background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, AUGUST 2013, 64, 4, 327—351                                                         doi: 10.2478/geoca-2013-0023

Introduction

The Štiavnica Stratovolcano in Central Slovakia is the largest
volcano among Neogene to Quaternary volcanoes at the in-
ner side of the Carpathian arc. Despite a long lasting denuda-
tion, rocks of the volcano still cover the area of 2200 km

2

. It

shows a complex structure involving differentiated rocks, an
extensive  multiple  stage  subvolcanic  intrusive  complex,  a
caldera 18 22 km and a late stage resurgent horst accompa-
nied  by  rhyolite  volcanic  activity.  The  central  zone  of  the
volcano hosts rich intrusion-related and epithermal base/pre-
cious  metal  mineralizations  that  have  been  the  basis  for  a
long  lasting  mining  tradition  and  for  the  rise  of  the  famous
medieval mining city of Banská Štiavnica.

Evolution  of  the  stratovolcano  took  place  in  five  stages

during  the  Early  Badenian  to  Early  Pannonian  time.  While
the succession of volcanic formations, subvolcanic intrusive
rocks  and  related  metallogenetic  processes  is  quite  well  es-
tablished  (Konečný  et  al.  1983,  1998;  Lexa  et  al.  1999a;
Koděra & Lexa 2003), the exact timing and duration of vol-
canic, intrusive and hydrothermal activity remains uncertain.
Available biostratigraphic data, including extensive palynol-
ogy records (Planderová in Konečný et al. 1983; Planderová

K-Ar and Rb-Sr geochronology and evolution of the

Štiavnica Stratovolcano (Central Slovakia)

IGOR V. CHERNYSHEV

1

, VLASTIMIL KONEČNÝ

2

, JAROSLAV LEXA

3

, VLADIMIR A.

KOVALENKER

1

, STANISLAV JELEŇ

4,5

, VLADIMIR A. LEBEDEV

1

 and YURIJ V. GOLTSMAN

1

1

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences, Staromonetny per. 35,

119 017 Moscow, Russian Federation;  kva@igem.ru

2

State Geological Institute of Dionýz Štúr, Mlynská dolina 1, 817 04 Bratislava, Slovak Republic;  vlasto.konecny@gmail.com

3

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 840 05 Bratislava, Slovak Republic;  jaroslav.lexa@savbb.sk

4

Geological Institute, Slovak Academy of Sciences; Branch: Ďumbierska 1, 974 01 Banská, Bystrica, Slovak Republic;  jelen@savbb.sk

5

Faculty of Natural Sciences, Matej Bel University, Tajovského 40, 974 01 Banská Bystrica, Slovak Republic

(Manuscript received June 11, 2012; accepted in revised form March 14, 2013)

Abstract: The Štiavnica Stratovolcano in Central Slovakia is the largest volcano in the Neogene to Quaternary Carpathian
volcanic arc. A large caldera, an extensive subvolcanic intrusive complex and a resurgent horst with late stage rhyolite
volcanites are the most characteristic features. The results of new K-Ar and Rb-Sr isotope dating using more sophisti-
cated methodical approaches have changed our view on the timing of volcanic and intrusive activity. K-Ar dating of
groundmass fractions combined with Rb-Sr isochron dating in the cases of possible rejuvenation has provided highly
reliable results. The lifespan of the stratovolcano is apparently shorter than assumed earlier. Evolution of the stratovol-
cano took place in five stages during the Early Badenian to beginning of Early Pannonian time: (1) construction of the
extensive andesite stratovolcano during the interval 15.0—13.5 Ma; (2) denudation of the volcano concluded with the
initial subsidence of a caldera and the contemporaneous emplacement of a subvolcanic intrusive complex of diorite,
granodiorite, granodiorite porphyries and quartz-diorite porphyries during the interval 13.5—12.9 Ma; (3) subsidence of
the caldera and its filling by differentiated andesites during the interval 13.1—12.7 Ma – volcanic activity overlapping
with  the  emplacement  of  the  youngest  intrusions;  (4) renewed  explosive  and  effusive  activity  of  less  differentiated
andesites during the interval 12.7—12.2 Ma; (5) uplift of the resurgent horst in the central part of the caldera accompa-
nied by rhyolite volcanic/intrusive activity during the interval 12.2—11.4 Ma. Extensive epithermal mineralization was
contemporaneous with the uplift of the resurgent horst and rhyolite volcanic activity and continued till 10.7 Ma.

Key  words:  Central  Slovakia,  evolution,  resurgent  horst,  andesite  stratovolcano,  caldera,  K-Ar  and  Rb-Sr  isotope
dating, subvolcanic intrusions, rhyolite.

1990) and isotope dating results are often contradictory due
to remaining problems in the chronostratigraphic assignment
of  lithostratigraphic  units,  in  the  correlation  of  Paratethys
stratigraphic  stages  with  isotope  ages,  in  the  complexity  of
isotope data interpretation in areas of repeated magmatic ac-
tivity and hydrothermal alterations, and also due to a rather
low quality of some of the past isotope datings.

Uncertainty in the timing and duration of volcanic, intrusive

and  hydrothermal  activities  has  been  a  reason  for  additional
effort based on more advanced and sophisticated methods of
isotope dating and their interpretation. As the outcome of the
effort we present an updated evolutionary scheme of the Štiav-
nica  Stratovolcano  based  on  new  results  of  K-Ar  and  Rb-Sr
isotope dating, critical evaluation of available biostratigraphic
data and published results of previous isotope dating.

Correlation of biostratigraphic and isotope chronology data

is  based  on  the  chronostratigraphic  assignment  of  relevant
lithostratigraphic units by Kováč et al. (2005) and the newest
version of the isotope time scale for the central and eastern
Paratethys by Harzhauser & Piller (2007). The relevant time
intervals  are  as  follows:  Early  Badenian  16.3—13.65 Ma,
Late  Badenian  13.65—12.7 Ma  (two-fold  division  of  the
Badenian is accepted as definition of the Middle Badenian is

background image

328

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

problematic;  Kováč  et  al.  2005),  Sarmatian  12.7—11.6 Ma
(Early  and  Late  Sarmatian  are  well  defined  only  in  the
Eastern  Paratethys  with  boundary  at  12.0 Ma),  Pannonian
11.6—7.2 Ma  (with  boundaries  Early/Middle  and  Middle/
Late  Pannonian  at  10.5 Ma  and  9.0 Ma,  respectively;
Kováč et al. 2005), Pontian 7.2—5.3 Ma.

Structure of the stratovolcano and stages of

volcanic and intrusive activity

The  Štiavnica  Stratovolcano  occupies  the  SW  part  of

the  Central  Slovakia  Neogene  Volcanic  Field  (Fig. 1).  It
is the largest as well as the most complex volcano of the
field. Its volcanic products extend over an area exceeding
2000 km

2

. At the outskirts its rocks overlap mutually with

rocks  of  neighboring  stratovolcanoes  –  Javorie  Strato-
volcano  in  the  east,  stratovolcanoes  of  Kremnické  vrchy
mountain range in the north and Vtáčnik Stratovolcano in
the northwest. Most of the volcano evolved in a terrestrial
environment  and  volcanic  facies  grade  in  the  distal  zone
into volcano-sedimentary complexes that were laid down
in  the  ephemeral  stream,  fluvial,  and/or  limnic  environ-
ments  (Fig. 2).  However,  in  the  south  volcanic  products
reached the coastal zone of an epi-continental sea, so vol-
canic facies in the distal zone grade into volcano-sedimen-
tary  complexes  laid  down  in  the  littoral  and  sublittoral
marine environments.

The  structure  and  evolutionary  stages  of  the  Štiavnica

Stratovolcano have already been described in greater de-
tail  elsewhere  (Konečný  et  al.  1995,  1998).  Here  we
present  a  summary  as  a  basis  for  the  discussion  on  the
timing  of  volcanic  activity.  The  main  structural  units  of
the stratovolcano correspond to five essential stages distin-
guished in its evolution (Konečný 1970, 1971; Konečný et
al. 1995, 1998; Konečný & Lexa 2001): (1) the lower struc-
tural  unit  representing  products  of  the  first,  pre-caldera
stage andesite volcanic activity; (2) the subvolcanic/intra-
volcanic intrusive complexes that were emplaced during a
break in volcanic activity (the second stage); (3) the mid-
dle  structural  unit  representing  products  of  the  third,
caldera stage volcanic activity of differentiated rocks, fill-
ing the caldera and paleovalleys on the slopes of the stra-
tovolcano;  (4)  the  upper  structural  unit  representing
products of the fourth, post-caldera stage andesite volca-
nic  activity;  (5)  the  Jastrabá  Formation  representing
products  of  the  fifth,  late-stage  rhyolite  volcanic  activity
associated with the uplift of the resurgent horst. Rocks of
the lower structural unit rest variably directly on pre-Neo-
gene  basement,  pre-volcanic  sedimentary  rocks  and/or
early volcanic products of garnet-bearing andesites. Suc-
cession of units/stages is based on superposition and ma-
jor unconformities established by geological mapping and
sporadic biostratigraphic data including evaluation of pa-
lynomorphs.  The  results  of  previous  isotopic  dating  are
reviewed in the discussion.

The terms complex and formation are used in the text to

designate  both  formal  lithostratigraphic  units,  in  which
case they are written in italics with capitalized first letters,

Fig. 1.  Position  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  in  the  structural  frame-
work of the Carpathian arc and Pannonian Basin (A) and in the structural
scheme of the Central Slovakia Neogene Volcanic Field (B). Modified
after Konečný et al. (1995) and Pécskay et al. (2006).

background image

329

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

and informal units (complexes) describing groups of rocks at
variable hierarchal levels.

Volcanic formations preceding the Štiavnica Stratovolcano

Evolution of the stratovolcano itself was preceded by volca-

nic  activity  of  garnet-bearing  hypersthene-amphibole  andes-
ites at dispersed volcanic centers. Groups of extrusive domes
are  associated  with  accumulations  of  breccias  in  their  sur-
roundings and reworked material in the distal zone. Volcanic
activity occurred in the time of the initial stage of back-arc ex-
tension in the area of the Central Slovakia Neogene Volcanic
Field that gave rise to horsts and grabens and caused a marine
transgression. A complex of garnet-bearing andesite extrusive
domes and volcaniclastic rocks cropping out between the Ja-
vorie  and  Štiavnica  Stratovolcanoes  has  been  defined  as  the
Neresnica Formation (Konečný et al. 1983).

Lower structural unit – the first stage

The  first  stage  in  the  evolution  of  the  stratovolcano  corre-

sponds to rocks of the lower structural unit. This unit comprises
pyroxene  and  hornblende-pyroxene  andesite  stratovolcanic
complexes/formations of the Badenian volcanic activity that
took place before the caldera subsidence. Paleovolcanic recon-
struction  reveals  remnants  of  a  large  stratovolcano,  over
40 km in diameter, surrounded by accumulations of epiclastic
volcanic  rocks.  Rocks  of  the  lower  structural  unit  are  often
covered  by  younger  volcanic  products  of  the  caldera  and
post-caldera stages (Fig. 2).

In the central zone of the stratovolcano the lower structural

unit  is  exposed  in  the  eastern  half  of  the  resurgent  horst
(Figs. 2, 3). Here, the former stratovolcano has been deeply
eroded  and  the  lower  structural  unit  consists  of  pyroxene,
amphibole-pyroxene and biotite-amphibole-pyroxene andesite
porphyry sills and laccoliths that crop out in the lower part of
the andesite stratovolcanic complex.

In  the  proximal  zone  (outside  of  the  caldera),  the  pre-

caldera stage stratovolcanic complexes of the lower structural
unit are not uniform. Mutual age relationships among rocks
exposed  in  different  sectors  of  the  stratovolcano  are  not
known. In the northeast, the lower part of the exposed strato-
volcanic  complex  consists  of  biotite-amphibole-pyroxene
andesites,  while  the  upper  part  consists  mostly  of  pyroxene
andesites.  The  complex  also  hosts  a  large  biotite-bearing
hornblende-pyroxene andesite porphyry laccolith.

In  the  western  sector  pyroxene  and  amphibole-pyroxene

andesite lava flows dominate over sporadic epiclastic volcanic
breccias. At the lowermost part of the volcanic complex there
are glassy and leucocratic pyroxene andesites accompanied by
hyaloclastite breccias. In the borehole PKŠ-1 Gondovo rocks
of the first stage rest on marine sedimentary rocks of the late
Early Badenian age (Brestenská in Karolus et al. 1975). Closer
to  the  central  zone,  the  complex  of  lava  flows  has  been  in-
vaded by andesite porphyry sills and laccoliths, as well as py-
roxene-amphibole andesite extrusive domes.

Several volcanic formations have been distinguished in the

lower structural unit in the south-eastern sector of the strato-
volcano (Figs. 4, 5). The oldest effusive complex of pyroxene

andesites is locally covered by hypersthene-amphibole andes-
ite extrusive domes and related pyroclastic flows and epiclas-
tic volcanic breccias. Both are covered by a slightly younger
extensive  stratovolcanic  complex  of  amphibole-pyroxene
andesite  lava  flows,  extrusive  domes,  pyroclastic  flows  and
epiclastic  volcanic  breccias  of  the  Sebechleby  Formation.
The  formation  extends  southward  into  the  marine  environ-
ment where it comprises laharic breccias, conglomerates and
sandstones  that  alternate  eventually  with  fauna-bearing  ma-
rine  sedimentary  rocks  (Fig. 4).  Mafic  pyroxene  andesite
lava  flows  of  the  Žibritov  Effusive  Complex  conclude  the
succession of the lower structural unit in the SE sector of the
stratovolcano.

It follows that the first, pre-caldera stage in evolution of the

stratovolcano involved a gradual formation of a large andesite
stratovolcano with related aprons of epiclastic volcanic rocks.
Generally, the early activity of dominantly pyroxene andesites
was followed by activity of more evolved and often porphy-
ritic  amphibole-pyroxene,  pyroxene-amphibole  and  biotite
amphibole-pyroxene  andesites  (Figs. 4,  5).  However,  mafic
pyroxene andesites also appeared among the youngest volca-
nic  products  of  the  first  stage.  During  maturity  of  the  first
stage stratovolcano, emplacement of extrusive domes, diorite
porphyry  intrusions  and  andesite  to  andesite  porphyry  sills
and laccoliths took place, with the exception of the extrusive
domes preferentially into the lower parts of volcanic complex
in the central and proximal zones of the stratovolcano.

The south distal zone of the stratovolcano evolved in a shal-

low  marine  environment  (Konečný  et  al.  1998)  and  bio-
stratigraphic evidence is available for timing of the beginning
of  volcanic  activity.  In  the  borehole  PKŠ-1  Gondovo  in  the
SW sector of the stratovolcano (Fig. 2), the beginning of vol-
canic  activity  is  recorded  by  reworked  pumice  tuffs  at  the
depth  of  822.4 m  covered  by  breccias  and  lava  flows  of  the
lower structural unit (Karolus et al. 1975). Fauna in underly-
ing marine sedimentary rocks points to the uppermost Lower
to lowermost Upper(?) Badenian stage (Brestenská in Karolus
et  al.  1975).  In  the  borehole  ŠV-8  (Dolné  Semerovce)  tuf-
faceous sediments corresponding to the first stage of the Štiav-
nica  Stratovolcano  occur  in  the  interval  194—430 m  (Fig. 2).
Macrofauna, foraminifera, palynomorphs and calcareous nan-
nofossils at the interval 270—430 m imply the late Early Bad-
enian age (Zone NN5), while in the interval 194—270 m they
imply  the  early  Late  Badenian  age  (beginning  of  the  Zone
NN6)  (Vass  et  al.  1981;  Ozdínová  2008).  In  the  borehole
GK-3 Horné Rykynčice in the southern sector of the strato-
volcano (Fig. 2), the beginning of volcanic activity is recorded
by reworked pumice tuffs in marine sedimentary rocks at the
depth  of  618 m  covered  by  pyroclastic  flow  breccia  and  a
complex  of  epiclastic  volcanic  breccias,  conglomerates  and
sandstones  representing  the  distal  zone  of  the  first  stage
andesite stratovolcano (Konečný et al. 1966). Palynological
evidence from underlying marine sedimentary rocks with re-
worked  material  of  garnet-bearing  andesites  points  to  the
Early  Badenian  age  (Planderová  in  Konečný  et  al.  1983).
Middle  to  late  Early  Badenian  age  is  implied  by  microfauna
and palynomorphs in marine siltstones interbedded with epi-
clastic  volcanic  sandstones  in  the  interval  237—0 m  (Leho-
tayová  in  Konečný  et  al.  1966;  Brestenská  et  al.  1980;

background image

330

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. 2. Structural scheme of the Štiavnica Stratovolcano including localization of samples. Modified after Konečný & Lexa 2001.
The legend is on the next page.

background image

331

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. 2. Legend.

background image

332

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Planderová in Konečný et al. 1983). Overlying
epiclastic volcanic breccias and conglomerates
belong to the Sebechleby Formation.

Subvolcanic/intravolcanic  intrusive  com-
plexes – the second stage

The  second  stage  in  the  evolution  of  the

Štiavnica Stratovolcano corresponded to a long
lasting break in volcanic activity and extensive
denudation of the former stratovolcano down to
a thickness of 500—1000 m. In the SW sector of
the stratovolcano the break in volcanic activity
is indicated by shallow marine tuffaceous sedi-
mentary rocks that rest on top of the Sebechleby
Formation  
(first  stage)  and  are  covered  by
pumice  tuffs  of  the  Lower  Sarmatian  Ladzany
Formation
 (fourth stage). In the borehole ŠV-8
Dolné  Semerovce  (Vass  et  al.  1981)  (Fig. 2)
they are represented by marly clays and sandy
clays  with  tuffitic  intercalations  in  the  interval
21—194 m.  Macrofauna,  foraminifera,  palyno-
morphs  and  calcareous  nannofossils  at  this  in-
terval  imply  the  Upper  Badenian  stage  (Zone
NN6)  (Vass  et  al.  1981;  Ozdínová  2008).  The
period of denudation was concluded by the ini-
tial subsidence in the central part of the strato-
volcano,  giving  rise  to  local  depressions  with
lacustrine and/or limnic environments. Related
volcano-sedimentary  deposits  of  the  Červená
studňa Formation 
are described as a part of the
middle  structural  unit  below.  Palynology  has
confirmed the uppermost Upper Badenian stage
(Planderová in Konečný et al. 1983).

However, the break in volcanic activity did

not  represent  a  break  in  magmatic  activity.
Evolution  of  magma  in  a  shallow  magma
chamber  (Lexa  et  al.  1998b;  Konečný  2002)
led  to  a  repeated  emplacement  of  extensive
subvolcanic/intravolcanic intrusive bodies and
complexes.  These  crop  out  in  the  uplifted
block  of  the  resurgent  horst,  in  the  central
zone of the stratovolcano (Figs. 2, 3). The age
of  subvolcanic  intrusions  is  not  equally  con-
strained. Taking into account mutual crosscut-
ting  their  emplacement  took  place  in  the
following  order  (Konečný  et  al.  1993,  1998;
Konečný & Lexa 2001):

The  oldest  Hodruša-Štiavnica  Intrusive

Complex,  that  crops  out  in  the  central  part  of
the  resurgent  horst  comprises  an  older  diorite
subvolcanic  intrusion  and  a  younger  grano-
diorite bell-jar pluton that extends over an area
of 100 km

2

. Both intrusions invaded basement

rocks underlying the volcanic complex.

Granodiorite  to  quartz-diorite  porphyry

dyke  clusters  and  small  stocks  of  the  Zlatno
Intrusive Complex
 situated at the periphery of
the  granodiorite  pluton  postdate  the  pluton.

Fig. 3.

 Section 

of 

the 

Štiavnica 

Caldera 

and 

Hodruša-Štiavnica 

resurge

nt 

horst. 

Modified 

after 

Konečný 

Lexa 

2001.

background image

333

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Stocks  in  basement  rocks  pass  upward  into  dyke
clusters that are emplaced in andesites and andesite
porphyries of the lower structural unit.

Diorite  to  quartz-diorite  porphyry  sills  and  dykes

of  the  Banisko  Intrusive  Complex  show  some  fea-
tures that are characteristic of ring dykes. They have
invaded  major  discontinuities  in  the  basement,  the
granodiorite  pluton,  the  contact  between  basement
and  volcanic  complex  and  the  overlying  volcanic
complex  of  the  lower  structural  unit.  The  highest
level sills have reached the lower part of the caldera
filling.  Outward  dipping  dykes  show  a  preferential
orientation in the directions N-S to NE-SW.

All the intrusions are younger than andesites and

andesite  porphyries  of  the  first  stage.  Their  rela-
tionship  to  the  caldera  filling  of  the  third  stage  is
not known with one exception – quartz-diorite por-
phyry sills and dykes of the youngest Banisko Intru-
sive  Complex
  are  also  emplaced  in  the  lowermost
parts  of  the  caldera  filling.  That  implies  a  partial
overlap among the second and third stages.

Middle  structural  unit  (caldera  filling)  –  the
third stage

The  third  stage  is  also  called  the  caldera  stage.

During  this  stage  the  Štiavnica  Stratovolcano
Caldera  subsided  and  was  filled  by  differentiated
rocks of biotite-hornblende andesite to dacite com-
position.  The  caldera  18 22 km  is  of  a  oval  form
(Fig. 2). The extent of its subsidence is estimated at
500 m.  At  the  base  of  the  caldera  filling  there  are
lacustrine  and  limnic  sediments  of  the  Červená
studňa Formation
 – reworked tuffs, fine epiclastic
volcanic  breccias  and  sandstones,  siltstones  and
tuffaceous  clays  including  lignite  seams.  Close  to
the  margins  of  the  caldera,  the  formation  also  in-
cludes coarse epiclastic volcanic breccias and a sin-
gle  biotite-amphibole-pyroxene  andesite  lava  flow
in the south.

The  caldera  is  filled  with  rocks  of  the  Studenec

Formation  comprising  biotite-amphibole  andesite
to amphibole-biotite dacite extrusive domes, dome
flows,  pyroclastic  flow  breccias,  ignimbrites  and
epiclastic  volcanic  breccias  (Figs. 3,  5).  The  early
stage  of  the  subsidence  associated  with  explosive
activity  that  gave  rise  to  pumice  fall  and  pumice
flow  deposits  that  along  with  reworked  tuffs  and
epiclastic  volcanic  sandstones/siltstones  rest  upon
sedimentary  rocks  of  the  Červená  studňa  Forma-
tion  
(Figs. 4,  5).  Subsequent  extrusive  activity
filled  the  caldera  with  extrusive  domes,  dome-
flows, pyroclastic flow breccias and related coarse
epiclastic volcanic breccias of the Studenec Forma-
tion
 350—500 m in thickness. Remaining local mor-
phological  depressions  hosted  marshes  and
temporary  lakes  giving  rise  to  overlying  horizons
of  the  lacustrine  and  limnic  type  deposits  with
diatomaceous earth and/or silicite intercalations.

Fig. 4.

 Schematic 

section 

of 

the 

lower 

structural 

unit 

in 

the 

SE 

secto

of 

the 

Štiavnica 

Stratovolcano. 

Modified 

after 

Konečný 

Lexa

 2001.

background image

334

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. 5. Stratigraphic columns in different sectors of the Štiavnica Stratovolcano.

background image

335

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Where  former  paleovalleys  were  cut  off  by  the  caldera

fault, the caldera walls were rather low and products of the
caldera-related volcanic activity passed over on the slopes of
the stratovolcano filling the paleovalleys up to a thickness of
200 meters (mostly thick lava flows, pyroclastic flow deposits
and epiclastic volcanic breccias). At the foot of the stratovol-
cano  epiclastic  volcanic  rocks  in  filling  of  the  paleovalleys
passed  outward  into  distal  facies  ephemeral  stream,  lacus-
trine  and  limnic  deposits,  including  locally  lignite  seams
(Obyce  lignite  deposit  at  west,  Zvolenská  kotlina  Basin  at
northeast) (Fig. 2).

There  are  no  marine  sedimentary  rocks  interbedded  with

rocks  of  the  Studenec  Formation  and  no  biostratigraphic
data  based  on  marine  fauna  are  available.  Palynomorphs  in
lacustrine siltstones and claystones at the base and top of the
Studenec  Formation  in  the  caldera  as  well  as  in  sediments
interbedded  with  distal  facies  rocks  at  the  outskirts  of  the
stratovolcano  point  to  the  time  interval:  end  of  Late  Bade-
nian  –  beginning  of  Early  Sarmatian  (Planderová  in
Konečný et al. 1983). Macroflora in diatomaceous limnic de-
posits overlying caldera filling in its northern part has been
assigned to the Lower Sarmatian (Sitár 1973).

Upper structural unit – the fourth stage

The unit comprises andesite explosive, stratovolcanic and

effusive  volcanic  complexes  and  formations  that  represent
volcanic activity post-dating the caldera subsidence and pre-
dating  the  uplift  of  the  resurgent  horst  and  related  rhyolitic
volcanic  activity.  Individual  complexes/formations  are  spa-
tially  limited  to  certain  sectors  of  the  volcano  (Fig. 2),  and
often separated by short periods of erosion. Relevant volca-
nic  centers  were  situated  on  slopes  of  the  stratovolcano,
along  the  caldera  margin  and  inside  the  caldera.  Volcanic
rocks  covered  the  caldera,  accumulated  in  paleovalleys  on
slopes of the stratovolcano and spread into broader accumu-
lations at the foot of the stratovolcano. Hyaloclastite breccias
and extensive horizons of conglomerates, sandstones and re-
worked  tuffs  reveal  a  shallow  marine  environment  in  the
southern sector of the stratovolcano.

Accumulation of volcanic rocks in different sectors of the

stratovolcano reflected a successive activation of individual
volcanic centers. No individual section provides a complete
record. A complete succession of formations and complexes
is  based  on  the  correlation  of  local  stratigraphic  columns
(Fig. 5)  (Konečný  et  al.  1998):  (1)  biotite-amphibole-pyro-
xene  andesite  pumice  tuffs  of  the  Ladzany  Formation;
(2)  pyroxene  andesite  lava  flows  and  related  hyaloclastite
breccias  and  epiclastic  volcanic  conglomerates  and  sand-
stones  of  the  Ba an  Formation  and  Humenica  Complex;
(3) biotite-amphibole-pyroxene andesite pumice tuffs of the
Biely  Kameň  Formation;  amphibole-pyroxene  andesite  lava
flows, pyroclastic flow deposits and epiclastic volcanic brec-
cias  in  the  lower  part  of  the  Breznica  Complex;  (4)  biotite-
amphibole-pyroxene andesite lava flows of the Sitno Effusive
Complex 
and biotite-amphibole-pyroxene andesite epiclastic
breccias in the middle part of the Breznica Complex; (5) bio-
tite-amphibole-pyroxene andesite ignimbrites of the Drastvica
Formation
;  (6)  amphibole-pyroxene  andesite  lava  flows  of

the Priesil and Žiar Effusive Complexes; (7) pyroxene andes-
ite lava flows of the Inovec FormationJabloňový vrch Com-
plex
 and upper part of the Breznica Complex.

Distal facies volcanic products of the fourth stage reached

a marine environment in the south. Reworked tuffs and tuf-
faceous  sediments  corresponding  to  the  Ladzany  and
Drastvica Formations include macrofauna of the Early Sar-
matian  age  (Brestenská  1970;  Karolus  &  Váňová  1973).
Freshwater  lacustrine  deposits  interbedded  with  volcanic
formations of the fourth stage elsewhere contain remnants of
macroflora  and  palynomorphs  pointing  to  the  Early  Sarma-
tian  age  of  the  Ba an Formation  and  Biely  Kameň  Forma-
tion
  and  Breznica  Complex  (Němejc  1967;  Sitár  1973;
Planderová in Konečný et al. 1983).

Rhyolites of the Jastrabá Formation – the fifth stage

Rhyolite volcanic activity of the fifth, late stage associated

with an uplift of the asymmetric resurgent horst in the center
of  the  caldera  and  its  denudation  to  the  level  of  basement
rocks  and  with  a  contemporaneous  subsidence  of  the  Žiar
Depression  at  the  northern  sector  of  the  stratovolcano.  We
explain these phenomena using the model of Smith & Bailey
(1968)  for  resurgent  cauldrons  as  being  caused  by  a  large
scale relocation of rhyolite magma from underneath the Žiar
Depression  to  the  roots  of  the  resurgent  horst  and  related
isostatic equilibration (Konečný 1971; Konečný et al. 1998).
The  volcanic  centers  of  the  rhyolite  volcanic  activity  were
situated  on  marginal  faults  of  the  resurgent  horst,  marginal
faults of the Žiar Depression and N-S striking fault systems
west of the Žiar Depression (Nová Baňa—K ak fault system)
(Fig. 2).

Products of the rhyolite magmatism (Jastrabá Formation)

appear  as  dykes,  intrusions  and  extrusive  domes  on  N-S  to
NE-SW  striking  faults.  West  of  the  caldera  they  associate
with faults of the Nová Baňa—K ak volcano-tectonic zone. In
the  central  zone  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  rhyolite
dykes and extrusive domes follow marginal faults of the re-
surgent  horst,  especially  at  its  western  and  north-western
sides. In the northern sector of the stratovolcano an extensive
dome/flow  complex  with  related  pyroclastic  and  epiclastic
volcanic  rocks  spreads  along  the  south-eastern  and  eastern
marginal faults of the Žiar Depression.

Early  sporadic  extrusive  and  explosive  activity  of  rhyo-

dacites was followed by a widespread activity of plagioclase
and plagioclase-sanidine rhyolites. Products of the late activ-
ity  of  plagioclase-quartz-sanidine  rhyolites  are  found  in  the
northern part of the Žiar Depression interbedded with lacus-
trine and/or limnic type deposits with horizons of sedimentary
and/or  hot  spring  silicites  that  are  related  to  the  outflow  of
fluids  from  the  Kremnica  epithermal  system  (Koděra  et  al.
2010).  Dark  silicites  and  associated  carbonaceous  clays  are
rich  in  palynomorphs  implying  the  Late  Sarmatian  to  Early
Pannonian age (Planderová in Konečný et al. 1983). No other
direct biostratigraphic data are available. In the Žiar Depres-
sion rhyolite volcanites of the Jastrabá Formation rest upon
sedimentary rocks of the Upper Sarmatian stage and are cov-
ered by sedimentary rocks of the Upper Pannonian and Pon-
tian stages (Konečný et al. 1983; Lexa et al. 1998a).

background image

336

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Post-rhyolite volcanic formations

In the Štiavnica Stratovolcano area there are minor occur-

rences of younger volcanic activity represented by high alu-
mina and alkali basalts (Fig. 2). High alumina basalt dykes,
sills, lava flows and tuff cone of the Šibeničný vrch Complex
in  the  surroundings  of  the  town  of  Žiar  nad  Hronom  post-
date rhyolite volcanic activity. Sporadic activity of alkali ba-
salts (nepheline basanites) created two necks east of the town
of Banská Štiavnica, extensive lava flows at the eastern base
of the stratovolcano and a small volcano, Pútikov vŕšok, next
to the town of Nová Baňa to the west. Its lava flows rest upon
Quaternary terrace accumulations of the river Hron.

Related ore mineralizations

The  Štiavnica  Stratovolcano  hosts  intrusion-related,  as

well as extensive epithermal base metal, silver and gold min-
eralizations. Details of metallogeny have been treated exten-
sively  elsewhere  (e.g.  Lexa  et  al.  1999a;  Lexa  2001;
references in these papers). Here we refer only to the estab-
lished relationship between the metallogenetic processes and
the structure and evolution of the stratovolcano.

No  metallogenetic  processes  are  related  to  the  andesites

and andesite porphyries of the lower structural unit. However,
rocks of this unit host many of the younger mineralizations.

The  diorite  intrusion  of  the  Hodruša-Štiavnica  Intrusive

Complex  is  the  parental  intrusion  of  the  high  sulphidation
system  of  Šobov  that  is  hosted  by  andesites  of  the  lower
structural unit (Onačila et al. 1995; Lexa et al. 1999a,b).

The  granodiorite  intrusion  of  the Hodruša-Štiavnica  Intru-

sive Complex is the parental body for the magnetite skarn min-
eralization that affected surrounding carbonate rocks. It is also
the parental body as well as the host for the intrusion-related
stockwork/disseminated base metal mineralization (Onačila et
al. 1995; Koděra et al. 1998, 2004; Lexa et al. 1999a).

The  granodiorite  to  quartz-diorite  porphyry  stocks  and

dyke clusters of the Zlatno Intrusive Complex are the paren-
tal intrusions of the porphyry/skarn Cu ± Au, Mo mineraliza-
tion at the localities Zlatno, Šementlov, Medené, Kozí potok,
Handerlová and Sklené Teplice—Vydričná dolina (Onačila et
al. 1995; Lexa et al. 1999a).

The  Rozália  mine  epithermal  gold  mineralization  in  Hod-

ruša is hosted by andesites and andesite porphyries of the lower
structural unit. It evolved during the early stage of the caldera
subsidence, prior to the emplacement of quartz-diorite sills of
the Banisko Intrusive Complex (Koděra & Lexa 2003; Koděra
et al. 2005). The barren hot spring systems of Dekýš and Čer-
vená  studňa,  hosted  by  rocks  of  the  Červená  studňa  Forma-
tion
 and lower part of the Studenec Formation, evolved roughly
in the same time interval (Onačila et al. 1995; Lexa 2001).

The  Varta  high  sulphidation  system  next  to  the  town  of

Banská Belá is situated in rocks of the Studenec Formation
filling the caldera. We assume a relationship to the hypothet-
ical porphyry intrusion emplaced during the caldera stage of
the stratovolcano.

The extensive system of base metal, silver-base metal and

gold-silver epithermal veins is hosted by faults of the resur-
gent horst. The rather long living system evolved during the
uplift  of  the  resurgent  horst.  Evolution  of  the  system  took
place during and after the late stage rhyolitic magmatic activity
(Kovalenker et al. 1991; Onačila et al. 1995; Chernyshev et al.
1995; Lexa et al. 1999a; Háber et al. 2001; Lexa 2001).

Methodology of the new K-Ar and Rb-Sr isotope

dating

K-Ar method

Radiogenic 

40

Ar content measurements were performed by

isotope  dilution  method  with 

38

Ar  as  a  spike.  The  MI-1201

IG  mass  spectrometer  with  low-blank  argon  extraction  and
purification  device  was  used.  The  overall  analytical  system
was  developed  and  calibrated  for  young  (Neogene—Quater-
nary) magmatic rock dating (Chernyshev et al. 2002, 2006).
Argon  isotope  analyses  were  conducted  in  static  regime  of
mass-spectrometer  measurements  at  resolving  power  ~1200.
The last provided the interference elimination on the 36 m/e
mass peak: the argon isotope peak (

36

Ar

+

, 35.98 m/e) was re-

solved from the isobaric peak (

12

C

3

+

, 36.01 m/e). The overall

system sensitivity in argon was 5 10

—3

A/tor, total blank did

not exceed 3 10

—3

 and 1 10

—5 

ng in isotopes 

40

Ar and 

36

Ar

respectively.  The  potassium  content  was  determined  by  the
flame spectrophotometry method. In the case of plagioclase
monomineral  samples  having  low  ( < 0.5 %)  potassium  con-
tent the isotope dilution method with 

39

K spike was used. The

accuracy  was  controlled  by  systematic  analyses  of  the  geo-
chronological  standard  samples  Bern-4  (muscovite),  P-207
(muscovite) and 1/76 (basalt).

Rb-Sr method

The  isotope  dilution  method  with 

85

Rb +

84

Rb  as  mixed

spike was used to assess Rb and Sr contents. Whole rock and
monomineral samples, 10—20 mg in mass, were decomposed
in acid and then subjected to Rb and Sr extraction at the col-
umn with the Dowex 50 8 (200—400 mesh) anion exchange
resin. Rb and Sr mass-spectrometric measurements were per-
formed on the thermal ionization 7-collector Micromass Sec-
tor  54  mass-spectrometer.  The  accuracy  was  controlled  by
systematic analyses of the Sr SRM-987 standard sample. The
overall errors of the 

87

Rb/

86

Sr and 

87

Sr/

86

Sr ratios determina-

tion that were used in isochron calculations averaged  ± 0.5 %
and  ± 0.005 % respectively.

Precision of the K-Ar and Rb-Sr age data

Errors  of  all  isotope  age  values  that  are  summarized  and

discussed in the present paper correspond to the  ± 2   level.
They differ for individual samples. Errors of K-Ar ages aver-
age around  ± 3.5 % relative (around  ± 0.35 Ma in the case of
our  results)  and  represent  exclusively  analytical  errors.
Roughly  ± 1.5 %  relative  of  this  error  value  constitutes  the
error of the potassium content determination. The rest repre-

background image

337

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

sents  the  error  of  the  radiogenic 

40

Ar  determination  that  in

turn depends on the sum of mass-spectrometric measurement
errors as well as on the non-radiogenic 

40

Ar content in indi-

vidual samples. The K-Ar age determination errors were cal-
culated  using  the  formula  of  Baksi  et  al.  (1967)  as
recommended by Baksi (1982) for the case of individual Ar
isotopes error estimates.

The 2  -errors of Rb-Sr isochron ages are less than the er-

rors of K-Ar ages. Their value varies around 0.33 Ma. In this
case the error does not represent as much a sum of analytical
errors. It is rather given by deviation of data points incorpo-
rated into the isochron calculation relative to the isochron re-
gression line.

The following constants recommended by the IUGS Sub-

comission  for  Geochronology  (Steiger  &  Jäger  1977)  were
used  in  age  calculations:   

= 0.581 10

—10

  year

—1

,

= 4.962 10

—10

 year

—1

40

K/K = 0.01167 at. % (K-Ar method)

and 1.42 10

—10

 year

—1

85

Rb/

87

Rb = 2.59265 (Rb—Sr method).

Excess  radiogenic  argon  in  young  volcanic  rocks:  rock
groundmass as the K-Ar geochronometer

Matsumoto & Kobayashi (1995), Singer et al. (1998) and

Chernyshev  et  al.  (1999)  have  demonstrated  that  different
components  inside  one  rock  might  be  distinct  in  K-Ar  age
values. As the initial 

40

Ar/

36

Ar isotope ratio in geochronologi-

cal  calculations  is  the  accepted  air  value  equal  to  295.5  the
above mentioned phenomena are attributable most often to the
Ar  isotope  composition  un-equilibration  in  associated  min-
eral components of the rock – some components (especially
low-K mineral phenocrysts) may have an initial 

40

Ar/

36

Ar iso-

tope ratio higher than 295.5, indicating an excess radiogenic
argon presence. The geological mechanisms of this phenom-
enon  are  related  to  the  earlier  phenocryst  crystallization  in
respect to rock groundmass crystallization. For argon sources
with  increased 

40

Ar/

36

Ar  isotope  ratio  ( > 295.5)  the  follow-

ing  processes  might  be  relevant:  1)  melt  inclusions  in  phe-
nocrysts;  2)  the  argon  contained  in  melt  as  gaseous
component  captured  in  lattice  of  crystallizing  phenocrysts;
3) the argon retained in cores of phenocrysts during magma
contamination  by  older  sialic  crustal  material  –  cores  of
phenocrysts  in  this  case  represent  remnants  of  assimilated
crustal rocks that later played the role of phenocryst crystal-
lization  centers  (Chernyshev  et  al.  1999,  2002,  2006).  The
phenomenon of excess radiogenic argon is characteristic es-
pecially for phenocrysts with low potassium content – pyro-
xene,  plagioclase  and  amphibole.  Its  effect  in  the  case  of
potassium-rich  biotite  is  questionable  for  Miocene  rocks.  If
different  ages  are  obtained  for  biotite—groundmass  pairs  an
effect of radiogenic argon loss of one of the fractions due to
reheating  or  secondary  processes  is  a  more  probable  cause.
Biotite,  as  well  as  groundmass  K-feldspars  and  glass,  are
sensitive to these processes. In such a case the higher age of
the pair is considered as the more dependable one.

The data set forth here and the above considerations give

us a basis for concluding that volcanic rock groundmass, that
evolved  from  erupted  and  consequently  mostly  out-gassed
material, represents the most acceptable K-Ar geochronometer
with  the  exception  of  samples  affected  by  rejuvenation.  Its

usage  for  geochronological  studies  of  young  volcanic  rock
does  not  exclude  a parallel,  more  detailed  study  involving
also  K-Ar  measurements  of  phenocrysts.  In  this  respect  we
believe, that such a detailed study as performed on volcanic
rocks  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  also  brings  methodo-
logical  benefits  (Appendix 1).  Out  of  9  rocks  studied  with
data on both, plagioclase phenocrysts and groundmass, in 3
cases  K-Ar  age  values  obtained  from  plagioclase  pheno-
crysts and groundmass of the same rock are consistent within
the analytical error intervals. However, in the case of 6 rocks
(GK-110,  GP-11/02,  GK-16,  GP-57,  GK-105,  GK-21)  the
K-Ar  ages  obtained  from  groundmass  and  plagioclase  phe-
nocrysts differ significantly by 1.6 to 3.3 Ma, the age values
of plagioclase phenocrysts being older than the age values of
groundmass  in  the  same  rock.  It  follows  that  a whole-rock
sample  K-Ar  dating  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  rocks
generally could lead to acquisition of incorrect age data. The
discussed phenomenon is one of the causes of many discre-
pancies and contradictions among age estimations based pre-
viously upon K-Ar dating of whole-rock samples (Konečný et
al. 1969; Bagdasarjan et al. 1970; Merlitsh & Spitkovskaya in
Štohl  1976;  Bagdasarjan  in  Konečný  et  al.  1983;  Kantor  et
al. 1988). Another cause could be connected with the signifi-
cant ( ± 2—3 Ma) errors of earlier results due to the limitations
of analytical isotope techniques more than 30 years ago. The
third cause is related to a possible partial or complete rejuve-
nation  of  minerals  with  low  closing  temperature  due  to  re-
heating  by  an  extensive  hydrothermal  system  in  the  central
zone of the stratovolcano.

To eliminate a possible influence of excess radiogenic ar-

gon  in  phenocrysts  of  plagioclase,  pyroxenes  and  amphi-
boles upon the age of dated rocks the present work is based
especially upon the K-Ar dating results obtained by analyses
of  groundmass  (matrix,  glass)  separated  from  phenocrysts.
Some  andesites,  out  of  studied  ones,  contain  subordinate
biotite  phenocrysts  in  sufficient  quantity  to  enable  Rb-Sr
analyses. The Rb-Sr method of dating was applied to intru-
sive rocks as well as to felsic volcanic rocks of the Štiavnica
Stratovolcano.

The  results  of  Rb-Sr  isochrone  dating  require  few  com-

ments.  The 

87

Rb/

86

Sr  of  biotites  is  an  order  of  magnitude

higher than the 

87

Rb/

86

Sr of other phases. In such a case it is

especially biotite that determines the isochrone slope and the
isochrone age is more or less the biotite age. With the excep-
tion of two samples, the MSWD parameter is greater than 1.
This  suggests  that  a  geochemical  dispersion  of  the  data  rela-
tively to the isochrone regression line exists beside an analyti-
cal scatter of data points. Such a situation appears to be bound
to  young  magmatic  rocks,  including  rocks  of  the  Štiavnica
Stratovolcano.  At  low  radiogenic 

87

Sr  content,  inherent  to

such young rocks, the initial 

87

Sr/

86

Sr ratio variations affect re-

markably the data point position in respect of the isochrone re-
gression line as well as the MSWD isochrone parameter value.
This effect is manifested in Rb-Sr data for rocks of the Štiavnica
Stratovolcano  in  an  unconformable  position  of  data  points
representing  fractions  with  high  common  Sr  content  (hun-
dreds ppm) close to the 

87

Sr/

86

Sr coordinate (Fig. A in Appen-

dix 2).  The  same  data  points  determine  the  I

0

  isochrone

parameter value. As demonstrated in the Appendix 2 this pa-

background image

338

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

rameter  varies  significantly  between  0.7053  and  0.7085  re-
flecting the Sr isotope heterogeneity of the rocks studied.

New K-Ar and Rb-Sr data

The set of studied samples represents main structural units

(evolutionary stages) of the Štiavnica Stratovolcano that are
recognized  on  the  1 : 50,000  map  (Konečný  et  al.  1998).

Sampling  localities  are  marked  in  the  structural  scheme  of
the stratovolcano (Fig. 2). Their geographical and geological
positions  are  provided  in  electronic  Appendix 3,  whereas
short  petrographic  description  and  chemical  characteristics
of  analysed  samples  are  given  in  Appendices 3  and  4,  re-
spectively (available only in the electronic version). Appen-
dices 1  and  2  include  the  obtained  K-Ar  and  Rb-Sr  ages
along with source analytical data and their individual errors.

The  chemical  compositions  of  the  Štiavnica  Stratovolcano

samples that were used for isotope dating are given in Appen-

Table 1: Summary of reliable K-Ar and Rb-Sr isotope geochronological data for rocks of the Štiavnica Stratovolcano.

* – data published already by Chernyshev et al. (1995). Numbers 1—42 correspond to sample numbers on the structural scheme (Fig. 2).

No.  Sample  Rock type 

Volcanic form 

Formation Complex 

K-Ar age  

(Ma) 

Rb-Sr age  

(Ma) 

Volcanic formations pre-dating Štiavnica Stratovolcano 

1  GP-4 

Pyroxene-amphibole andesite with garnet  Extrusive dome 

Neresnica Formation 

 15.0 ± 0.4    

Lower structural unit (1

st

 stage) 

  3  GK-111 

Amphibole-pyroxene andesite 

Lava flow 

Sebechleby Formation 

 14.8 ± 0.3    

  4  GK-110 

Amphibole-pyroxene andesite 

Fragment in lahar breccia  Sebechleby Formation 

 14.0 ± 0.4    

  5  St-6/06 

Amphibole-pyroxene andesite 

Lava flow 

Sebechleby Formation 

 14.0 ± 0.4    

  6  St-4/06 

Pyroxene andesite matrix 

Welded tuff/breccia 

Lower structural unit 

 13.8 ± 0.4    

  7  St-5/06 

Pyroxene andesite fragment 

Welded tuff/breccia 

Lower structural unit 

 13.8 ± 0.4    

  8  GK-107 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Zibritov Complex 

 14.1 ± 0.3    

  9  GK-106 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Zibritov Complex 

 13.8 ± 0.4 
 13.7 ± 0.3 

  

10  GP-13 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Zibritov Complex 

 13.4 ± 0.4    

11  St-7/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Lower structural unit 

 13.5 ± 0.3    

12  St-14/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Lower structural unit 

 13.5 ± 0.4    

13  GK-57 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Lower structural unit 

 13.2 ± 0.4    

14  GP-11 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Lower structural unit 

 13.1 ± 0.4    

Subvolcanic/intravolcanic intrusive complexes (2

nd

 stage) 

15  St-5/99 

Granodiorite 

Bell-jar type pluton 

Hodr.-Štiavn. Intr. Complex   

13.4 ± 0.2 

16  St-2/04 

Granodiorite 

Bell-jar type pluton 

Hodr.-Štiavn. Intr. Complex   

13.3 ± 0.6 

17  St-4/08 

Diorite 

Bell-jar type pluton 

Hodr.-Štiavn. Intr. Complex   

13.3 ± 0.2 

Middle structural unit (caldera filling, 3

rd

 stage) 

18  St-83/91*  Biotite-amphibole andesite 

Extrusive dome 

Studenec Formation 

 12.7 ± 0.4* 

12.4 ± 0.1 

19  GK-100 

Pyroxene-biotite-amphibole andesite 

Lava flow 

Studenec Formation 

 13.1 ± 0.3 

 

20  GK-16 

Biotite-amphibole  andesite 

Extrusive dome 

Studenec Formation 

 12.8 ± 0.3 

12.9 ± 0.5 

21  GK-20 

Pyroxene-biotite-amphibole andesite 

Extrusive dome 

Studenec Formation 

 13.0 ± 0.4 

12.4 ± 0.6 

Upper structural unit (4

th

 stage) 

22  St-9/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Baďan Formation 

 12.6 ± 0.3 

 

23  St-10/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Baďan Formation 

 12.5 ± 0.3 

 

24  GK-105 

Biotite-amphibole-pyroxene andesite 

Lava flow 

Sitno Effusive Complex 

 12.7 ± 0.3 

12.3 ± 0.2 

25  KSD-2 

Biotite-amphibole-pyroxene ignimbrite 

Welded tuff 

Drastvica Formation 

 

12.0 ± 0.2 

26  St-1/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Breznica Complex 

 12.9 ± 0.3 

 

27  St-11/06 

Pyroxene andesite ± biotite 

Lava flow 

Priesil Formation 

 13.0 ± 0.3 

 

28  St-12/06 

Amphibole-pyroxene andesite ± biotite 

Lava flow 

Priesil Formation 

 12.4 ± 0.3 

12.3 ± 0.7 

29  St-15/06 

Pyroxene andesite 

Lava flow 

Inovec Formation 

 12.2 ± 0.3 

 

30  St-16/06 

Amphibole-pyroxene andesite 

Lava flow 

Ziar Complex 

 12.0 ± 0.3 

 

Rhyolites of the Jastrabá Formation (5

th

 stage) 

31  St-18/06 

Rhyolite 

Dyke 

Jastrabá Formation 

 

12.2 ± 0.8 

32  GK-21 Rhyolite 

Dyke 

Jastrabá 

Formation 

 12.2 ± 0.3 
 11.9 ± 0.3 

 

33  KSD-1 

Rhyolite (K-metasomatism) 

Extrusive dome 

Jastrabá Formation 

 11.5 ± 0.3 

 

34  V-7/91c

*

 

Rhyolite (K-metasomatism) 

Extrusive dome 

Jastrabá Formation 

 11.6 ± 0.3* 

 

35  L-8/91

*

 

Rhyolite (perlite) 

Fragment in extr. breccia  Jastrabá Formation 

 11.4 ± 0.4* 

12.1 ± 0.1 

36  St-6/08B 

Rhyolite (perlite) 

Fragment in extr. breccia  Jastrabá Formation 

 

11.8 ± 0.1 

37  Kl-1/91* 

Rhyolite  

Dyke 

Jastrabá Formation 

 11.4 ± 0.3* 

 

Post-rhyolite volcanic formations — alkali basalts 

38  St-84/91*  Nepheline basanite 

Lava neck 

  

   7.8 ± 0.4*    

39  St-85/91B* Nepheline basanite 

Lava neck 

  

   5.7 ± 0.4*    

40  S-B3/02 

Nepheline basanite 

Lava flow 

  

   0.45 ± 0.03   

41  S-B7/02 

Nepheline basanite 

Lava neck 

  

   0.42 ± 0.03   

42  S-B8/02 

Nepheline basanite 

Lava flow 

  

   0.43 ± 0.03   

 

ˇ

ˇ

ˇ

ˇ

background image

339

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

dix 4 along with a short commentary. The data as shown in the
diagram  Na

2

O + K

2

O—SiO

2

  (Fig. B  in  electronic  Appendix 4)

are comparable to earlier results obtained from volcanic rocks
of the Central Slovakia Volcanic Field (Konečný at al. 1995).
Their composition is close to high-potassium rocks of andes-
ite-dacite suites in volcanic belts of the developed island arcs
or continental margins (Lexa & Konečný 1998).

Appendix 1 presents all new K-Ar data. It also demonstrates

the relationship among the K-Ar ages of groundmass, plagio-
clase and/or biotite separated from common samples. Results
that are considered reliable and serve as a basis of the follow-
ing discussion and conclusions, are indicated by bold type and
grey background. Reliability of results has been evaluated on
the basis of criteria mentioned in the part on methodology and
compatibility with other results. Comments on the selection of
reliable results in the case of individual samples are given be-
low. Appendix 2 presents the results of Rb-Sr isochron dating,
whereas  Table 1  presents  reliable  results  of  K-Ar  and  Rb-Sr
dating  as  accepted  age  values  with  2    errors.  Here  we  have
also included results published by Chernyshev et al. (1995) as
they were not discussed yet in the context of other data and the
evolution of the Štiavnica Stratovolcano.

The primary objective of the Rb-Sr isochrone dating appli-

cation in the present work was dating of intrusive rocks in the
area of younger hydrothermal system overprint (regional pro-
pylitic alteration associated with the extensive system of epi-
thermal veins) as the closure temperature of the Rb-Sr system
rock-forming  minerals  (biotite,  feldspars)  is  higher  than  for
the K-Ar system. This is an important feature of the Rb-Sr sys-
tem if we take into account that the younger hydrothermal sys-
tem  has  reached  temperatures  of  250—300 °C  (Kovalenker  et
al. 1991; Onačila et al. 1995). Moreover, Rb-Sr age data repre-
sent  the  independent  information  that  can  be  used  to  control
results of K-Ar dating. Such a possibility has been used in the
case of rocks containing biotite. In so doing 3—5 mineral frac-
tions  separated  from  a  common  rock  were  analysed.  In  two
cases  (samples  GK-105,  L-8/91)  Rb-Sr  measurements  were
limited  to  analyses  of  pairs  biotite—whole  rock,  or  biotite—
glass.  Out  of  6  samples  studied  by  both  methods 4  andesite
samples show a concordant K-Ar and Rb-Sr isochron ages that
agree within the 2   error intervals while two felsic rock sam-
ples (L-8/91 rhyolite, GK-21 rhyodacite) exhibit a differences
between  the  K-Ar  ages  and  Rb-Sr  ages  that  exceed  the  error
intervals as much as 1.5—2 times.

Comments on the reliability of individual results

Most of the results of K-Ar dating obtained from ground-

mass  fraction  and  Rb-Sr  isochrone  dating  are  reliable  and
need no comments. However, some of the results are contra-
dictory  and  require  comments  on  how  reliable  results  have
been chosen.

No. 1  (sample  GP-4):  The  obtained  K-Ar  isotope  age  of

15.0 ± 0.4 Ma  on  groundmass  fraction  corresponds  to  Early
Badenian.  That  is  in  agreement  with  the  structural  position
below the base of the Štiavnica Stratovolcano. The apparent
age  of  14.6 ± 0.4 Ma  from  plagioclase  phenocrysts  overlaps
with results from the overlying rocks, so it is not considered
representative.

No. 2  (sample  GK-2/01):  The  sample  represents  a  lava

flow filling a paleovalley eroded in rocks of the Sebechleby
Formation
. However, the age of 15.2 ± 0.4 Ma obtained from
pyroxene  andesite  groundmass  is  older  if  compared  with
ages  of  the  underlying  formation  in  the  range  14.8 ± 0.3  to
14.0 ± 0.4 Ma (Appendix 1 and Table 1).

No. 4 (sample GK-110): K-Ar dating of groundmass frac-

tion  has  provided  the  reliable  age  14.0 ± 0.4 Ma.  The  result
15.6 ± 0.5 Ma from plagioclase phenocrysts is not considered
representative, probably due to excess radiogenic argon.

No. 9 (sample GK-106): K-Ar dating of groundmass frac-

tion has provided the age 13.7 ± 0.3 Ma. In this case plagio-
clase  phenocrysts  have  provided  a  compatible  result
13.8 ± 0.4 Ma.

Nos. 12 and 13 (samples St-14/06 and GK-57): Results of

K-Ar dating of groundmass fractions 13.5 ± 0.3 and 13.2 ± 0.4
place these lava flows into the upper parts of the lower struc-
tural unit (first stage). The result 15.1 ± 0.7 Ma from plagio-
clase  phenocrysts  of  the  sample  No. 13  is  not  considered
representative, probably due to excess radiogenic argon.

No. 14 (sample GP-11): K-Ar dating on groundmass frac-

tion  has  provided  the  age  13.1 ± 0.4 Ma.  The  result
11.8 ± 0.5 Ma  obtained  from  plagioclase  phenocrysts  is  not
considered representative.

No. 17a (sample St-2/08): An attempt to date the dyke by

Rb-Sr  isochrone  method  has  not  been  successful  (Fig. A  in
Appendix 2). Analyses of individual fractions do not fall on
a well-defined isochrone. The upper and lower limits for the
age are 16 and 11 Ma.

No. 18 (sample St-83/91): K-Ar dating of mineral fractions

provided  the  following  ages:  plagioclase  –  15.8 ± 2.0 Ma,
amphibole – 14.8 ± 1.2 Ma and biotite – 12.7 ± 0.4 Ma; K-Ar
isochrone  provided  the  age  12.4 ± 0.2 Ma;  Rb-Sr  isochrone
dating provided the age 12.4 ± 0.1 Ma. Both, K-Ar and Rb-Sr
isochrone ages overlap with data from overlying andesites of
the  upper  structural  unit.  As  the  K-Ar  isochrone  is  affected
by excess argon in plagioclase and amphibole the K-Ar age
of biotite is considered the most representative.

No. 20  (sample  GK-16):  K-Ar  dating  provided  the  age

11.8 ± 0.3 Ma  from  groundmass  fraction  and  12.8 ± 0.3 Ma
on biotite fraction; the result 15.1 ± 0.5 Ma obtained from pla-
gioclase  phenocrysts  reflects  excess  radiogenic  argon.  Rb-Sr
isochrone  dating  (Fig. A  in  Appendix 2)  provided  the  age
12.9 ± 0.5 Ma.  In  this  case  we  assume  that  groundmass  has
been  affected  by  radiogenic  argon  loss  (due  to  unrecognized
alteration?). It follows that the K-Ar age for the biotite fraction
and Rb-Sr isochrone age are considered representative.

No. 21  (sample  GK-20):  K-Ar  dating  provided  the  age

11.8 ± 0.3 Ma from the groundmass fraction and 12.1 ± 0.3 Ma
from the biotite fraction. The plagioclase fraction provided the
result 13.0 ± 0.4 Ma. Rb-Sr isochrone dating pointed to the age
12.4 ± 0.6 Ma. Usually the Rb-Sr isochrone age is considered
the most reliable one and plagioclase apparent K-Ar ages are
affected  by  the  excess  argon  phenomena.  However,  in  this
case only the K-Ar age on plagioclase fits the geological po-
sition.  Other  results  are  too  young  considering  the  ages  of
overlying andesites of the upper structural unit.

No. 24 (sample GK-105): K-Ar dating of groundmass frac-

tion provided the age 12.7 ± 0.3 Ma that is within the error lim-

background image

340

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

its  from  the  Rb-Sr  isochron  age  12.3 ± 0.2 Ma.  The  result
15.4 ± 0.6 Ma  from  plagioclase  phenocrysts  is  not  considered
representative, most probably due to excess radiogenic argon.

No. 28  (sample  St-12/06):  K-Ar  dating  of  groundmass

fraction provided the age 12.4 ± 0.3 Ma that is within the error
limits from the Rb-Sr isochron age 12.3 ± 0.7 Ma.

No. 32  (sample  GK-21):  K-Ar  dating  of  groundmass  pro-

vided the age 11.9 ± 0.3 Ma, the biotite fraction produced the
age 12.2 ± 0.3 Ma, and the plagioclase fraction 13.7 ± 0.4 Ma
perhaps  reflecting  excess  radiogenic  argon.  Rb-Sr  isochron
dating provided the age 10.5 ± 0.2 Ma. The K-Ar ages of the
groundmass and biotite fraction are considered the most reli-
able ones.

No. 35  (sample  L-8/91):  K-Ar  dating  of  biotite  and  glass

provided the ages 12.7 ± 0.4 Ma and 11.4 ± 0.4 Ma respectively.
The Rb-Sr isochron dating provided the age 12.1 ± 0.1 Ma. The
result  obtained  on  biotite  overlaps  with  ages  of  older  andes-
ites. Perlite glass is sensitive to possible radiogenic argon loss.
The Rb-Sr isochron age is considered the most representative.

Discussion — evolution of the Štiavnica Stratovolcano

Volcanic formations preceding the Štiavnica Stratovolcano

Biostratigraphic dating of associated sedimentary and vol-

cano-sedimentary  rocks  suggests  the  Early  Badenian  age
(Zone NN5) for volcanic activity of garnet-bearing andesites
(Kantorová 1962; Čechovič & Vass 1962; Lehotayová 1962;
Lehotayová in Vass et al. 1979; Konečný et al. 1983; Kováč
et al. 2005). The same age is applicable for the early volcanic
activity  of  garnet-bearing  andesites/dacites  in  the  Börzsöny
mountain  range,  located  further  southward  (Karátson  et  al.
2000).  According  to  Kováč  et  al.  (2005)  sedimentary  rocks
of  the  lowermost  Badenian  corresponding  to  the  nanno-
plankton Zone NN4 are missing in the Slovak territory. The
Early Badenian transgression reached the territory early dur-
ing the NN5 Zone ( < 15.5 Ma), or early during the planktonic
foraminiferal  Zone  Orbulina  suturalis  ( < 15.1 Ma).  K-Ar
dating  of  garnet-bearing  andesite  from  the  locality  Breziny
south  of  Zvolen  (No. 1)  to  15.0 ± 0.4 Ma  fits  well  the  bio-
stratigraphic data. Older results of isotope dating of garnet-
bearing andesites in the range 16.2 ± 0.2 Ma to 15.7 ± 1.4 Ma
(Bagdasarjan in Konečný et al. 1969; Repčok 1978, 1981) are
either  erroneous  or  they  imply  volcanic  activity  before  the
Early Badenian transgression. Equivalent garnet-bearing andes-
ites  of  the  Börzsöny  mountain  range  in  Hungary  show  K-Ar
ages in the interval 16.0—14.5 Ma (Karátson et al. 2000). Ap-
parently,  garnet-bearing  andesites  represent  a  longer  lasting
volcanic  activity.  A  partial  overlap  with  volcanic  activity  of
the  first  stage  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  (the  oldest  reli-
able age obtained is 14.8 ± 0.3 Ma) cannot be excluded on the
basis of available data. We consider 14.8 Ma as a probable up-
per limit on their age in the area of the Štiavnica Stratovolcano.

Lower structural unit (1

st

 stage) of the Štiavnica Stratovolcano

Previous  dating  of  the  1

st

  stage  rocks  by  the  FT  method

provided  ages  in  the  interval  16.5 ± 0.5 Ma  to  15.9 ± 0.8 Ma

(Repčok 1980, 1981, 1984). New dating has provided a set of
reliable results in the interval 14.8 ± 0.3 Ma to 13.1 ± 0.4 Ma,
with most results in the interval 14.0 ± 0.4 Ma to 13.5 ± 0.3 Ma
(Table 1).

The  Sebechleby  Formation  in  the  southern  sector  of  the

stratovolcano  represents  a  relatively  older  lithostratigraphic
unit  of  the  1

st

  stage  (Konečný  et  al.  1998).  Relationship  of

the formation to biostratigraphically dated volcano-sedimen-
tary rocks in the boreholes GK-3 Rykynčice (Lehotayová in
Konečný  et  al.  1966;  Brestenská  et  al.  1980;  Planderová  in
Konečný et al. 1983) and ŠV-8 Dolné Semerovce (Vass et al.
1981;  Ozdínová  2008)  points  to  the  middle(?)  to  late  Early
Badenian age of the formation. The results of new dating in
the range 14.8 ± 0.3 Ma to 13.8 ± 0.4 Ma (Nos. 3—7) are com-
patible  with  such  a  biostratigraphic  assignment.  The  result
15.2 ± 0.4 Ma  (No. 2)  would  be  compatible  with  biostrati-
graphic assignment of the formation as well as with the iso-
tope  age  of  underlying  volcanic  products  of  garnet-bearing
andesites  (see  above)  only  in  the  case  that  the  real  age  is
close to the lower limit of the error interval. This lava flow is
also relatively younger as it fills a paleovalley in older rocks
of  the  formation.  Because  of  incompatibility  with  younger
ages on underlying rocks it is not considered reliable. Taking
into account the reliable results (Table 1), the biostratigraphic
evidence and a possible overlap of the 1

st

 stage with activity

of  garnet-bearing  andesites,  15.0 Ma  seems  to  be  the  best
choice  for  the  lower  limit  of  the  1

st

  stage  volcanic  activity.

However,  volcanic  activity  of  the  1

st

  stage  has  not  started  at

the  same  time  in  all  sectors  of  the  stratovolcano.  In  the  SW
sector of the stratovolcano rocks of the 1

st

 stage rest on upper-

most Lower Badenian marine sedimentary rocks (Brestenská
in  Karolus  et  al.  1975).  Considering  correlation  of  chrono-
stratigraphic  units  with  the  time  scale  (Kováč  et  al.  2005;
Harzhauser  &  Piller  2007)  volcanic  activity  of  the  1

st

  stage

started here as late as 14.0 to 13.6 Ma. That correlates with
the absence of the Sebechleby Formation in this sector of the
stratovolcano (Konečný et al. 1998).

The Žibritov Effusive Complex in the south-eastern sector

of  the  stratovolcano  represents  a  relatively  younger  litho-
stratigraphic  unit  of  the  1

st

  stage  overlying  the  Sebechleby

Formation (Konečný et al. 1998). There is no biostratigraphic
evidence available. New isotope dating has provided 4 results
(Nos. 8—11)  in  the  interval  14.1 ± 0.8 Ma  to  13.4 ± 0.6 Ma
(Table 6) around the Early/Late Badenian boundary. The lava
flow  at  the  locality  Ficberg  (No. 11)  has  formerly  been  as-
signed to the upper structural unit (4

th

 stage) of the stratovol-

cano  on  the  basis  of  erroneous  K-Ar  dating  to  11.4 ± 0.3 Ma
(Bagdasarjan et al. 1970).

New  results  of  isotope  dating  of  two  pyroxene  andesite

lava  flows  next  to  Machulince  in  the  western  sector  of  the
stratovolcano,  namely  13.5 ± 0.3 Ma  and  13.2 ± 0.4 Ma,  re-
spectively, assign these lava flows to the youngest products of
the  1

st

  stage  of  the  stratovolcano,  corresponding  to  the  Late

Badenian. However, on the basis of geological mapping these
lava flows have formerly been assigned to the upper structural
unit (4

th

 stage) (Konečný et al. 1998) and their real assignment

should be further clarified by detailed field investigation. Py-
roxene-rich  sandy  deposits  in  the  interval  194—230 m  of  the
borehole  ŠV-8  Dolné  Semerovce  assigned  to  the  lowermost

background image

341

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Upper Badenian (Vass et al. 1981; Ozdínová 2008) may repre-
sent a volcano-sedimentary equivalent.

K-Ar  dating  of  the  1

st

  stage  pyroxene  andesite  lava  flow

south  of  Nová  Baňa  (No. 14)  provided  the  age  of
13.1 ± 0.4 Ma.  As  the  lava  flow  is  relatively  close  to  the
Nová Baňa epithermal system and shows signs of weak hy-
drothermal alteration its relatively young age might be a re-
sult of partial rejuvenation.

The upper limit for the time interval of the 1

st

 stage of the

stratovolcano  is  set  forth  by  (1)  the  Late  Badenian  age  of
overlying sedimentary rocks in the borehole ŠV-8 Dolné Se-
merovce (see below) and (2) by results of isotope dating of
rocks  from  the  Hodruša-Štiavnica  Intrusive  Complex
(Nos. 15—17)  in  the  range  13.4 ± 0.2 Ma  to  13.3 ± 0.2 Ma.
The intrusive complex is younger than rocks of the 1

st

 stage

(Konečný et al. 1998; Konečný & Lexa 2001). It follows that
the most probable interval of the 1

st

 stage volcanic activity of

the  Štiavnica  Stratovolcano  is  15.0—13.5 Ma  (middle  Early
Badenian to early Late Badenian).

Denudation  and  emplacement  of  subvolcanic  intrusive
complexes (2

nd

 stage)

Biostratigraphic  evidence  points  to  a  Late  Badenian  age

(Zone NN6) for sedimentary rocks corresponding to the den-
udation  of  the  1

st

  stage  stratovolcano  (Vass  et  al.  1981;

Ozdínová  2008)  and  to  a  late  Late  Badenian  age  for  lacus-
trine sediments related to the early caldera subsidence (Plan-
derová in Konečný et al. 1983).

Previous  attempts  to  date  rocks  of  subvolcanic  intrusive

complexes  by  the  K-Ar  method  on  whole-rock  samples
(Bagdasarjan et al. 1970; Merlitsh & Spitkovskaya in Štohl
1976; Konečný et al. 1983) and by the FT method on mineral
fractions (Repčok 1981, 1984) failed due to extreme scatter
(19.5 ± 0.8 to 10.5 ± 0.5 Ma) and contradiction between indi-
vidual  results  reflecting  variably  contamination  by  Hercyn-
ian basement rocks, excess radiogenic argon in low-K phases
and/or rejuvenation. Discordant ages obtained from amphib-
oles and biotites (Repčok 1981, 1984) imply resetting of bio-
tite  ages.  Only  single  K-Ar  dating  of  the  biotite  mineral
fraction provided a reasonable result of 13.9 ± 0.1 Ma (Kantor
et al. 1988).

The  most  reliable  results  obtained  in  the  present  work

come from samples of the Hodruša-Štiavnica Intrusive Com-
plex
.  Isotope  dating  of  granodiorite  pluton  at  two  localities
(Nos. 15—16) by the Rb-Sr method provided very close ages
of  13.4 ± 0.2 Ma  and  13.3 ± 0.6 Ma.  Dating  of  diorite  intru-
sion provided the same age  13.3 ± 0.2 Ma. These results as-
sign  the  Hodruša-Štiavnica  Intrusive  Complex  to  the  Late
Badenian  as  assumed  on  the  basis  of  geological  data
(Konečný et al. 1998; Konečný & Lexa 2001).

Dating of granodiorite to quartz-diorite porphyry stocks and

dyke  clusters  of  the  Zlatno  and  Tatiar  Intrusive  Complexes
has  not  been  successful.  Attempts  to  date  these  rocks  failed
because  of  alterations  of  related  porphyry  hydrothermal  sys-
tems  and  possible  rejuvenation  by  younger  epithermal  sys-
tems. K-Ar dating of granodiorite porphyry from the locality
Šementlov by Chernyshev et al. (1995) to 11.4 ± 1.2 Ma serves
as an example. An attempt to date the granodiorite porphyry

Fig. 6. Sums of radiometric age normal distribution densities for evo-
lutionary  stages  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  based  on  K-Ar  and
Rb-Sr  ages  presented  in  Table 1.  The  curves  for  individual  stages
reflect the number of individual results, values of individual results
and  their  errors.  In  that  way  they  summarize  results  of  individual
stages and allow for their mutual comparison.

intrusion at the locality Zlatno by the Rb-Sr method (Krá  et
al. 2002) has failed too. The rock, including mafic enclaves up
to  0.5 m  in  diameter,  was  isotopically  homogenized  at  sub-
solidus temperatures. Results from separated amphiboles and
biotites  imply,  that  amphibole  was  enriched  in  radiogenic  Sr
lost by biotite during a younger event. The biotite—whole-rock
isochron gave the apparent age 10.6 Ma.

The  same  applies  to  the  younger  Banisko  Intrusive  Com-

plex. Owing to regional alteration related to thermal anomaly
of  extensive  system  of  epithermal  veins  no  reliable  results
have been obtained. FT dating of a quartz-diorite sill close to
the locality Zlatno has provided apparent ages for amphibole
and  biotite  of  13.4 ± 0.6 Ma  and  13.6 ± 0.8 Ma  respectively
(Repčok 1984). As some of the sills of the complex intruded
into  the  lowermost  parts  of  the  Štiavnica  Caldera  filling
(Figs. 3, 5) the age of the caldera filling (13.1—12.7 Ma) also
represents  the  upper  limit  for  the  age  of  the  intrusive  com-
plex  (compare  Fig. 6).  The  value  12.9 Ma  in  the  middle  of
this  interval  is  considered  the  most  probable  upper  limit.  It
follows  that  the  subvolcanic  intrusive  complexes  of  the
Štiavnica  Stratovolcano  were  emplaced  in  the  time  interval
13.4—12.9 Ma, corresponding to the Late Badenian.

Middle structural unit (caldera filling, 3

rd

 stage)

Palynomorphs in sediments interbedded with rocks of the

Studenec Formation within the caldera as well as at the out-
skirts of the stratovolcano point to the interval late Late Bad-
enian  to  Early  Sarmatian  (Planderová  in  Konečný  et  al.
1983). Overlying sediments have been assigned to the Lower
Sarmatian (Sitár 1973; Planderová in Konečný et al. 1983).

Previous isotope dating by the K-Ar and FT methods pro-

vided erroneous ages in the interval 16.4—14.8 Ma (Konečný
et  al.  1969;  Repčok  1978—1981).  New  isotope  dating  by
both, K-Ar and Rb-Sr methods, provided reliable ages in the
interval 13.1 ± 0.3 Ma to 12.4 ± 0.1 Ma (see discussion to in-
dividual  samples  above  and  Table 1)  that  are  in  agreement
with  biostratigraphic  evidence.  However,  the  youngest  data

background image

342

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

are not compatible with ages on some of the overlying rocks
of the upper structural level (4

th

 stage) (see bellow). Consid-

ering the mutual overlap of apparent ages of the 3

rd

 and 4

th

stages  (Fig. 6)  the  best  choice  for  the  upper  limit  of  the  3

rd

stage and lower limit of the 4

th

 stage is 12.7 Ma. Consider-

ing  correlation  of  chronostratigraphic  units  with  the  time
scale (Kováč et al. 2005; Harzhauser & Piller 2007), the vol-
canic activity of the 3

rd

 stage took place during the late Late

Badenian  and  despite  the  palynological  evidence  probably
did not extend into the Early Sarmatian.

Upper structural unit (4

th

 stage)

Biostratigraphic  data  from  marine  sediments  interbedded

with rocks of the upper structural unit in the SW sector of the
stratovolcano  reveal  the  Early  Sarmatian  age  (Brestenská
1970; Karolus & Váňová 1973). Freshwater lacustrine depos-
its  interbedded  with  volcanic  formations  of  the  fourth  stage
elsewhere contain remnants of macroflora and palynomorphs
implying the same age (Němejc 1967; Sitár 1973; Planderová
in Konečný et al. 1983). However, Kováč et al. (2005) ques-
tioned the ability to distinguish Early and Late Sarmatian.

The upper structural unit comprises a succession of poorly

correlated  volcanic  formations  and  complexes  post-dating
the  Štiavnica  Caldera  and  pre-dating  rhyolite  volcanism  of
the 5

th

 stage. Fig. 5 shows their probable succession. Previous

isotope dating by the K-Ar and FT methods provided mostly
erroneous  ages  in  the  interval  15.0—9.9 Ma  (Konečný  et  al.
1969;  Bagdasarjan  et  al.  1970;  Repčok  1978,  1981).  New
isotope  dating  of  the  4

th

  stage  rocks  (Nos. 22—30,  Table 1)

by K-Ar as well as Rb-Sr methods provided ages in the inter-
val  13.0 ± 0.3 Ma  to  12.0 ± 0.2 Ma.  We  have  already  dis-
cussed above that the probable lower limit on the age of the
4

th

 stage rocks is 12.7 Ma. The upper limit is constrained to

12.2 Ma  by  the  overlap  with  results  obtained  from  younger
rhyolites  (Table 1,  Fig. 6)  and  by  ages  of  rhyolites  in  the
Nová Baňa area in the interval 12.31 ± 0.44—12.03 ± 0.38 Ma
(Lexa & Pécskay 2010). Considering correlation of chrono-
stratigraphic  units  with  the  time  scale  (Kováč  et  al.  2005;
Harzhauser  &  Piller  2007),  the  volcanic  activity  of  the  4

th

stage took place during Early Sarmatian.

Rhyolites of the Jastrabá Formation (5

th

 stage)

Rhyolite  activity  accompanied  the  resurgent  horst  uplift

and contemporaneous subsidence of the Žiar Depression. Pa-
lynological  evidence  points  to  the  Late  Sarmatian  to  Early
Pannonian age (Planderová in Konečný et al. 1983).

With  few  exceptions  the  results  of  previous  isotope  dating

by the K-Ar and FT methods fall in the interval 12.9—10.7 Ma
(Konečný et al. 1969; Bagdasarjan et al. 1970; Bojko et al. in
Štohl 1976; Merlitsh & Spitkovskaya in Štohl 1976; Repčok
1981, 1982). The results of new dating by K-Ar, as well as
Rb-Sr  methods  (Nos. 31—37,  Table 1)  fall  in  the  interval
12.2 ± 0.8 Ma  to  11.4 ± 0.4 Ma.  This  interval  is  comparable
with  the  results  of  K-Ar  dating  of  the  Jastrabá  Formation
rhyolites in the Nová Baňa area and Kremnické vrchy moun-
tain range that fall into the intervals 12.3 ± 0.4—12.0 ± 0.4 Ma
and  12.3 ± 0.4—11.5 ± 0.4 Ma,  respectively  (Lexa  &  Pécskay

2010).  Considering  correlation  of  chronostratigraphic  units
with the time scale (Kováč et al. 2005; Harzhauser & Piller
2007),  the  rhyolite  volcanic  activity  of  the  Jastrabá  Forma-
tion (5

th

 stage) took place during the Late Sarmatian to earliest

Pannonian time.

Post-rhyolite volcanic formations – high alumina basalts

The volcanic activity of high alumina basalts and basaltic

andesites of the Šibeničný vrch Complex post-dated rhyolite
volcanites of the Jastrabá Formation in the Žiar Depression.
The  reported  K-Ar  ages  fall  in  the  range  11.1 ± 0.8  to
8.2 ± 0.5 Ma  (Balogh  et  al.  1998),  that  corresponds  to  the
Early to Late Pannonian time. New data are not available.

Post-rhyolite volcanic formations – alkali basalts

K-Ar dating of alkali basalt necks at Kysihýbel (No. 38) and

Banská  Štiavnica  (No. 39)  on  whole-rock  samples  provided
results  of  7.8 ± 0.4 Ma  and  5.7 ± 0.4 Ma,  respectively.  While
the first result is compatible with the result of previous dating
(7.31 ± 0.24 Ma, Konečný et al. 1999) the second result seems
to  be  erroneous  as  previous  dating  provided  results  of
7.24 ± 0.25 Ma  (Konečný  et  al.  1999)  and  7.32 ± 0.23 Ma
(Kantor  &  Wiegerová  1981).  The  ages  of  both  alkali  basalt
necks correspond to the latest Pannonian to Pontian time.

The  alkali  basalt  volcano  Pútikov  vŕšok  is  the  youngest

volcano  in  Slovakia.  Previous  K-Ar  dating  of  its  lava  flow
using a whole-rock sample provided an age of 0.53 ± 0.16 Ma
(Balogh et al. 1981). Superposition over the Hron river Riss
terrace points to age in the interval 0.15—0.12 Ma (Šimon &
Halouzka  1996),  while  optically  stimulated  luminescence
(OSL)  dating  of  underlying  sediments  provided  an  age  of
102 ± 11 ka  (Šimon  &  Maglay  2005).  New  K-Ar  dating  of
groundmass fractions carried out on 3 samples from different
parts  of  the  volcano  provided  very  consistent  results  of
0.45 ± 0.06 Ma,  0.42 ± 0.06 Ma  and  0.43 ± 0.06 Ma,  respec-
tively. It follows that the younger ages reported by Šimon &
Halouzka  (1996)  and  Šimon  &  Maglay  (2005)  obtained  by
indirect methods are questionable.

Ages of mineralization types

The  high  sulphidation  system  of  Šobov  is  a  part  of  the

magmatic-hydrothermal  system  driven  by  diorite  intrusion
(Onačila et al. 1995; Lexa et al. 1999a,b). Such systems are
almost  contemporaneous  with  emplacement  of  the  parental
intrusion  (Sillitoe  2010).  The  Rb-Sr  isochron  age  of  diorite
13.3 ± 0.2 Ma  (Table 1)  represents  the  best  estimate  of  the
mineralization age. The same type of argument is also appli-
cable for the magnetite skarn and intrusion-related stockwork/
disseminated base metal mineralizations with granodiorite as
the parental intrusion (Onačila et al. 1995; Koděra et al. 1998,
2004; Lexa et al. 1999a). Their age is approximated by Rb-Sr
isochron  ages  of  granodiorite  13.4 ± 0.2  and  13.3 ± 0.6 Ma.
However, considering the relative ages of diorite and grano-
diorite intrusions, these mineralizations are relatively young-
er  than  the  Šobov  high  sulphidation  system.  We  have  no
K-Ar  data  for  the  porphyry/skarn  Cu ± Au,  Mo  mineraliza-

background image

343

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. 7. Evolution of the Štiavnica Stratovolcano. Modified after Konečný & Lexa 2001. Continued on the next page.

background image

344

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. 7. Continued from the previous page.

tion  related  to  the  emplacement  of  granodiorite  porphyry
stocks  and  dyke  clusters  (Onačila  et  al.  1995;  Lexa  et  al.
1999a)  and  an  attempt  to  apply  Rb-Sr  isochron  method  has
not  been  successful  due  to  rejuvenation  (Krá   et  al.  2002).
Parental  intrusions  of  granodiorite  porphyry  cross-cut  grano-
diorite  and  are  cross-cut  by  quartz-diorite  porphyry  dykes  of
the Banisko Intrusive Complex. This geological position places
their origin into the time interval 13.1 ± 0.2 Ma.

Association  of  the  epithermal  gold  mineralization  at  the

Rozália  mine  with  the  early  stage  of  the  caldera  subsidence
and  its  origin  prior  to  the  emplacement  of  the  quartz-diorite
sills of the Banisko Intrusive Complex (Koděra & Lexa 2003;
Koděra et al. 2005) place evolution of this mineralization into
the time interval 13.0 ± 0.1 Ma.

Kraus  et  al.  (1999)  dated  illites  from  the  above  mentioned

mineralizations.  K-Ar  dating  of  2M

1

  type  illite  from  Šobov

provided the age 12.4 ± 0.1 Ma, of 2M

1

> > 1M type illite from

argillites  of  the  stockwork/disseminated  base  metal  mineral-
ization provided the age 11.5 ± 0.3 Ma, while 2M

1

> > 1M type

illite  from  the  epithermal  gold  mineralization  at  the  Rozália
mine provided the age 11.9 ± 0.3 Ma. Such results are in con-
flict with the established geological position. The Šobov high
sulphidation system is cross-cut by younger base metal epither-
mal  veins  showing  temperatures  over  300 °C  (Kovalenker  et
al. 1991) and the stockwork/disseminated base metal mineral-
ization and epithermal gold mineralization extend next to the
Rozália vein in the hottest Cu-zone of the younger epithermal
system  (Onačila  et  al.  1995),  where  temperature  could  reach

background image

345

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

350 °C. A partial to complete rejuvenation due to long lasting
reheating by younger epithermal system is highly probable.

The extensive system of precious/base metal low to inter-

mediate  sulphidation  epithermal  veins  evolved  during  the
uplift of the resurgent horst. K-Ar dating of adularia in epi-
thermal  veins  provided  the  ages  12.0—10.7 Ma  (Kantor  &
Ďurkovičová  1985;  Kantor  et  al.  1988).  K-Ar  dating  of
1M> > 2M

1

  type  illite  from  the  Terézia  vein  at  the  Weiden

gallery  provided  the  age  11.4 ± 0.2 Ma  (Kraus  et  al.  1999).
Rejuvenated ages of 11.5 ± 0.3 Ma and 11.9 ± 0.3 Ma also ob-
tained  from  2M

1

> > 1M  type  illites  from  older  mineraliza-

tions  (see  above)  are  considered  as  indirect  data.  Dating  of
rhyolites  to  the  time  interval  12.2—11.4 Ma  confirmed  that
evolution of the epithermal system took place during and af-
ter  magmatic  activity  of  the  rhyolites  (Kovalenker  et  al.
1991;  Onačila  et  al.  1995;  Chernyshev  et  al.  1995;  Lexa  et
al.  1999a;  Háber  et  al.  2001;  Lexa  2001).  Lexa  &  Pécskay
(2010) confirmed the same relationship in the case of rhyo-
lites and epithermal system in the Nová Baňa ore deposit.

Lifespan of the Štiavnica Stratovolcano and breaks in vol-
canic activity

The lifespan of the stratovolcano is definitely shorter than

assumed earlier. While Konečný et al. (1983, 1998) assumed
its evolution in the Early Badenian through Early Pannonian
time  (16.4—10.7 Ma),  the  presented  results  from  new  K-Ar
and Rb-Sr isotopic dating imply that it was active in the in-
terval  15.0—11.4 Ma  (middle  Early  Badenian—earliest  Pan-
nonian).  The  most  prolonged  first  stage,  representing
construction  of  the  compound  andesite  stratovolcano,  took
almost  a  half  of  the  total  duration  of  volcanic  activity
(1.5 Ma  out  of  3.6 Ma),  whereas  three  later  evolutionary
stages  representing  emplacement  of  subvolcanic/intravolca-
nic  intrusions,  caldera  subsidence  and  activity  of  post-
caldera  andesite  volcanoes  lasted  only  around  0.5 Ma  each
and the 5

th

 stage of rhyolite activity lasted around 0.8 Ma.

The results of isotopic dating and their errors provide an il-

lusion  of  continuous  volcanic/magmatic  activity.  However,
frequent  unconformities  and  evidence  for  associated  exten-
sive  erosion  (Konečný  et  al.  1998;  Konečný  &  Lexa  2001)
point to frequent breaks in volcanic activity of variable dura-
tion.  Analogy  with  recent  volcanoes  implies  that  in  reality
shorter periods of volcanic/magmatic activity were separated
by longer lasting breaks giving opportunities for erosion. Thus
several unconformities between lithostratigraphic units of the
1

st

 stage explain its unusually long duration. A longer lasting

break  in  volcanic  activity  took  place  between  the  1

st

  and  3

rd

stages  –  prior  to  initial  subsidence  of  the  caldera.  During
this break the former compound andesite stratovolcano with
elevation 3000—4000 m had been denudated down to the level
of intravolcanic intrusions and thickness 500—1000 m in the
central  zone.  However,  this  break  in  volcanic  activity  only
partially  overlapped  with  a  break  in  magmatic  activity  as
emplacement  of  subvolcanic/intravolcanic  intrusive  com-
plexes took place towards its end. Another significant break
in volcanic activity took place following the caldera subsid-
ence. Volcanic rocks of the 4

th

 stage andesite volcanoes rest

at  many  places  on  a  levelled  surface  over  the  caldera  fault.

Lithostratigraphic units of the 4

th

 stage are often separated by

minor  unconformities  (Fig. 5)  implying  minor  breaks  in  vol-
canic activity also during this stage. Finally, a major unconfor-
mity  and  related  break  in  volcanic  activity  separated  the
rhyolites of the 5

th

 stage from the andesites of the 4

th

 stage.

Conclusions

We have applied the low-blank K-Ar method coupled with

the  Rb-Sr  isochron  method  to  a  representative  set  of  mag-
matic rocks that systematically cover the different structural
units and evolutionary stages of the Neogene Štiavnica Stra-
tovolcano.  The  K-Ar  study  of  mineral  components  of  com-
mon  volcanic  rocks  has  confirmed  the  phenomena  of  the
excess  radiogenic 

40

Ar  in  plagioclase  phenocrysts.  There-

fore, our recent geochronological study of the Štiavnica Stra-
tovolcano  was  based  especially  upon  K-Ar  dating  of
groundmass fractions. Its combination with the Rb-Sr isoch-
ron dating provided highly reliable results.

Former attempts to date subvolcanic intrusive rocks using

whole-rock samples failed owing to possible effects of con-
tamination  and  partial  rejuvenation  due  to  regional  hydro-
thermal  alteration  associated  with  the  extensive  systems  of
late  stage  epithermal  veins  overlapping  with  the  extent  of
subvolcanic intrusions. We have managed to obtain reliable
results  for  the  granodiorite/diorite  pluton  of  the  Hodruša
Intrusive Complex
 using the Rb-Sr isochron method.

Results of new K-Ar and Rb-Sr isotopic dating confirmed

the  succession  of  volcanic/magmatic  activity  based  on  re-
sults  of  geological  mapping,  superposition  of  lithostrati-
graphic units and major unconformities. At the same time we
have  achieved  compatibility  between  the  isotope  and  bio-
stratigraphic ages of lithostratigraphic units by using the lat-
est version of the geological time scale (Harzhauser & Piller
2007)  and  biostratigraphic  assignment  of  sedimentary  for-
mations (Kováč et al. 2005).

On  the  basis  of  new  data  and  critical  evaluation  of  older

evidence, we are able to assign the most probable time inter-
vals  to  the  established  evolutionary  stages  of  the  Štiavnica
Stratovolcano  and  volcanic  formations  below  and  above.
Based  on  the  above  discussion  evolution  of  the  Štiavnica
Stratovolcano can be summarized as follows (Fig. 7):

1. Volcanic activity of garnet-bearing andesites at dispersed

centers took place prior to the evolution of the Štiavnica Stra-
tovolcano in the time interval 16.0—14.8 Ma (early to middle
Early  Badenian).  A partial  overlap  with  volcanic  activity  of
the lower structural unit (1

st

 stage) cannot be excluded.

2. Evolution  of  the  extensive  compound  stratovolcano  of

pyroxene and amphibole-pyroxene andesites took place dur-
ing  the  time  interval  14.8—13.5 Ma  (middle  Early  Badenian
to early Late Badenian). Periods of volcanic activity alternated
with breaks of variable duration represented by internal ero-
sion surfaces and unconformities. The stratovolcano reached
a  diameter  of  35  to  40 km  at  the  base  of  the  volcanic  cone
and a probable elevation of 3000 to 4000 m.

3. Construction  of  the  compound  stratovolcano  was  fol-

lowed by a period of denudation and emplacement of the ex-
tensive subvolcanic intrusive complex of diorite, granodiorite,

background image

346

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

granodiorite porphyry and quartz-diorite porphyry during the
time  interval  13.5—12.9 Ma  (Late  Badenian).  The  youngest
quartz-diorite sills were emplaced at the time of the initial sub-
sidence of the Štiavnica Caldera.

4. Subsidence of the Štiavnica Caldera accompanied by ac-

tivity  of  differentiated  biotite-amphibole  andesites  occurred
during  the  time  interval  13.1—12.7 Ma  (late  Late  Badenian).
Volcanic  activity  overlapped  partially  with  the  emplacement
of the youngest quartz-diorite porphyry sills.

5. Renewed explosive and effusive activity of andesites at

centers in the caldera and on the slopes of the stratovolcano
occurred  during  the  time  interval  12.7—12.2 Ma  (Early  Sar-
matian).

6. Resurgent horst uplift accompanied by rhyolite volcanic

activity along marginal faults took place during the time in-
terval 12.2—11.4 Ma (Late Sarmatian to earliest Pannonian).
Uplift  of  the  resurgent  horst  and  activity  of  the  associated
epithermal system continued till 10.7 Ma (Early Pannonian).

7. Sporadic activity of high alumina basalts in the northern

sector of the stratovolcano took place during the time inter-
val 11.1—8.2 Ma (Early to Late Pannonian).

8. Sporadic activity of alkali basalts took place in the time

interval  7.8—7.2 Ma  and  0.5—0.25 Ma.  The  younger  age  as
reported on the basis of the position above one of the Quater-
nary  terraces  and  OSL  dating  of  underlying  sedimentary
rocks is problematic.

The lifespan of the stratovolcano is apparently shorter than

assumed earlier. It was active in the interval 15.0 to 11.4 Ma
(middle Early Badenian to earliest Pannonian), hydrothermal
activity  of  the  late  stage  epithermal  system  extending  for
1.3 Myr since 12.0 till 10.7 Ma. Periods of volcanic/magmatic
activity were separated by breaks of variable duration repre-
sented by unconformities and related denudation.

Our  success  in  isotope  dating  of  the  granodiorite/diorite

pluton and differentiated rocks filling the caldera enabled an
indirect  dating  of  associated  mineralizations.  Results  ob-
tained  from  rhyolites  confirm  association  of  the  extensive
late stage epithermal systems with rhyolite magmatism.

We have confirmed that K-Ar dating of groundmass frac-

tion  combined  with  Rb-Sr  isochron  dating  in  the  cases  of
possible rejuvenation provides highly reliable results even in
the case of complex evolution and deeply eroded volcanoes
with  exposed  subvolcanic  intrusions  and  related  hydrother-
mal  systems.  The  precision  of  the  Rb-Sr  method  “internal”
isochrones  applied  to  Neogene  volcanic  rocks  is  limited  by
in-homogeneity of the initial 

87

Sr/

86

Sr ratios in mineral com-

ponents. Nevertheless, in most cases when the Rb-Sr method
was applied to dating the volcanic and intrusive rocks of the
Štiavnica Stratovolcano, it has provided reliable results with
precision of  ± 0.2—0.5 Ma.

Acknowledgments:  This  study  has  been  carried  out  in  the
framework of the Russian-Slovak scientific cooperation be-
tween the Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography,
Mineralogy  and  Geochemistry  of  the  Russian  Academy  of
Sciences, Moscow and the Geological Institute of the Slo-
vak Academy of Sciences, Bratislava, project “Genetic and
chronological  relations  of  magmatism  and  epithermal  ore
genesis in the Neogene volcanostructures, Central Slovakia”

(2008—2011).  The  authors  appreciate  support  by  the  VEGA
Grant 2/0162/11,  Slovakia  and  Russian  Foundation  of  Basic
Research  Grants 09-05-00870,  10-05-00354.  Our  thanks  also
go to our colleagues Dr. M. Háber and Ing. R. Kaňa for their
assistance during the sample collection in field. We are grate-
ful to anonymous reviewers for their constructive remarks that
helped to improve the presentation of our results.

References

Bagdasarjan G.P., Konečný V. & Vass D. 1970: Contribution of ab-

solute  ages  to  the  evolutionary  scheme  of  Neogene  volcanics
of Central Slovakia. Geol. Práce, Spr. 51, 47—69 (in Slovak).

Baksi A.K. 1982: A note on the calculation of errors in conventional

K-Ar dating. Chem. Geol. 35, 167—172.

Baksi  A.K.,  York  D.  &  Watkins  N.D.  1967:  Age  of  the  Steens

Mountain geomagnetic polarity transition. J. Geophys. Res. 72,
6299—6308.

Balogh K., Mihaliková A. & Vass D. 1981: Radiometric dating of

basalts in southern and central Slovakia. Západ. Karpaty, Ser.
Geol. (GÚDŠ Bratislava)
 7, 113—126.

Balogh K., Konečný V. & Lexa J. 1998: K-Ar dating of the youngest

calc-alkali  rocks  in  the  Central  Slovakia  Neogene  Volcanic
Field. AbstractXVIth congress CBGA, Vienna, 59.

Brestenská  E.  1970:  Neogene  sediments  from  the  sheet  Levice

1 : 50,000. Open file report, Archive ŠGÚDŠ, Bratislava, 1—68
(in Slovak).

Brestenská E., Konečný V., Lexa J. & Priechodská Z. 1980: Geo-

logical map 1 : 25,000 and explanatory notes – sheets Tekovské
Trs any  and Hontianske  Tesáre.  Open  file  report,  Archive
ŠGÚDŠ, 
Bratislava, 1—133 (in Slovak).

Chernyshev I.V., Háber M., Kovalenker V.A., Ivanenko V.V., Jeleň

S. & Karpenko M.I. 1995: To the age position of the magmatic
events and epithermal Au-Ag-base metals mineralization in the
central zone of the Banská Štiavnica Stratovolcano: K-Ar data.
Geol. Carpathica 46, 6, 327—334.

Chernyshev I.V., Arakelyants M.M., Lebedev V.A. & Bubnov S.N.

1999: K-Ar isotope systematics and age of lavas from the Qua-
ternary Kazbek Volcanic Province, Greater Caucasus. Doklady
Earth Sci.
 367A, 6, 862—866.

Chernyshev  I.V.,  Kraus  I.,  Kovalenker  V.A.,  Goltsman  Yu.V.  &

Lebedev V.A. 2000: Isotope Rb-Sr and K-Ar time constraints
for  activity  of  epithermal  fluid-magmatic  systems:  Banská
Štiavnica and Kremnica case. Miner. Slovaca 32, 247—248.

Chernyshev I.V., Lebedev V.A., Bubnov S.N., Arakelyants M.M. &

Goltsman  Yu.V.  2001:  Stages  of    magmatic  activity  in  the  El-
brus  Volcanic  Center  (Greater  Caucasus):  Evidence  from  iso-
tope-geochronological data. Doklady Earth Sci. 380, 7, 384—389.

Chernyshev I.V., Lebedev V.A., Bubnov S.N., Arakelyants M.M. &

Goltsman Yu.V. 2002: Isotopic geochronology of Quaternary
volcanic eruptions in the Greater Caucasus. Geochem. Int. 40,
11, 1042—1055.

Chernyshev  I.V.,  Lebedev  V.A.  &  Arakelyants  M.M.  2006:  K-Ar

dating  of  Quaternary  volcanics:  methodology  and  interpreta-
tions of results. Petrology 14, 1, 62—80.

Čechovič V. & Vass D. 1962: Problem of Tortonian strata subdivi-

sion  in  surroundings  of  Modrý  Kameň.  Geol.  Práce,  Spr.  25,
160—182 (in Slovak).

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, 8—31.

Háber M., Jeleň S., Kovalenker V.A. & Černyšev I.V. 2001: Model

background image

347

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

of  epithermal  ore  mineralization  of  the  Banská  Štiavnica  ore
district. Miner. Slovaca 33, 215—224 (in Slovak).

Kantor J. & Ďurkovičová J. 1985: Genetic characteristics of selected

mineralizations in Western Carpathians.  Open file report, Ar-
chive ŠGÚDŠ, 
Bratislava (in Slovak).

Kantor J. & Wiegerová V. 1981: Radiometric ages of selected ba-

salts in Slovakia by 

40

Ar/

40

K method. Geol. Zbor. Geol. Car-

path. 32, 29—34 (in Slovak).

Kantor  J.,  Ďurkovičová  J.,  Eliáš  K.,  Repčok  I.,  Ferenčíková  E.,

Hašková A., Kovářová A., Rúčka I. & Sládková M. 1988: Iso-
topic  research  of  metallogenetic  processes.  Part I.  The  area
Rudno—Brehy—Pukanec.  Open  file  report,  Archive  ŠGÚDŠ,
Bratislava, 1—145 (in Slovak).

Kantor  J.,  Ďurkovičová  J.,  Sládková  M.  &  Wiegerová  V.  1990:

Radiometric dating of selected rock complexes by K-Ar method.
Open file report, Archive ŠGÚDŠ, Bratislava, 1—36 (in Slovak).

Kantorová V. 1962: Results of microbiostratigraphic studies of Ter-

tiary  marine  sediments  from  the  map  sheet  Modrý  Kameň.
Open file report, Archive ŠGÚDŠ, Bratislava (in Slovak).

Karátson  D.,  Márton  E.,  Harangi  Sz.,  Józsa  S.,  Balogh  K.,  Pécskay

Z.,  Kovácsvölgy  S.,  Szakmány  G.  &  Dulai  A.  2000:  Volcanic
evolution and stratigraphy of the Miocene Börzsöny Mountains,
Hungary: an integrated study. Geol. Carpathica 51, 325—343.

Karolus K. & Váňová M. 1973: Beziehung der sarmatischen Sedi-

mente  zu  den  Neovulkaniten  der  Mittleren  Slowakei.  Geol.
Práce, Spr
. 61, 155—182.

Karolus K., Karolusová E., Vozár J., Brestenská E., Priechodská Z.,

Škvarka L., Ritter J. & Kušík M. 1975: Complex evaluation of
the structural borehole PKŠ-1 Gondovo. Open file report, Ar-
chive ŠGÚDŠ, 
Bratislava, 1—141 (in Slovak).

Koděra  P.  &  Lexa  J.  2003:  Position  of  the  Au  deposit  Hodruša  in

the  geologic  and  metallogenetic  evolution  of  the  Štiavnica
Stratovolcano (Slovakia). In: Ellopoulos et al. (Eds.): Mineral
exploration and sustainable development. CD-ROM, Millpress
(Rotterdam)
, 1189—1192.

Koděra P., Rankin A.H. & Lexa J. 1998: Evolution of fluids respon-

sible  for  iron  skarn  mineralisation:  an  example  from  the
Vyhne-Klokoč deposit, Western Carpathians, Slovakia. Miner.
Petrology
 64, 119—147.

Koděra P., Lexa J., Rankin A.H. & Fallick A.E. 2004: Fluid evolu-

tion in a subvolcanic granodiorite pluton related to Fe and Pb-Zn
mineralization,  Banská  Štiavnica  ore  district,  Slovakia.  Econ.
Geol.
 99, 1745—1770.

Koděra P., Lexa J., Rankin A.H. & Fallick A.E. 2005: Epithermal

gold  veins  in  a  caldera  setting:  Banská  Hodruša,  Slovakia.
Mineralium Depos. 39, 921—943.

Koděra P., Lexa J., Fallick A.E., Biroň A., Gregor M., Uhlík M. &

Kraus  I.  2010:  Tracing  low  sulphidation  systems  from  their
roots down to foothills – example from the Kremnica ore and
industrial  minerals  fields  (Slovakia).  Acta  Mineral.  Petrogr.,
Abstr.
 Ser. 6, 289.

Konečný P. 2002: Magmatic evolution of the Štiavnica Stratovol-

cano. Unpublished PhD Thesis, Comenius University, Bratislava
(in Slovak).

Konečný V. 1970: Evolution of Neogene volcanic complexes in the

Štiavnické vrchy mountain range. Geol. Práce, Spr.  51,  5—46
(in Slovak).

Konečný  V.  1971:  Evolutionary  stages  of  the  Banská  Štiavnica

Caldera and its post-volcanic structures. Bull. Volcanol. XXXV,
95—116.

Konečný V. & Lexa J. 2001: Structure and evolution of the Štiavnica

Stratovolcano. Miner. Slovaca 33, 179—196 (in Slovak).

Konečný  V.,  Planderová  E.,  Ondrejíčková  A.,  Lehotayová  R.,

Klablenová K. & Škvarka L. 1966: Final report on the structural
borehole GK-3 Rykynčice. Open file report, Archive ŠGÚDŠ,
Bratislava, 1—57 (in Slovak).

Konečný V., Bagdasarjan G.P. & Vass D. 1969: Evolution of Neo-

gene volcanism in central Slovakia and its confrontation with
absolute ages. Acta Geol. Acad. Sci. Hung. 13, 245—258.

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

Central  Slovakia  Neogene  Volcanic  Field.  Západ.  Karpaty,
Sér. Geol. 
 9, 1—203 (in Slovak with English summary).

Konečný V., Lexa J. & Hók J. 1993: Geological map of the central

zone  of  Štiavnica  Stratovolcano  in  the  scale  1 : 10,000.  Open
file report, Archive ŠGÚDŠ, 
Bratislava, 1—138 (in Slovak).

Konečný V., Lexa J. & Hojstričová V. 1995: The Central Slovakia

Neogene volcanic field: a review. In: Downes H. & Vaselli O.
(Eds.): Neogene and related magmatism in the Carpatho-Pan-
nonian region. Acta Volcanol. 7, 63—78.

Konečný  V.,  Lexa  J.,  Halouzka  R.,  Hók  J.,  Vozár  J.,  Dublan  L.,

Nagy  A.,  Šimon  L.,  Havrila  M.,  Ivanička  J.,  Hojstričová  V.,
Mihaliková A., Vozárová A., Konečný P., Kováčiková M., Filo
M.,  Marcin  D.,  Klukanová  A.,  Liščák  P.  &  Žáková  E.  1998:
Explanatory  notes  to  the  geological  map  of  Štiavnické  vrchy
and Pohronský Inovec mountain ranges (Štiavnica Stratovolcano).
Geol.  Surv.  SR,  Bratislava,  1—473  (in  Slovak  with  English
summary).

Konečný V., Lexa J. & Balogh K. 1999: Neogene—Quaternary alkali

basalt  volcanism  in  Central  and  Southern  Slovakia  (Western
Carpathians). Geolines 9, 67—75.

Kovalenker  V.A.,  Jeleň  S.,  Levin  K.A.,  Naumov  V.B.,  Prokofjev

V.J. & Rusinov V.L. 1991: Mineral assemblages and physical-
chemical  model  of  the  formation  of  gold-silver-polymetallic
mineralisation on the deposit Banská Štiavnica (Central Slova-
kia). Geol. Carpathica 42, 291—302.

Kovalenker  V.A.,  Naumov  V.B.,  Prokofjev  V.Yu.,  Jeleň  S.  &

Háber M. 2006: Composition of magmatic melts and evolution
of mineral-forming fluids in the Banská Štiavnica Epithermal
Au-Ag-Pb-Zn Deposit, Slovakia: A study of inclusions in min-
erals. Geochem. Int. 44, 2, 118—136.

Kováč M., Fordinál K., Grigorovich A.S.A., Halásová E., Hudáčková

N., Joniak P., Pipík R., Sabol M., Kováčová M. & Sliva  . 2005:
Western  Carpathian  fossil  ecosystems  and  their  relationship  to
paleoenvironment in the context of Euro-Asian continent Neo-
gene evolution. Geol. Práce, Spr. 111, 61—121 (in Slovak).

Kraus I., Chernyshev I.V., Šucha V., Kovalenker V.A., Lebedev V.A.

& Šamajová E. 1999: Use of illite for K-Ar dating of hydrother-
mal  precious  and  base  metal  mineralization  in  Central  Slovak
Neogene Volcanic Rocks. Geol. Carpathica 50, 5, 1—12.

Krá  J., Lexa J. & Koděra P. 2002: Isotope geochemistry of the Štiav-

nica Stratovolcano mineralizations. In: Lexa et al. (Eds.): Metal-
logenetic evaluation of the Slovak Republic territory. Open file
report, Archive ŠGÚDŠ, 
Bratislava, 1—10 (in Slovak).

Lehotayová  R.  1964:  Microfauna  of  Miocene  sediments  at  the

southern  margin  of  the  Central  Slovakia  Neogene  Volcanic
Field.  Správy  o  Geol.  Výskumoch  v  r.  1963,  Geol.  Ústav  D.
Štúra, 
Bratislava 2, 12—13 (in Slovak).

Lexa  J.  2001:  Metallogeny  of  the  Štiavnica  Stratovolcano.  Miner.

Slovaca 33, 203—214 (in Slovak).

Lexa J. & Konečný V. 1988: Geodynamic aspects of the Neogene to

Quaternary  volcanism.  In:  Rakús  M.  (Ed.):  Geodynamic  de-
velopment of the Western Carpathians. Geol. Surv. Slovak Re-
public, 
Bratislava219—240.

Lexa J. & Pécskay Z. 2010: Radiometric dating of rhyolites by con-

ventional  K-Ar  method:  methodical  aspects.  In:  Kohút  M.
(Ed.):  Dating  of  minerals  and  rocks,  metamorphic,  magmatic
and  metallogenetic  processes,  as  well  as  tectonic  events.
ŠGÚDŠ, Bratislava, 21—22.

Lexa J., Štohl J. & Konečný V. 1999a: Banská Štiavnica ore district:

relationship among metallogenetic processes and the geological
evolution of a stratovolcano. Mineralium Depos. 34, 639—665.

Lexa  J.,  Štohl  J.  &  Žáková  E.  1999b:  The  Šobov  high-sulfidation

background image

348

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

system. In: Molnár F., Lexa J. & Hedenquist J.W. (Eds.): Epi-
thermal mineralization of the Western Carpathians. Soc. Econ.
Geol., Guid. Ser.
 31, 259—264.

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

Hojstričová V. 1998a: Explanatory notes to the geological map
of Kremnické vrchy mountain range. Geol. Surv. Slovak Repub-
lic, 
Bratislava1—308 (in Slovak with English summary).

Lexa J., Konečný P., Hojstričová V., Konečný V. & Köhlerová M.

1998b: Petrologic model of the Štiavnica Stratovolcano, Cen-
tral  Slovakia  Neogene  Volcanic  Field.  Abstract,  XVIth  Con-
gress CBGA, 
Vienna, 1— 340.

Matsumoto  A.  &  Kobayashi  T.  1995:  K-Ar  age  determination  of

late  Quaternary  volcanic  rocks  using  the  “mass  fractionation
correction procedure”: application to the Younger Ontake Vol-
cano, central Japan. Chem. Geol. 125, 123—135.

Onačila  D.,  Lexa  J.,  Marsina  K.,  Rojkovičová 

.,  Káčer  Š.,

Hojstričová V., Žáková E., Štohl J., Konečný V., Nemčok M.,
Koděra P., Konečný P., Repčok I., Hurai V., Háber M., Jeleň
S., Ma o  ., Sasvári T., Schmidt R., Zvara I. & Grant T. 1995:
Metallogenetic model and resource assessment of the Štiavnica
Stratovolcano central zone. Open file report, Archive ŠGÚDŠ,
Bratislava, 1—231 (in Slovak).

Ozdínová  S.  2008:  Badenian  calcareous  nannofossils  from  Se-

merovce  ŠV-8  and  Cífer-1  boreholes  (Danube  Basin).  Miner.
Slovaca
 40, 141—150.

Papp A. 1963: Die Biostratigraphische Gliederung des neogens im

Wiener Becken. Mitt. Geol. Gesell. (Wien) 56, 225—317.

Pécskay  Z.,  Lexa  J.,  Szakács  A.,  Seghedi  I.,  Balogh  K.,  Konečný

V.,  Zelenka  T.,  Kovacs  M.,  Póka  T.,  Fülöp  A.,  Márton  E.,
Panaiotu  C.  &  Cvetković  V.  2006:  Geochronology  of  Neo-
gene-Quaternary  magmatism  in  the  Carpathian  arc  and  Intra-
Carpathian area: a review. Geol. Carpathica 57, 511—530.

Planderová E. 1990: Miocene microflora of Slovak central Paratethys

and  its  biostratigraphic  significance.  Dionýz  Štúr  Inst.  Geol.,
Bratislava, 1—144.

Repčok I. 1978: Ages of selected rocks in the Central Slovakia Vol-

canic Field by Uranium fission track method. Geol. Práce, Spr.
71, 69—76.

Repčok  I.  1979:  Dating  of  rocks  in  the  Central  Slovakia  Volcanic

Field  by  fission  track  method.  Open  file  report,  Archive
ŠGÚDŠ, 
Bratislava, 1—33 (in Slovak).

Repčok  I.  1980:  New  data  on  age  of  the  Štiavnica  Stratovolcano

rocks by fission track method. Geol. Práce, Spr. 74, 185—187
(in Slovak).

Repčok  I.  1981:  Dating  of  rocks  in  the  Central  Slovakia  Volcanic

Field by Uranium fission track method.  Západ.  Karpaty,  Sér.
Mineral. Petrogr. Geochém. Metalogen. 
8, 59—104 (in Slovak).

Repčok  I.  1982:  Dating  of  Neogene  volcanics  in  Western  Car-

pathians  by  Uranium  fission  track  method.  Open  file  report,
Archive ŠGÚDŠ, 
Bratislava (in Slovak).

Repčok  I.  1984:  Dating  of  Neogene  volcanics  in  Western  Car-

pathians. In: Kantor J. et al.: Time evolution in selected areas
of the Western Carpathians. Open file report, Archive ŠGÚDŠ,
Bratislava, 1—176 (in Slovak).

Sillitoe R. 2010: Porphyry copper systems. Econ. Geol. 105, 3—41.
Singer B.S., Wijbrans J.R., Nelson S.T., Pringle M.S., Feeley T.C.

& Dungan M.A. 1998: Inherited argon in a Pleistocene andesite
lava: 

40

Ar/

39

Ar  incremental-heating  and  laser-fusion  analyses

of plagioclase. Geology 26, 427—430.

Sitár  V.  1973:  Die  Fossile  Flora  sarmatischer  Sedimenten  aus  der

Umgebung von Močiar in der mittleren Slowakei.  Acta Geol.
Geogr. Univ. Comen., Geol.
 26, 5—85.

Smith  R.L.  &  Bailey  R.A.  1968:  Resurgent  cauldrons.  In:  Coats

R.R., Hay R.L. & Anderson C.A. (Eds.): Studies in volcanology.
Geol. Soc. Amer. Mem. 116, 153—210.

Steiger  R.H.  &  Jäger  E.  1977:  Subcommission  on  geochronology:

convention on the use of decay constants in geo- and cosmo-
chronology. Earth Planet. Sci. Lett. 36, 359—362.

Šimon  L.  &  Halouzka  R.  1996:  Pútikov  vŕšok  volcano  –  the

youngest  volcano  in  the  Western  Carpathians.  Geol.  Mag.  2,
96, 103—123.

Šimon  L.  &  Maglay  J.  2005:  Dating  of  sediments  underlying  the

Putikov  vŕšok  volcano  lava  flow  by  the  OSL  method.  Miner.
Slovaca
 37, 279—281 (in Slovak with English summary).

Štohl  J.  1976:  Mineralizations  of  the  Central  Slovakia  Volcanic

Field related to the central-Carpathian lineament. Západ. Kar-
paty,  Sér.  Mineral.,  Petrogr.,  Geochém.,  Metalogen.
  2,  7—40
(in Slovak with English summary).

Vass D. & Balogh K. 1989: The period of main and late Alpine mo-

lasses. Z. Geol. Wiss. Berlin 17, 849—858.

Vass D., Konečný V. & Šefara J. 1979: Geology of the Ipe  basin

and Krupina plateau. Geol. Ústav D. Štúra, Bratislava, 1—277
(in Slovak with English summary).

Vass D., Brestenská E., Fejdiová O., Franko O., Gazda S., Lehotayová

R., Marková M., Ondrejičková A., Planderová E., Reichwalder
P. & Vozárová A. 1981: Structural borehole ŠV-8 (Dolné Se-
merovce). Regionálna Geol. Záp. Karpát, (GÚDŠ Bratislava)
14, 1—106 (in Slovak).

background image

349

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

No. Sample 

Rock 

type 

Fraction 

(%) ± σ 

40

Ar

rad

 

(ng/g) ± σ 

40

Ar

atm

 

(%) 

Age 

(Ma) ± 2σ 

Volcanic formations pre-dating Štiavnica Stratovolcano 

plag 

0.454 ± 0.004 

0.460 ± 0.005 

41.4 

14.6 ± 0.4 

GP-4 

px-amph andesite with garnet 

gdm 

2.19 ± 0.03 

2.289 ± 0.009 

        9.6 

15.0 ± 0.4 

Lower structural unit (1

st

 stage) 

GK-2/01 

Px andesite 

gdm 

1.80 ± 0.02 

1.907 ± 0.010 

12.6 

15.2 ± 0.4 

GK-111 Amph-px 

andesite 

gdm 

1.83 ± 0.02 

1.880 ± 0.007 

12.6 

14.8 ± 0.3 

plag 

0.288 ± 0.003 

0.312 ± 0.003 

37.3 

15.6 ± 0.5 

GK-110 Amph-px 

andesite 

gdm 

2.07 ± 0.03 

2.013 ± 0.011 

22.5 

14.0 ± 0.4 

St-6/06 Amph-px 

andesite 

gdm 

1.44 ± 0.02 

1.407 ± 0.005 

        6.7 

14.0 ± 0.4 

St-4/06 

Px andesite matrix 

gdm 

1.61 ± 0.02 

1.542 ± 0.016 

24.4 

13.8 ± 0.4 

St-5/06 

Px andesite fragment 

gdm 

1.84 ± 0.03 

1.762 ± 0.007 

        6.6 

13.8 ± 0.4 

GK-107 Px 

andesite 

gdm 

1.83 ± 0.02 

1.801 ± 0.009 

20.5 

14.1 ± 0.3 

plag 

0.421 ± 0.004 

0.404 ± 0.003 

34.2 

13.8 ± 0.4 

GK-106 Px 

andesite 

gdm 

2.57 ± 0.03 

2.460 ± 0.009 

11.3 

13.7 ± 0.3 

10 

GP-13 Px 

andesite 

gdm 

2.27 ± 0.03 

2.121 ± 0.008 

12.8 

13.4 ± 0.4 

11 

St-7/06 Px 

andesite 

gdm 

2.90 ± 0.03 

2.740 ± 0.012 

23.5 

13.5 ± 0.3 

12 

St-14/06 Px 

andesite 

gdm 

2.67 ± 0.03 

2.510 ± 0.020 

74.0 

13.5 ± 0.4 

plag 

0.158 ± 0.002 

0.165 ± 0.003 

73.4 

15.1 ± 0.7 

13 

GK-57 Px 

andesite 

gdm 

2.15 ± 0.03 

1.982 ± 0.014 

      71 

13.2 ± 0.4 

plag 

0.260 ± 0.003 

0.213 ± 0.004 

71.4 

11.8 ± 0.5 

14 

GP-11 Px 

andesite 

gdm 

2.22 ± 0.03 

2.031 ± 0.010 

35.7 

13.1 ± 0.4 

Middle structural unit (caldera filling, 3

rd

 stage) 

19 

GK-100 Px-bt-amph 

andesite 

gdm 

1.85 ± 0.02 

1.682 ± 0.010 

22.9 

13.1 ± 0.3 

plag 

0.259 ± 0.003 

0.273 ± 0.003 

39.4 

15.1 ± 0.5 

bt 

7.02 ± 0.08 

6.23 ± 0.02 

19.1 

12.8 ± 0.3 

20 

GK-16 Bt-amph 

andesite 

gdm 

2.76 ± 0.03 

2.27 ± 0.02 

36.3 

11.8 ± 0.3 

plag 

0.279 ± 0.003 

0.252 ± 0.003 

46.5 

13.0 ± 0.4 

bt 

6.04 ± 0.07 

5.08 ± 0.04 

76.1 

12.1 ± 0.3 

21 

GK-20 Px-bt-amph 

andesite 

gdm 

2.85 ± 0.03 

2.345 ± 0.010 

41.1 

11.8 ± 0.3 

Upper structural unit (4

th

 stage) 

22 

St-9/06  

Px andesite 

gdm 

2.60 ± 0.03 

2.285 ± 0.013 

14.2 

12.6 ± 0.3 

23 

 St-10/06  

Px andesite 

gdm 

3.35 ± 0.04 

2.914 ± 0.013 

17.2 

12.5 ± 0.3 

plag 

0.307 ± 0.012 

0.328 ± 0.005 

      60 

15.4 ± 0.6 

24 

GK-105 Bt-amph-px 

andesite 

gdm 

3.18 ± 0.04 

2.818 ± 0.011 

20.2 

12.7 ± 0.3 

26 

St-1/06 Px 

andesite 

gdm 

2.55 ± 0.03 

2.291 ± 0.011 

13.5 

12.9 ± 0.3 

27 

St-11/06 

Px andesite ± bt 

gdm 

3.55 ± 0.04 

3.203 ± 0.013 

14.4 

13.0 ± 0.3 

28 

St-12/06 Amph-px 

andesite 

± 

bt 

gdm 

3.61 ± 0.04 

3.102 ± 0.016 

56.6 

12.4 ± 0.3 

29 

St-15/06 Px 

andesite 

gdm 

2.58 ± 0.03 

2.195 ± 0.009 

  8.5 

12.2 ± 0.3 

30 

St-16/06 Amph-px 

andesite 

gdm 

2.93 ± 0.03 

2.451 ± 0.011 

  9.6 

12.0 ± 0.3 

Rhyolites of the Jastrabá Formation (5

th

 stage) 

plag 

0.257 ± 0.003 

0.245 ± 0.002 

17.9 

13.7 ± 0.4 

bt 

6.79 ± 0.07 

5.79 ± 0.02 

35.3 

12.2 ± 0.3 

32 

GK-21 Rhyolite 

gdm 

4.48 ± 0.05 

3.712 ± 0.013 

16.7 

11.9 ± 0.3 

33 

KSD-1 Rhyolite 

gdm 

8.00 ± 0.09 

6.42 ± 0.02 

34.2 

11.5 ± 0.3 

Post-rhyolite volcanic formations — alkali basalts 

40 

S-B3/02 Nepheline 

basanite 

gdm 

1.50 ± 0.02 

0.047 ± 0.001 

82.4 

   0.45 ± 0.03 

41 

S-B7/02 Nepheline 

basanite 

gdm 

1.32 ± 0.02 

0.038 ± 0.002 

89.9 

   0.42 ± 0.03 

42 

S-B8/02 Nepheline 

basanite 

gdm 

1.05 ± 0.02 

0.031 ± 0.001 

80.4 

   0.43 ± 0.03 

 

Results considered as reliable (see text) are indicated by bold letters on grey background. Dated mineral fraction abbreviations: plag – plagioclase, bt – bio-
tite, gdm –  groundmass.

Appendix 1

New K-Ar data for rocks of the Štiavnica Stratovolcano.

background image

350

CHERNYSHEV, KONEČNÝ, LEXA, KOVALENKER, JELEŇ, LEBEDEV and GOLTSMAN

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4, 327—351; Electronic Supplement, i—ix

Appendix 2

No. 

Sample 

Rock type 

Fraction 

Rb (ppm) 

Sr (ppm) 

87

Rb/

86

Sr ± 2σ 

87

Sr/

86

Sr ± 2σ 

Isochron age (Ma ± 2σ) 

Subvolcanic/intravolcanic intrusive complexes (2

nd

 stage) 

w.r.  

165 

  382 

1.2514 ± 28 

0.706937 ± 14 

plag 

  86 

  790 

0.3167 ± 9 

0.706790 ± 13 

kfs 

470 

  360 

3.753 ± 9 

0.707464 ± 14 

bt I 

420 

    27 

45.24 ± 21 

0.715240 ± 30 

15 

St-5/99 Granodiorite 

bt II 

512 

      15.6 

94.98 ± 47 

0.724741 ± 12 

13.4 ± 0.2  

I

0

 = 0.70668 ± 0.00011 

MSWD = 10.1 

w.r.  

176 

  396 

1.282 ± 3 

0.706899 ± 13 

plag 

  53 

  800 

     0.1911 ± 5 

0.706533 ± 14 

kfs 

456 

  337 

3.911 ± 10 

0.707456 ± 13 

bt I 

422 

    37 

     32.901 ± 9 

0.713167 ± 14 

16 

St-2/04 Granodiorite 

bt II 

528 

    16 

94.14 ± 45 

0.724350 ± 12 

13.3 ± 0.6  

I

0

 = 0.70668 ± 0.00036 

MSWD = 71 

w.r.  

  60 

  306 

0.567 ± 2 

0.708591 ± 10 

plag 

  22 

  133 

0.471 ± 3 

0.708652 ± 13 

amph 

  16 

    25 

1.857 ± 9 

0.709014 ± 20 

17 

St-4/08 Diorite 

bt 

450 

        6.1 

215.3 ± 8 

0.749253 ± 17 

13.3 ± 0.2  

I

0

 = 0.70857 ± 0.00022 

MSWD = 26 

w.r.  

  91 

  381 

     0.6876 ± 20 

0.707093 ± 10 

plag 

  29 

  846 

     0.0975 ± 5 

0.707226 ± 10 

amph I 

       4.7 

    58 

0.235 ± 2 

0.707411 ± 12 

amph II 

       5.5 

    62 

0.259 ± 2 

0.707337 ± 13 

bt I 

223 

    59 

10.91 ± 6 

0.709426 ± 11 

bt II 

212 

  213 

2.888 ± 15 

0.708360 ± 10 

17a 

St-2/08 

Quartz-diorite 

porphyry 

matrix 

118 

  339 

1.010 ± 3 

      0.707218 ± 9 

(16–11) 

Middle structural unit (caldera filling, 3

rd

 stage) 

plag 

       2.9 

1079 

   0.00790 ± 12 

0.706603 ± 16 

amph 

  19 

    74 

     0.7479 ± 22 

0.706754 ± 20 

18 

St-83/91 

Bt-amph 

andesite 

bt 

458 

    32 

41.30 ± 17 

0.713873 ± 16 

12.4 ± 0.1  

I

0

 = 0.706612 ± 0.000025 

MSWD = 0.70 

w.r.  

120 

  370 

       0.939 ± 2 

0.707291 ± 14 

plag 

       3.1 

1125 

   0.00798 ± 21 

0.706864 ± 18 

amph 

  30 

    80 

       1.107 ± 3 

0.707217 ± 14 

bt I 

420 

    28 

43.22 ± 11 

0.714890 ± 20 

bt II 

376 

    43 

       25.12 ± 8 

0.711653 ± 19 

20 

GK-16 

Bt-amph 

andesite  

gdm 

136 

  295 

       1.331 ± 3 

0.707265 ± 13 

12.9 ± 0.5  

I

0

 = 0.70701 ± 0.00013 

MSWD = 28 

Upper structural unit (4

th

 stage)  

w.r.  

  74 

  330 

     0.6538 ± 15 

0.706604 ± 13 

24 

GK-105 

Bt-amph-px 

andesite 

bt 

107 

    42 

       26.44 ± 7 

0.711121 ± 17 

12.3 ± 0.2  

I

0

 = 0.70649 ± 0.00004 

w.r.  

147 

  279 

       1.527 ± 4 

0.706904 ± 14 

plag 

        5.2 

  767 

     0.0195 ± 2 

0.706574 ± 16 

amph 

        3.8 

    73 

     0.1482 ± 7 

0.706699 ± 20 

bt 

387 

    21 

54.40 ± 13 

0.715879 ± 24 

25 

KSD-2 

Bt-amph-px 

ignimbrite 

gdm 

206 

  160 

       3.702 ± 9 

0.707252 ± 16 

12.0 ± 0.2  

I

0

 = 0.706628 ± 0.000071 

MSWD = 6.1 

w.r.  

148 

  308 

       1.388 ± 3 

0.705541 ± 10 

plag 

    7 

  888 

     0.0227 ± 3 

0.705257 ± 10 

bt 

430 

       31.4 

 39.76 ± 12 

0.712273 ± 10 

28 

St-12/06 

Amph-px 

andesite ± bt 

gdm 

218 

  190 

       3.305 ± 8 

0.705975 ± 11 

12.3 ± 0.7  

I

0

 = 0.70531 ± 0.00019 

MSWD = 17 

Rhyolites of the Jastrabá Formation (5

th

 stage) 

w.r.  

226 

    52 

       12.52 ± 3 

0.708685 ± 14 

kfs 

147 

  290 

       1.469 ± 4 

0.706605 ± 10 

31 

St-18/06 Rhyolite 

bt 

480 

        7.5         184.3 ± 5 

0.738288 ± 14 

12.2 ± 0.8  

I

 =  0.7064 ± 0.0011 

MSWD  =  42 

w.r.  

195 

  116 

4.869 ± 11 

0.707271 ± 17 

plag 

        3.6 

  165 

     0.0657 ± 10 

0.706576 ± 20 

bt 

390 

        7.8         145.0 ± 4 

0.728204 ± 36 

32 

GK-21 Rhyolite 

gdm 

252 

    49 

       14.94 ± 4 

0.708878 ± 18 

10.5 ± 0.2  

I

= 0.70658 ± 0.00015 

MSWD = 8.9 

bt 

470 

    23 

58.81 ± 26 

0.716625 ± 11 

35 

L-8/91 Rhyolite 

glass 

204 

  107 

5.503 ± 16 

0.707486 ± 13 

12.1 ± 0.1  

I

 =  0.70654 ± 0.00004 

w.r.  

206 

  153 

       3.901 ± 9 

0.707313 ± 11 

plag 

     10.7 

  936 

     0.0330 ± 3 

0.706673 ± 14 

bt 

416 

       20.2 

59.50 ± 18 

0.716648 ± 10 

36 

St-6/08B Rhyolite 

gdm 

212 

  126 

4.808 ± 12 

0.707456 ± 11 

11.8 ± 0.1  

I

0

 = 0.706659 ± 0.000021 

MSWD = 0.28 

 

Mineral fractions: w.r. – whole rock, plag – plagioclase, kfs – K-feldspar, amph – amphibole, bt – biotite, gdm – groundmass.

Table: The Rb-Sr isotope data and isochrone ages for rocks of the Štiavnica Stratovolcano.

background image

351

K-Ar AND Rb-Sr GEOCHRONOLOGY AND EVOLUTION OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO (SLOVAKIA)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 4,  327—351; Electronic Supplement, i—ix

Fig. A. Rb-Sr isochrone plots for rocks of the Štiavnica Stratovolcano.

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

Appendix 3 

 

Localization,  geology  and  petrography  of  rock  samples  collected  from  lithostratigraphic  units  of  the  Štiavnica  Stratovolcano  for      
K-Ar and Rb-Sr dating. 
 
For  each  of  the  dated  samples  there  are  given:  number  used  throughout  this  paper  including  the  Figure  2;  original  sample  name; 
WGS 84 coordinates in the degree/minute/second format; localization in italic; geological position; petrographic description (mineral 
abbreviations: Amf – amphibole, Bt – biotite, Cpx – clinopyroxene (augite), Gdm – groundmass, Gnt – garnet, Kfs – K-feldspar,   
Ol – olivine, Opx – orthopyroxene (hypersthene), Pl – plagioclase, Px – pyroxene, Q – quartz). 
 
Volcanic formations pre-dating Štiavnica Stratovolcano 
 

GP-4 

48 31 15.4 N 

19 05 55.7 E 

 

Quarry at the Breziny settlement, SW of the city Zvolen. 
Lithostratigraphic unit: Neresnica Formation 
Geology: 

Massive, blocky andesite with obscured banded texture from the internal part of the extrusive dome 

Petrography: 

Pyroxene–amphibole andesite with garnet 

Phenocrysts: 

Pl  –  2–6  mm,  10–12  %,  An

30–50

;  Amf  –  3–8  mm,  10–11  %,  opacitized;  Px  (glomeroporphyric  grains)  –  

2.3 %; Gnt – 0.4–0.8 cm, 0.7 % 

Groundmass: 

Microhyalopilitic to micropilotaxitic 

Alteration: 

Low autometamorphic – chloritization, limonitization 

 
Štiavnica Stratovolcano 
 
Lower structural unit (1

st

 stage) 

 
2 

GK–2/01 

48 19 17.4 N 

18 58 42.1 E 

Quarry bellow b.m. 408 Žarnosek, loc. Tepličky south of the village Prenčov, southern slope of the stratovolcano.  
Lithostratigraphic unit: undefined, position above the Sebechleby Formation 
Geology: 

Lava flow  with a well developed platy and blocky jointing fills up a N–S oriented paleovalley in rocks of 
the  Sebechleby  Formation;  owing  to  its  geological  setting  it  was  formerly  assigned  to  lava  flows  of  the 
upper structural unit 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

Pl – 0.2–2 mm, 25–30 %, An

50

; Cpx + Opx – 0.2–2 mm, 10 – 15 %; Q – 0.4 mm, rare 

Groundmass: 

Cryptocrystalline 

 

GK–111 

48 18 59.3 N 

18 52 14.9 E 

Quarry south of the village Baďan, southern slope of the stratovolcano. 
Lithostratigraphic unit: Sebechleby Formation 
Geology: 

Lava flow of massive andesite showing platy to blocky jointing 

Petrography: 

Amphibole–pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

Pl – 0.5–2.5 mm, An

35–50

; Opx + Cpx – 0.2–2 mm; Amf – rare, opacitized 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 

GK–110 

48 23 36.1 N 

18 55 51.9 E 

Outcrop at the state road south of the village Sv. Anton, southern slope of the stratovolcano. 
Lithostratigraphic unit: Sebechleby Formation 
Geology: 

Block in coarse to blocky epiclastic volcanic breccia; breccia laid down by a lahar makes up a thick horizon 
among andesite lava flows 

Petrography: 

Amphibole–pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

Pl – 3–5 mm, 15 %, An

35–55

; Px – 0.4–2.2 mm, 10 %, Cpx > Opx; Amf  – up to 2 mm; Bt – rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
5   

St–6/06 

48 17 59.0 N 

18 55 13.3 E 

Quarry bellow b.m. 529 Šibač, north of the village Sebechleby, southern slope of the stratovolcano. 
Lithostratigraphic unit: Sebechleby Formation 
Geology: 

Lava flow formed of massive andesite with irregular blocky jointing  

Petrography: 

Amphibole–pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

Pl – 0.5–3 mm, 3 %, An

60

; Opx –  0.5–2 mm, 5–8 %; Amf – 0.3–2 mm, rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic to microlitic 

 
 
 
 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

ii

Appendix 3 Continued 

 

St–4/06 

48 21 39.6 N 

18 57 52.7 E 

Outcrop at the forest road northwest of the village Královce–Krnišov, southeastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: undefined, position bellow rocks of the Sebechleby Formation 
Geology: 

Welded pyroclastic flow deposits or froth lava situated underneath block and ash pyroclastic flow breccias 
of the Sebechleby Formation 

Petrography: 

Pyroxene andesite, welded matrix of breccia 

Phenocrysts: 

Pl – 1–2 mm, An

30–35

; Opx – 2 mm; Cpx – 0.5 mm 

Groundmass: 

recrystallized, micropoikilitic 

Alteration: 

Partial oxidation 

 

St–5/06 

48 21 39.6 N 

18 57 52.7 E 

Outcrop at the forest road northwest of the village Královce–Krnišov, southeastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: undefined, position bellow rocks of the Sebechleby Formation 
Geology: 

Fragment in welded pyroclastic flow deposits or froth lava situated under–neath block and ash pyroclastic 
flow breccias of the Sebechleby Formation 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

Pl – up to 1.2 mm, 20 %, An

40–60

; Cpx – 0.6 mm, 5–8 %; Opx – 0.8 mm, 5–8 % 

Groundmass: 

Microphelsitic, locally micropoikilitic 

 

GK–107 

48 23 59.8 N 

18 57 11.1 E 

Small quarry at the state road Sv. Anton – Žibritov, southeastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Žibritov Effusive Complex 
Geology: 

Lava flow of massive andesite shows lamination and platy jointing; it rests upon the eroded surface of the 
Sebechleby Formation 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

15–25 %, Pl >Px; Pl – up to 2 mm, An

40–70

; Opx – up to 1 mm, Cpx  – up to 0.8 mm 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 

GK–106 

48 24 00.6 N 

18 56 52.7 E 

Outcrop at the forest road west of the village Žibritov, southeastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Žibritov Effusive Complex 
Geology: 

Lava flow of massive andesite shows lamination and platy jointing; it rests upon the eroded surface of the 
Sebechleby Formation 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

20 %, Pl >Px; Pl – up to 1.5 mm, 10–12 %, An

25–40

; Opx; Cpx; Bt – rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
10 

GP–13 

48 23 51.3 N 

19 05 17.0 E 

Cliff bellow the hill Mäsiarsky bok north of the town Krupina, eastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Žibritov Effusive Complex 
Geology: 

Lava flow of massive andesite shows lamination and platy jointing 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

35 %, Pl/Px = 2/1; Pl – up to 0.3–0.5 mm, An

35

; Opx – up to 2.5 mm; Cpx; Amph – 0.3–0.5 mm, rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic, locally micropoikilitic 

 
11 

St–7/06 

48 22 35.2 N 

19 02 13.5 E 

Quarry Ficberg northwest of the town Krupina, eastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Žibritov Effusive Complex 
Geology: 

Lava  flow  of  massive  andesite  showing  platy  or  columnar  jointing;  it  rests  on  rocks  of  the  Sebechleby 
Formation
 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

25 %; Pl – up to 1.5 mm, 15 %, An

60–65

; Opx – up to 1 mm, Cpx – up to 1 mm 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
12 

St–14/06 

48 24 47.9 N 

18 26 40.1 E 

Abandoned quarry next to the village Machulince, lower one of two lava flows, northwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: top of the lower structural unit 
Geology: 

Andesite lava flow associated with hyaloclastite breccias; it has been formerly assigned to the Inovec 
Formation
 of the fourth stage (Konečný et al. 1998) without any specific arguments 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

15–20 %; Pl – 1–3 mm, An

30–35

; Opx; Cpx 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

iii

Appendix 3 Continued 

 

13 

GK–57 

48 24 53.1 N 

18 26 48.0 E 

Abandoned quarry next to the village Machulince, upper one of two lava flows, northwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: top of the lower structural unit 
Geology: 

Andesite lava flow associated with hyaloclastite breccias; it has been formerly assigned to the Inovec 
Formation
 of the fourth stage (Konečný et al. 1998) without any specific arguments 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

15 %, Pl >Px; Pl – 2.3 mm, An

45–55

; Px – up to 1.2 mm, Cpx > Opx 

Groundmass: 

Cryptocrystalline 

 
14 

GP–11 

48 22 58.6 N 

18 37 38.7 E 

Outcrop in the valley southeast of the village Tekovská Breznica, western slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: middle part of the lower structural unit 
Geology: 

Lava flow of massive andesite showing irregular blocky jointing 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

30 %, Pl/Px = 1/1; Pl – up to 2,5 mm, An

35–50

; Px – up to 2,5 mm, Opx > Cpx 

Groundmass: 

Microlitic locally microlite–hyalopilitic 

 
Subvolcanic/intravolcanic intrusive complexes (2

nd

 stage) 

 
15 

St–5/99 

48 27 11.0 N 

18 46 48.2 E 

Small quarry near the Mayer shaft, Hodruša Valley, western part of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Hodruša–Štiavnica Intrusive Complex 
Geology: 

Granodiorite pluton, roughly 50 – 100 m below its former roof; it is partially affected by propylitic alteration 

Petrography: 

Equigranular granodiorite, hypidiomorphic–granular texture, grains 4–5 mm 

Minerals: 

Hypidiomorphic  grains  of  Pl  –  An

40–51

,  Bt,  Amf;  allotriomorphic  grains  of  Kfs,  Q;  rare  apatite,  titanite, 

zircon, magnetite, tourmaline 

Alteration: 

Propylitization – albitization of Pl, sericite, carbonate, pyrite, secondary quartz 

 
16 

St–2/04 

48 27 18.9 N 

18 46 22.7 E 

Outcrop next to gallery entrance, Sandrik in the Hodruša Valley, western part of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Hodruša–Štiavnica Intrusive Complex 
Geology: 

Granodiorite pluton, roughly 50 – 100 m below its former roof; it is partially affected by propylitic alteration 

Petrography: 

Equigranular granodiorite, hypidiomorphic–granular texture, grains 4–5 mm 

Phenocrysts: 

Hypidiomorphic  grains  of  Pl  –  An

40–51

,  Bt,  Amf;  allotriomorphic  grains  of  Kfs,  Q;  rare  apatite,  titanite, 

zircon, magnetite, tourmaline 

Alteration: 

Propylitization – albitization of Pl, sericite, carbonate, pyrite, secondary quartz 

 
17 

St–4/08 

48 29 12.6 N 

18 51 05.7 E 

Pivná dolina Valley, northwest of the village Banky, northern part of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Hodruša–Štiavnica Intrusive Complex 
Geology: 

Diorite intrusion at the northern side of the granodiorite pluton, roughly 100 m below the former roof 

Petrography: 

Equigranular diorite, hypidiomorphic–granular texture, grains 1–2 mm 

Minerals: 

Hypidiomorphic grains of Pl – An 

55–72

, Cpx, Amf, minor Bt; minor allotriomorphic grains of Q and Kfs 

Alteration: 

Weak propylitization 

 
17a 

St–2/08 

48 25 20.7 N 

18 48 30.1 E 

Road–cut in the Richňava Valley, 1 km south of the settlement Banisko, western part of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Banisko Intrusive Complex 
Geology: 

Dyke crosscutting andesites of the Lower structural unit; the rock is slightly affected by regional 
propylitization 

Petrography: 

Quartz–diorite porphyry 

Phenocrysts: 

35 %; Pl, Amf, Bt, rare Q 

Groundmass: 

Microallotriomorphic granular 

Alteration: 

Weak propylitization 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

iv 

 

Appendix 3 Continued 

Middle structural unit (3

rd

 stage) 

 
18 

St–83/91 

48 27 18.9 N 

18 56 34.8 E 

Barlangi quarry next to the settlement Kysihýbel, east of the town Banská Štiavnica, southeastern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Studenec Formation 
Geology: 

The  internal  part  of  a  large  extrusive  dome;  massive  to  slightly  porous  andesite  of  reddish  color  shows 
blocky jointing and a weak autometamorphic alteration; the locality is quite close the outer zone of argillic 
alterations related to the extensive system of younger epithermal veins 

Petrography: 

Biotite–amphibole andesite 

Phenocrysts: 

40 %, up to 5 mm; Pl – An

15–35

; Amf, Opx, Q 

Groundmass: 

Glassy, locally microspherulitic 

Alteration: 

Weak oxidation 

 
19 

GK–100 

48 24 54.8 N 

18 53 19.0 E 

Cliff on to northeastern slope of the hill Sitno, southwest of the village Ilija, southern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Studenec Formation 
Geology: 

Thick lava flow of massive andesite with blocky jointing; the lava flow is in the upper part of the formation; 
the locality is not affected by younger hydrothermal processes 

Petrography: 

Pyroxene–biotite –amphibole andesite 

Phenocrysts: 

20–25 %, Pl, Amf>Bt, Opx; Pl – 1.5–2 mm, An

15–35

; Amf – 0.8 mm, Bt –  0.7–3 mm; Opx – up to 0.8 mm 

Groundmass: 

Glassy, locally partially spherulitic 

 
20 

GK–16 

48 30 43.9 N 

18 54 39.6 E 

Cliff northwest of the village Podhorie, eastern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Studenec Formation 
Geology: 

The  marginal  part  of  an  extrusive  dome;  the  locality  is  outside  of  the  zone  affected  visibly  by  younger 
hydrothermal processes 

Petrography: 

Biotite-amphibole andesite 

Phenocrysts: 

30–35 %, mostly Pl; Pl – 3–3.5 mm, An

25–40

; Amf – 2.5–3 mm; Bt – 0.5–3.5 mm 

Groundmass: 

Spherulitic–microlitic, locally passing into hyalopilitic to microlitic 

 
21 

GK–20 

48 32 40.6 N 

18 56 34.8 E 

Outcrop in the roadcut north of the village Močiar, northeastern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Studenec Formation 
Geology: 

The internal part of an extrusive dome; the locality is outside of the zone affected visibly by younger 
hydrothermal processes 

Petrography: 

Pyroxene–biotite–amphibole andesite 

Phenocrysts: 

20–25 %; Pl – up to 4.5 mm, An

30–65

,10–15 %; Amf – up to 3.5 mm; Bt – up to 1.5 mm; Opx – 0.8 mm; 

Groundmass: 

Hyalomicrolitic 

 
Upper structural unit (4

th

 stage) 

 
22 

ST–9/06 

48 13 16.6 N 

18 46 41.4 E 

Quarry next to Kamenný chotár, southeast of the village Žemberovce, southwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Baďan Formation 
Geology: 

Andesite lava flow showing blocky to platy jointing; the lava flow associates with hyaloclastite breccia 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

10–15 %, Pl>Amf>Px; Pl – 1.5 mm, An

40–60

; Amf, Px – rare 

Groundmass: 

Pilotaxitic, partially glassy 

 
23 

ST–10/06 

48 13 30.0 N 

18 40 22.1 E 

Quarry next to the village Krškany, southwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Baďan Formation 
Geology: 

Andesite lava flow showing blocky to platy jointing; the lava flow associates with hyaloclastite breccia 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

15–20 %, mostly Pl; Pl – 1–2 mm, An

60–70

; Amf – rare, Px – rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic, locally micropoikilitic 

 
 
 
 
 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

 
 

Appendix 3 Continued 

 
24 

GK–105 

48 23 37.1 N 

18 55 08.8 E 

Cliff at the top of Biely Kameň Hill, north of the village Prenčov, southeastern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Sitno Effusive Complex 
Geology: 

Andesite with blocky jointing represents the central part of a thick lava flow; the lava flow filled originally 
a paleovalley at the top of caldera filling in the southern part of the Štiavnica Caldera 

Petrography: 

Biotite–amphibole–pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

10–15 %; Pl – up to 3 mm, An

45–60

, 8–10 %; Amf – 0.8 mm, opacitized; Bt – up to 3–3.5 mm 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
25 

KSD–2 

48 25 43.8 N 

18 39 48.1 E 

Cliffs in the slope above the river Hron, 1.5 km east of the town Nová Baňa, eastern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Drastvica Formation 
Geology: 

Andesitic ignimbrite is strongly welded, almost homogenized. Fiamme as well as other oriented texture are 
obscured.  The  sample  represents  the  central  part  of  roughly  100  m  thick  ignimbrite  flow  with  un–welded 
pumice tuffs at the base. Ignimbrite is not affected by hydrothermal alteration, however, west of the locality 
there is an extensive extrusive dome of younger rhyolite. 

Petrography: 

Biotite–amphibole–pyroxene andesitic ignimbrite 

Phenocrysts: 

45 – 50 %; Pl, Px, Amf, Bt 

Groundmass: 

Devitrified, cryptocrystalline, pseudofluidal structure 

 
26 

St–1/06 

48 35 05.2 N 

18 59 48.6 E 

Small quarry at the road south of the village Hronská Dúbrava, northern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: upper part of the Breznica Complex 
Geology: 

Lava flow – massive andesite with blocky to platy jointing 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

25–30 %, mostly Pl; Pl – up to 3 mm, An

35–55

; Opx –up to 3 mm, Cpx – up to 2 mm 

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
27 

St–11/06 

48 16 55.4 N 

18 29 51.6 E 

Quarry northwest of the village Malé Kozmálovce, western slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Priesil Formation 
Geology: 

Andesite lava flow passing laterally into hyaloclastite breccias 

Petrography: 

Pyroxene andesite with rare biotite 

Phenocrysts: 

25 %, mostly Pl; Pl – 2.5 mm, An

40–60

, 15 %; Cpx – 0.4–1.5 mm, Opx, Bt – rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic, locally micropoikilitic 

 
28 

St–12/06 

48 18 17.3 N 

18 31 52.2 E 

Quarry next to the village Kozárovce, southwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Priesil Formation 
Geology: 

Andesite lava flow passing laterally into hyaloclastite breccias 

Petrography: 

Amphibole–pyroxene andesite with minor biotite 

Phenocrysts: 

15 %; Pl – up to 2.5 mm, An

40–60

, 8–10 %; Px – up to 1 mm, Amf – 0.7 mm, Bt – 1.5 mm  

Groundmass: 

Hyalopilitic 

 
29 

St–15/06 

48 24 01.3 N 

18 28 14.6 E 

Quarry at the ridge Krivá 4 km southeast of the village Machulince, western slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Inovec Formation 
Geology: 

Lava flow – gray massive andesite showing lamination and well developed platy jointing 

Petrography: 

Pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

20 %, mostly Pl; Pl – up to 1.4 mm; Opx – up to 1.2 mm, Cpx – 0.5 mm, Amf – 0.6 mm, opacitized, rare 

Groundmass: 

Hyalopilitic to microlitic 

 
30 

St–16/06 

48 34 14.3 N 

18 38 01.8 E 

Cliff at the slope of the hill Klenový vrch, 2 km west of the village Ostrý Grúň, northwestern slope of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Žiar Effusive Complex 
Geology: 

Lava flow of massive andesite showing blocky to platy jointing 

Petrography: 

Amphibole–pyroxene andesite 

Phenocrysts: 

35 %, mostly Pl; Pl – up to 2.5 mm, An

40–65

; Px – up to 2.5 mm, Amf –  0.5 mm, opacitized  

Groundmass: 

Hyalopilitic to pilotaxitic 

 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

vi 

 
 
 

Appendix 3 Continued 

 
Rhyolites of the Jastrabá Formation (5

th

 stage) 

 
31 

St–18/06 

48 26 24.3 N 

18 58 35.0 E 

Outcrop at the field road south of the village Banský Studenec, southeastern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

Dyke emplaced along the Štiavnica Caldera fault 

Petrography: 

Rhyolite 

Phenocrysts: 

15–20 %; Q – up to 2 mm; Pl – 1.5 mm, Kfs, Bt – 1–1.3 mm 

Groundmass: 

Spherulitic 

 
32 

GK–21 

48 33 23.5 N 

18 56 42.7 E 

Outcrop 2 km north of the village Močiar, northern part of the caldera 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

The central part of a 25 m thick N–S oriented dyke with blocky jointing; the dyke crosscuts rocks of the 
Studenec Formation and a lava flow of the Sitno Effusive Complex  

Petrography: 

Rhyolite 

Phenocrysts: 

30 %; Q – up to 2 mm; Pl – 3.5 mm, An

35–55

; Kfs – 2.5 mm, Bt – 2 mm 

Groundmass: 

Felsitic with transition to micropoikilitic 

 
33 

KSD–1 

48 26 47.8 N 

18 38 49.9 E 

Northern Štamproch quarry, north of the town Nová Baňa, northwestern part of the stratovolcano 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

The marginal part of an extensive extrusive dome. Rhyolite at the sampling site is not visibly affected by 
hydrothermal alteration. However, visible alteration of the Nová Baňa epithermal system starts about 500 m 
south of the sampling site. K

2

O content 9.11 % (Appendix 2) implies K-metasomatism (adularization?). 

Petrography: 

Rhyolite 

Phenocrysts: 

20–25 %; Q – 2.5 mm; Kfs – 4.5 mm, Bt – 2 mm, partly altered 

Groundmass: 

Felsitic with transition to mikropoikilitic 

Alteration: 

Adularization 

 
34 

V–7/91c 

48 30 33.7 N 

18 47 30.0 E 

Cliffs above stone sea west of the town Vyhne, western part of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

The central part of a cryptodome emplaced along marginal faults of the resurgent horst in the center of the 
Štiavnica Caldera; rhyolite is affected by subsolidus recrystallization and K-metasomatism – K

2

O content is 

10.38 % (Appendix 2) 

Petrography: 

Rhyolite 

Phenocrysts: 

35 %; Pl – mostly replaced by adularia, Q – 2.5 mm; Kfs – 4.5 mm, Bt –  altered to chlorite 

Groundmass: 

Felsitic 

Alteration: 

Subsolidus recrystallization + adularization, chloritization of Bt 

 
35 

L–8/91 

48 32 24.1 N 

18 48 36.7 E 

Perlite quarry next to the village Lehôtka pod Brehmi, northwestern edge of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

Perlite block in hyaloclastite breccia; hyaloclastite breccia associates with extrusive dome situated at the 
fault zone between the resurgent horst and Žiar Depression 

Petrography: 

Glassy rhyolite – perlite 

Phenocrysts: 

10 %, 1–2 mm; Pl, Bt 

Groundmass: 

Hyaline, locally vesicular 

 
36 

St–6/08B 

48 32 24.1 N 

18 48 36.7 E 

Perlite quarry next to the village Lehôtka pod Brehmi, northwestern edge of the resurgent horst 
Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

Perlite block in hyaloclastite breccia; hyaloclastite breccia associates with extrusive dome situated at the 
fault zone between the resurgent horst and Žiar Depression 

Petrography: 

Glassy rhyolite – perlite 

Phenocrysts: 

Pl – 1.7 mm, 8 %; Bt – 1 mm, 7 %; Pl and Bt form glomeroporphyric aggregates 

Groundmass: 

Hyaline 

 

background image

 

 

       

         

 

       

 
ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO   

vii

 
 
 
 

Appendix 3 Continued 

 
37 

Kl–1/91 

48 27 40.4 N 

18 54 36.9 E 

Klotilda vein at the12

th

 level of New Shaft, Banská Štiavnica; eastern side of the resurgent horst 

Lithostratigraphic unit: Jastrabá Formation 
Geology: 

Rhyolite  dyke  invading  a  base  metal  rich  epithermal  vein  structure;  it  is  affected  by  strong 
hydrothermal alteration 

Petrography: 

Rhyolite 

Phenocrysts: 

15 %; Kfs, minor Q, pseudomorphoses of adularia after Pl, altered Bt 

Groundmass: 

Aggregate of secondary Q and adularia with pyrite grains (0.5–1 %) 

Alteration: 

Adularization, silicification + pyrite 

 
 
Post-rhyolite volcanic formations – alkali basalts 
 
38 

St–84/91 

48 27 40.0 N 

18 56 16.5 E 

Abandoned quarry at the side of railroad next to the settlement Kysihýbel, east of the town Banská Štiavnica 
Lithostratigraphic unit: Alkali basalts 
Geology: 

Nepheline basanite lava neck – the lava part of a volcanic pipe 

Petrography: 

Nepheline basanite 

Phenocrysts: 

Around 40 %; Pl, Cpx, Ol 

Groundmass: 

Fine-grained 

Alteration: 

Zeolites in vesicules 

 
39 

St–85/91 

48 27 42.6 N 

18 54 51.3 E 

Cliff at the southern side of the Kalvária Hill, eastern side of the town Banská Štiavnica 
Lithostratigraphic unit: Alkali basalts 
Geology: 

Lava neck – remnant of a lava lake in the former maar crater 

Petrography: 

Nepheline basanite 

Phenocrysts: 

Fine-grained 

Groundmass: 

45 %; Pl, Cpx, Ol, minor Bt 

 
40 

S–B3/02 

48 24 13.5 N 

18 38 02.0 E 

Quarry next to the road west of the village Brehy, south of the town Nová Baňa 
Lithostratigraphic unit: Alkali basalts 
Geology: 

Lava flow of massive basanite with blocky to columnar jointing 

Petrography: 

Nepheline basanite 

Phenocrysts: 

Pl rare, Px rare, Ol – 0.8 mm, minor Bt 

Groundmass: 

Fine-grained with glass and microlites of Pl, Ol, Cpx, magnetite, ilmenite 

 
41 

S–B7/02 

48 22 37.0 N 

18 38 14.8 E 

Cliff at the southwestern side of Pútikov vŕšok Hill, east of the village Tekovská Breznica 
Lithostratigraphic unit: Alkali basalts 
Geology: 

Sample comes from a basanite lava neck in the central part of a scoria cone 

Petrography: 

Nepheline basanite 

Phenocrysts: 

10 %; Ol – 0.5–0.6 mm; rare Cpx 

Groundmass: 

Fine-grained with glass and microlites of Pl, Ol, Cpx, ore minerals, vesicules are rimed by plagioclase 
microlites 

 
42 

S–B8/02 

48 22 29.4 N 

18 38 25.6 E 

Outcrop at the southern side of Pútikov vŕšok Hill, east of the village Tekovská Breznica 
Lithostratigraphic unit: Alkali basalts 
Geology: 

Sample comes from a thin basanite lava flow at the foot of a scoria cone 

Petrography: 

Nepheline basanite 

Phenocrysts: 

10 %; Ol – 1.1–3 mm, rare Pl, Cpx 

Groundmass: 

Hyaline, porous, showing transitions into hyalopilitic 

 
 

background image

 
 

ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO 

viii

Appendix 4 

 

Major element composition (wt. %) of  Štiavnica Stratovolcano dated rocks. 

 

No. 

Sample 

SiO

2

  TiO

2

  AI

2

O

3

  Fe

2

O

3

  MnO  MgO  CaO  Na

2

O   K

2

O  P

2

O

5

 

LOI  Total 

Volcanic formation pre-dating Štiavnica Stratovolcano 

GP - 4 

62.48 

0.71 

14.69 

7.24  0.148 

2.35 

5.16 

2.62 

2.13  0.173    

0.85 

98.55 

Lower structural unit (1

st

 stage) 

GK - 2/01 

60.60 

0.58 

17.36 

6.24  0.112 

1.69 

6.44 

2.78 

1.58  0.111  0.01 

1.31 

98.81 

GK - 111 

60.25 

0.68 

17.37 

6.49  0.105 

1.28 

6.57 

2.69 

1.61  0.106 

1.34 

98.49 

GK - 110 

62.44 

0.57 

16.63 

5.31  0.082 

1.24 

6.37 

2.57 

1.52  0.097  0.01 

1.09 

97.93 

St - 6/06 

56.35 

0.78 

19.16 

7.81  0.133 

3.56 

7.21 

2.86 

1.40  0.149 

  

0.05 

99.46 

St - 4/06 

56.45 

0.86 

18.52 

8.36 

0.18 

3.58 

6.73 

2.82 

1.50  0.129 

  

0.66 

99.79 

St - 5/06 

57.24 

0.80 

18.79 

7.66  0.110 

2.82 

6.48 

2.92 

1.65  0.138 

  

1.16 

99.77 

GK - 107 

58.74 

0.87 

16.58 

7.41  0.105 

1.62 

6.61 

2.57 

1.77  0.122 

1.38 

97.78 

GK - 106 

63.02 

0.63 

16.45 

5.98  0.092 

1.38 

5.24 

2.48 

2.60  0.153  0.01 

0.27 

98.31 

10 

GP - 13 

60.74 

0.91 

15.33 

7.40  0.117 

2.75 

5.72 

2.41 

2.49  0.149    

0.84 

98.86 

11 

St - 7/06 

57.72 

0.83 

17.12 

7.67  0.130 

3.83 

6.54 

2.61 

2.33  0.178 

  

0.70 

99.66 

12 

St - 14/06 

57.87 

1.06 

19.25 

6.46  0.101 

1.62 

6.85 

2.81 

2.68  0.307 

  

0.75 

99.76 

13 

GK - 57 

59.68 

1.28 

16.70 

7.23  0.104 

1.65 

6.13 

2.90 

2.39  0.272    

0.90 

99.24 

14 

GP - 11 

60.30 

0.85 

14.94 

7.86  0.145 

3.88 

5.78 

2.34 

2.11  0.156    

1.37 

99.73 

Subvolcanic/intravolcanic intrusive complexes (2

nd

 stage) 

15 

St - 5/99 

62.45 

0.65 

15.57 

5.69  0.118 

2.41 

4.57 

2.73 

3.52 

0.19 

  

1.87 

97.90 

16 

St - 2/04 

63.90 

0.66 

15.66 

5.48  0.091 

2.50 

4.56 

2.68 

3.56 

0.18 

  

0.52 

99.27 

17 

St - 4/08 

56.47 

0.78 

16.90 

8.32  0.137 

4.60 

7.36 

2.44 

1.52 

0.15 

  

0.96 

99.64 

Middle structural unit (caldera filling, 3

rd

 stage) 

19 

GK - 100 

65.43 

0.46 

14.91 

4.88  0.082 

1.60 

4.99 

2.03 

2.46  0.168  0.02 

1.44 

98.47 

20 

GK - 16 

65.93 

0.58 

14.56 

4.90  0.095 

2.17 

4.55 

2.32 

2.71  0.178    

1.85 

99.84 

21 

GK - 20 

65.73 

0.53 

15.48 

4.99  0.097 

1.82 

4.48 

2.15 

2.85  0.136    

2.45  100.71 

Upper structural unit (4

th

 stage) 

22 

St - 9/06 

56.99 

0.91 

19.62 

6.19  0.118 

0.94 

7.13 

3.28 

2.43  0.245 

  

1.56 

99.41 

23 

St - 10/06 

63.72 

0.91 

16.28 

5.99  0.035 

0.36 

3.41 

3.69 

3.61  0.256 

  

1.37 

99.63 

24 

GK - 105 

62.30 

0.70 

16.82 

6.96  0.123 

1.91 

6.74 

2.55 

1.64  0.127  0.01 

0.80  100.68 

25 

KSD - 2 

69.36 

0.62 

14.47 

2.84  0.024 

0.59 

3.72 

2.43 

3.26  0.112    

1.18 

98.61 

26 

St - 1/06 

56.77 

0.91 

18.01 

7.68  0.107 

3.78 

6.51 

2.83 

1.90  0.217 

  

1.09 

99.80 

27 

St - 11/06 

58.60 

0.96 

17.32 

6.85  0.113 

1.50 

5.70 

3.37 

3.37  0.236 

  

1.73 

99.75 

28 

St - 12/06 

65.58 

0.72 

15.55 

4.46 

0.05 

1.29 

4.58 

3.13 

3.22  0.208 

  

0.92 

99.71 

29 

St - 15/06 

59.23 

0.69 

17.64 

7.21  0.172 

2.83 

5.73 

2.98 

2.19  0.198 

  

0.77 

99.64 

30 

Št - 16/06 

58.66 

0.82 

17.50 

7.45  0.126 

3.13 

5.88 

2.79 

2.34  0.198 

  

0.97 

99.86 

Rhyolites of the Jastrabá Formation 

31 

St - 18/06 

73.73 

0.14 

13.96 

1.85  0.016 

0.28 

0.48 

2.08 

5.15  0.010 

  

2.12 

99.82 

32 

GK - 21 

77.80 

0.12 

11.77 

1.16  0.022 

0.21 

1.08 

2.50 

4.64  0.018    

0.82  100.14 

33 

KSD - 1 

72.90 

0.14 

12.59 

1.26  0.012 

0.03 

0.57 

1.12 

9.11  0.014    

0.53 

98.28 

34 

V - 7/91c 

70.98 

0.30 

14.30 

0.36  0.012 

0.06 

1.12 

0.76 

10.38  0.020 

 

1.48 

98.29 

35 

L - 8/91 

71.36 

0.22 

13.57 

1.70  0.043 

0.34 

1.30 

2.55 

5.13  0.040 

  

3.37 

99.62 

36 

St - 6/08B 

70.81 

0.26 

13.78 

1.95  0.043 

0.43 

1.44 

2.41 

5.20  0.060 

  

3.24 

99.62 

Post-rhyolite volcanic formations – alkali basalts 

38 

St - 84/91 

48.12 

2.65 

16.73 

11.43  0.162 

5.67 

8.59 

4.00 

1.54  0.520 

  

0.46 

99.41 

39 

St- 85/91B 

46.52 

2.69 

14.21 

11.49  0.159  10.22 

9.02 

3.05 

1.21  0.430 

  

0.84 

99.00 

40 

S - B3/02 

45.61 

2.39 

14.43 

10.59 

0.16 

6.60 

9.27 

4.07 

1.93  0.693    

1.27 

97.01 

41 

S - B7/02 

46.70 

2.23 

15.13 

9.65  0.145 

6.53 

9.70 

3.98 

1.77  0.731    

1.68 

98.25 

42 

S - B8/02 

45.43 

2.61 

13.96 

11.73  0.172 

9.90  10.32 

2.58 

1.21  0.526    

1.31 

99.75 

background image

 
 

ELECTRONIC SUPPLEMENT — CHERNYSHEV ET AL.: K-Ar AND Rb-Sr GEOGRONOLOGY OF THE ŠTIAVNICA STRATOVOLCANO 

ix 

Appendix 4 Continued 

 

Comments:  Composition  of  the  sample  No.  1,  representing  garnet-bearing  andesites  pre-dating  Štiavnica  Stratovolcano,  overlaps 
with the array of samples No. 2–14, representing the lower structural unit of the stratovolcano. This array lays almost completely in 
the field of andesites, only two samples No. 5 and 6 lay in the field of basaltic andesite in respect of the silica contents (Fig. B). On 
other side, volcanic rocks of the middle structural unit (caldera filling) correspond to dacite. Rocks of the upper structural unit No. 
22–30 show compositions from andesite up to dacite and as a whole are slightly enriched in alkalies, especially Potassium. Analysed 
samples  of  subvolcanic  intrusions  No.  15–17  show  diorite–granodiorite  trend.  (Fig.  B).  Composition  of  rhyolites  No.  31–36 
corresponds  to  high-potassium  trend  with  moderate  variations  of  silica  content.  Two  of  analysed  rhyolite  samples  No.  33  and  34 
show very high K

2

O and low Na

2

O contents as a result of hydrothermal adularization. Alkali basalt samples No. 38–42 project close 

to the boundaries of basalt, trachybasalt and basanite fields (Fig. B). 

 
 
 

80

70

60

75

65

50

55

40

45

35

10

8

6

4

2

0

12

14

16

SiO  (%)

2

N

a

 (

%

)

2

O

+

K

O

2

Volcanic formation pre-dating
stratovolcano

Lower structural unit
(1  stage)

st

Subvolcanic intrusions
(2  stage)

nd

Middle structural unit
(caldera filling, 3  stage)

rd

Upper structural unit
(4  stage)

th

Rhyolites of the
Jastrabá Formation

Post-rhyolite volcanic 
formations — alkali basalts

++

+

+

+

+

+

+

+

+

trachyte/trachydacite

trac

hyand

esite

rhyolite

    basalt

   

 p

ic

ro

b

a

sa

lt

dacite

andesite

basaltic
andesite

basaltic
trachy
andesite

trachy
    basalt

tephrite/
basanite

 

 

Fig. B. TAS plot for dated rocks of the Štiavnica Stratovolcano.