background image

www.geologicacarpathica.com

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA

, APRIL 2016, 67, 2, 121—132

doi: 10.1515/geoca-2016-0008

The Schwarzhorn Amphibolite (Eastern Rätikon, Austria):

an Early Cambrian intrusion in the Lower

Austroalpine basement

NILS-PETER NILIUS

1,2

, NIKOLAUS FROITZHEIM

1

, THORSTEN JOACHIM NAGEL

3

,

FRANK TOMASCHEK

1

 and ALEXANDER HEUSER

1

1

Steinmann-Institut, Universität Bonn, Poppelsdorfer Schloss, D-53115 Bonn, Germany; nilius@geowi.uni-hannover.de

2

 Present adress: Institut für Geologie, Leibniz Universität Hannover, Callinstraße 30, D-30167 Hannover, Germany

Department of Geoscience, Aarhus University, Høegh-Guldbergs Gade 2, 8000 Aarhus C, Denmark

(Manuscript received May 8, 2015; accepted in revised form December 8, 2015)

Abstract: The Alpine nappe stack in the Penninic-Austroalpine boundary zone in the Rätikon (Austria) contains a 4

×1 km

tectonic sliver of meta-diorite, known as the Schwarzhorn Amphibolite. It was deformed and metamorphosed in the
amphibolite facies and is unconformably overlain by unmetamorphic Lower Triassic sandstone, indicating pre-Triassic
metamorphism.  Cataclastic  deformation  and  brecciation  of  the  amphibolite  is  related  to  normal  faulting  and  block
tilting during Jurassic rifting. Zircon dating of the Schwarzhorn Amphibolite using LA-ICP-MS gave a U-Pb age of
529+9/—8 Ma, interpreted as the crystallization age of the protolith. Geochemical characteristics indicate formation of
the  magmatic  protolith  in  a  supra-subduction  zone  setting.  The  Cambrian  protolith  age  identifies  the  Schwarzhorn
Amphibolite as a pre-Variscan element within the Austroalpine basement. Similar calc-alkaline igneous rocks of Late
Neoproterozoic to Early Cambrian age are found in the Upper Austroalpine Silvretta Nappe nearby and in several other
Variscan  basement  units  of  the  Alps,  interpreted  to  have  formed  in  a  peri-Gondwanan  active-margin  or  island-arc
setting.

Keywords: Rätikon, Lower Austroalpine, Arosa Zone, pre-Alpine basement, Jurassic rifting, U-Pb zircon geochronology.

Introduction

The  present  study  concerns  the  Schwarzhorn  Amphibolite,
a sliver of meta-diorite exposed in the Penninic-Austroalpine
boundary  zone  in  the  Tilisuna  area,  NE  Rätikon  (Fig.  1).
Field  relations  suggested  a  pre-Mesozoic  age  for  the  meta-
morphic overprint and in consequence also for the protolith
(Nagel  2006).  It  was  therefore  interpreted  as  part  of  the
Variscan  basement  of  the  Lower  Austroalpine  nappes.  So
far, the reported protolith ages in Lower Austroalpine base-
ment units are Carboniferous and Permian (Spillmann & Bü-
chi  1993;  von  Quadt  et  al.  1994).  Here,  we  determine  the
protolith  age  of  the  Schwarzhorn  Amphibolite  and  the  tec-
tonic setting in which its magmatic precursor was emplaced.

Geological outline

A stack of Lower Penninic to Upper Austroalpine nappes

is  exposed  along  the  Penninic-Austroalpine  boundary  in
eastern  Graubünden  (Switzerland)  and  adjacent  Vorarlberg
(Austria).  The  structurally  deepest  position  is  occupied  by
Lower Penninic Bündnerschiefer and flysch units, the highest
by Upper Austroalpine crystalline basement with its locally
preserved  Mesozoic  sedimentary  cover.  The  trace  of  this
boundary is characterized by an eastward embayment of the
Penninic  into  the  Austroalpine;  the  Prättigau  half-window
(Fig. 1  inset).  Imbricated  along  the  Penninic-Austroalpine

boundary, thin nappes and slices of Middle Penninic, Upper
Penninic and Lower Austroalpine origin are exposed.

South  of  the  Prättigau  half-window,  Upper  Penninic  and

Lower  Austroalpine  nappes  exhibit  remnant  Jurassic-age
structures of the non-volcanic passive continental margin of
the Adriatic continent. Kinematics and architecture of Early
to Middle Jurassic rifting and the subsequent opening of the
Piemont-Ligurian  Ocean  have  been  extensively  studied  in
the  last  decades  (Eberli  1988;  Froitzheim  &  Eberli  1990;
Froitzheim  &  Manatschal  1996;  Handy  1996;  Mohn  et  al.
2010,  2011).  Penninic  and  Austroalpine  nappes  in  SE
Graubünden  were  assigned  to  their  former  positions  on  the
margin.  The  Platta  and  Malenco  Nappes  display  the  ocean-
continent transition. The Err Nappe represents a distal rem-
nant  of  the  Adriatic  passive  margin,  characterized  by
westward  (oceanward)  dipping  normal  faults,  whereas  the
Bernina  Nappe  occupied  a  more  proximal  position  on  the
margin (Froitzheim & Manatschal 1996; Mohn et al. 2011).

From Middle Jurassic to Cretaceous times, stacking of the

Austroalpine nappes was the result of the closure of the Me-
liata Ocean, southeast of Adria (Neubauer et al. 2000; Mis-
soni  &  Gawlick  2011),  and  the  following  intracontinental
shortening.    This  first  orogenic  event  led  to  mainly  W-  to
NW-directed  thrusting.  It  was  followed  by  the  Eocene  clo-
sure  of  the  Penninic  oceanic  basins  between  Europe  and
Adria which resulted in the formation of the present day Pen-
ninic-Austroalpine  nappe  stack  (Froitzheim  et  al.  1996;
Müller et al. 1999). During this Early Tertiary collision, the

background image

122

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Fig. 1. Geological map of the Tilisuna area after Nagel (2006). Red dots with numbers indicate the sample localities. The inset in the lower
left corner shows a geological sketch map of the north-western part of the Eastern Alps. Red frame indicates the map area.

background image

123

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Austroalpine  nappes  were  thrust  towards  the  north  over  the
Penninic units (Ring et al. 1989; Froitzheim et al. 1994).

The nappe stack in the Tilisuna area

The Tilisuna area (Figs. 1 & 2) is characterized by a north-

dipping nappe stack of Middle Penninic to Upper Austroal-
pine  units,  starting  in  the  South  with  the  Middle  Penninic
Sulzfluh Nappe (von Seidlitz 1906; Tollmann 1970; Burger
1978; Biehler 1990; Nagel 2006). It represents the sedimen-
tary cover of the Briançonnais continental spur and compri-
ses mainly Upper Jurassic platform carbonates, discordantly
overlain  by  thin,  often  reddish,  pelagic  marls  (Couches
Rouges)  of  Late  Cretaceous  to  Paleogene  age  (Allemann
1952).

To the north follows the Arosa Zone, comprising units de-

rived  from  the  Piemont-Ligurian  Ocean.  It  is  divided  into
three  subunits,  from  bottom  to  top:  (1)  the  lower  mélange,
consisting of a clay matrix with embedded slivers of Middle
Penninic as well as Upper Austroalpine origin (von Seidlitz
1906; Stahel 1926); (2) the Cenomanian—Turonian Verspala
flysch  (Oberhauser  1983);  (3)  the  upper  mélange,  compri-
sing a matrix of mainly serpentinite and clasts of Upper Pen-
ninic and Lower Austroalpine origin (Nagel 2006).

To  the  North,  the  upper  mélange  is  overlain  by  the  ca.

4 km long and 1 km thick Schwarzhorn slice (Fig. 3). It fol-
lows  the  general  SE—NW  strike  in  the  area  from  the  Gam-
padels valley in the southeast to Grünes Eck in the northwest
and builds the peak of Schwarzhorn (Fig. 1). The dominating
lithology, making up two thirds of the Schwarzhorn slice, is
the Schwarzhorn Amphibolite. The mineral composition re-
flects  a  dioritic  to  quartzdioritic  magmatic  predecessor
which  experienced  amphibolite  facies  overprint.  The  fabric
of  the  Schwarzhorn  Amphibolite  shows  strong  variations
and  reaches  from  strain-free  domains  where  primary  mag-
matic  structures  are  preserved  to  amphibolites  with  a  well-
developed  foliation.  A  pre-Mesozoic  age  of  this
metamorphism  is  indicated  by  the  much  lower,  anchizonal
overprint of the Mesozoic sedimentary cover (Ferreiro Mähl-
mann & Giger 2012).

The sedimentary cover of the basement rocks is preserved

on  the  northern  and  eastern  margins  of  the  Schwarzhorn
slice. Despite the strong deformation, typical pre-, syn-, and
post-rift  sedimentary  successions  can  be  identified  (Fig.  4).
In the Gampadels valley, the cover of the meta-diorite starts
with  Scythian  quartzites  and  sandstones,  followed  by  dolo-
mites  and  claystones  of  probably  Late  Triassic  age  (Nagel
2006).  This  pre-rift  succession  is  discordantly  overlain  by
strongly deformed Late Jurassic to Cretaceous post-rift sedi-
ments (von Seidlitz 1906; Furrer 1985). Sediments related to
the  syn-rift  stage  (Early  to  Middle  Jurassic)  are  scarce.
A small outcrop northeast of the Schwarzhorn shows a well
bedded  breccia  with  sedimentary  components  derived  from
the  pre-rift  sequence,  and  greenish  granite  components
(Nagel  2006).  The  breccia  rests  on  cataclastic  basement
rocks and is covered by post-rift sediments.

Along  the  northern  and  southeastern  margins  of  the

Schwarzhorn slice, two cataclastic fault zones are attributed
to Jurassic rifting. Therefore the Schwarzhorn slice is inter-

preted  as  an  eastward  tilted  block  of  the  Jurassic  passive
margin,  bounded  by  two  westward  dipping  normal  faults
(Fig.  4)  (Nagel  2006).  Such  faults  are  also  known  from  the
Lower  Austroalpine  Err  Nappe  further  south  (Eberli  1988;
Froitzheim  &  Manatschal  1996).  Based  on  these  observa-
tions,  Nagel  (2006)  attributed  the  Schwarzhorn  slice  to  the
Lower  Austroalpine  nappe  system  as  formerly  proposed  by
Cadisch (1923), while other authors treated it as part of the
Arosa Zone (Richter 1958; Biehler 1990; Ferreiro Mählmann
1994).

The Walser slice overlies the Schwarzhorn slice and repre-

sents gneissic and granitic basement with remnants of Meso-
zoic cover. It is in a similar structural position as the Lower
Austroalpine  Bernina  Nappe  in  SE  Graubünden  (Nagel
2006).  The  southern  (SMZ)  and  the  northern  Mittagsspitz
Zone  (NMZ)  follow  to  the  north.  They  comprise  Mesozoic
sedimentary rocks. The SMZ is in a similar structural posi-
tion  as  the  Allgäu  Nappe  of  the  Northern  Calcareous  Alps,
whereas the NMZ is connected with the Lechtal Nappe. The
NMZ  represents  the  inverted  sediment  cover  of  the  Phyllit-
gneiss  Zone,  a  Variscan  basement  unit  connected  with  the
Silvretta Nappe.

Samples and analytical methods

Samples  of  Schwarzhorn  Amphibolite  were  collected

along  the  northwestern  and  the  southern  flank  of  the  peak
Schwarzhorn (Fig. 1). We sampled a representative suite to
cover  nearly  undeformed,  well  foliated  and  catalastic  do-
mains respectively (Table 1). Petrological, geochemical and
geochronological  analyses  were  carried  out  at  facilities  of
the Steinmann Institute, Bonn.

Rock samples were petrographically investigated by thin-

section  microscopy  and  electron-microprobe  analysis
(EMPA).  The  microprobe  analyses  of  main  and  accessory
minerals  were  carried  out  on  a  JEOL  8200  Superprobe.
Whole rock major and trace element contents were measured
by X-ray fluorescence (XRF) on Li

2

B

4

O

7

-fluxed fusion discs

(PANalytical-Axios  spectrometer).  Volatile-free  mass  pro-
portions were recalculated to 100%.

For U-Pb zircon geochronology, a large aliquot of sample

SH1  was  crushed,  milled  and  sieved  before  applying  mag-
netic and heavy-liquid separation techniques. The processing
of ca. 10 kg of meta-diorite yielded 407 zircon crystals. Op-
tically  clear,  inclusion-  and  crack-free  zircon  was  hand-
picked  under  the  binocular  microscope  and  mounted  in
epoxy resin. After polishing down to half section, cathodolu-
minescence  imaging  was  performed  to  reveal  the  internal
textures.  Established  methods  for  U-Pb  data  acquisition
(Kooijman  et  al.  2012)  were  adapted  for  application  at  the
Steinmann  facilities.  Laser  ablation  inductively  coupled
plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) analyses were car-
ried out using a Resonetics RESOlution M50-E 193nm exci-
mer-laser  coupled  to  a  Thermo  Scientific  ELEMENT  XR
SF-ICP-MS. A comprehensive list of instrument settings and
analytical strategy is provided in the online supplement (S1)*.
In short, the gas blank was recorded for 27 seconds followed
by the ablation for 30 seconds with a laser spot size of 33 µm

Only in an electronical version on www.geologicacarpathica.com

background image

124

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Fig. 2. Cross section of the Tilisuna area after Nagel (2006). Litho-
logy patterns are the same as in Fig.1. M – Lower and Upper Mé-
lange; NMZ – Northern Mittagsspitz Zone; PG – Phyllit Gneiss;
SD  –  Schwarzhorn  Meta-Diorite; SMZ  –  Southern  Mittagsspitz
Zone; Ssz – Schwarzhorn shear zone; VF – Verspala Flysch.

Fig. 3. The peak of Schwarzhorn, seen from the South. Dark rock at
the base of the cliff is serpentinite (Arosa Zone). The cliff and the
peak are meta-diorite. Light-coloured peak in the background to the
right  is  Tschaggunser  Mittagsspitze,  formed  by  Upper  Triassic
Hauptdolomit of the Southern Mittagspitz Zone.

Fig.  4.  Reconstructed  cross-section  of  the  Schwarzhorn  slice  after
Early  to  Middle  Jurassic  rifting  (Nagel  2006). A  –  post-rift  sedi-
ments;  B  –  dioritic  basement  (Schwarzhorn  Amphibolite);
C – rift-related cataclasites; L – syn-rift sediments; T – pre-rift
sediments.

Fig. 5. A – Thin section micrograph of a moderately strained sample of the Schwarzhorn Amphibolite (SH1). B – Thin section micro-
graph of a cataclastic zone of sample SH3 with saussuritized plagioclase (XPL).

with 10 Hz repetition time and a fluency of 9 J/cm

. In order

to  avoid  surface-related  contamination,  each  spot  was
pre-ablated  by  three  shots  with  a  spot  size  of  58  µm.  For
laser-induced  downhole  fractionation,  mass  bias  and  instru-
ment drift were corrected by normalizing to the 91500 zircon

Table  1:  Overview  of  samples  and  interrelated  analyses.  Coordi-
nates are given in Swiss Grid 1903 LV03.

Sample Coordinates 

Rock 

type 

Analyses 

SH1 

E 784329 N 212557 

moderately foliated 
amphibolite  

LA-ICP-MS U-Pb, XRF 

SH2 

E 784330 N 212617 

weakly foliated 
amphibolite 

XRF 

SH3 

E 784350 N 212595 

cataclastic 
amphibolite 

XRF, EMPA 

SH8 

E 785037 N 211910 

moderately foliated 
amphibolite  

XRF, EMPA 

 

background image

125

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Table 2: LA-ICP-MS U-Pb zircon data for Schwarzhorn Amphibolite sample SH1. (Sampling coordinates: E 784329, N 212563, Swiss
Grid CH1903).

reference material (Wiedenbeck et al. 1995, 2004). Raw-data
was  processed  using  the  reduction  scheme  VizualAge
in  Iolite  2.5  (Paton  et  al.  2011;  Petrus  &  Kamber  2012).
The  stacking  of  measured  signals  in  Iolite  revealed  an  in-
stability  of  element  ratios  during  the  first  6  seconds,
and  this  time  interval  was  excluded  from  data  regression.
Furthermore,  a  few  reversely  discordant  analyses  were  re-
jected.

With correction for the monitored isobaric interference of

204

Hg  on 

204

Pb,  the  signal  was  indistinguishable  from  the

background.  The  amount  of  common-Pb  was  generally
found  insignificant  (f206<0.5 %),  as  expected  for  the  given

zircon  free  of  inclusions  or  cracks,  and  no  correction  for
common-Pb  was  applied.  Within-run  reproducibility  of  the
primary reference material has been propagated into the final
data,  provided  in  Table  2.  Data  was  plotted  and  population
ages calculated with the help of the Isoplot plugin for Excel
(Ludwig  2012).  Concerning  accuracy  and  systematic  error
estimation, the Plešovice zircon (online supplement S2, S4*)
returned  a  concordia  age  of  339.6±1.7  Ma  (internal  error)
which corresponds within an error of 1% to the accepted ID-
TIMS age (337.13±0.37 Ma, Sláma et al. 2008). A systema-
tic error of 1.5 % was propagated by quadratic addition into
the final age of the unknown population.

Only in an electronical version on www.geologicacarpathica.com

Analysis 

Analysis 

Name 

U    

[ppm] 

Th 

[ppm] 

Pb 

[ppm] 

206

Pb 

238

 

Measured Isitopic Ratios 

Ages [Ma] 

[cps] [cps] 

f206%

a)

 

207

Pb/

235

2

σ 

206

Pb/

238

2

σ 

rho 

207

Pb/

206

Pb 

2

σ 

207

Pb/

235

U  2

σ 

206

Pb/

238

U  2

σ 

A2-1 

154 

27 

101791  1005020 

0,02 

0,691 

0,018 

0,0853  0,0014  0,29 

0,0581 

0,0014 

533 

11 

528 

4 A4-1 

163 

36 9 

108624 

1060394 

0,17 0,715 0,019 

0,0864 0,0015  0,03 0,0595 

0,0016 

547 11 534 9 

5  A6-1 108 17  5  72726 

699785 0,05 0,713 0,025 

0,0875 0,0019  0,40 0,0587 

0,0019 

546 15 541 11 

6 A6-2 

191 

37 9 

124990 

1241142 

0,11 0,696 0,023 

0,0851 0,0015  0,22 0,0588 

0,0018 

536 14 526 9 

7 A10-1 

260 

68 16 

160118 

1684224 

0,10 0,691 0,021 

0,0850 0,0015  0,59 0,0587 

0,0019 

533 13 526 9 

8 A14-1 

182 

34 9 

119063 

1178368 

0,06 0,692 0,022 

0,0853 0,0016  0,12 0,0584 

0,0018 

534 13 528 9 

9 A14-2 

240 

64 17 

157383 

1554820 

0,12 0,705 0,021 

0,0860 0,0016  0,05 0,0590 

0,0017 

541 13 532 9 

10 A16-1 

349 94 23 

233913 

2266224  -0,05 0,708 0,018 

0,0875 0,0015  0,57 0,0579 

0,0009 

543 11 541 9 

14  A21-1 148 37  9  96632 

963624 0,00 0,686 0,027 

0,0852 0,0015  0,41 0,0579 

0,0020 

529 16 527 9 

15 A21-2 

190 58 14 

129794 

1240818  -0,22 0,688 0,018 

0,0878 0,0015  0,38 0,0565 

0,0012 

531 11 542 9 

16 A23-1 

149 23  8 125803 

975491 

-0,07 

0,928 

0,040 

0,1090 0,0032  0,34 0,0612 

0,0021 

665 21 667 19 

17 A24-1 

171 44 10 

113027 

1120017  -0,06 0,682 0,020 

0,0854 0,0014  0,16 0,0575 

0,0015 

527 12 528 8 

18 A24-2 

533 84 20 

362734 

3511258 

0,01 0,708 0,018 

0,0876 0,0014  0,62 0,0584 

0,0010 

543 11 542 8 

19 B2-1 

319 

62 15 

213538 

2110332 

0,07 0,693 0,018 

0,0854 0,0014  0,56 0,0585 

0,0011 

534 11 528 9 

20 B3-1 

245 

60 15 

167897 

1653688 

0,15 0,701 0,033 

0,0850 0,0026  0,51 0,0591 

0,0024 

539 20 526 15 

24 B9-1 

297 

41 10 

184894 

1998783 

0,33 0,654 0,017 

0,0794 0,0012  0,19 0,0597 

0,0013 

511 11 493 7 

25 B9-2 

165 

32 8 

112077 

1123529  -0,02 0,677 0,021 

0,0846 0,0014  0,13 0,0577 

0,0017 

524 13 523 8 

26 B10-1 

241 56 14 

163616 

1641622 

0,16 0,692 0,021 

0,0844 0,0015  0,30 0,0591 

0,0016 

533 13 522 9 

27  B17-1 129  26  6  89307 881753 -0,15  0,681 0,023 

0,0863 0,0015  0,08 0,0569 

0,0019 

527 14 534 9 

28 B18-1 

261 58 14 

173084 

1792597 

0,06 0,667 0,019 

0,0828 0,0020  0,45 0,0580 

0,0015 

518 12 512 12 

29 B18-2 

323 77 18 

218249 

2221950 

0,17 0,683 0,018 

0,0834 0,0016  0,13 0,0590 

0,0017 

528 11 517 10 

30 B24-1 

203 51 13 

140911 

1403605 

0,29 0,708 0,024 

0,0854 0,0016  0,31 0,0603 

0,0021 

546 16 528 10 

34 B25-1 

195 55 14 

140549 

1350262  -0,10 0,712 0,021 

0,0890 0,0016  0,34 0,0577 

0,0014 

545 12 549 10 

35 C2-1 

325 

46 11 

208555 

2249225 

0,20 0,639 0,018 

0,0787 0,0016  0,46 0,0585 

0,0013 

501 11 488 9 

36 C2-2 

262 

51 13 

186185 

1814030  -0,06 0,701 0,017 

0,0875 0,0016  0,55 0,0578 

0,0011 

539 10 541 9 

37 C10-1 

251 58 14 

175751 

1736505 

0,03 0,694 0,018 

0,0859 0,0018  0,38 0,0583 

0,0012 

535 11 532 10 

38 C11-1 

213 62 15 

147916 

1479372 

0,32 0,684 0,026 

0,0824 0,0016  0,32 0,0601 

0,0021 

529 16 510 9 

39 C11-2 

207 62 15 

142073 

1431375 

0,17 0,689 0,022 

0,0846 0,0015  0,20 0,0592 

0,0019 

531 13 524 9 

40 C11-3 

448 68 15 

307679 

3107344 

0,02 0,698 0,016 

0,0863 0,0015  0,23 0,0583 

0,0012 

537 10 534 9 

44 C17-1 

224 70 17 

161215 

1553728  -0,01 0,717 0,020 

0,0885 0,0018  0,40 0,0584 

0,0014 

548 12 547 11 

45 C17-2 

588 

127 29 

416099 

4080341  -0,05 0,699 0,014 

0,0871 0,0016  0,50 0,0578 

0,0009 

538 8 539 9 

46 C17-3 

1000 

193 44 

726030 

6949284  -0,10 0,713 0,014 

0,0888 0,0016  0,49 0,0577 

0,0009 

547 8 548 9 

47 C20-1 

209 59 14 

145774 

1453427 

0,08 0,701 0,029 

0,0859 0,0021  0,70 0,0587 

0,0017 

538 17 531 12 

48 C21-1 

151 39 10 

112705 

1053666  -0,27 0,719 0,023 

0,0913 0,0018  0,09 0,0567 

0,0016 

549 13 563 11 

49 C30-1 

145 37  9 110397 

1012740  -0,06 0,753 0,021 

0,0926 0,0014  0,13 0,0586 

0,0015 

570 12 571 8 

50 C30-2 

285 52 14 

227132 

1997377  -0,37 0,778 0,020 

0,0984 0,0019  0,49 0,0570 

0,0012 

584 11 605 11 

54 D13-1 

144 35  9 99907 

1013060 

0,27 0,716 0,025 

0,0859 0,0018  0,51 0,0602 

0,0017 

548 15 531 11 

56 D16-1 

164 38 10 

121026 

1147556  -0,02 0,727 0,024 

0,0894 0,0015  0,06 0,0584 

0,0019 

554 14 552 9 

57 D16-2 

537 81 19 

374857 

3771058  -0,10 0,669 0,013 

0,0846 0,0015  0,24 0,0570 

0,0010 

520 8 523 9 

58 D25-1 

207 64 17 

159101 

1453573 

0,14 0,681 0,028 

0,0885 0,0018  0,46 0,0596 

0,0021 

527 17 547 11 

59 D25-2 

255 41 11 

217504 

1796744  -0,40 0,805 0,019 

0,1015 0,0019  0,16 0,0573 

0,0013 

599 10 623 11 

60 D25-3 

363 66 18 

278781 

2554336  -0,08 0,761 0,019 

0,0937 0,0017  0,45 0,0586 

0,0011 

574 11 577 10 

64 D25-4 

949 

209 46 

641998 

6678438 

0,01 0,656 0,013 

0,0823 0,0012  0,21 0,0576 

0,0010 

512 8 510 7 

65 D26-1 

240 70 17 

178788 

1688468  -0,18 0,730 0,023 

0,0916 0,0020  0,43 0,0575 

0,0015 

556 14 565 12 

66 E12-1 

254 69 16 

174194 

1787184 

0,18 0,709 0,024 

0,0858 0,0017  0,48 0,0595 

0,0017 

543 14 530 10 

67 E12-2 

328 70 17 

219082 

2302962 

0,08 0,662 0,017 

0,0820 0,0017  0,41 0,0581 

0,0012 

515 10 508 10 

68 E12-3 

291 60 14 

193126 

2038157 

0,33 0,678 0,021 

0,0814 0,0018  0,58 0,0600 

0,0015 

525 13 504 11 

69 E15-1 

218 61 14 

153793 

1523332  -0,15 0,693 0,026 

0,0873 0,0018  0,56 0,0570 

0,0016 

534 15 539 11 

70 E15-2 

216 37  9 151327 

1508035  -0,06 0,707 0,026 

0,0877 0,0023  0,46 0,0578 

0,0018 

542 16 542 14 

74 E16-1 

182 42 10 

128497 

1260898 

0,08 0,684 0,022 

0,0845 0,0017  0,63 0,0585 

0,0014 

529 13 523 10 

75 E16-2 

750 93 22 

528203 

5182833  -0,04 0,701 0,014 

0,0870 0,0014  0,35 0,0579 

0,0009 

539 9 538 8 

76 E18-1 

276 88 22 

197123 

1898917 

0,13 0,734 0,016 

0,0882 0,0015  0,24 0,0595 

0,0013 

559 10 545 9 

Bold marked analyses are used for age calculation by the TuffZirc algorithm. 

a)

f206% denotes the fraction of 

206

Pb that is common 

206

Pb and is calculated with f206% = ( 

207

Pb/

206

Pb

measured 

207

Pb*/

206

Pb*) / (

 207

Pb/

206

Pb

common

 - 

207

Pb*/

206

Pb*)*100. 

 

background image

126

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Petrography and mineral chemistry

The meta-diorite of the Schwarzhorn slice mainly consists

of  hornblende,  plagioclase  and  quartz  as  main  constituents
and  rutile,  epidote,  apatite  and  rare  zircon  as  accessory  mi-
nerals. The textural range of meta-diorite samples comprises
unstrained  domains  with  preserved  primary  magmatic  fab-
rics,  domains  with  well-developed  amphibolite-facies  folia-
tion, as well as cataclastic zones.

Unfoliated  meta-diorite  with  a  primary  magmatic  texture

is  characterized  by  large  isometric  plagioclase  and  horn-
blende.  Plagioclase  is  strongly  sericitizied  and  shows
polysynthetic twinning. Zonation and twinning are also com-
mon  in  hornblende.  It  can  be  divided  into  core  (horn-
blende 1)  and  rim  domains  (hornblende 2).  The  rims  are
yellow-greenish  and  show  distinct  pleochroism.  The  cores
appear  dark  brown  to  almost  opaque.  Small  inclusions  of
quartz and rutile are common in core domains but absent in
rims. A magmatic amphibole
composition  is  not  directly
preserved but high density of
rutile  inclusions  indicates
a Ti-rich  precursor.  Quartz
veins  and  up  to  1mm  large
grains  make  up  ca.  10 %  of
the rock.

In 

moderately 

foliated

rocks,  plagioclase  is  com-
pletely  recrystallized  into
smaller grains (Fig. 5a). The
anorthitic component of pla-
gioclase ranges from 10 % to
40 %  (Table  3).With  increa-
sing  foliation,  the  opaque
and  inclusion-rich  core  do-
mains  of  hornblende  1  are
replaced  by  inclusion-free,
acicular grains of hornblende 2. All ana-
lysed    amphiboles  are  magnesio-horn-
blende  and  no  chemical  distinction
could  be  made  between  core  and  rim
domains (Table 4). Chlorite and epidote
interfinger  with  hornblende  in  rim  do-
mains (Fig. 6a).

In  rocks  with  cataclastic  overprint,

hornblende  is  almost  completely  re-
placed by iron-rich chlorite. Brittle fault
zones  are  characterized  by  fractured
components  of  plagioclase  and  epidote
and  a  phyllitic  matrix  of  mainly  chlo-
rite, biotite (Phl

31-55

) and some pumpel-

lyite. 

Plagioclase 

shows 

common

seritization and is the main constituent.
It  is  recrystallized  in  grains  of  up  to
0.3 mm size in unfractured domains. In
brittle  fault  zones,  the  Ca-plagioclase
has  been  altered  to  albite  (An

0.2-12

)

(Fig. 7)  and  epidote  (saussuritization)
(Figs. 5b and 6b).

Whole-rock geochemistry

Results of XRF analyses of the Schwarzhorn Amphibolite

are presented in Table 5 and Figure 8. The total alkali versus
silica plot of Wilson (1989) indicates a dioritic composition
of  the  protolith  (Fig. 8a).  A  relatively  large  scatter  of  SiO

2

contents is observed and the composition ranges from SiO

2

poor diorite (55 wt. %) to quartz diorite (68 wt. %). Accor-
ding to the ternary diagram of Mullen (1983), all samples are
within  the  island-arc  tholeiite  field,  except  for  sample  SH3
which plots due to its low TiO

2

 content at the transition be-

tween  island-arc  tholeiite  and  calc-alkali  basalt  (Fig.  8b).
A supra-subduction  zone  setting  is  also  suggested  by  the
Ti/Zr  diagram  of  Pearce  et  al.  (1982)  where  samples  SH1,
SH2, and SH8 reflect arc lava compositions (Fig. 8c). In the
AFM  diagram  and  the  FeO

*

/MgO  vs.  SiO

2

  diagram,  the

Schwarzhorn Amphibolite shows a calc-alkaline differentia-
tion trend (Fig. 8d, e).

  

SH8 

Sample 

M1  

M2  

M3  

M13  

M14  

M15  

M16  

M17  

M18  

M28  

SiO

2

 

45.31 

45.65 

43.46 

45.25 

45.84 

48.01 

46.19 

43.69 

44.94 

44.48 

TiO

2

 0.49 

0.49 

0.54 

0.45 

0.48 

0.36 

0.51 

0.49 

0.51 

0.47 

Al

2

O

3

 12.86 

12.69 

14.50 

13.38 

12.76 

10.77 

12.21 

15.78 

14.26 

14.61 

FeO 12.11 

12.22 

13.00 

12.61 

12.26 

11.55 

12.32 

13.46 

12.86 

12.99 

MnO 0.32 

0.27 

0.23 

0.22 

0.12 

0.23 

0.25 

0.24 

0.23 

0.23 

MgO 12.91 

12.48 

11.48 

12.35 

12.69 

13.86 

12.84 

11.16 

11.94 

11.48 

CaO 11.66 

11.70 

11.66 

11.65 

11.91 

11.62 

11.57 

11.51 

11.48 

11.96 

Na

2

O 1.39 

1.28 

1.48 

1.36 

1.20 

1.16 

1.36 

1.63 

1.41 

1.27 

K

2

O 0.28 

0.32 

0.37 

0.39 

0.26 

0.30 

0.27 

0.40 

0.29 

0.29 

Cr

2

O

3

 0.06 

0.03 

0.06 

0.10 

0.05 

0.03 

0.08 

0.08 

0.00 

0.01 

Total 

97.05 96.79 

96.34 

97.25 

97.25 

97.56 

97.24 

97.94 

97.62 

97.48 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cations p.f.u. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Si 6.60 

6.66 

6.42 

6.58 

6.66 

6.91 

6.71 

6.35 

6.52 

6.48 

Ti 0.05 

0.05 

0.06 

0.05 

0.05 

0.04 

0.06 

0.05 

0.06 

0.05 

Al 2.21 

2.18 

2.52 

2.29 

2.18 

1.83 

2.09 

2.70 

2.44 

2.51 

Fe 1.48 

1.49 

1.61 

1.53 

1.49 

1.39 

1.50 

1.63 

1.56 

1.58 

Mn 0.04 

0.03 

0.03 

0.03 

0.01 

0.03 

0.03 

0.03 

0.03 

0.03 

Mg 2.81 

2.72 

2.53 

2.68 

2.75 

2.97 

2.78 

2.42 

2.58 

2.49 

Ca 1.82 

1.83 

1.84 

1.82 

1.85 

1.79 

1.80 

1.79 

1.78 

1.87 

Na 0.39 

0.36 

0.42 

0.38 

0.34 

0.32 

0.38 

0.46 

0.40 

0.36 

K 0.05 

0.06 

0.07 

0.07 

0.05 

0.05 

0.05 

0.07 

0.05 

0.05 

Cr 0.01 

0.00 

0.01 

0.01 

0.01 

0.00 

0.01 

0.01 

0.00 

0.00 

Total (f.p 23 O²) 

15.45 15.40 

15.50 

15.43 

15.38 

15.33 

15.39 

15.50 

15.42 

15.42 

 

Table  4:  Representative  electron  microprobe  analyses  of  amphibole  in  weight  %  and
cations p.f.u.

  

SH3 

SH8 

Sample 

M9 

M11 

M7 

M8 

M9 

M10 

M11 

M20 

M21 

M22 

M23 

M24 

SiO

2

 

71.32 

66.86  59.47 

61.82 

58.01 

61.94 

58.34 

57.99 

58.48 

66.47 

58.14 

64.10 

TiO

2

 0.00 

0.00 

0.00 0.00 

0.01 

0.00 

0.00 

0.00 0.02 0.01 

0.01 

0.05 

Al

2

O

3

 19.97 

22.01  25.86 24.22 

26.51 

23.93 

26.57 

26.76 26.79 21.73 

26.52 

23.46 

FeO 0.03 

0.03 

0.00 0.00 

0.01 

0.02 

0.02 

0.01 0.06 0.00 

0.05 

0.00 

MnO 0.00 

0.00 

0.00 0.04 

0.00 

0.02 

0.00 

0.03 0.00 0.00 

0.02 

0.00 

MgO 0.00 

0.00 

0.02 0.00 

0.00 

0.03 

0.00 

0.00 0.01 0.00 

0.00 

0.01 

CaO 0.08 

2.75 

7.25 5.50 

8.32 

5.44 

8.34 

8.58 8.41 2.56 

8.55 

4.60 

Na

2

O 10.39 

10.18 

7.07 8.28 

6.81 

8.08 

6.85 

6.66 6.72 

10.04 

6.52 

8.78 

K

2

O 0.12 

0.12 

0.09 0.09 

0.05 

0.12 

0.06 

0.07 0.06 0.08 

0.08 

0.12 

Cr

2

O

3

 0.00 

0.00 

0.03 0.01 

0.00 

0.01 

0.00 

0.00 0.01 0.00 

0.00 

0.01 

Total 

101.91 

101.94  99.79 99.96 

99.72 

99.57  100.19  100.10 100.56 100.90 

99.87  101.11 

Orthoclase 0.69 

0.64 

0.53 0.52 

0.30 

0.67 

0.36 

0.38 0.36 0.46 

0.45 

0.68 

Anorthite  

0.22 

12.37  35.74 26.57 

40.09 

26.05 

39.91 

41.18 40.48 11.82 

40.84 

21.43 

Albite  

99.09 

86.99  63.73 72.91 

59.60 

73.28 

59.73 

58.44 59.16 87.72 

58.71 

77.89 

 

Table  3:  Representative  electron  microprobe  analyses  of  feldspar  in  weight  %  oxides  and  molar
proportions

background image

127

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Zircon U-Pb geochronology

The  zircon  crystals  of  the  Schwarzhorn  Amphibolite

appear  under  the  binocular  microscope  inclusion  free  and
mostly  colourless,  some  are  slightly  yellowish.  The  size
of the zircons ranges from 50 to 200 µm. Grains show typi-
cally a short to medium prismatic morphology with a width-
to-length ratio of 1:1 to 1:2, and rarely 1:3. Crystal faces are
mostly  subhedrally  developed.  CL  images  (Fig.  9)  reveal
that  the  internal  texture  is  dominated  by  broad  oscillatory
zoning  patterns  as  typically  found  in  zircons  precipitated
from melts (e.g. Corfu et al. 2003). Oscillatory domains are
commonly  surrounded  by  a  thin  (1  to  5  µm)  bright-CL
rim  discordantly  crosscutting  oscillatory  zoning  patterns
(Fig. 9).

The results of the U-Pb analyses of the Schwarzhorn Am-

phibolite are listed in Table 2 and shown in Figure 10. Single

spot 

206

Pb/

238

U ages range between ca. 488 and 667 Ma with

a  main  population  at  about  530  Ma.  Multiple  spot  analyses
of rim and core domains of single zircon grains either did not
yield satisfactory results or did not comprise significant age

Fig. 6. Backscattered electron images of the Schwarzhorn Amphibolite. A – Moderately foliated amphibolite with hornblende 1 and rim of
hornblende 2. B – Plagioclase of the cataclastic sample SH3 shows saussuritization. Amphibole is replaced by chlorite.

Fig. 7. Results of feldspar microprobe analyses. Rectangles reflect
analyses  from  cataclastic  rock  units  and  indicate  that  plagioclase
has been altered to a more albitic composition. Dots reflect analyses
from the moderately foliated sample SH8.

Table  5:  Major-  and  trace-element  analyses  of  Schwarzhorn  Am-
phibolite. Oxides are in [wt. %].

Sample 

SH1 SH2 SH3 SH8 

SiO

2

 

60,01 

62,89 

68,71 

54,27 

Al

2

O

3

 

16,49 15,42 13,35 17,20 

Fe

2

O

3

 

6,96 5,76 4,18 7,10 

MnO 

0,14 0,09 0,07 0,13 

MgO 

4,05 4,08 2,31 6,92 

CaO 

3,18 2,32 3,66 6,04 

Na

2

3,90 4,90 3,57 3,40 

K

2

1,07 0,92 0,77 0,88 

TiO

2

 

0,42 0,61 0,21 0,59 

P

2

O

5

 

0,06 0,11 0,05 0,08 

SO

3

 

0,04 0,06 0,03 0,03 

L.O.I. 

2,95 2,70 2,21 2,53 

Sum 

99,27 99,86 99,12 99,17 

Mg#

a)

 

54 58 52 66 

Trace Elements (ppm) 

 

 

 

As 

- 2 3 3 

Ba 

190 110 129 110 

Ce 

8 16 20 16 

Co 

16 16  8 26 

Cr 53 

55 

47 

164 

Cs 

- - 4 - 

Cu 

17 37 18 31 

Ga 

14 13 13 16 

Hf 1 

La 

16 18 10 23 

Mn 

>1000 628 483 920 

Mo 

- - - - 

Nb 

1 3  - 2 

Nd 

4 7 9 6 

Ni 

15 18 10 57 

Pb 

12 15 18 14 

Rb 

34 22 20 21 

Sc 

21 17 11 23 

Sm 

0 4 2 1 

Sr 

274 192 333 407 

Th 

2 3 3 2 

2 4 4 3 

107 112  55 159 

17 12 10 19 

Y 15 

17 

11 

Zn 

64 54 33 84 

Zr 

44 86 44 44 

a)

 Mg# = (MgO/MgO+FeO)*100 

 

background image

128

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Fig.  8.  Geochemical  discrimination  diagrams  for  Schwarzhorn
Amphibolite samples. A – The Schwarzhorn meta-diorite is diori-
tic  to  quartz-dioritic  in  composition  (Wilson  1989).  A  supra-sub-
duction  zone  setting  is  inferred  by  B  –  Samples  reflect  mainly
island-arc  tholeiites-affinity,  (Mullen  1983);  C  –  The  Ti  vs.  Zr
diagram  confirms  the  arc  lava  affinity  (Pearce  et  al.  1982);
D – FeO/MgO vs. SiO

2

 discrimination diagram indicating a calc-

alkaline  differentiation  trend  (Miyashiro  1974);  E  –  The  AFM-
diagram indicates a calc-alkaline differentiation of the Schwarzhorn
meta-diorite.

Table 6: Compilation of U-Pb zircon ages for older orthogneisses.

Unit 

Method 

Age (Ma) 

Inferred Tectonic Setting 

Reference 

Meta-diorite, Val Lavinouz 

TIMS 

609±

Diorite - island arc  

Schaltegger et al. (1997) 

Biotite-hornblende gneiss, Val Lavinuoz 

TIMS 

568±6 

Basic to intermediate igneous rock - island arc  

Müller et al. (1995) 

Quartz bearing Meta-Gabbro, Val Barlas 

TIMS 

537±4 

Tholeiitic Island Arc basalt 

Poller (1997) 

Biotite-plagioglase gneiss 

Pb-Pb evaporation 

533±4 

calc-alcaline protolith 

Müller et al. (1995) 

Garnet-hornblende-plagioclase gneiss, Val Sarsura 

TIMS 

532±30 

Back-arc or fore-arc basin 

Müller et al. (1996) 

Schwarzhorn Amphibolite, Tilisuna Area 

LA-ICPMS 

529+9/–8 

Diorite - supra-subduction zone 

present study 

Mönchalp gneiss, Val Barlas 

TIMS 

528±4 

S-type granite - island arc or back-arc 

Poller (1997) 

K-feldspar gneiss, Val Lavinouz 

TIMS 

526±

Alkaline s-type granite - supra-subduction zone   

Müller et al. (1995) 

Meta-tonalite, Val Sarsura 

TIMS 

524±6 

Island arc 

Schaltegger et al. (1997) 

Flasergabbro, Val Sarsura 

TIMS 

523±3 

Island arc 

Schaltegger et al. (1997) 

Coarse-grained meta-gabbro, Val Sarsura 

TIMS 

522±6 

Island arc 

Schaltegger et al. (1997) 

 

background image

129

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Fig. 10. Results of U-Pb zircon isotopic analysis. The protolith age is calculated with the black marked analyses of the TuffZircAge popula-
tion (inset).

Fig.  9.  CL-images  of  representative  zircon  crystals  and  location  of  LA-ICP-MS  analyses.  Zoning  patterns  are  characterized  by  well-
developed magmatic growth zoning and a surrounding thin high-CL rim. Numbers give single spot 

206

Pb/

238

U -ages (Table 2).

background image

130

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

differences.  Whereas  the  oldest  age  indicates  some  inheri-
tance, the youngest ages tend to be discordant (Fig. 10) and
hence  are  interpreted  as  influenced  by  lead-loss  during
a later tectono-thermal event.

The large scatter of the dates, in combination with a rela-

tively  continuous  distribution  between  minimum  and  maxi-
mum  ages  (Fig.  10),  impedes  the  selection  of  a  population
which  represents  the  protolith  age  of  the  intrusion.  To  pre-
vent a subjective bias of the population, we used the TuffZirc
algorithm  of  Ludwig  and  Mundil  (2002).  It  primarily  ex-
cludes  analyses  with  anomalously  high  errors  and  seeks  to
find  a  representative  population  of  ranked 

206

Pb/

238

U  dates

which  yield  a  probability  of  fit  >0.05.  The  medium  age  of
this  population  is  reported  with  an  asymmetric  95%  confi-
dence error. The resulting population consists of 28 analyses
with a 

206

Pb/

238

U-age of 529+9/—8 Ma (Fig. 10 inset).

Discussion

Whole rock geochemical and U-Pb zircon geochronologi-

cal  analyses  of  the  Schwarzhorn  Amphibolite  reveal  that
the  protolith  formed  in  a  supra-subduction  zone  setting
(Fig. 8b—e) in the Early Cambrian. Meta-magmatic rocks of
Neoproterozoic  to  Ordovician  age  are  commonly  found  in
Alpine basement units and are attributed to an active margin
setting  north  of  Gondwana.  In  the  Austroalpine,  pre-
Variscan magmatites are reported from meta-gabbros in the
Ötztal basement with 530—521 Ma reflecting MORB affinity
(Miller & Thöni 1995) and from basement units south of the
Tauern  Window  with  590−450  Ma  (Schulz  et  al.  2004;
Schulz 2008). Neoproterozoic to Cambrian intrusives of the
latter, rather reflect subduction related magmatism, whereas
Ordovician magmatites are characterized by acid magmatism
from crustal sources. An early stage of an active margin set-
ting is attributed to a 590 Ma N-MORB-type basite, which is
followed  by  more  abundant  volcanic  arc  basalts  of  early
Cambrian  age  (Schulz  et  al.  2004).  Similarly,  the  Silvretta
Nappe was divided into the Neoproterozoic to Lower Cam-
brian  “older  orthogneiss”  and  the  Ordovician  “younger  or-
thogneiss” (Maggetti & Flisch 1993; Poller 1997; Müller et al.
1994, 1995, 1996). Thus, the protolithic age of 529+9/—8 Ma
of  the  Schwarzhorn  Amphibolite  would  correspond  to  rock
units regarded as “older orthogneisses” or “gneiss-amphibo-
lite  complexes”.  Although  older  orthogneisses  summarize
a heterogeneous  group  of  rock  units,  ranging  from  granitic
through  intermediate  to  mafic  and  ultra-mafic  gneisses  and
amphibolites,  they  are  geochemically  characterized  by
a calc-alkaline  affinity.  In  contrast,  younger  othogneisses
show a more alkaline affinity. The reported intrusion ages of
older  orthogneisses  (Table  6)  indicate  two  phases  of  in-
creased magmatic activity in the Late Proterozoic and Early
Cambrian, related to a complex active margin setting on the
northern margin of Gondwana (von Quadt 1992; Kounov et
al. 2012; von Raumer et al. 2003, 2013). The first evidence
of  island  arc  magmatism  is  given  by  the  609±3  Ma  meta-
diorite and a 568±6 Ma calc-alkaline orthogneiss (Schalteg-
ger  et  al.  1997;  Müller  et  al.  1995).  Between  535  Ma  and
520 Ma, oceanic plagiogranites infer the evolution of either

back-arc or fore-arc basins but also contemporary island arc
magmatism,  as  indicated  by  tholeiitic  island  arc  basalts,
calc-alkaline  intermediate  rocks  and  an  S-type  granitoid
(Müller  et  al.  1995,  1996;  Poller  1997;  Schaltegger  et  al.
1997). This is in accordance with the geochemical characte-
ristics of the Schwarzhorn Amphibolite which suggest a su-
pra-subduction  zone  setting,  and  in  this  context  most
probably in an island arc setting. Subsequently the Neopro-
terozoic to Cambrian back arc or fore arc basins were closed
and  the  island  arc  and  micro-continents  at  the  Gondwana
margin were involved into an Ordovician to Silurian oroge-
ny as indicated by S-type granitoids and gabbroic intrusions
in  a  collisional  belt,  namely  the  “younger  orthogneiss
units”(Liebetrau 1996; Poller 1997).

The  dominant  amphibolite  facies  overprint  (M1)  of

the  Schwarzhorn  meta-diorite  may  be  either  related  to
a vaguely  constrained  high-pressure  event  between  470  Ma
and 530 Ma suggested by Poller (1997), or more probably to
the  Variscan  orogenic  cycle.  Ladenhauf  et  al.  (2001)  dated
metamorphic domains in zircons from eclogite of the Silvretta
nappe  at  351±22  Ma  (U-Pb  SHRIMP),  similar  to  Sm-Nd
isochrons  for  eclogites  of  the  Ötztal  basement  (Miller  &
Thöni  1995).    Unfortunately,  the  bright-Cl  “metamorphic
rims”,  crosscutting  the  growth-zoned  Schwarzhorn  meta-
diorite  zircons,  were  too  narrow  for  conventional  LA-ICP-
MS analyses.

Cataclastic  zones  of  the  Schwarzhorn  Amphibolite  com-

prise  a  low-temperature  greenschist-facies  mineral  assem-
blage  (M2).  This  is  expressed  by  the  lack  of  biotite,  the
alteration of Ca-plagioclase to albite and epidote and the re-
placement of amphibole by iron-rich chlorite. Coal and clay
petrological studies have demonstrated that Alpine metamor-
phism did not exceed high-grade diagenetic conditions in the
Tilisuna area (Ferreiro Mählmann & Giger 2012). Hence, we
interpret  the  cogenetic  low-temperature  greenschist  facies
metamorphism  and  cataclastic  faulting  as  a  reflection  of
Jurassic rifting.

We  note  that  the  preservation  of  rift-related  structures

clearly  indicates  that  the  Schwarzhorn  slice  is  part  of  the
Lower Austroalpine nappe system (Nagel 2006). While “older
orthogneisses”  are  particularly  well  documented  from  the
Upper  Austroalpine,  the  Cambrian  protolith  age  of  the
Schwarzhorn Amphibolite provides the first evidence for the
presence  of  similar  rocks  in  the  Lower  Austroalpine.  To
date,  the  rare  geochronological  data  from  the  Lower  Aus-
troalpine  basement  rocks  comprises  mostly  Paleozoic  ages
linked to Variscan tectonics, which intruded in a poly-meta-
morphic basement (von Quadt et al. 1994). Great petrologi-
cal  and  geological  similarities  between  the  Schwarzhorn
Amphibolite  and  the  southward  located  “Gabbrozug  Arosa-
Davos-Klosters”  (Streckeisen  1948)  of  the  Lower  Austroal-
pine  Dorfberg  Nappe  suggest  a  similar  age  of  the  Dorfberg
Nappe basement.

Conclusion

1.  U-Pb  zircon  geochronology  of  the  Schwarzhorn  Am-

phibolite yields a magmatic protolith age of 529+9/—8 Ma.

background image

131

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

2. The magmatic precursor of the Schwarzhorn Amphibo-

lite formed in a supra-subduction zone setting at the northern
margin of Gondwana.

3. The rock is part of the Variscan basement of the Lower

Austroalpine  with  close  similarities  to  the  Upper  Austroal-
pine “older orthogneiss” of the Silvretta Nappe.

4. It became a tilted fault block of the distal passive mar-

gin during Jurassic rifting, and was incorporated in an imbri-
cate stack of tectonic slivers during Cretaceous and Tertiary
thrusting.

Acknowledgements:  The  authors  would  like  to  thank  Nils
Jung for the careful preparation of thin sections and sample
mounts.  Further,  Radegund  Hoffbauer  and  Kathrin  Faßmer
are  thanked  for  XRF  analysis,  and  Jiří  Sláma  for  providing
a split of the Plešovice zircon reference material. Finally, the
authors gratefully appreciate the constructive reviews of Jür-
gen von Raumer and Albrecht von Quadt, which were a great
help. This is contribution No. 28 from the DFG-funded LA-
ICP-MS laboratory of the Steinmann-Institut Bonn.

References

Allemann  F.  1952:  Die  Couches  Rouges  der  Sulzfluhdecke  im

Fürstentum Liechtenstein. Eclogae Geol. Helv. 45, 264—298.

Biehler D. 1990: Strukturelle Entwicklung der Penninisch-Ostalpinen

Grenzzone  am  Beispiel  der  Arosa  Zone  im  Ost-Rätikon
(Vorarlberg, Österreich). Eclogae Geol. Helv. 83, 221—239.

Burger  H.  1978:  Arosa-  und  Madrisa-Zone  im  Gebiet  zwischen

Schollberg und Verspala (Osträtikon). Eclogae Geol. Helv. 71,
255—266.

Cadisch J. 1923: Geologie der Weissfluhgruppe. Beitr. Geol. Karte

der Schweiz NF 49, 50.

Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P. & Kinny P. 2003: Atlas of zircon

textures.  In:  Hanchar  J.M.  &  Hoskin  P.W.O.  (Eds.):  Zircon.
Rev. Mineral. Geochem
. 53, 469—500.

Eberli G.P. 1988: The evolution of the southern continental margin

of the Jurassic Tethys ocean as recorded in the Allgäu Forma-
tion of the Austroalpine Nappes of Graubünden (Switzerland).
Eclogae Geol. Helv. 81, 175—214.

Ferreiro Mählmann R. 1994: Zur Bestimmung von Diagenesehöhe

und  beginnender  Metamorphose-Temperaturgeschichte  und
Tektogenese des Austroalpins und Südpenninikums in Vorarl-
berg  und  Mittelbünden.  Frankfurter  Geowiss.  Arb.  C14,
1—498.

Ferreiro Mählmann R. & Giger M. 2012: The Arosa zone in Eastern

Switzerland: oceanic, sedimentary burial, accretional and oro-
genic  very  low-  to  low-grade  patterns  in  a  tectono-metamor-
phic mélange. Swiss. J. Geosci. 105, 203—233.

Froitzheim N. & Eberli G. 1990: Extensional detachment faulting in

the evolution of a Tethys passive continental margin, Eastern
Alps, Switzerland. Geol. Soc. Amer. Bull. 102, 1297—308.

Froitzheim N. & Manatschal G. 1996: Kinematics of Jurassic rifting,

mantle exhumation, and passive-margin formation in the Aus-
troalpine  and  Penninic  nappes  (eastern  Switzerland).  Geol.
Soc. Amer. Bull. 
108, 1120—1133.

Froitzheim  N.,  Schmid  S.M.  &  Conti  P.  1994:  Repeated  change

from  crustal  shortening  to  orogen-parallel  extension  in  the
Austroalpine  units  of  Graubünden.  Eclogae  Geol.  Helv.  87,
559—612.

Froitzheim N., Schmid S.M. & Frey M. 1996: Mesozoic paleogeo-

graphy and the timing of eclogite facies metamorphism in the

Alps: a working hypothesis. Eclogae Geol. Helv. 89, 81—110.

Furrer H. 1985: Field workshop on Triassic and Jurassic sediments

in  the  Eastern  Alps  of  Switzerland.  Mitt.  Geol.  Inst.  ETH
Zürich
 248, 1—81.

Handy M.R. 1996: The transition from passive to active margin tec-

tonics: a case study from the Zone of Samedan (eastern Switzer-
land). Geol. Rundsch. 85, 832—851.

Kooijman E., Berndt J. & Mezger K. 2012: U-Pb dating of zircon

by  laser  ablation  ICP-MS:  recent  improvements  and  new  in-
sights. Eur. J. Mineral. 24, 5—21.

Kounov A., Graf J., von Quadt A., Bernoulli D., Burg J.P., Seward

D., Ivanov Z. & Fanning M. 2012: Evidence for a “Cadomian”
ophiolite and magmatic-arc complex in SW Bulgaria. Gondwa-
na Res. 
212—213, 257—295.

Ladenhauf  C.,  Armstrong  R.A.,  Konzett  J.  &  Miller  C  2001:  The

timing  of  the  pre-alpine  HP-metamorphism  in  the  Eastern
Alps:  constraints  from  U-Pb  SHRIMP  dating  of  eclogite  zir-
cons  from  the  Austro-Alpine  Silvretta  nappe.  Geol.  Paläont.
Mitt. Innsbruck
. 25, 131.

Liebetrau  V.  1996:  Petrographie,  Geochemie  und  Datierung  der

“Flüelagranitischen  Assoziation”  (sog.  Jüngere  Orthogneise)
des  Silvrettakristallins,  Graubünden  –  Schweiz.  Dissertation
University Freiburg (Switzerland)
, 1—233.

Ludwig K.R. 2012: Isoplot 3.75. A geochronological toolkit for Mi-

crosoft  Excel.  Berkeley  Geochronology  Center  Spec.  Publ.  5,
1—75.

Ludwig K.R. & Mundil R. 2002: Extracting reliable U-Pb ages and

errors from complex populations of zircons from Phanerozoic
tuffs. Geochim. Cosmochim. Acta 66, Supplement 1, 463.

Maggetti  M.  &  Flisch  M.  1993:  Evolution  of  the  Silvretta  Nappe.

In: von Raumer J.F. & Neubauer F. (Eds.): Pre-mesozoic geo-
logy in the Alps. Springer, Berlin, 469—484.

Miller C. & Thöni M. 1995: Origin of eclogites from the Austroal-

pine  Ötztal  basement  (Tirol,  Austria):  geochemistry  and  Sm-
Nd vs. Rb-Sr isotope systematics. Chem. Geol. 122, 199—225.

Missoni  S.  &  Gawlick  H.J.  2011:  Jurassic  mountain  building  and

Mesozoic-Cenozoic  geodynamic  evolution  of  the  Northern
Calcareous Alps as proven in the Berchtesgaden Alps (Germa-
ny). Facies 57, 137—186.

Miyashiro  A.  1974:  Volcanic  rock  series  in  island  arcs  and  active

continental margins. Amer. J. Sci. 274, 321—355.

Mohn G., Manatschal G., Müntener O., Beltrando M. & Masini E.

2010:  Unravelling  the  interaction  between  tectonic  and  sedi-
mentary  processes  during  lithospheric  thinning  in  the  Alpine
Tethys margins. Int. J. Earth Sci. 99, 75—101.

Mohn G., Manatschal G., Masini E. & Müntener O. 2011: Rift-re-

lated  inheritance  in  orogens:  a  case  study  from  the  Austroal-
pine nappes in Central Alps (SE-Switzerland and N-Italy). Int.
J. Earth Sci.
 100, 937—961.

Mullen E.D. 1983: MnO/TiO

2

/P

2

O

5

: a minor element discriminant

for basaltic rocks of oceanic environments and its implications
for petrogenesis. Earth Planet. Sci. Lett. 62, 53—62.

Müller B., Klötzli U. & Flisch M. 1994: Dating of the Silvretta Older

Orthogneiss  intrusion:  U-Pb-zircon  data  indicate  cadomian
magmatism  in  the  Upper  Austroalpine  realm.  J.  Czech  Geol.
Soc
. 39, 74—75.

Müller B., Klötzli U. & Flisch M. 1995: U-Pb and Pb-Pb zircon da-

ting of the older orthogneiss suite in the Silvretta nappe, eas-
tern  Alps:  Cadomian  magmatism  in  the  upper  Austro-Alpine
realm. Geol. Rundsch. 84, 457—465.

Müller  B.,  Klötzli  U.S.,  Schaltegger  U.  &  Flisch  M.  1996:  Early

Cambrian oceanic plagiogranite in the Silvretta Nappe, eastern
Alps:  geochemical,  zircon  U-Pb  and  Rb-Sr  data  from  garnet-
hornblende-plagioclase gneisses. Geol. Rundsch. 85, 822—831.

Müller W., Dallmeyer R.D., Neubauer F. & Thöni M. 1999: Defor-

mation-induced resetting of Rb/Sr and 

40

Ar/

39

Ar mineral sys-

background image

132

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

tems  in  a  low-grade,  polymetamorphic  terrane  (eastern  Alps,
Austria). J. Geol. Soc. London 156, 261—278.

Nagel T. 2006: Structure of Austroalpine and Penninic units in the

Tilisuna  area  (Eastern  Rätikon,  Austria):  implications  for  the
paleogeographic  position  of  the  Allgäu  and  Lechtal  nappes.
Eclogae Geol. Helv. 99, 223—235.

Neubauer F., Genser J. & Handler R. 2000: The Eastern Alps: Re-

sult of a two-stage collision process.  Mitt.  Österr.  Geol.  Ges.
92, 117—134.

Oberhauser  R.  1983:  Mikrofossilfunde  im  Nordwestteil  des  Un-

terengadiner  Fensters  sowie  im  Verspalaflysch  des  Rätikon.
Jb. Geol. Bundesanst. Wien 126, 71—93.

Paton C., Hellstrom J., Paul B., Woodhead J. & Hergt J. 2011: Iolite:

Freeware  for  the  visualisation  and  processing  of  mass  spectro-
metric data. J. Anal. Atom. Spectrometry 26, 2508—2518.

Pearce  J.A.  1982:  Trace  element  characteristics  of  lavas  from  de-

structive  plate  boundaries.  In:  Thorpe  R.S.  (Ed.):  Andesites:
Orogenic  Andesites  and  Related  Rocks.  John  Wiley  &  Sons,
525—548.

Petrus J.A. & Kamber B.S. 2012: VizualAge: a novel approach to

laser  ablation  ICP-MS  U-Pb  geochronology  data  reduction.
Geostand. Geoanal. Res. 36, 247—270.

Poller  U.  1997:  U-Pb  single  zircon  study  of  gabbroic  and  granitic

rocks of Val Barlas-ch (Silvretta nappe, Switzerland). Schweiz.
Mineral. Petrogr. Mitt.
 77, 351—359.

Richter  M.  1958:  Über  den  Bau  der  nördlichen  Kalkalpen  im  Rä-

tikon. Zeitschr. Deutsch. Geol. Ges. 110, 307—325.

Ring U., Ratschbacher L., Frisch W., Biehler D. & Kralik M. 1989:

Kinematics of the Alpine plate margin: structural styles, strain
and  motion  along  the  Penninic-Austroalpine  boundary  in  the
Swiss-Austrian Alps. J. Geol. Soc., London 146, 835—849.

Schaltegger  U.,  Nägler  T.F.,  Corfu  F.,  Maggetti  M.,  Galetti  G.  &

Stosch  H.G.  1997:  A  Cambrian  island  arc  in  the  Silvretta
nappe:  constraints  from  geochemistry  and  geochronology.
Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 77, 337—350.

Schulz B. 2008: Basement of the Alps. In: McCann T. (Ed.): Geolo-

gy of Central Europe. Precambrian and Paleozoic, vol 1. Geol.
Soc., 
London, 79—83.

Schulz B., Bombach K., Pawlig S. & Brätz H. 2004: Neoproterozoic

to  Early-Palaeozoic  magmatic  evolution  in  the  Gondwana-
derived  Austroalpine  basement  to  the  south  of  the  Tauern
Window (Eastern Alps). Int. J. Earth Sci. 93, 824—843.

Sláma J., Košler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar

J.M.,  Horstwood  M.S.A.,  Morris  G.A.,  Nasdala  L.,  Norberg
N.,  Schaltegger  U.,  Schoene  N.,  Tubrett  M.N.  &  Whitehouse
M.J. 2008: Plešovice zircon – A new natural reference material
for  U-Pb  and  Hf  isotopic  microanalysis.  Chem.  Geol.  249,
1—35.

Spillmann P. & Büchi H.J. 1993: The Pre-Alpine Basement of the

Lower Austro-Alpine Nappes in the Bernina Massif (Grisons,
Switzerland;  Valtellina,  Italy).  In:  von  Raumer  J.F.  &  Neu-
bauer F. (Eds.): Pre-Mesozoic Geology in the Alps. Springer,
457—467.

Stahel  A.H.  1926:  Geologische  Untersuchungen  im  nordöstlichen

Rätikon. Dissertation, Universität Zürich, 1—82.

Streckeisen  A.  1948:  Der  Gabbrozug  Klosters-Davos-Arosa.

Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 28, 195—214.

Tollmann A. 1970: Der Deckenbau der westlichen Nordkalkalpen.

Neu. Jb. Geol. Paläont. Abh. 136, 80—133.

von Quadt A. 1992: U-Pb zircon and Sm-Nd geochronology of mafic

and ultramafic rocks from the central part of the Tauern Win-
dow (eastern Alps). Contrib. Mineral. Petrol. 110, 57—67.

von  Quadt  A.,  Grünenfelder  M.  &  Büchi  H.J.  1994:  U-Pb  zircon

ages from igneous rocks of the Bernina nappe system (Grison,
Switzerland). Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 74, 373—382.

von  Raumer  J.F.,  Stampfli  G.M.  &  Bussy  F.  2003:  Gondwana-

derived microcontinents: The constituents of the Variscan and
Alpine collisional orogens. Tectonophysics 365, 7—22.

von  Raumer  J.F.,  Bussy  F.,  Schaltegger  U.,  Schulz  B.  &  Stampfli

G.M. 2013: Pre-Mesozoic Alpine basements – their place in
the  European  Paleozoic  framework.  Geol.  Soc.  Amer.  Bull.
125, 89—108.

von  Seidlitz  W.1906:  Geologische  Untersuchungen  im  östlichen

Rätikon. Ber. Naturf. Ges. Freiburg i.B. 16, 232—366.

Wiedenbeck M., Alle P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli

F., von Quadt A., Roddick J.C. & Spiegel W. 1995: Three nat-
ural  zircon  standards  for  U-Th-Pb,  Lu-Hf,  trace  element  and
REE analyses. Geostand. Newslett. 19, 1—23.

Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J.,

Whitehouse  M.,  Kronz  A.,  Morishita  Y.  &  Nasdala  L.  2004:
Further characterisation of the 91500 zircon crystal. Geostand.
Geoanal. Res.
 28, 9—39.

Wilson  M.  1989:  Igneous  Petrogenesis.  Unwin  Hyman,  London,

1—466.

background image

133

CAMBRIAN SCHWARZHORN AMPHIBOLITE IN LOWER AUSTROALPINE BASEMENT

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

 

 
 

Laboratory & Sample Preparation 

Laboratory name 

Steinmann-Institut, Rheinische Friedrich Wilhelms-Universität Bonn 

Sample type/mineral 

Meta-Diorite/ igneous and inherited zircons  

Sample preparation 

conventional mineral separation (SPT), 1 inch resin mount, 1 

µm polish 

Imaging / characterization 

CL, Jeol 8200 Superprobe  

Acquisition date & sequence name 2014-01-30_Zircon2.seq 

Laser Ablation System 

Make, model & type 

Resonetics Resolution M-50E 193nm excimer 

Ablation cell & volume 

Laurin Technic two-volume cell, effective volume 1-2 cm

3

 

Laser wavelength  

193 nm 

Pulse width  

5 ns 

Fluence  

~ 9 J/cm

(5mJ, 100%T) 

Repetition rate  

10 Hz 

Spot size  

33 µm 

Sampling mode / pattern 

single spot analyses 

Carrier gas 

100% He, 650 ml/min He 

Background collection  

27 s 

Ablation duration 

30 s 

Wash-out delay 

8 s (post-ablation) + 60 s (after 3 cleaning pulses, 58 µm) 

ICP-MS Instrument 

Make, model & type 

Thermo Scientific Element XR single collector SF-ICP-MS 

Sample introduction 

via conventional tubing, no squid  

RF power  

1250 W 

Ar gas flows  

cooling: 16 l/min, auxiliary: 0.80 l/min, sample: 1.28 l/min, 

Detection system 

single collector secondary electron multiplier (counting mode) 

Masses measured 

202, 204, 206, 207, 208, 232, 238  

Integration time per peak  

4 x 40 ms (202, 204, 207), 4 x 10 ms (206, 208, 232), 10 x 4 ms (238) 

Integration time per reading  

650 ms (65 s / 100 runs) 

Sensitvity  

7430 cps/ppm U (238 on NIST SRM 612 at measurement conditions) 

Dead time  

2 ns (dead time correction applied) 

Data Processing 

Calibration strategy 

91500 used as primary reference material, Plešovice used as secondary 
reference materials. 

Reference material info 

91500             (1065.4 ± 0.6 Ma, Wiedenbeck et al. 1995, 2004) 
Plešovice        (337.1 ± 0.4 Ma, Sláma et al. 2008) 

Data processing package used / correction 
for LIEF 

Iolite (Paton et al. 2011) with DRS VizualAge 2013.02 (Petrus & Kamber 
2012). Isoplot (Version 3.75) (Ludwig 2012) was used for plotting and 
calculation of weighted mean ages.  

Mass discrimination 

Standard-sample bracketing with ratios normalized to primary reference zircon 
91500. 

Common-Pb correction, composition and 
uncertainty 

Amount of common-Pb was insignificant (f206 < 0.5%), no correction applied.  

Uncertainty level & propagation 

Ages are quoted at 2 sigma absolute, within-run reproducibility and age 
uncertainty of reference material are propagated. A systematic error of 1.5 % is 
propagated by quadratic addition into the final population  age. 

Quality control / validation 

Plešovice: 339.6 ± 1.7 Ma (2σ, MSWD of concordance = 0.24 and probability 
of concordance 0.63). 

Table S1: LA-ICP-MS U-Th-Pb zircon dating methodology, Steinmann-Institut, Bonn, Germany.

i

background image

134

NILIUS, FROITZHEIM, NAGEL, TOMASCHEK

 

 and HEUSER

G

G

G

G

GEOL

EOL

EOL

EOL

EOLOGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPA

OGICA CARPATHICA

THICA

THICA

THICA

THICA, 2016, 67, 2, 121—132

Table S2: LA-ICP-MS U-Pb isotopic data for Plešovice zircon reference material.

Table S3: LA-ICP-MS U-Pb isotopic data for 91500 zircon reference material.

Fig. S4. Resulting concordia diagram for the measured Plešovice zircon reference material.

ii

Analysis 

Analysis 

Name 

[ppm] 

Th 

[ppm] 

Pb 

[ppm] 

206

Pb 

238

U     

Measured Isotopic Ratios

 

 Ages 

[Ma] 

[cps] [cps] 

f206%

a)

 

207

Pb/

235

U  

2

σ 

206

Pb/

238

2

σ 

rho

 

 

207

Pb/

206

Pb 

2

σ 

207

Pb/

235

U   2

σ 

206

Pb/

238

U  2

σ 

91500_1 

81 

30 

15 

113851  532304 

-0,15 

1,887 

0,052 

0,1835 

0,0028  0,19 

0,0744 

0,0023 

1075 

18 

1086 

15 

2 91500_2 

81 30 15 

110964  531960 

-0,17 1,839 0,049 

0,1793 0,0028 

0,46 

0,0734 0,0021  1058 17 

1063 16 

12 91500_3 

79 31 15 

106394  512589 

-0,03 1,837 0,048 

0,1791 0,0028 

0,33 

0,0745 0,0022  1058 17 

1062 15 

13 91500_4 

76 29 15 

102194  492913 

0,26 1,896 

0,050 

0,1784 0,0031 

0,51 

0,0768 0,0020  1078 18 

1058 17 

22 91500_5 

77 29 14 

105570  514728 

-0,02 1,814 0,044 

0,1771 0,0029 

0,26 

0,0742 0,0020  1049 16 

1051 16 

23 91500_6 

87 32 16 

117969  578614 

0,15 1,848 

0,041 

0,1764 0,0027 

0,15 

0,0755 0,0018  1062 15 

1047 15 

32 91500_7 

83 30 15 

118569  574915 

-0,02 1,846 0,045 

0,1787 0,0027 

0,05 

0,0745 0,0019  1061 16 

1060 15 

33 91500_8 

82 30 15 

115577  563905 

0,21 1,858 

0,048 

0,1776 0,0028 

0,44 

0,0762 0,0021  1065 17 

1054 16 

42 91500_9 

81 31 16 

114453  557910 

-0,05 1,820 0,047 

0,1781 0,0031 

0,19 

0,0741 0,0021  1051 17 

1056 17 

43 91500_10  76 29 15 

108282  525510 

-0,01 1,835 0,054 

0,1791 0,0033 

0,39 

0,0747 0,0023  1060 21 

1062 18 

52 91500_11  79 29 15 

112688  550066 

0,09 1,867 

0,049 

0,1795 0,0031 

0,45 

0,0756 0,0020  1068 18 

1064 17 

53 91500_12  81 32 15 

116645  562994 

-0,06 1,854 0,041 

0,1803 0,0028 

0,24 

0,0745 0,0019  1067 14 

1069 15 

62 91500_13  82 31 15 

118953  575344 

-0,03 1,857 0,046 

0,1801 0,0028 

0,33 

0,0747 0,0020  1065 16 

1067 15 

63 91500_14  81 30 15 

117556  568638 

0,00 1,856 

0,048 

0,1793 0,0031 

0,19 

0,0748 0,0022  1064 17 

1063 17 

72 91500_15  79 29 15 

111564  550225 

0,06 1,825 

0,044 

0,1767 0,0032 

0,39 

0,0748 0,0019  1053 16 

1049 17 

73 91500_16  83 31 16 

117969  572438 

0,00 1,861 

0,055 

0,1798 0,0030 

0,22 

0,0749 0,0023  1065 20 

1066 16 

78 91500_17  79 30 15 

111448  537763 

-0,02 1,869 0,044 

0,1806 0,0027 

0,05 

0,0749 0,0020  1069 16 

1070 15 

a)

f206% denotes the fraction of 

206

Pb that is common 

206

Pb and is calculated with f206% = ( 

207

Pb/

206

Pb

measured 

207

Pb*/

206

Pb*) / (

 207

Pb/

206

Pb

common

 - 

207

Pb*/

206

Pb*)*100. 

 

 

Analysis 

Analysis 

Name 

[ppm] 

Th 

[ppm] 

Pb 

[ppm] 

206

Pb 

238

U     

Measured Isotopic Ratios

 

 Ages 

[Ma] 

[cps] [cps] 

f206%

a)

 

207

Pb/

235

U  

2

σ 

206

Pb/

238

2

σ 

rho

 

 

207

Pb/

206

Pb 

2

σ 

207

Pb/

235

U  2σ 

206

Pb/

238

U  2σ 

11 

Plesov_1  706 

77 

12 

289611  4576425   0,08 

0,4032 

0,0087  0,05393 

0,00086  0,28 

0,05390 

0,00095 

343,8 

6,3 

338,6 

5,3 

21 

Plesov_2  730 79  13 

305525  4846501   0,00 

0,3973 

0,0088  0,05388 

0,00082  0,30 

0,05323 

0,00094 

339,5 

6,3 

338,3 

5,0 

31 

Plesov_3  818 84  13 

352652  5639379  -0,02 0,3928 

0,0081  0,05356 

0,00074  0,30 

0,05299 

0,00080 

336,3 

5,9 

336,3 

4,6 

41 

Plesov_4  737 80  13 

321238  5108126   0,04 

0,3994 

0,0077  0,05394 

0,00082  0,26 

0,05352 

0,00079 

341,1 

5,6 

338,7 

5,0 

51 

Plesov_5  818 98  15 

360948  5706533  -0,01 0,4027 

0,0087  0,05466 

0,00078  0,09 

0,05322 

0,00093 

343,4 

6,3 

343,0 

4,7 

61 

Plesov_6  841 87  14 

368157  5920307  -0,03 0,3949 

0,0085  0,05384 

0,00088  0,38 

0,05299 

0,00090 

337,8 

6,2 

338,0 

5,4 

71 

Plesov_7  774 83  13 

339123  5392473  -0,15 0,3935 

0,0083  0,05441 

0,00093  0,45 

0,05212 

0,00086 

336,8 

6,0 

341,5 

5,7 

77 

Plesov_8  854 99  16 

367928  5869538   0,05 

0,4026 

0,0076  0,05414 

0,00081  0,22 

0,05366 

0,00078 

343,4 

5,5 

339,9 

5,0 

a)

f206% denotes the fraction of 

206

Pb that is common 

206

Pb and is calculated with f206% = ( 

207

Pb/

206

Pb

measured 

207

Pb*/

206

Pb*) / (

 207

Pb/

206

Pb

common

 - 

207

Pb*/

206

Pb*)*100.