

40

Ar/

39

Ar geochronology of detrital

white mica: the example of the Central Alps. In: McCann T. &
Saintot A. (Eds.): Tracing tectonic deformation using the sedi-
mentary record. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 208, 289—305.

Wan Y.S., Song T.R., Liu D.Y., Yang T.N., Yin X.Y., Chen Z.Y. &

Zhang Q.D. 2007: Mesozoic monazite in Neoproterozoic meta-
sediments:  Evidence  for  low-grade  metamorphism  of  Sinian
sediments during Triassic continental collision, Liaodong Penin-
sula, NE China. Geochem. J. 41, 47—55.

Weltje G.J. & von Eynatten H. 2004: Quantitative provenance analy-

sis of sediments: review and outlook. Sed. Geol. 171, 1—11.

Whitney  D.L  &  Evans  B.W.  2010:  Abbreviations  for  names  of

rock-forming minerals. Amer. Mineralogist 95, 185—187.

Wilby  P.R.,  Page  A.A.,  Zalasiewicz  J.A.,  Milodowski  A.,  Eliams

M.  &  Evans  J.A.  2007:  Syntectonic  monazite  in  low-grade
mudrocks: a potential geochronometer for cleavage formation?
J. Geol. Soc. 164, 53—56.

Willan R.C.R. 2003: Provenance of Triassic-Cretaceous sandstones

in  the  Antarctic  Peninsula:  implications  for  terrane  models
during Gondwana breakup. J. Sed. Res. 73, 1062—1077.

Willner A.P., Ermolaeva T., Stroink L., Glasmacher U.A., Giese U.,

Puchkov  V.N.,  Kozlov  V.I.  &  Walter  R.  2001:  Contrasting
provenance signals in Riphean and Vendian sandstones in the
SW  Urals  (Russia):  constraints  for  a  change  from  passive  to
active  continental  margin  conditions  in  the  Neoproterozoic.
Precamb. Res. 110, 215—239.

York  D.  1966:  Least  squares  fitting  of  a  straight  line.  Canad.  J.

Phy. 44, 1079—1086.

Zack  T.,  von  Eynatten  H.  &  Kronz  A.  2004:  Rutile  geochemistry

and  its  potential  use  in  quantitative  provenance  studies.  Sed.
Geol.
 171, 37—58.

background image

20

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Appendix

Chemical 

data 

for 

metasedimentary 

rocks 

belonging 

to 

the 

Radlov

ac 

complex, 

as 

well 

as 

for 

representative 

samples 

from 

Psunj 

an

Papuk 

complexes 

used 

here 

for 

comparison 

as 

possible 

protolit

h.

background image

21

PALEOZOIC VERY LOW- TO LOW-GRADE METASEDIMENTARY ROCKS (SOUTH TISIA, CROATIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Appendix 

(continued)

background image

22

BIŠEVAC, KRENN, FINGER, LUŽAR-OBERITER and BALEN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 1, 3—22

Appendix 

(continued)