background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, DECEMBER 2013, 64, 6, 419—435                                                    doi: 10.2478/geoca-2013-0029

Geochronology and petrogenesis of granitoid rocks from the

Goryczkowa Unit, Tatra Mountains (Central

Western Carpathians)

JOLANTA BURDA

1

, ALEKSANDRA GAWĘDA

1

 and URS KLÖTZLI

2

1

University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland;

jolanta.burda@us.edu.pl;  aleksandra.gaweda@us.edu.pl

2

University of Vienna, Department of Lithospheric Research, Althanstrasse 14, 1090 Vienna, Austria;  urs.kloetzli@univie.ac.at

(Manuscript received January 7, 2013; accepted in revised form October 16, 2013)

Abstract:  The geochemical characteristics as well as the LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon age relationship between two
granitoid suites found in the Goryczkowa crystalline core in the Western Tatra Mountains were studied. The petrological
investigations indicate that both granitoid suites were emplaced at medium crustal level, in a VAG (volcanic arc granites)
tectonic  setting.  However,  these  suites  differ  in  source  material  melted  and  represent  two  different  magmatic  stages:
suite 1 represents a high temperature, oxidized, pre-plate collision intrusion, emplaced at ca. 371 Ma while suite 2 is late
orogenic/anatectic magma, which intruded at ca. 350 Ma. These data are consistent with a period of intensive magmatic
activity in the Tatra Mountain crystalline basement. The emplacement of granitoids postdates the LP-HT regional meta-
morphism/partial melting at ca. 387 Ma and at 433—410 Ma, imprinted in the inherited zircon cores.

Key words: Western Carpathians, Tatra Mountains, U-Pb zircon geochronology, Goryczkowa granitoids.

Introduction

The  crystalline  basement  of  the  Tatra  Mountains  is  one  of
several Variscan crystalline complexes in the Central West-
ern Carpathians (CWC; Fig. 1a). The granitoid rocks, which
are  the  most  important  constituents  of  the  Tatra  Mountains
crystalline core, have intruded a series of metamorphic rocks
(e.g. Gawęda et al. 2000; Burda & Klötzli 2011). The origin
of this magmatism is related to continent—continent collision
during  the  Devonian  and  Carboniferous  (e.g.  Poller  et  al.
2000, 2001; Burda et al. 2011). In spite of recent U-Pb zir-
con age dating many uncertainties persist regarding the ori-
gin,  development  and  timing  of  the  granitoid  magma
batches. The still unsolved problem is the origin and age of
the so-called Goryczkowa granitoids.

The  granitoids  form  a  main  portion  of  the  Goryczkowa

Unit, representing a fragment of the crystalline core, displaced
during the Alpine folding and thrusting event, which formed
the  Carpathian  arc.  At  present,  crystalline  fragments  form
three cores of the Giewont Nappe in the northern part of the
Tatra massif (Fig. 1c). Accessible WR (whole rock) Rb-Sr iso-
chron  data  pointed  to  an  age  of  300—290 Ma  for  granitoid
rocks emplacement while the Goryczkowa gneisses yielded an
Rb-Sr isochron age of 413 ± 10 Ma (Burchart 1968).

The main purpose of this study is to discuss the petrogene-

sis and zircon U-Pb ages of two types of Goryczkowa grani-
toids. As a result we verify the currently published opinions
about  the  petrological  and  classification  autonomy  of  the
Goryczkowa granitoids. In order to better constrain the em-
placement ages, inter-relations and evolution of these grani-
toids, field observations, major and trace element chemistry
and LA-MC-ICP-MS (Laser Ablation Multi-Collector Induc-

tively  Coupled  Plasma  Mass  Spectrometry)  U-Pb  zircon  age
calculations were combined with studies of zircon morphology
and  internal  structures.  The  results  are  compared  with  pub-
lished  petrological  data  and  time  constraints.  The  inherited
components,  present  in  granitoid  rocks  are  also  discussed  to
understand the trace element signatures of both granitoid suites.

Geological setting

The crystalline basement of the Tatra Mountains is one of

several  crystalline  basement  units  in  the  Alpine  belt  of  the
Central  Western  Carpathians.  It  comprises  polygenetic
Variscan granitoids that are volumetrically predominant and
an  early  Variscan  migmatitic  metamorphic  envelope  (e.g.
Gawęda  2001;  Burda  &  Gawęda  2009;  Burda  &  Klötzli
2011).

In the polygenetic granitoid pluton four petrographic types

of granitoids were distinguished (Kohút & Janák 1994). The
common  Tatra  granodiorite-tonalite  forms  a  volumetrically
predominant  tongue-shaped  intrusion,  dated  at  368—350 Ma
(Poller et al. 2000, 2001; Burda et al. 2011). Quartz-diorites
(I-type mingled hybrid, interpreted as magmatic precursors)
are  present  as  sills  inside  the  metamorphic  envelope,  in  the
border  zone  of  the  common  Tatra  granite  (Gawęda  et  al.
2005). The mingling-mixing processes between the common
Tatra  type  and  quartz-diorite  precursors  were  dated  to
368 ± 8 Ma  (Burda  et  al.  2011).  The  High  Tatra  granite
(I/S-type)  predominates  in  the  eastern  part  of  the  massif
(Fig. 1b) and is characterized by the abundance of mafic en-
claves and xenoliths of country rocks (Gawęda 2009). Pub-
lished  zircon  U-Pb  data  suggest  an  emplacement  age  of

background image

420

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Fig. 1. The geology of the Tatra Mountains: a – simplified geological sketch of the Carpathian chain; b – geological map of the Tatra
Mountains Block (after Kohút & Janák 1994; Bac-Moszaszwili 1996; Gawęda et al. 2005); c – simplified geological map of the study area
in the northern part of the Tatra crystalline basement (Giewont Nappe) with sample locations.

background image

421

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

345—335 Ma (Gawęda 2008; Burda 2010; Burda et al. 2013).
The age of the mafic microgranular enclaves (341 Ma; Poller
et al. 2001) falls into this range.

Goryczkowa-type  granitoids  were  distinguished  in  the

northern part of the Goryczkowa crystalline core (Fig. 1b) as
the grey biotite monzogranite with oriented fabric (Morozewicz
1914;  Kohút  et  al.  2009),  associated  with  pink,  porphyritic
leucocratic  granites  (Fig. 2a).  The  age  of  both  granites  re-
mains largely imprecise, ranging from 300—290 Ma (Burchart
1968), 365—353 Ma (Kohút & Siman 2011) to 356 ± 8 Ma for
leucocratic granite (Burda & Klötzli 2007).

The crystalline complex is covered by nappes of Mesozoic

sedimentary rocks, which also include fragments of the crys-
talline  basement  (Fig. 1b,c).  One  of  these  nappes  is  the
Giewont  Nappe  (Jurewicz  2006  and  references  therein),
which  was  formed  by  overthrusting  of  the  sedimentary
rocks,  together  with  the  underlying  crystalline  basement,
now  present  as  the  crystalline  cores  of  the  nappe.  These
cores are exposed in Goryczkowa, Małołączniak and Ciem-
niak  Units  (Fig. 1c).  They  comprise  metamorphic  rocks,
leucogranites  (called  alaskites)  associated  with  migmatites
(Jaroszewski 1965; Burchart 1968) and interpreted as the ef-
fects  of  accretionary  prism  partial  melting  (Gawęda  2001),

comparable  with  those  found  in  the  Western  Tatra  Moun-
tains  (ca.  360 Ma;  Gawęda  2001;  Burda  &  Gawęda  2009)
and  two  suites  of  granitoid  rocks:  granodiorite-tonalite,
called  Goryczkowa  type  granitoids  and  muscovite  alkali-
feldspar  granites  (Burchart  1968,  1970).  For  the  latter,  pre-
liminary  U-Pb  zircon  dating  pointed  to  an  intrusion  age  of
356 ± 8 Ma (Burda & Klötzli 2007).

Analytical methods

Rock  samples  weighing  about  25 kg  were  collected  from

the  two  main  varieties  of  granitoids  from  the  Goryczkowa
and Małołączniak crystalline cores (Fig. 1c).

Whole-rock samples were analysed by ICP-ES (Inductively

Coupled Plasma Emission Spectrometer) for major and LILE
(large-ion lithophile) trace elements and by ICP-MS (Induc-
tively Coupled Plasma Mass Spectrometry) for HFSE (high
field  strength  elements)  and  REE  in  the  ACME  Analytical
Laboratories,  Vancouver,  Canada,  using  sets  of  internation-
ally accepted standards, according to procedures described on
http://acmelab.com.  REEs  are  normalized  to  C1  chondrite
(Sun & McDonough 1989).

Fig. 2. Photographs of the granitoids from the Goryczkowa crystalline core: a – equigranular biotite granodiorite (sample G1 – suite 1)
and alkali-feldspar granite (sample G2 – suite 2). The length of the pen is 10 cm; b – oriented texture of biotite granodiorite (suite 1);
c – porphyritic alkali feldspar granite (suite 2) with a fragment of the alkali feldspar porphyrocryst showing the internal graphic inter-
growths with quartz, flowing in the muscovite-quartz-feldspar groundmass; d – allanite crystal in amphibole-bearing monzogranite (suite 1).
Abbreviations: Pl – plagioclase, Kfs – K-feldspar, Qtz – quartz, Bt – biotite, Ms – muscovite, Hbl – hornblende, All – allanite.

background image

422

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Microprobe analyses of main and accessory minerals were

carried out in the Inter-Institution Laboratory of Microanalyses
of  Minerals  and  Synthetic  Substances,  Warsaw  (CAMECA
SX-100 electron microprobe; 15 kV, 20 nA, 4 s counting time
for peak and background, 1—5 µm beam diameter), using sets
of internationally recognized natural and synthetic standards.

Mineral  abbreviations  used  here  follow  those  proposed  by

Whitney & Evans (2010). Zircon crystals from both granitoid
suites (samples G1 and G2 collected from the top of Beskid)
were  separated  using  standard  techniques  (crushing,  hydro-
fracturing,  washing,  Wilfley  shaking  table,  Frantz  magnetic
separator  and  handpicking).  The  separation  was  carried  out
in  the  Institute  of  Geological  Sciences,  Polish  Academy  of
Sciences,  Cracow.  Zircon  grains  were  selected  for  morpho-
logical  study  using  scanning  electron  microscopy  and  then
imaged  by  panchromatic  cathodoluminescence  using  a  FET
Philips 30 electron microscope (15 kV and 1 nA) at the Fac-
ulty of Earth Sciences, University of Silesia, Sosnowiec. Zir-
con 

206

Pb/

238

U and 

207

Pb/

206

Pb ages were determined using a

193-nm solid state Nd-YAG (neodymium-yttrium aluminium
garnet)  laser  coupled  to  a  Nu  PLASMA  HR  multi  collector
ICP mass spectrometer in the Geochronology Laboratory, In-
stitute of Geology at the University of Vienna. Ablation in a
He atmosphere was either spot- or raster-wise according to the
zircon CL zonation patterns. Spot analyses were 15—25 µm in
diameter whereas rastering line widths were 10—15 µm with a
rastering  speed  of  5 µm/sec.  The  calculated  intercept  values
were  corrected  for  mass  discrimination  by  reference  to  mea-
surements of the zircon standard Plesovice (337.13 ± 0.37 Ma;

Sláma et al. 2008) made during the analytical session. The fi-
nal  U/Pb  ages  were  calculated  with  2    errors  using  the
Isoplot/Ex  version  3.00  program  (Ludwig  2003).  Details  of
analytical procedures and data reduction schemes are given in
Klötzli et al. (2009).

Petrography and mineral chemistry

The granitoids of the Goryczkowa can be subdivided into

two  main  suites  (Fig. 2a;  Burchart  1970).  Representative
samples  of  both  suites  were  collected  from  the  Beskid  Mt,
Goryczkowa  Czuba  and  Świńska  Valley,  all  located  in  the
so-called Goryczkowa and Małołączniak crystalline cores of
the Giewont Nappe (Fig. 1c).

Suite 1  is  represented  by  biotite  granodiorite,  amphibole-

biotite tonalite and quartz-diorite (Fig. 2), traditionally called
Goryczkowa type granitoids (Morozewicz 1914; Kohút et al.
2009). It is the most abundant granitoid type of Goryczkowa
crystalline  core.  Biotite  granodiorite  is  a  medium-grained
rock  with  oriented  texture  and  typical  plagioclase  “augen”
coated by biotite and amphibole (Fig. 2b). The main mineral
components  are  plagioclase  porphyrocrysts  showing  oscila-
tory  zonation  (An

32—12

),  quartz,  biotite  (#fm = 0.555—0.557,

Ti = 0.346—0.436  a.p.f.u.;  Table 1),  amphibole  (Mg-horn-
blende; Table 2), K-feldspar (Or

88—91

Ab

10—6

Cn

2—3

). Apatite, zir-

con,  Ti-magnetite  and  monazite-(Ce)  are  present  as
accessories.  The  amphibole-biotite  tonalite  and  quartz-dior-
ite  are  composed  of  plagioclase  (An

45—62

),  amphibole,  biotite

Table 1: Micro-chemical compositions and crystal chemical formulae of micas from both granitoid suites. Explanations: #fm = (Fe + Mn)/
(Fe + Mn + Mg); MsC – muscovite core; MsM – muscovite margin.

Sample 

Suite 1 

Suite 2 

Component 

Bt1-G4 Bt2-G4 Bt3-G1 Bt4-G1 MsC-G1 

MsM-G1 

Ms1-G2 Ms2-G2 

SiO

2

 

37.18 36.70 35.82 35.75 45.67 45.58 

 

 

48.01  

 

46.08 

TiO

2

 

  2.62 

3.18 

3.00 

3.81 

         0.63 

  0.49 

    0.04 

    0.43 

Al

2

O

3

 

16.05 

15.23 

16.65 

17.08 

33.38 

33.19 

  33.86 

  32.83 

Cr

2

O

3

 

  0.01 

0.06 

0.03 

0.02 

 

 

 

 

V

2

O

5

 

  0.15 

0.18 

0.02 

0.04 

 

 

 

 

MgO 

13.58 

13.30 

9.43 

9.23 

          1.02 

  0.81 

1.21 

1.31 

MnO 

  0.23 

0.20 

0.24 

0.27 

– 

  0.04 

0.00 

0.05 

FeO 

15.67 

16.41 

20.69 

19.83 

          3.57 

  4.03 

1.77 

3.52 

BaO –

 

 

 

 

 

 

0.12 0.13 

Na

2

  0.08 

0.11 

0.11 

0.11 

 

 

 

 

K

2

  9.53 

9.82 

9.79 

9.69 

10.74 

10.73 

  10.87 

  11.00 

H

2

O

calc

 

  4.00 

3.96 

3.91 

3.94 

         4.37 

  4.42 

4.52 

4.35 

F – 

 

 

 

  0.12 

– 

0.02 

0.31 

Total 

99.10 99.15 99.69 99.77 99.50 99.29 

100.42 100.01 

Crystal-chemical formula calculated for 22 O

2–

 

Si  

    5.578 

    5.552 

    5.489 

     5.445 

6.178 

6.188 

6.356 

6.273 

Al

IV

 

    2.422 

    2.448 

    2.511 

2.555 

1.822 

1.812 

1.644 

1.727 

Al

VI

 

    0.416 

    0.267 

    0.496 

           0.51 

3.498 

3.498 

3.639 

3.464 

Ti  

    0.295 

    0.361 

    0.346 

0.436 

0.064 

0.05 

0.004 

0.043 

V  

    0.015 

    0.018 

    0.002 

0.005 

 

 

 

 

Cr  

    0.002 

    0.007 

    0.003 

0.002 

 

 

 

 

Mg  

    3.037 

    2.999 

    2.154 

2.035 

0.206 

0.164 

0.238 

0.261 

Mn  

    0.029 

    0.023 

    0.031 

0.035 

– 

0.005 

– 

0.006 

Fe  

    1.966 

    2.077 

    2.652 

2.526 

0.404 

0.457 

0.195 

0.393 

Ba –

 

 

 

 

 

 

0.006 0.007 

Na 

    0.023 

    0.032 

    0.033 

0.032 

 

 

 

 

K  

    1.824 

    1.918 

    1.914 

1.884 

1.853 

1.858 

1.836 

1.872 

#fm  

    0.396 

    0.412 

    0.555 

0.557 

0.662 

0.730 

0.450 

0.595 

background image

423

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

(#fm = 0 .396—0.414  and  Ti = 0.295—0.361  a.p.f.u.;  Table 1),
quartz, allanite-epidote and titanite. Amphibole is represented
by  tchermakite,  tchermakitic-hornblende,  ferrian-magnesio-
hornblende  to  magnesio-hornblende,  locally  overgrown  by
secondary actinolite-tremolite (Table 2). Epidotes show nor-
mal zonation from allanite cores to REE-epidote on the rims
(Table 3),  which  is  typical  of  high-pressure  magmatic  epi-
dote (Schmidt & Poli 2004). K-feldspar is present as a minor
component.  Accessories  are  represented  by  Ti-magnetite—
ilmenite,  zircon,  and  apatite.  Secondary  minerals  are  repre-
sented by zoned post-magmatic muscovite (#fm = 0.662—0.730;
Ti = 0.064—0.050 a.p.f.u.; Table 1) epidote and titanite.

The granitoids of suite 2 are leucocratic porphyritic alkali-

feldspar  granites,  showing  cross-cutting  relations  to  the
Goryczkowa  type  granitoid  rocks  (Fig. 2a).  The  most  pro-
nounced feature of these granites is the presence of large (up
to 2 cm in length) crystals of pink perthitic alkali feldspars,
showing internal graphic intergrowths with quartz, all flowing
in a medium- to coarse-grained matrix of plagioclase (An

7—13

),

K-feldspar (Or

97

Ab

3

—Or

93

Ab

7

), quartz and abundant musco-

vite (Fig. 2c). Accessory phases comprise apatite, zircon and
monazite-(Ce).  Muscovite  is  chemically  zoned,  with  TiO

2

content in the range of 0.43—0.04 (0.040—0.004 a.p.f.u.) and
#fm = 0.450—0.595 (Table 1).

Geochemistry and geotectonic interpretation

The granodiorite—tonalite—quartz-diorite rocks (suite1) are

peraluminous  (ASI = 1.11—1.26)  with  silica  contents  around
63—70 wt. %,  calc-alkaline  (Fig. 3a),  characterized  by
Na

2

O > K

2

O and low Rb/Sr ratio = 0 .05—0.12. In the Frost &

Frost  (2008)  geochemical  classification  these  rocks  belong
to the magnesian family (Fig. 3b). The chondrite-normalized
(Sun  &  McDonough  1989)  REE  patterns  show  moderate
LREE  enrichment  (Ce

N

/Yb

N

= 18.12—24.18)  while  an  Eu

anomaly  is  almost  absent  (Eu/Eu* = 0.82—1.00;  Table 4,
Fig. 4). Temperatures calculated on the basis of Zr-geother-
mometer of Watson & Harrison (1983) for these rocks are in
the range of 767—803 °C (Table 4).

Table 2: Chemical composition and crystal-chemical formulae of primary (Amph) and secondary (Trem—Act) amphibole crystals.

Component [wt. %] 

Amph 1 

Amph 2 

Amph 3 

Trem 1 

Act 1 

SiO

 44.16 

43.69 

44.36 

51.45 

54.71 

TiO

2

  

0.83 

0.96 

0.60 

0.01 

0.05 

Al

2

O

3

  

10.59 

10.99 

10.62 

2.82 

0.89 

Cr

2

O

3

  

0.00 

0.02 

0.03 

0.00 

0.02 

FeO  

16.14 

16.11 

15.27 

13.76 

13.86 

MnO  

0.50 

0.52 

0.41 

0.45 

0.68 

MgO  

11.33 

11.06 

11.97 

16.09 

14.55 

CaO  

11.77 

11.72 

10.83 

10.46 

12.12 

Na

2

O 1.00 

1.16 

0.85 

0.22 

0.40 

K

2

O  

0.77 

0.83 

0.60 

0.06 

0.07 

F  

0.21 

0.20 

0.17 

0.00 

0.00 

Cl  

0.07 

0.06 

0.07 

0.00 

0.00 

H

2

Oamp  

1.80 

1.78 

1.78 

2.02 

2.06 

Fe

2

O

3

 (calc) 

4.37 

6.42 

10.74 

13.69 

0.78 

FeO  

9.74 

10.33 

5.60 

1.44 

13.16 

O=F,Cl  

–0.11 

–0.10 

–0.09 

0.00 

0.00 

Total 99.75 

99.64 

98.55 

98.99 

99.36 

Formula per 23 O

2– 

 (13 cations) 

Si 6.518 

6.471 

6.530 

7.378 

7.932 

Al 

IV

 1.482 

1.529 

1.470 

0.476 

0.068 

Al 

VI

 0.360 

0.388 

0.372 

0.000 

0.083 

Ti 0.092 

0.107 

0.066 

0.001 

0.006 

Cr 0.000 

0.002 

0.003 

0.000 

0.002 

Fe

3+

 0.784 

0.716 

1.190 

1.478 

0.085 

Fe

2+

 1.208 

1.279 

0.690 

0.173 

1.596 

Mn 0.062 

0.065 

0.051 

0.055 

0.084 

Mg 2.494 

2.442 

2.627 

3.439 

3.145 

Ca 1.862 

1.860 

1.708 

1.608 

1.882 

Na 0.287 

0.333 

0.243 

0.062 

0.111 

K 0.144 

0.157 

0.113 

0.010 

0.013 

(Na+K) (A) 

0.293 

0.350 

0.113 

0.010 

0.013 

Mg/(Mg+Fe

+2

) 0.674 

0.656 

0.792 

0.952 

0.663 

Fe

+3

/(Fe

+3

+Al

VI

) 0.685 

0.648 

0.762 

1.000 

0.505 

Species Mg-Hbl 

Tschermakite 

Mg-Hbl 

Ferri-tremolitic 

Hbl 

Actinolite 

T (°C) 

          873 

           885 

          865 

     605 

         618 

uncertainty (σ

est

            22 

             22 

            22 

     30 

           34 

P(S) [kbar] 

              5.8 

               6.1 

              5.8 

 

 

NNO 

              0.70 

               0.5 

              1.1 

 

 

logfO

2

 

          –11.70 

           –11.60 

          –11.4 

 

 

uncertainty (σ

est

              0.4 

               0.4 

              0.4 

 

 

H

2

O

melt 

[wt. %] 

              7.80 

               7.8 

              8.1 

 

 

 

background image

424

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

The  leucocratic  porphyritic  alkali  feldspar  granites  of

suite 2  are  peraluminous  (ASI = 1.09—1.29)  with  silica  con-
tent  in  the  narrow  range  70—73.8 wt. %,  characterized  by
K

2

O > Na

2

O as well as high Rb/Sr ratio =1.97—2.56 and plot in

a shoshonitic field (Fig. 3a). They plot as magnesian and fer-
roan melts (Fig. 3b). The chondrite-normalized REE diagram
shows  a  weak  LREE  enrichment  (Ce/Yb)

N

= 1.94—5.69  and

negative  Eu  anomaly  (Eu/Eu* = 0.419—0.709;  Table 4,
Fig. 4).  The  leucogranites  show  low  Zr  and  Y  contents
(31.0—19.0 ppm  and  6.3—1.5 ppm  respectively).  Tempera-
tures  calculated  on  the  basis  of  the  Zr-geothermometer  of
Watson  &  Harrison  (1983)  for  this  rock  are  in  the  range  of
642—682 °C (Table 4).

Comparing both granite suites, the suite 1 granodiorite-to-

nalite is characterized by higher MgO, Fe

2

O

3

, TiO

2

, Ba, Zr,

Ce, Nd, Sm and Y concentrations then suite 2 leucogranites
(Table 4; Fig 5). Granite discrimination diagrams (Pearce et
al. 1984) point to a VAG (volcanic arc granites) geotectonic

Table 3: Representative microanalyses and crystal-chemical formulae (25 O

2—

) of magmatic epidote-allanite and secondary REE-epidote

minerals.

regime of all the analysed rocks (Fig. 6a,b). On a R1-R2 dia-
gram (Batchelor & Bowden 1985) the suite 1 granitoids plot
in the pre-plate collision field, while the suite 2 rocks could
be classified as late orogenic or anatectic granites (Fig. 3c).

Results of zircon investigations

Suite 1 granitoids (sample G1)

Zircon crystals are generally clear, colourless, and vary in

length from ca. 50 to 250 µm. All zircons are euhedral, dif-
fering only in their aspect ratios which range from 1:1 to 1:4
(Fig. 7).  The  characteristic  feature  of  these  crystals  is  the
high  content  of  long-prismatic  (length/width  ratio  >3)  zir-
cons (43 %). In most zircons the [110] prism is better devel-
oped than [100], with the [211] bipyramid dominating over
the  [101].  They  correspond  to  subtypes  L2—L3  and  S2—S3

 

Magmatic epidote–allanite (Fig. 4c) 

Secondary REE-epidote (Fig. 6c) 

 

#1 #2 #3 #4 #1 #2 #3 #4 

SiO

2

 

33.02 32.81 32.64 32.72 32.84 36.16 33.64 37.71 

P

2

O

5

 

0.01 0.19 0.07 0.08 – 

0.12 – 

0.11 

TiO

2

 

1.19 0.99 0.87 0.66 0.35 0.31 1.78 0.07 

ThO

2

 

– 

0.43 0.53 1.11 0.47 0.16 0.03 – 

UO

2

 

0.06 – 

0.06 – 

0.07 –

 

 

 

Al

2

O

3

 

16.00 17.49 17.81 17.86 18.21 22.46  8.98 23.64 

V

2

O

3

 

0.05 0.10 0.03 0.06 0.07 0.07 0.22 0.06 

Fe

2

O

3

 

16.73 13.57 13.46 12.66 12.77 12.97 17.33 12.92 

Y

2

O

3

 

0.01 0.03 0.02 0.03 0.13 0.06 –

 

 

La

2

O

3

 

3.63 4.66 4.14 3.39 2.42 0.51 0.04 0.06 

Ce

2

O

3

 

8.58 8.25 8.24 7.24 6.74 1.55 –

 

0.05 

Pr

2

O

3

 

1.08 0.56 0.68 0.71 1.13 0.15 –

 

– 

Nd

2

O

3

 

3.07 2.81 2.84 3.38 4.36 1.18 –

 

0.05 

Sm

2

O

3

 

0.19 0.47 0.14 0.34 0.44 0.17 –

 

0.05 

Gd

2

O

3

 

0.22 0.07 0.19 0.13 0.34 0.01 0.15 0.02 

MgO 

0.49 1.08 1.01 0.88 0.87 0.14 0.04 0.04 

CaO 

13.63 14.26 14.44 14.76 14.60 20.48 35.10 23.16 

MnO 

0.22 0.25 0.31 0.25 0.31 0.33 0.22 0.21 

Na

2

0.01 – 

0.02 0.08 0.06 –  0.02 0.01 

H

2

O

calc

 

1.68 1.68 1.68 1.66 1.67 1.82 1.72 1.89 

Total 

99.87 99.70 99.18 98.00 97.85 98.65 99.27 100.05 

Crystal-chemical formulae recalculated for 25 O

2–

/16 cations 

Si 

5.905 5.843 5.834 5.895 5.909 5.946 5.854  5.990 

0.002 0.029 0.011 0.012  – 

0.017  – 

0.014 

Ti 

0.161 0.132 0.116 0.089 0.047 0.038 0.234  0.008 

Th 

– 

0.017 0.022 0.046 0.019 0.006 0.001  – 

0.003 

– 0.002 

– 0.003 

 

 

 

Al 

3.372 3.671 3.752 3.793 3.862 4.353 1.842  4.425 

0.006 0.014 0.005 0.008 0.010 0.009 0.031  0.007 

Fe 

2.251 1.818 1.811 1.716 1.729 1.605 2.270  1.544 

0.001 0.003 0.002 0.003 0.012 0.005  –

 

 

La 

0.240 0.306 0.273 0.225 0.161 0.031 0.003  0.003 

Ce 

0.562 0.538 0.539 0.478 0.444 0.093  –

 

0.003 

Pr 

0.070 0.036 0.044 0.047 0.074 0.009  –

 

– 

Nd 

0.196 0.179 0.181 0.218 0.280 0.069  –

 

0.003 

Sm 

0.011 0.029 0.009 0.021 0.027 0.009  –

 

0.003 

Gd 

0.013 0.004 0.011 0.008 0.020 0.001 0.009  0.001 

Mg 

0.130 0.287 0.268 0.238 0.232 0.034 0.010  0.009 

Ca 

2.610 2.722 2.765 2.849 2.814 3.608 6.545  3.941 

Mn 

0.033 0.038 0.046 0.038 0.047 0.045 0.032  0.034 

Na 

0.002  – 

0.005 0.029 0.022 0.000 0.008  0.003 

 

background image

425

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

Fig. 3. Various plots of the Goryczkowa granites: a – plot on K

2

O

versus  SiO

2

  after  Pecerillo  &  Taylor  (1976);  b  –  plot  on  FeO*/

(FeO* + MgO) versus SiO

2

 after Frost & Frost (2008); c – multi-

cationic  R1-R2  diagram  after  de  La  Roche  et  al.  (1980).  Fields
are numbered according to Batchelor & Bowden (1985): 1 – man-
tle  fractionates,  2  –  pre-plate  collision  suites,  3  –  post-collision
suites, 4 – late orogenic magmas, 5 – anorogenic suites, 6 – syn-
collisional 

(anatectic) 

suites. 

R1 = 4Si—11(Na + K)—2(Fe + Ti);

R2 = 6Ca + 2Mg + Al. Circles – granitoids from suite 1; Squares –
granitoids from suite 2.

Fig. 4.  Rare  earth  elements  patterns,  normalized  to  C1  chondrite
(after Sun & McDonough 1989), in Goryczkowa granites. The shaded
areas  show  the  range  of  REE  patterns  of  quartz-diorites  from  the
Tatra Mountains (after Gawęda et al. 2005) and High Tatra monzo-
granites (after Gawęda 2009).

(Fig. 8a; Pupin 1980). CL investigations show that oscillatory
zoning is the prominent textural feature, with growth bands
varying  between  fine  and  broad  within  individual  grains
(Fig. 9).  Luminescence  of  growth  zoning  is  variable  and
mostly  moderate.  Sporadically,  zircons  are  composed  of
cores  with  well-developed  oscillatory  zoning,  indicative  of
original  growth  from  the  melt  (Fig. 9;  grains:  G1_IV_11,
G1_III_02,  G1_III_15).  Some  grains  have  interior  domains
brighter compared with the external parts. These interior do-
mains have boundaries parallel to external oscillatory zoning
(Fig. 9; grains G1_IV_08, G1_III_10) as they are not consid-
ered to be inherited cores. The external domains occur mainly
as euhedral pyramidal tips with oscillatory zoning, which ap-
pear dark under CL (corresponding to relatively high U con-
tents and higher degrees of metamictization, Fig. 9).

Twenty  two  LA-MC-ICP-MS  U-Pb  measurements  on

fourteen crystals were made (Fig. 9; Table 5). All data points
are  concordant  within  the  assigned  error  (Fig. 10).  Sixteen
analyses from the oscillatory-zoned zircon yield a concordia
age  of  371 ± 6.0 Ma  (MSWD = 1.6,  Fig. 10a,  group A).  Four
inherited  cores  plot  as  433 ± 21 Ma  (MSWD = 3.1,  Fig. 10b,
group B)  and  two  other  give  an  age  of  ca.  2650 Ma  and
2530 Ma (Table 5).

Suite 2 granitoids (sample G2)

The zircons are euhedral, mainly normal-prismatic crys-

tals with aspect ratio 1 : 2 to 1 : 6. Grain size varies in length
from ca. 50 to 250 µm (Fig. 11). Zircons appear clear, co-
lourless to pink. In most crystals [110] prisms are better de-
veloped than [100] and the [211] bipyramid dominates over
the [101], what make them very similar to the population of
the  suite 1  (Figs. 8a,b).  The  main  difference  from  the
suite 1 is that some of crystals show larger [100] prisms and
[211]  pyramids.  These  features  correspond  to  subtypes  J2

background image

426

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Table 4:  Chemical  composition  and  selected  petrological  indica-
tors  of  granitoid  rocks  from  the  crystalline  cores,  Tatra  Moun-
tains.  Major  element  and  trace  element  concentrations  in  wt. %
and  ppm,  respectively.  Explanations:  G  –  Goryczkowa  crystalline
core;  M  –  Małołączniak  crystalline  core;  LOI  –  lost  of  ignition;
Eu/Eu* = Eu/( Sm·Gd); ASI=Al

2

O

3

/(CaO + Na

2

O + K

2

O—3.33 P

2

O

5

)

in molecular units.

(Fig. 12,  crystal  G2_III_02)  and  S22  (Pupin  1980).  Most
grains are characterized by well-developed oscillatory zon-
ing,  ranging  from  fine  to  broad  and  display  variable  lumi-
nescence. The majority of grains lack discernible, inherited
cores,  but  where  preserved,  cores  are  rounded,  zoned  and
distinct from enclosing rims by virtue of luminescence and
truncated  zoning  (Fig. 12;  grains  G2_IIb_15,  G2_III_12).
These features suggest that the internal domains are detrital
zircon  cores  that  underwent  physical  abrasion  before  the
formation of the overgrowth. The cores sometimes make up
about 80—90 % of the grains by volume, although most fre-
quently  the  overgrowths  predominate.  The  cores  show
well-developed  oscillatory  zoning  indicating  an  igneous
(felsic) source. The boundary between core and overgrowth
is  marked  by  an  irregular  light  band  (Fig. 12;  grains
G2_IIb_15, G2_III_12).

Seventeen  LA-MC-ICP-MS  U-Pb  measurements  on  thir-

teen  crystals  were  made  (Fig. 12;  Table 6).  All  data  points
are concordant within the assigned error. Twelve spot anal-
yses  span  a  range  in  dates  from  387  to  350 Ma,  with  five
inherited  cores  giving  substantially  older  dates  of  ca.
1780 Ma  and  420 Ma  (Fig. 12;  Table 6).  Nine  analyses
from  the  oscillatory-zoned  zircon  (subtype  L2-S3)  yield  a
concordia  age  of 350 ± 4.7 Ma (MSWD = 0.68; Figs. 12, 13;
Table 6 – group A) while three analyses from the oscillatory-
zoned  zircon  (subtype  J2-S22)  yield  a  concordia  age  of
387 ± 11 Ma (MSWD = 2.9; Figs. 12, 13; Table 6 – group B).
Two inherited cores yield an age of 412 ± 9 Ma (MSWD = 3;
Fig. 12; Table 6 – group C), two others are discordant and
one  yields  a  concordant  age  of  ca.  1773 ± 55  (Fig. 12;  Ta-
ble 6 – groups D and E).

Fig. 5. Primitive mantle normalized (after Sun & McDonough 1989) trace element diagram of analysed granitoids. G – Goryczkowa crys-
talline core; M – Małołączniak crystalline core.

 

Suite 1 

Suite 2 

Sample 

No.

G1 G3 M5 G2 G4 M6 

SiO

2

 

   66.34     63.61       70.87     73.94     73.1 

   73.87 

TiO

2

 

     0.56       0.75         0.29       0.06       0.03       0.02 

Al

2

O

3

 

   16.82     17.47       15.53     14.62     15.06     13.91 

Fe

2

O

3T

 

     3.65       4.48         2.25       0.78       0.42       0.46 

MnO 

     0.06       0.07         0.04       0.02       0.005       0.08 

MgO 

     1.48       1.59         1.08       0.18       0.09       0.00 

CaO 

     2.71       4.03         1.67       0.41       0.58       0.44 

Na

2

     4.26       4.52         4.17       2.86       2.89       3.81 

K

2

     2.46       1.55         2.52       5.91       6.68       5.46 

P

2

O

5

 

     0.21       0.29         0.12       0.21       0.13       0.09 

LOI 

     1.30       1.40         1.20       1.00       1.00       0.68 

Total 

   99.85     99.76       99.74     99.99     99.985     98.82 

Sr 

 632.8 

 838.2 

   603.2     81.3 

   79.8 

   42.0 

Ba 

 780.9   550 

 1234 

 418.9 

 179 

 213.0 

Rb 

   78.9 

   41.3 

     52.3   208.9 

 157.5 

   90.0 

Th 

   10.2 

   11.2 

       7.0       3.5 

     1.6 

     0.54 

     1.8 

     1.3 

       1.3       1.1 

     2.8 

     0.63 

Ga 

   20.5 

   18.5 

     17.3     20.6 

   14.6 

   12.0 

Ni 

     7.1 

     5.3 

       5.5       2.6 

     1.1 

     9.0 

Cr 

   75 

 130 

     13.7     89 

   48 

   33 

Zr 

 171 

 155.7 

   124 

   31 

   25.2 

   19 

Hf 

     4.8 

     4.3 

       3.4       1.4 

     1.5 

     1.0 

     9.8 

     7.3 

       8.3       6.3 

     4.6 

     1.5 

Nb 

     7.4 

     5.4 

       3.5     10.5 

   10.5 

     1.3 

Ta 

     0.6 

     0.2 

       0.3       1.4 

     5.1 

     1.2 

La 

   26.3 

   28.6 

     23.6       3.6 

     1.7 

     2.1 

Ce 

   58.9 

   58.8 

     48 

     9.3 

     4.3 

     5.3 

Pr 

     7.04       6.23         5.51       1.26       0.5 

     0.6 

Nd 

   27 

   25.2 

     20.5       4.8 

     2.1 

     2.11 

Sm 

     4.5 

     4.03         3.44       1.5 

     0.48       0.58 

Eu 

     0.93       1.15         0.92       0.32       0.06       0.1 

Gd 

     2.68       3.05         2.77       1.27       0.4 

     0.63 

Tb 

     0.43       0.38         0.33       0.24       0.12       0.13 

Dy 

     1.91       1.67         1.65       1.18       0.65       0.63 

Ho 

     0.28       0.29         0.28       0.19       0.12       0.14 

Er 

     0.85       0.71         0.71       0.46       0.46       0.42 

Tm 

     0.13       0.11         0.11       0.07       0.09       0.1 

Yb 

     0.78       0.67         0.73       0.45       0.61       0.65 

Lu 

     0.11       0.09         0.11       0.07       0.11       0.11 

ASI 

     1.193       1.109         1.259      1.289       1.183       1.090 

Na

2

O/K

2

O       1.732       2.916         1.655      0.484       0.433       0.698 

Rb/Sr 

     0.125       0.049         0.087      2.569       1.974       2.143 

Nd/Th 

     2.647       2.250         2.929      1.371       1.313       3.907 

REE 

 131.84   130.98     108.66     24.71     11.7 

   13.6 

Eu/Eu* 

     0.819       1.003         0.911      0.709       0.419       0.506 

Ce

N

/Yb

N

 

   20.806     24.181       18.117      5.694       1.942       2.247 

T

Zr

 [°C] 

 793 

 768 

   780 

 682 

 663 

 643 

 

background image

427

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

Fig. 7. Secondary electron (SEM) images of selected zircon crystals from granodiorite (sample G1– suite 1). Zircon crystals with numbers
in frames are also imaged by CL in Figure 9. See text for description.

Fig. 6. Plot of the Goryczkowa granites in the Pearce et al. (1984) discrimination diagrams. Abbreviations: VAG – volcanic arc granites,
syn-COLG – syn-collisional granites, WPG – within-plate granites, ORG – ocean ridge granites. Circles – granitoids from suite 1;
Squares – granitoids from suite 2.

Fig. 8. Typological frequency distribution of euhedral zircon crystals from (a) granodiorite, sample G1, suite 1, and from (b) leucogranite,
sample G2, suite 2 (according to the classification of Pupin 1980).

background image

428

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Fig. 9.  Compiled  cathodoluminescence  (CL)  images  showing  the  range  of  textures  observed  in  zircon  crystals  from  granodiorite
(sample G1 – suite 1). See text for details. The white rectangles and circles show the approximate location of laser ablation trenches (con-
firmed by re-inspecting grains under cathodoluminescence after the dating session) and are not to scale. The numbers refer to the analytical
data presented in Table 5.

Fig. 10. Concordia plots of LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon analytical results from granodiorite (sample G1 – suite 1). Open error ellipses
are  isotope  ratios  of  individual  grain  spots:  a  –  the  main  group  of  analyses  (n = 11)  of  oscillatory  zoned  zircons;  b  –  inherited  cores
(xenocrysts) with oscillatory, magmatic zoning. Inherited cores at ca. 2560 Ma not shown on diagram. Thick error ellipse corresponds to
the 2   and 95% confidence errors of the calculated concordia ages.

background image

429

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

Fig. 11. Secondary electron (SEM) images of selected zircon crystals from leucogranite (sample G2 – suite 2). Zircon crystals with num-
bers in frame are also imaged by CL in Figure 12. See text for description.

Table 5: LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon data from granodiorite (sample G1 – suite 1). Explanations: * – final blank corrected intensities
in µV; # – final blank corrected intensities in mV; 2SD – the 2 sigma standard deviation (in percent); Rho – error-correlation between
the 

206

Pb/

238

U and 

207

Pb/

235

U ratios.

Discussion

Ages of granitoids

The  zircon  LA-MC-ICP-MS  U-Pb  data  from  suite 1  pro-

vide  the  first  constraint  on  the  crystallization  ages  of  the
Goryczkowa  type  granitoids  at  ca.  371 ± 6.0  (Fig. 10a;  Ta-
ble 5).  This  age  is  older  than  the  Rb-Sr  isochron  age  of
300 Ma  given  by  Burchart  (1968,  1970)  and  comparable
with the upper limit of granitoid magmatism in the Gorycz-

kowa  Unit  (ca.  370 Ma)  suggested  by  Kohút  &  Siman
(2011). The Late Devonian age was also obtained from a to-
nalite in the Branisko Mts (Kohút et al. 2010), from hybrid
granitoids in the Western Tatra Mts (Burda et al. 2011) and
from an enclave-bearing tonalite and associated dykes of the
Tribeč Mts (Broska et al. 2013).

Zircon  crystals  from  suite 2  (sample G2)  are  character-

ized by oscillatory zoning with intermittent dissolution sur-
faces  (Fig. 12)  representing  corrosion  or  resorption  events
during  evolution  of  a  zircon  crystal  (e.g.  Vavra  1990,

Final blank corrected intensities 

Final mass bias and common Pb corrected ratios 

Concordia 

Group File name 

204

Pb

*

 

206

Pb

#

 

207

Pb

#

 

238

U

#

 

207

Pb/

 206

Pb 2SD (%) 

207

Pb/

 235

U 2SD (%) 

206

Pb/

 238

U 2SD (%)  Rho  age (Ma) 

G1_IV_01/1 

2.495  0.383  0.031    16.76 

0.0550 

9.2 

0.4641 

17.7 

0.0608 

15.7 

0.48 

G1_IV_01/2 

1.896  1.359  0.085    39.45 

0.0580 

4.8 

0.4723 

11.3 

0.0593 

10.2 

0.13 

G1_IV_03/1 

0.895  0.562  0.046    25.34 

0.0530 

5.4 

0.4187 

10.4 

0.0561 

9.2 

0.49 

G1_IV_03/2 

2.561  1.777  0.105    52.16 

0.0560 

3.0 

0.4459 

5.8 

0.0576 

5.1 

0.19 

G1_IV_08/1 

1.069  0.263  0.024    11.77 

0.0616 

2.5 

0.4848 

8.9 

0.0599 

4.3 

0.27 

G1_IV_08/2 

7.209  1.407  0.101    47.16 

0.0695 

15.6 

0.4949 

34.3 

0.0599 

24.6 

0.10 

G1_IV_10/1 

0.607  0.692  0.056    30.03 

0.0532 

5.4 

0.4440 

10.4 

0.0600 

9.2 

0.59 

G1_IV_10/2 

0.730  0.122  0.011      5.37 

0.0564 

3.7 

0.4640 

7.4 

0.0597 

6.4 

0.37 

G1_IV_11/1 

1.138  0.208  0.019    10.53 

0.0599 

10.2 

0.4261 

20.2 

0.0565 

17.7 

0.45 

G1_III_02/1 

2.015  0.261  0.024    11.51 

0.0577 

2.7 

0.4285 

5.2 

0.0580 

4.6 

0.41 

G1_III_04/1 

1.964  2.413  0.138    75.30 

0.0561 

7.4 

0.4388 

14.4 

0.0583 

12.7 

0.38 

G1_III_06  2.452 

4.183 

0.252 

123.85 0.0549 14.9  0.4445 28.9  0.0584 25.5 0.21 

G1_III_10/1 

1.369  1.236  0.072    36.64 

0.0564 

24.4 

0.4325 

47.4 

0.0569 

41.9 

0.50 

G1_III_10/2 

1.858  0.610  0.039    19.66 

0.0643 

5.5 

0.4948 

10.8 

0.0591 

9.1 

0.06 

G1_III_16 

1.434  1.423  0.089    41.75 

0.0591 

9.0 

0.5174 

18.3 

0.0624 

15.9 

0.41 

G1_III_25 

0.701  0.386  0.032    17.68 

0.0568 

4.0 

0.4266 

7.8 

0.0585 

6.9 

0.65 

371 ± 6.0 

G1_IV_11/2 

0.980  0.816  0.051    22.07 

0.0619 

6.1 

0.5416 

11.8 

0.0650 

10.4 

0.63 

G1_IV_15 

2.754  0.326  0.028      9.58 

0.0715 

73.4 

0.5508 

14.2 

0.0685 

12.6 

0.11 

G1_III_02/2 

0.586  0.281  0.024    10.47 

0.0557 

7.6 

0.5341 

14.8 

0.0699 

13.0 

0.49 

G1_III_04/2 

2.306  0.299  0.027      8.75 

0.0765 

9.8 

0.5903 

20.8 

0.0690 

15.0 

0.06 

433 ± 21 

G1_III_09 

4.966  14.01  2.591    53.22 

0.1705 

2.6 

11.057 

5.0 

0.4690 

4.4 

0.54  2529 ± 47 

G1_III_15 

3.663  15.21  2.976    50.71 

0.1801 

3.9 

12.595 

8.1 

0.4990 

7.1 

0.44  2648 ± 76 

 

background image

430

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Fig. 12. Cathodoluminescence (CL) images of selected zircon crystals from leucogranite (sample G2). All grains have a prismatic habitus
characteristic for a magmatic origin. See text for description. The white rectangles and circles show the approximate location of laser abla-
tion trenches and are not to scale. The numbers refer to the analytical data presented in Table 6.

1994). These crystals belong to two typological groups on
the  Pupin’s  (1980)  diagram  (Fig. 8b).  The  first  typology
group  (L2—L3  to  S2—S3  subtypes)  with  intermittent  disso-
lution  surfaces,  plots  in  the  upper  part  of  the  diagram  and
yields  a  concordia  age  of  350 ± 5 Ma  (Figs. 8b,  13a).  The
second  group  plots  in  the  lower  part  of  the  typology  dia-
gram  (S22  and  J2  subtypes)  and  yields  an  age  of
387±11 Ma (Figs. 8b, 13b).

In  both  suites  inherited  cores  giving  substantially  older

dates of 433 ± 21 Ma (suite 1; Table 5) and 412 ± 9 Ma (suite 2;
Table 6) indicate the presence of a magmatic component  in

the  melted  source.  These  ages  are  in  agreements  with  the
whole-rock  Rb-Sr  dating  (413 Ma)  and  support  the  early
thesis  about  the  Early  Silurian  age  of  the  thermal  event  in
the  Tatra  Mountains  (Burchart  1968,  1970).  Similar  ages
from oscillatory zoned zircon cores, indicating Caledonian
(450—460 Ma)  magmatism,  found  recently  in  the  High
Tatra Mts (Burda et al. 2013), are in accordance with find-
ings  of  Late  Ordovician-Early  Silurian  magmatic  episodes
in the Veporic crystalline complex (ca. 470 Ma; Janák et al.
2002;  Gaab  et  al.  2003)  and  Tatric  crystalline  basement
(450  and  430 Ma;  Kohút  et  al.  2008;  Putiš  et  al.  2009).

background image

431

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

Table 6: LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon data from leucogranite (sample G2 – suite 2). Explanations: * – final blank corrected intensities
in µV; # – final blank corrected intensities in mV; 2SD – the 2 sigma standard deviation (in percent); Rho – error-correlation between
the 

206

Pb/

238

U and 

207

Pb/

235

U ratios.

Fig. 13. Concordia plots of LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon analytical results from leucogranite (sample G2 – suite 2). Open error ellipses
are isotope ratios of individual grain spots: a – the main group of analyses (n = 9) of oscillatory zoned zircons (zircon L2—S3) with moderate
luminescence; b – xenocrysts  (zircons J2—S22) with oscillatory, magmatic zoning. Inherited cores at ca. 1780 Ma and 420 Ma not shown
on the diagram. Thick error ellipse corresponds to the 2   and 95% confidence errors of the calculated concordia ages.

That allow us to suggest possible connections to the Rebra-
Tulghes Terrane (Inner Eastern Carpathians), which docked
to the SW margin of Baltica (Balintoni et al. 2009) and the
470—460 Ma magmatic episode in the Somes Terrane of the
Southern  Carpathians  (Apuseni  Mountains;  Balintoni  et  al.
2010) and consequently shows the intense, collision-related,
tectono-magmatic  event.  The  presence  of  “Caledonian”
magmatic  zircons  also  poses  a  question  about  the  plate  dy-
namics in the Circum-Carpathians area in the Early Paleozoic
and  participation  of  the  Avalonian-Cadomian  crust  in  the
Variscan tectono-thermal episodes (see discussion in: Gawęda
& Golonka 2011).

Problem of source rocks and tectonic setting of the grani-
toid magma

Major  elements  chemistry,  as  proved  by  Patiño  Douce

(1999), can indicate the character of melted material. Melts
derived  from  amphibolites  and  mafic  pelites  have  lower  al-
kali  and  aluminium  contents,  but  are  enriched  in  calcium,
titanium,  iron  and  magnesium.  Suite 1  granitoids  are,  how-
ever, peraluminous, which is typical of melted felsic sources.
Suite 1 granitoids plot in the field of melts generated from am-
phibolite—pelite  sources  (calc-alkali  I-type  granites;  Patiño
Douce 1999; Fig. 14).

Final blank corrected intensities (in V) 

Final mass bias and common Pb corrected ratios 

Concordia 

Group  File name 

204

Pb

*

 

206

Pb

#

 

207

Pb

#

 

238

U

#

 

207

Pb/

206

Pb 2SD (%) 

207

Pb/

235

U 2SD (%) 

206

Pb/

238

U 2SD (%)  Rho  age (Ma) 

G2_IIb_03  0.984 0.413 0.017  9.97 0.0540  1.6 0.4101  3.0 0.0550  2.7 0.44 
G2_IIb_15/1 1.271 1.741 0.106 62.37 0.0544  4.6 0.4103  9.0 0.0552  7.9 0.32 
G2_III_08/1 1.110 0.413 0.017 10.40 0.0545  2.8 0.4112  5.4 0.0545  4.8 0.17 
G2_III_08/2 0.902 0.500 0.041 22.26 0.0558  3.3 0.4285  6.5 0.0566  5.7 0.30 
G2_III_11  0.981 0.526 0.041 22.88 0.0534  3.7 0.4129  7.1 0.0557  6.3 0.52 
G2_III_12/1 0.675 0.304 0.013  7.43 0.0525  3.9 0.4154  7.6 0.0575  6.7 0.29 
G2_III_20  1.398 0.413 0.017  9.80 0.0539  3.2 0.4171  6.2 0.0567  5.5 0.43 
G2_IV_01  1.206 0.208 0.017  9.21 0.0574  3.4 0.4231  6.6 0.0561  5.8 0.38 

G2_IV_04/1 0.755 0.704 0.039 23.77 0.0527  4.1 0.4016  8.0 0.0563  7.0 0.27 

350 ± 4.7 

G2_III_02  1.126 1.242 0.076 36.11 0.0552  9.4 0.4564 11.1 0.0618  9.0 0.30 
G2_III_06  0.941 0.236 0.021 10.38 0.0616  2.4 0.4790  4.7 0.0612  4.1 0.35 

G2_IV_03  1.662 0.841 0.060 28.00 0.0604  5.0 0.4667 10.0 0.0590  8.6 0.27 

387 ± 11 

G2_III_10  1.356 0.234 0.021  9.65 0.0617  3.0 0.5185  5.8 0.0646  5.1 0.24 

G2_III_14  1.096 0.763 0.061 28.88 0.0551  1.8 0.5048  3.5 0.0653  3.1 0.41 412 ± 9 
G2_IIb_15/2 4.029 0.705 0.068 17.17 0.0897 11.3 0.8751 22.0 0.0679 19.5 0.51 

G2_IV_04/2 

10.697 1.708 0.185 55.88 0.1106 22.3 0.8626 44.6 0.0567 37.1 0.08 disc. 

G2_III_12/2 3.003 7.271 0.875 42.41 0.1110  3.4 4.7313  6.6 0.3185  5.8 0.57 

1773 ± 55 

 

background image

432

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Fig. 14.  Chemical  composition  of  Goryczkowa  granitoids  in  major
oxide  diagrams  after  Patiño  Douce  (1999).  Outlined  fields  denote
compositional  fields  of  experimental  melts  derived  from  partial
melting of felsic pelites, metagreywackes and amphibolites. Circ-
les
 – granitoids from suite 1; Squares – granitoids from suite 2.

Computed oxygen fugacity, expressed as logfO

2

, falls in the

narrow  range  from  —10.4  to  —11.7,  and  the  computed  water
content in the melt was at 7.8—8.1 wt. % (Ridolfi et al. 2010;
Table 2).  The  oxygen  fugacity  is  higher  in  relation  to  values
computed  for  I-type  granites  from  the  Inner  Carpathians  and
High  Tatra  Mountains  (compare:  Gawęda  2009;  Broska  &
Petrík  2011).  Calculations  of  the  accessible  published  data
point out that the relatively similar oxygen fugacities (logfO

2

in  the  range  of  —12  to  —13)  could  be  found  in  the  hybrid
quartz-diorites  and  associated  granitoids  from  the  Western
Tatra Mountains (Burda et al. 2011). High oxygen fugacity in
suite 1 could be interpreted as the primary magmatic feature,
as  high-Ca  plagioclase  is  preserved  (An

45—62

),  so  magmatic

deanorthitization  process,  proposed  by  Broska  &  Petrík
(2011) was observed only sporadically. Pressure—temperature
calibrations,  based  on  amphibole  and  plagioclase  composi-
tions, indicated 5.8—6.3 kbar (Schmidt 1992) and 780—810 °C
(Blundy  &  Holland  1990),  which  agree  with    Zr-geothermo-
metry (Table 4). The calculations are consistent with the pres-
ence  of  magmatically  zoned  allanite-epidote,  which  is  stable
in  dioritic-tonalitic  magmas  in  pressures  above  6 kbars  with
water  content  near  9 wt. % and  oxygen  fugacity  above  QMF
(Quartz-Magnetite-Fayalite) buffer (Schmidt & Poli 2004).

This all suggests at least lower crustal/upper mantle prov-

enance  of  the  melt  parental  for  the  suite 1  granitoids.  Such
contradictory  features  and  source  rocks  interpretations  are
typical of magmas resulting from mixing/mingling of differ-
ent magmas (compare Burda et al. 2011) and these complex
processes could be suggested for the suite 1 granitoids.

In  contradiction,  suite 2  granitoids  show  simple  mineral

composition  as  well  as  enrichment  in  alkali  and  alumina,
typical  of  muscovite-dehydration  partial  melting  of  felsic
pelites  (Patiño  Douce  1999;  Fig. 14),  which  is  consistent
with  simple  mineral  composition  and  peraluminous  charac-
ter  (Table 4),  while  rock-textures  suggest  disequilibrium  at
the early stages of crystallization (Fig. 2c).

The  contrasting  features  of  both  granitoid  suites  are  in

agreement  with  their  geotectonic  positions  on  R1-R2  dia-
gram (Fig. 3c).

Trace  elements  also  support  the  difference  between  grani-

toids: suite 1 shows low Rb/Sr and high Nd/Th  ratios, typical
of lower crustal or mantle-related melts, while high Rb/Sr, to-
gether with lower Nd/Th point out upper crustal, highly frac-
tionated character of the suite 2 granitoids. The higher LREE
content in suite 1 (Fig. 5) and consequently higher REE frac-
tionation  (Fig. 4;  Table 4)  is  a  consequence  of  the  allanite-
epidote  presence  (Table 3),  sporadically  associated  with
monazite,  governing  the  REE  budget  in  oxidized  magmas.
Primitive  mantle-normalized  [Th/U]

N

  ratios  in  suite 1  grani-

toids are relatively high (1.3—2.13), while positive U anomaly
[Th/U]

N

  ratios  in  the  range  of  0.14—0.78  is  typical  of  suite 2

granitoids (Fig. 5). As uranium is usually mobilized in highly
oxidized  melts,  the  predominace  of  Th  over  U  in  suite 1
granitoids might reflect a contribution from relatively Th-en-
riched  mantle  and/or  crustal  fluids  during  melting  (Kemp  &
Hawkesworth  2005),  supported  by  the  predominance  of  Th
over U in magmatic epidote (Table 3). However, the common
presence of secondary muscovite, influencing the ASI value,
might also cause the mobilization of some elements.

Both  granitoids  show  VAG  affinity  (Fig. 6a,b)  which  is

typical of Central European granitoid magmatism (Finger et
al.  1997;  Gawęda  &  Golonka  2011).  In  primitive  mantle-
normalized  multi-element  diagrams  (Sun  &  McDonough
1989) negative Nb and Ta anomalies in suite 1 granitoids are
more  prominent,  suggesting  typical  arc  setting  (Thirwall  et
al. 1994), while granitoids of suite 2 show only Nb negative
anomaly  while  Ta  is  enriched  (Fig. 5),  suggesting  another
process  (fractional  crystallization?),  overlapping  the  typical
source characteristic.

The problem of zircon inheritance

The  distributions  of  inherited  zircon  cores  in  both  rock

suites  also  support  the  observed  differences.  In  suite 1
granitoids  the  magmatic  inherited  cores  (433 Ma)  pre-
vailed,  while  only  two  inherited  cores  pointing  to  ages  of
ca.  2659—2530 Ma  were  found.  In  suite 2  leucogranites  the
inherited zircon crystals, showing ages older than Variscan,
form  a  population  with  a  broad  spectrum  of  inherited  core
ages  (1780—387 Ma).  Such  variation  can  be  expected  in
melts  derived  from  mainly  metasedimentary  precursors  and
are reconciled with crustal heterogeneity.

background image

433

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

In  low  temperature  melts  the  zircon  solubility  is  conse-

quently  low  and  most  of  the  pre-existing  zircon  crystals
might  remain  undissolved.  This  allows  preservation  of  the
inherited components (Scott et al. 2011), but it does not ex-
plain why no new overgrowths were formed on pre-existing
zircon crystals. Additionally, the presence of older, inherited
components  required  the  assimilation  of  the  country  rocks.
That opens the problem of the energy, necessary for the as-
similation.  Whatever  is  the  mechanism  of  assimilation:  the
mechanical  disintegration  or  chemical  dissolution,  it  is  an
energy-consuming  process,  resulting  in  a  considerable  de-
gree of crystallization, what makes the magma relatively im-
mobile (Clemens & Stevens 2012). On the other hand, if the
magma brings enough heat and vapour pressure for country
rocks  assimilation  and  contamination  (e.g.  by  MASH
process = Melting,  Assimilation,  Storage  and  Homogeniza-
tion, supposed to occur during deep-seated melting), the par-
tial corrosion of the older zircon crystals should be observed,
followed  by  later  magmatic  overgrowths,  as  is  commonly
noted  (e.g.  Gawęda  2008;  Burda  &  Klötzli  2011).  Such  a
process  can  be  avoided  when  inherited  zircon  crystals  (J2
and S22 in the morphology diagram) are sheltered by the so-
called resister minerals (biotite, opaques, etc.; Chappell et al.
1987;  Burda  &  Gawęda  2009),  which  are,  however,  absent
in the case of suite 2. In that case, to explain the presence of
a population of 387 Ma zircon crystals we assume the suite 2
represent  the  trapped  magma  portions,  possibly  associated
with disintegrated (exploded?) xenoliths (e.g. Gawęda 2007;
Gawęda & Szopa 2011), which possibly crystallized in dise-
quilibrium  conditions.  That  could  explain  the  presence  of
graphic  intergrowths  of  K-feldspars  and  quartz,  typical  of
disequilibrium growths and also the lack of corrosion/over-
growths on the 387 Ma zircon crystals.

Another aspect of inherited zircon presence could be visi-

ble  in  REE  fractionation,  which  is  anomalously  low  in
leucogranites of suite 2 (Fig. 4, Table 4). In case of the ana-
tectic  melts  flat  REE  patterns  can  be  caused  by  the  resister
minerals,  like  apatite  consuming  mainly  LREE  and  zircon
carrying mainly HREE (e.g. Burda & Gawęda 2009).

Conclusions

1. The  presented  geochemical  and  geochronological  re-

sults  indicate  that  both  granitoid  suites,  present  in  the
Goryczkowa and Małołączniak crystalline cores in the West-
ern  Tatra  Mountains,  were  formed  in  a  VAG  (volcanic  arc
granites) tectonic setting, however, they represent two differ-
ent magmatic stages. Suite 1 granitoids were formed as a re-
sult  of  melting  of  amphibolite  and/or  mafic  pelite,  possible
during high temperature pre-plate collisional stage and intrud-
ed  at  ca.  371 ± 6 Ma.  Suite 2  leucogranites  represent  melts
generated by muscovite-dehydration melting of felsic pelites
during  late  orogenic/anatectic  event  and  intrusion  at  ca.
350 ± 5 Ma.

2. The  presence  of  magmatic  U-Pb  zircon  ages  around

387 Ma  supports  the  existence  of  a  LP-HT  partial  melting
episode in the Tatra Mountains crystalline core in the Early
Devonian, predating the granitoid emplacement.

3. The  abundance  of  inherited  zircon  crystals,  primitive

trace elements chemistry, together with disequilibrium-related
rock structures, could be interpreted as a result of perturba-
tion in the crystallization course (undercooling, viscosity in-
crease,  disequilibrium  crystallization).  That  brings  an
additional  question  about  the  reliability  of  temperature  cal-
culation based on Zr content and importance of the REE dia-
grams interpretation in contaminated magmas.

4. The  Goryczkowa  type  granitoids  represent  the  same

magmatic  episode  and  similar  petrographical/geochemical
characteristics  as  described  from  Western  Tatra  Mountains
so distinguishing the Goryczkowa type as a separate type of
granite is not necessary.

5. The  presence  of  inherited  zircon  cores,  dated  ca.  430—

410 Ma, in both granitoid suites, is a trace of the Avalonia—
Baltica collision, and suggests that melting of the Laurussia
continental crust participated in granitoid magma formation.

Acknowledgments:  The  Polish  Ministry  of  Sciences  and
Higher  Education  sponsored  the  investigations,  by  MNiSW
Grant No. 2 P04D 003 29 (given to JB) and MNiSW Grant
No. N  307  027837  and  DEC-2012/07/B/ST10/04366  (given
to AG). Additional funds from Austrian Science Fund FWF
(START Project 267-N11 and Project P18202-N10 given to
UK) is deeply acknowledged. Ewa Teper MSc is thanked for
the  assistance  during  CL  investigations,  while  Piotr
Dzierżanowski  PhD  and  Mrs  Lidia  Jeżak  are  thanked  for
their  help  during  microprobe  work.  Comments  provided  by
the  journal  reviewers  to  anonymous  referee,  Milan  Kohút
and Monika Kusiak are gratefully acknowledged.

References

Bac-Moszaszwili M. 1996: The uplift of the Tatra massif in Tertiary

and Quaternary. In: The Tatra National Park — Nature and man.
Zakopane, Oct. 6

th

—9

th

 1995, Conference proceedings, 68—71.

Balintoni  I.,  Balica  C.,  Ducea  M.N.,  Chen  F.,  Hann  H.P.  &  Sab-

liovschi V. 2009: Late Cambrian-Early Ordovician Gondwanan
terranes  in  the  Romanian  Carpathians:  a  zircon  U-Pb  prove-
nance study. Gondwana Res. 16, 119—133.

Balintoni  I.,  Balica  C.,  Ducea  M.N.,  Zaharia  L.,  Chen  F.,  Cliveti

M., Hann H.P., Li L-Q. & Ghergari L. 2010: Late Cambrian-
Ordovician northeastern Gondwana terranes in the basement of
the  Apuseni  Mountains,  Romania.  J.  Geol.  Soc.  London  167,
1131—1145.

Batchelor  R.A.  &  Bowden  P.  1985:  Petrogenetic  interpretation  of

granitoid  rock  series  using  multicationic  parameters.  Chem.
Geol.
 48, 43—55.

Blundy J.D. & Holland T.J.B. 1990: Calcic amphibole equlibria and

a new amphibole-plagioclase geothermometer. Contr. Mineral.
Petrology
 104, 208—244.

Broska  I.  &  Petrík  I.  2011:  Accessory  Fe-Ti  oxides  in  the  West-

Carpathian  I-type  granitoids:  witnesses  of  the  granite  mixing
and late oxidation processes. Miner. Petrology 102, 87—97.

Broska I., Petrík I., Be’eri-Shlevin Y., Majka J. & Bezák V. 2013:

Devonian/Mississippian  I-type  granitoids  in  the  Western
Carpathians:  A  subduction-related  hybrid  magmatism.  Lithos
162—163, 27—36.

Burchart J. 1968: Rubidium-strontium isochron ages of the crystal-

line core of the Tatra Mountains, Poland. Amer. J. Sci. 266, 10,
895—907.

background image

434

BURDA, GAWĘDA and KLÖTZLI

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6, 419—435

Burchart J. 1970: Rocks of the Goryczkowa “crystalline island” in

the Tatra Mountains. [Skały krystaliczne wyspy Goryczkowej
w Tatrach.] Stud. Geol. Pol. 32, 7—183 (in Polish).

Burda  J.  2010:  Internal  structures  and  dating  of  complex  zircons

from  High  Tatra  massif  granodiorites,  Poland.  10

th

  Interna-

tional  conference  –  Methods  of  absolute  chronology,  22—25
April Gliwice
, Poland, Abstracts & Programme, 79.

Burda J. & Gawęda A. 2009: Shear-influenced partial melting in the

Western  Tatra  metamorphic  complex:  geochemistry  and  geo-
chronology. Lithos 110, 373—385.

Burda J. & Klötzli U. 2007: LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon geochro-

nology of the Goryczkowa type granite – Tatra Mts., Poland.
Pol. Tow. Mineral. Prace Spec
. 31, 89—92.

Burda J. & Klötzli U. 2011: Pre-Variscan evolution of the Western

Tatra Mountains: new insights from U-Pb zircon dating. Miner.
Petrology
 102, 99—115.

Burda  J.,  Gawęda  A.  &  Klötzli  U.  2011:  Magma  hybridization  in

the  Western  Tatra  Mountains  granitoid  intrusion  (S-Poland,
Western Carpathians). Miner. Petrology 103, 19—36.

Burda  J.,  Gawęda  A.  &  Klötzli  U.  2013:  U-Pb  zircon  age  of  the

youngest magmatic activity in the High Tatra granites (Central
Western Carpathians). Geochronometria 40, 2, 134—144.

Chappell B.W., White A.J.R. & Wyborn D. 1987: The importance

of residual source material (restite) in granite petrogenesis.  J.
Petrology 
28, 6, 1111—1138.

Clemens J.D. & Stevens G. 2012: What controls chemical variation

in granitic magmas? Lithos 134—135, 317—329.

De la Roche H., Leterrier J., Grandclaude P. & Marchal M. 1980:

A classification of volcanic and plutonic rocks using R

1

,R

2

-dia-

grams and major element analysis – its relationships with cur-
rent nomenclature. Chem. Geol. 29, 183—210.

Finger F., Roberts M.P., Haunschmid B., Schermaier A. & Steyrer

H.P. 1997: Variscan granitoids of Central Europe: their typology,
potential sources and tectonothermal relations. Miner. Petrology
61, 67—96.

Frost  B.R.  &  Frost  C.D.  2008:  A  geochemical  classification  for

feldspathic igneous rocks. J. Petrology 49, 1955—1969.

Gaab A.S., Poller U., Todt W. & Janák M. 2003: Geochemical and

isotopic characteristics of the Muráň gneiss complex, Veporic
unit (Slovakia). J. Czech Geol. Soc. 48, 52.

Gawęda  A.  2001:  Alaskites  of  the  Western  Tatra  Mountains:  A

record  of  Early-Variscan  collisional  stage  in  the  Carpathians
pre-continent.  Univ.  Silesia  Publ.  House,  Monograph.  Ser.,
1997, Katowice, 1—142 (in Polish, English abstract).

Gawęda A. 2007: Mega-xenolith from Velicka Valley (High Tatra

Mountains, Western Carpathians): an example of exploding ele-
phant. Pol. Tow. Mineral. Prace Spec. 31, 115—118.

Gawęda  A.  2008:  Apatite-rich  enclave  in  the  High  Tatra  granite,

Western Carpathians: petrological and geochronological study.
Geol. Carpathica 59, 4, 295—306.

Gawęda  A.  2009:  Enclaves  in  the  High  Tatra  Granite.  Univ.  Silesia

Publ. House, Monograph. Ser., 2637, Katowice, 1—180 (in Polish,
English abstract).

Gawęda A. & Golonka J. 2011: Variscan plate dynamics in the Cir-

cum-Carpathian area. Geodin. Acta 24, 3—4, 141—155.

Gawęda A. & Szopa K. 2011: The origin of magmatic layering in

the High Tatra granite, Central Western Carpathians – impli-
cations for the formation of granitoid plutons. Earth Env. Sci.
T. R. So.
 102, 129—144.

Gawęda A., Doniecki T., Burda J. & Kohút M. 2005: The petrogene-

sis of quartz-diorites from the Tatra Mountains (Central Western
Carpathians):  an  example  of  magma  hybridisation.  Neu.  Jb.
Miner. Abh.
 181, 1, 95—109.

Gawęda A., Winchester J.A., Kozłowski K., Narębski W. & Holland

G. 2000: Geochemistry and paleotectonic setting of the amphi-
bolites from the Western Tatra Mountains. Geol. J. 35, 69—85.

Janák M., Finger F., Plašienka D., Petrík I., Humer B., Méres Š. &

Lupták B. 2002: Variscan high P-T recrystallization of Ordovi-
cian  granitoids  in  the  Veporic  unit  (Nízke  Tatry  Mountains,
Western Carpathians): new petrological and geochronological
data. Geolines 14, 38—39.

Jaroszewski  W.  1965:  Geological  structure  of  the  upper  part  of

Kościeliska Valley in the Tatra Mts. Acta Geol. Pol. 15, 4 (in
Polish, English abstract).

Jurewicz E. 2006: Petrophysical control on the mode of shearing in

the  sedimentary  rocks  and  granitoid  core  of  the  Tatra  Moun-
tains during Late Cretaceous nappe-thrusting and folding, Car-
pathians, Poland. Acta Geol. Pol. 56, 2, 159—170.

Kemp A.I.S. & Hawkesworth J. 2005: Granitic perspectives on the

generation  and  secular  evolution  of  the  continental  crust.  In:
Rudnick  R.  (Ed.):  The  crust  –  Treatise  on  geochemistry  3.
Elsevier, Amsterdam, 349—410.

Klötzli U., Klötzli E., Günes Z. & Košler J. 2009: External accuracy

of laser ablation U-Pb zircon dating: results from a test using
five different reference zircons. Geostand. Geoanal. Res. 33, 1,
5—15.

Kohút M. & Janák M. 1994: Granitoids of the Tatra Mts, Western

Carpathians:  Field  relations  and  petrogenetic  implications.
Geol. Carpathica 45, 5, 301—311.

Kohút  M.  &  Siman  P.  2011:  The  Goryczkowa  granitic  type  –

SHRIMP  dating  of  an  original  granodiorite-tonalite  variety.
Mineralogia, Spec. Pap. 38, 113—114.

Kohút M., Poller U., Gurk C. & Todt W. 2008: Geochemistry and

U-Pb  detrital  zircon  ages  of  metasedimentary  rocks  of  the
Lower Unit, Western Tatra Mountains (Slovakia).  Acta Geol.
Pol
. 58, 371—384.

Kohút M., Madarás J. & Siman P. 2009: Centenary of the Gorycz-

kowa granite type (Tatra Mts.): The myth and reality. Geovestník,
8

th

Ann. Seminary of the Slovak Geol. Soc., 550—551.

Kohút M., Uher P., Putiš M., Broska I., Rodionov N. & Sergeev S.

2010:  Are  there  any  differences  in  age  of  the  two  principal
Variscan (I- & S-) granite types from the Western Carpathians?
– a SHRIMP approach. In: Kohút M. (Ed.): Dating of minerals
and  rocks,  metamorphic,  magmatic  and  metallogenetic  pro-
cesses, as well as tectonic events. State Geol. Inst. Dionýz Štúr,
Bratislava, 17—18.

Ludwig  K.R.  2003:  Isoplot/Ex  version  3.00.  A  geochronological

toolkit  for  Microsoft  Excel.  Berkeley  Geochronology  Center,
Spec. Publ.,
 No. 4.

Morozewicz K. 1914: Über die Tatragranite. Neu. Jb. Miner. Geol.

Paläont. 39, 289—345.

Patiño Douce A. E. 1999: What do experiments tell us about the rela-

tive  contributions  of  crust  and  mantle  to  the  origin  of  granitic
magmas? In: Castro A., Fernandez C. & Vigneresse J.L. (Eds.):
Understanding  granites:  Integrating  new  and  classical  tech-
niques. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 168, 55—75.

Pearce  J.A.,  Harris  N.B.W.  &  Tindle  A.G.  1984:  Trace  elements

discrimination diagram for the tectonic interpretation of granitic
rocks. J. Petrology 25, 4, 956—983.

Pecerillo A. & Taylor S.R. 1976: Geochemistry of Eocene calc-alka-

line volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey.
Contr. Mineral. Petrology 58, 63—81.

Poller U. & Todt W. 2000: U-Pb single zircon data of granitoids from

the High Tatra Mountains (Slovakia): implications for the geo-
dynamic evolution. Trans. Roy. Soc. Edin-Earth 91, 235—243.

Poller  U.,  Janák  M.,  Kohút  M.  &  Todt  W.  2000:  Early  Variscan

magmatism in the Western Carpathians: U-Pb zircon data from
granitoids and orthogneisses of the Tatra Mountains, Slovakia.
Int. J. Earth Sci. 89, 336—349.

Poller U., Todt W., Kohút M. & Janák M. 2001: Nd, Sr, Pb isotope

study of the Western Carpathians: implications for the Paleo-
zoic evolution. Schweiz. Mineral. Petrogr. 81, 159—174.

background image

435

GEOCHRONOLOGY AND PETROGENESIS OF GRANITOID ROCKS (GORYCZKOWA UNIT, W CARPATHIANS)

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2013, 64, 6,  419—435

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

trology 73, 207—220.

Putiš M., Ivan P., Kohút M., Spišiak J., Siman P., Radvanec M., Uher

P., Sergeev S., Larionov A., Méres Š., Demko R. & Ondrejka M.
2009:  Meta-igneous  rocks  of  the  West-Carpathian  basement,
Slovakia: indicators of Early Paleozoic extension and shortening
events. Bull. Soc. Geol. France 180, 6, 461—471.

Ridolfi F., Renzulli A. & Puerini M. 2010: Stability and chemical

equilibrium  of  amphibole  in  calc  alkaline  magmas:  an  over-
view,  new  thermometric  formulations  and  application  to  sub-
duction-related  volcanoes.  Contr.  Mineral.  Petrology,  160,
45—66.  Doi: 10.1007/s00410-009-0465-7

Schmidt M.W. 1992: Amphibole equilibria in tonalite as a function

of  pressure:  an  experimental  calibration  of  the  Al-in-horn-
blende barometer. Contr. Mineral. Petrology 110, 304—310.

Schmidt  M.W.  &  Poli  S.  2004:  Magmatic  epidote.  Rev.  Mineral.

Geochem. 56, 399—430.

Scott J.M., Palin J.M., Cooper A.F., Sagar M.W., Allibone A.H. &

Tulloch A.J. 2011: From richer to poorer: zircon inheritance in
Pomona Island Granite, New Zealand. Contr. Mineral. Petrology
161, 667—681.

Sláma J., Kosler J., Schaltegger U., Tubrett M. & Gutjahr M. 2006:

New  natural  zircon  standard  for  laser  ablation  ICP-MS  U-Pb
geochronology. Abstract WP05. Winter Conference on Plasma
Spectrochemistry
, Tucson, 187—188.

Sun  S.S.  &  McDonough  W.F.  1989:  Chemical  and  isotopical  sys-

tematics  of  oceanic  basalts:  implications  for  mantle  composi-
tion  and  processes.  Magmatism  in  the  Oceanic  Basins.  Geol.
Soc., Spec. Publ
. 42, 313—345.

Thirwall M.F., Smith T.E., Graham A.M., Theodorou N., Hollings

P., Davidson J.P. & Arculus R.J. 1994: High field strength ele-
ment  anomalies  in  arc  lavas:  Source  or  process?  J.  Petrology
35, 3, 819—838.

Vavra G. 1990: On the kinematics of zircon growth and its petroge-

netic  significance:  a  cathodoluminescence  study.  Contr.  Min-
eral. Petrology
 106, 1, 90—99.

Vavra G. 1994: Systematics of internal zircon morphology in major

Variscan  granitoid  types.  Contr.  Mineral.  Petrology  117,  4,
331—344.

Watson  T.M.  &  Harrison  E.B.  1983:  Zircon  saturation  revisited:

temperature  and  composition  effects  in  a  variety  of  crustal
magma types. Earth. Planet. Sci. Lett. 64, 295—304.

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

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