background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, AUGUST 2017, 68, 4, 285 – 302

doi: 10.1515/geoca-2017-0020

www.geologicacarpathica.com

Geological evolution of the southwestern part of  

the Veporic Unit (Western Carpathians):  

based on fission track and morphotectonic data

RASTISLAV VOJTKO 

1

, SILVIA KRÁLIKOVÁ

1

, PAUL ANDRIESSEN 

2

, ROBERTA PROKEŠOVÁ 

3

JOZEF MINÁR 

4

 and PETR JEŘÁBEK 

5

1 

Department of Geology and Palaeontology, Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 

842 15 Bratislava, Slovakia; vojtko@fns.uniba.sk

2  

Faculty of Earth and Life Sciences, Section Isotope Geochemistry, Vrije Universiteit, De Boelelaan 1085, 1081 HV Amsterdam, The Netherlands

3 

Department of Geography and Geology, Faculty of Natural Sciences, Matej Bel University, Banská Bystrica, Tajovského 40,  

974 01 Banská Bystrica, Slovakia

4 

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

Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, Slovakia

5 

Institute of Petrology and Structural Geology, Charles University in Prague, Albertov 6, 128 43 Prague, Czech Republic

(Manuscript received June 27, 2016; accepted in revised form March 15, 2017)

Abstract: Zircon and apatite fission track (FT) and morphotectonic analyses were applied in order to infer quantitative 

constraints on the Alpine morphotectonic evolution of the western part of the Southern Veporic Unit which is related to: 

(1) Eo-Alpine Cretaceous nappe stacking and metamorphism of the crystalline basement in the greenschist facies.  

(2) Exhumation phase due to underthrusting of the northerly located Tatric-Fatric basement (~ 90–80 Ma), followed by 

a passive en-block exhumation with cooling through ~ 320–200 °C during the Palaeocene (ZFT ages of ~ 61–55 Ma).  

(3) Slow Eocene cooling through ~ 245–90 °C, which most likely reflected erosion of the overlying cover nappes and the 

Gosau Group sediments. Cooling reached up to 60 °C till the Oligocene (AFT ages of ~ 37–22 Ma) in association with 

erosion of cover nappes. The efficient Eocene erosion led to the formation of the first Cenozoic planation surface with 

supergene kaolinization in many places. (4) The early Miocene erosion coincided with surface lowering and resulted in 

the second planation surface favourable for kaolinization. (5) In the middle Miocene, the study area was covered by the 

Poľana, Javorie, and Vepor stratovolcanoes. (6) The late Miocene stage was related to the erosion and formation of the 

third Cenozoic planation surface and the final shaping of the mountains was linked to a new accelerated uplift from the 

Pliocene.

Keywords:

 Western Carpathians, Veporic Unit, 

morphotectonic

 evolution, fission track analysis, planation surfaces, 

 exhumation.

Introduction

Following the collision and nappe stacking processes during 

the Alpine orogeny, the study area underwent an episode of 

exhumation as a result of such factors as compressive tecto-

nics, post-orogenetic unroofing, and isostatic readjustment. 

Modern measurement techniques, such as zircon and apatite 

fission track analyses, have helped to establish useful exhuma-

tion and denudation chronologies.

The Western Carpathians occupy the north-eastern part of 

the Alpine orogen of Europe. In the west, the Western 

Carpathians are connected with the Eastern Alps and share 

a similar Variscan and Alpine tectonic evolution. They are 

 traditionally divided into three principal parts — External, 

Central, and Internal (e.g., Plašienka et al. 1997, 1999; 

Froitzheim et al. 2008), or two principal parts — Outer and 

Inner Western Carpathians (e.g., Mišík et al. 1985 pp. 304–344; 

Biely 1989; Bezák et al. 2004; Hók et al. 2014), depending  

on  application  of  either  Mesozoic  or  Cenozoic  structure, 

respectively.

The Veporic Unit represents the middle of the thick-skinned 

thrust sheets (a.k.a. the Middle Group of Nappes — cf. Hók et 

al. 2014) incorporated into the Eo-Alpine structure of the 

Central Western Carpathians. It is overthrust by the Gemeric 

Unit (a.k.a. the Upper Group of Nappes) along the Lubeník–

Margecany thrust and both override the Tatric sheet (a.k.a.  

the Lower Group of Nappes) in the north-west along the 

Čertovica thrust (Fig. 1). This Eo-Alpine nappe pile is tecto-

nically overlain by the Jurassic Meliata subduction-accretio-

nary  complex  (Kozur  &  Mock  1973,  1997;  Faryad  1995; 

Faryad & Henjes-Kunst 1997; Lačný et al. 2016) and by the 

Silicic thin-skinned nappe system (e.g., Mello 1979) and is 

exposed from beneath the post-nappe Palaeogene and Neogene 

sedimentary formations and Neogene to Quaternary volca-

nites or volcano-sedimentary covers (Dublan et al. 1997a,b).

Much progress has been made in recent years towards 

understanding the processes of Alpine metamorphism during 

the nappe stacking (e.g., Vrána 1964; Janák et al. 2001; Finger 

et al. 2003; Luptá

k et al. 20

04; Jeřábek et al. 2008a,b, 2012), 

but  the Late Cretaceous to Cenozoic evolution is still not well 

background image

286

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

understood. Therefore, the principal aim of this work is to 

apply new fission track data together with sedimentological, 

stratigraphical, structural, and morphological knowledge for 

the purpose of revealing quantitative constraints on the 

Mesozoic to Cenozoic morphotectonic evolution of the exter-

nal part of the Southern Veporic Unit, immediately after the 

Eo-Alpine nappe stacking and metamorphism. 

This study 

addresses both the Early Cretaceous collisional thrusting 

Fig. 1. Tectonic map of the Veporic Unit and surrounding area (according to Bezák et al. 2004; Jeřábek et al. 2012; Vojtko et al. 2016; 

modified).

background image

287

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

phase followed by the Late Cretaceous/Palaeocene collapse

 

and the Eocene

–Quaternary post-collisional evolution of this 

part of the Western Carpathians.

Geological framework

Veporic Unit

The Veporic crystalline basement is composed of Palaeozoic 

volcano-sedimentary rocks characterised by medium-grade 

Variscan  metamorphic  overprint  (Vrána  1964;  Méres 

&  Hovorka  1991;  Kováčik  et  al.  1996;  Putiš  et  al.  1997; 

Jeřábek  et  al.  2008a),  which  are  located  in  the  footwall  of 

high-grade Variscan migmatites and Upper Devonian–Lower 

Carboniferous  I-  and  S-type  granite  rocks  (~ 370–350  Ma; 

Siman et al. 1996; Michalko et al. 1998; Broska et al. 2013). 

This nappe structure (Figs. 1 and 2), with the footwall meta-

sedi ments and amphibolites (Hron Complex) and the hanging 

wall  granite  rocks  (Kráľova  Hoľa  Complex),  has  been  pre-

viously associated with Alpine thrusting (Klinec 1966, 1976; 

Bezák  et  al.  1997).  During  the  Permian,  the  basement  was 

intruded by several smaller A-type granitic bodies (e.g., 

Hrončok Granite; Bezák et al. 1999a; Finger et al. 2003) and 

was locally affected by the low-pressure/medium-temperature 

metamorphism  (Finger  et  al.  2003;  Jeřábek  et  al.  2008b).  

The Alpine tectono-metamorphic phase is characterised by 

Cretaceous amphibolite facies conditions in the structural 

footwall, which gradually decrease to greenschist facies con-

ditions towards the structural hanging wall (Janák et al. 2001; 

Jeřábek  et  al.  2008a).  The  Cretaceous  metamorphism  was 

associated with the development of a subhorizontal mylonitic 

fabric, which developed during E–W orogen-parallel stret-

ching induced by the northward overthrusting of the Gemeric 

Fig. 2. Tectonic  map  of  the  study  area  showing  new  zircon  and  apatite fission  track  data  (ZFT, AFT).  Note:  map  modified  according  to  

Bezák et al. (2004).

background image

288

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Unit (Lexa et al. 2003; Jeřábek et al. 2007, 2012; Bukovská et 

al. 2013). With the ongoing collision, this fabric was folded. 

The southern boundary between the Veporic and Gemeric 

units was intruded by the subsurface Rochovce Granite of 

Cretaceous age (Hraško et al. 1999; Poller et al. 2001; Kohút 

et al. 2013). The Alpine exhumation in the central part of  

the Veporic Unit took place during the Late Cretaceous to 

Palaeogene (Králiková 2013; Vojtko et al. 2016).

The Veporic cover is characterised by the Foederata sequence 

overlying the Southern Veporic crystalline basement and by 

the Veľký  Bok  sequence  which  is  confined  to  the  Northern 

Veporic crystalline basement. The Foederata cover sequence 

forms an autochthonous or para-autochthonous sedimentary 

cover of the Variscan Southern Veporic crystalline basement. 

Its probable age ranges from the Late Carboniferous to Late 

Triassic. Jurassic rocks were inferred by several authors (e.g., 

Klinec  1976)  but  their  presence  was  not  proved  yet  (e.g., 

Plašienka 1993; Bezák et al. 1999a,b; Vojtko 2000; Vojtko et 

al. 2000, 2015). The cover sequence, together with its base-

ment, is metamorphosed under the greenschist facies and 

intensively ductilely deformed (350–400 °C at 400–450 MPa; 

cf.  Lupták  et  al.  2003;  Jeřabek  et  al.  2008a).  However,  the 

south-eastern portion of the crystalline basement suffered 

450–500 °C (Jeřábek et al. 2008a). The study area is located 

only in a part of the southern Veporic Unit where the cover has 

already been removed by erosion (Fig. 2).

Post-nappe sedimentary and volcanic formations

To understand the circumstances of the Veporic crystalline 

basement exhumation, we have to consider several deposi-

tional stages in the time span from Late Cretaceous to 

Cenozoic. 

The oldest sedimentary sequence of the Late 

Cretaceous to earliest Palaeocene age is represented by grey 

calcareous claystones which belong to the Gosau Group 

(Mišík 1978; Mišík & Sýkora 1980; Gašpariková 1986; Vass 

et al. 2001). The redeposited Upper Cretaceous fauna fre-

quently occurs also in pre-transgressive to transgressive 

deposits of the Buda Basin.

After a long period of erosion in the whole Veporic and 

Gemeric area, a new sedimentary cycle started by deposits of 

the fore-arc type Central Carpathian Palaeogene Basin in the 

Priabonian. The sedimentary succession is mainly composed 

of deep marine, siliciclastic turbidites of the Eocene–Oligocene 

age. The termination of sedimentation can be indirectly dated 

to the Oligocene/Early Miocene boundary. The erosive rem-

nants of these deposits occur in the Horehronie Valley — 

Ľubietová,  Brezno,  and  Tisovec  sites  (Pulec  1966;  Vojtko 

2000; Plašienka & Soták 2001; Zlinská et al. 2001; Soták et al. 

2005; Žecová et al. 2006; Vojtko et al. 2015; Fig. 1).

Beside this, the southern part of the Veporic area was cove-

red by transgressive deposits of the Upper Rupelian to Lower 

Chattian Číž Formation (Fm.) (Vass & Elečko 1982) which in 

the lowermost part contains kaolin clays from weathered 

crusts located in the north (Kraus 1989). This formation 

belongs to the retro-arc type Buda Basin (Tari et al. 1993).  

The overlying Chattian to Aquitanian deposits are composed 

of basinal calcareous claystones and siltstones belonging to 

the Lučenec Fm. (Andrusov 1965; Vass & Elečko 1982; Vass 

et al. 2007). The evolution of the Buda Basin was terminated 

by the Aquitanian eastward extrusion of the ALCAPA Mega-

unit  from  the  Eastern  Alpine-Adriatic  collisional  zone  (cf. 

Csontos et al. 1992; Kováč et al. 2016). In the Late Aquitanian–

Early Burdigalian (Eggenburgian), the Fiľakovo-Pétervására 

Basin developed. However, the spatial extent of deposits was 

less  than  the  deposits  of  the  Buda  Basin  (Sztanó  1994; 

Halásová  et  al.  1996;  Kováč  et  al.  2016).  During  the 

Burdigalian

, an activity of the Pannonian asthenolith resulted 

in uplift and marine regression accompanied by extensive acid 

volcanism in this area. However, in the deeper part of the 

depression continental sediments with layers of rhyodacite 

tuffs (in northern Hungary) were deposited 

(

Vass 1995).

The  overlying  Salgótarján  Fm.  is  represented  by  paralic 

sedi mentation with coal seams typical for the Novohrad-

Nógrad Basin. However, a gradual northward sea transgres-

sion led to subsequent marine sedimentation in southern 

Slovakia. Subsidence of the basin reached the maximum in the 

Late Burdigalian (Karpatian), which was immediately fol-

lowed by rapid regression and erosion. The last transgression 

in the area of southern Slovakia occurred during the middle 

Langhian (Early Badenian), at this time the marine and deltaic 

sediments of the Vinica Fm. were deposited (Vass 1977, 2002).

Volcanic activity prevailed in the study area during the 

Langhian and Serravallian (Badenian–Sarmatian) when the 

Javorie, Poľana, and Vepor stratovolcanoes developed. These 

predominantly andesite stratovolcanoes have a complex, poly-

genetic structure, and polystage development (cf. Konečný et 

al. 1983, 1998a,b; Lexa et al. 1993; Dublan et al. 1997a,b; 

Lexa & Konečný 1998; Vojtko 2000; Konečný et al. 2015a,b).

Finally, river sediments (Poltár Fm.) with high contents of 

kaoline clays were deposited in the Southern Slovak Basin. 

These sediments are of the same age of ~ 6–7 Ma as the  basaltic 

volcanism of the Podrečany Fm. (Balogh et al. 1981; Kantor 

& Wiegerová 1981; Vass & Kraus 1985; Konečný et al. 1995).

Methods

Fission track analysis

For geochronological study, five Upper Devonian to Lower 

Carboniferous granite rocks samples were collected from the 

western part of the Veporic crystalline basement close to the 

Poľana Stratovolcano. All the samples were taken from sur-

face outcrops (Fig. 2).

Apatite and zircon fission track (AFT, ZFT) analyses were 

carried out at the Fission Track Laboratory of Isotope 

Geochemistry section, Vrije Universiteit Amsterdam. After 

the conventional mineral separation (crushing, sieving, mag-

netic, and heavy liquid separation), apatites were mounted in 

epoxy resin, while zircons were placed in PFA

®

 Teflon sheets. 

Polished apatite mounts were etched in 7 % HNO

3

 for 35 s at 

background image

289

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

20 °C (temperature controlled) in order to reveal spontaneous 

fission tracks. In the case of polished zircon mounts, the eutec-

tic melt of NaOH-KOH was used at the temperature of 225 °C 

for 20 hours. The etched mounts were attached against 

an external detector and subsequently irradiated at the nuclear 

reactor in Munich. During irradiation, the neutron flux was 

monitored using CN5 dosimeter glass for the apatite mounts 

and CN1 dosimeter glass for the zircon mounts. After irradia-

tion, induced fission tracks in external detector muscovites of 

the mineral mounts were etched in 48 % HF for 12 min at 

21 °C; the external muscovites of the dosimeters were etched 

in 48 % HF for 16 min at 21 °C. Fission tracks were counted 

with 1250× magnification with a dry objective using a com-

puter-controlled Zeiss Axioplan microscope equipped with 

an automated Dumitru stage. All the samples were analysed 

using the external detector method as described by Gleadow 

(1981). The zeta calibration approach (Hurford & Green 1983) 

was adopted to determine the central FT ages. Data processing 

was carried out using the TRACKKEY program, version 4.2.f 

(Dunkl 2002). The probability of grains counted in a sample 

belonging to a single population of ages was assessed by 

P

2

) probability test (Galbraith 1981). Long axes of the FT 

etch-pits (D

par

 method; Donelick 1993; Burtner et al. 1994) 

were measured as a proxy for annealing properties. Track 

lengths were measured on horizontal confined tracks in c-axis 

parallel surfaces of apatites and were normalized for crystallo-

graphic angle using a c-axis projection (Donelick et al. 1999; 

Ketcham et al. 2007). Thermal histories of the samples were 

modelled using the HeFTy

®

 programme (Ketcham 2005) and 

multi-kinetic annealing model of Ketcham et al. (2007). D

par

 

values of apatites were included in the modelling as indicator 

for the chemical composition of the single grain ages.

Morphotectonic analysis

All the samples for thermochronological study were col-

lected along a nearly horizontal profile with altitudinal diffe-

rence between sampling sites of up to 200 m. Because the 

sampling sites are located in the area of relatively well pre-

served palaeosurfaces, including the largest one, the Sihlianska 

planina (plateau), altitudinal positions of sampling sites with 

respect to these palaeosurfaces were analysed. Although the 

structure and quantity of fission track data do not allow accu-

rate modelling of coupled thermal and geomorphic history 

(e.g., Safran 2003; Valla et al. 2011), some valuable indica-

tions of former palaeorelief were obtained from the morpho-

tectonic analysis.

The remnants of the palaeosurface have been delineated on 

a 10-m resolution DEM (DMR SR 3 provided by the Topo-

graphic Institute in Banská Bystrica) using highly automated 

DEM-based fuzzy-logic methodology developed by Haider et 

al (2015). As a first step, four basic raster images, namely 

slope, curvature, terrain roughness index (TRI), and relative 

high (RH) raster, were generated from DEM using standard 

tools integrated in the ArcGIS Info 10.2 (including 3D Analyst 

and Spatial Analyst extensions). For TRI calculation, the 

ArcGIS Toolbox for Surface Gradient and Geomorphometric 

Modeling, version 2.0-0 (Evans et al. 2014) was also used. To 

obtain more compact results, some degree of smoothing was 

applied to these basic raster images. Then, the fuzzy member-

ship maps were generated using fuzzy logic criteria similar to 

those proposed by Haider et al. (2015). Accordingly, the maxi-

mum (membership degree of 100 %) and minimum (member-

ship degree of 0 %) thresholds for slope membership raster 

were  set  to  10°  and  30°. This  means  that  flat  surfaces  with 

slopes of up to 10° are considered as hundred percent potential 

planation surfaces. Applying linear change of membership 

degree between thresholds and providing that the likelihood is 

> 80 %, flat surfaces tilted more than 14° are not considered to 

be potential planation surfaces. Alternatively, the maximum 

and minimum threshold values for TRI membership raster 

were set to 80 and 100 m. For curvature membership raster we 

used Gaussian membership type with midpoint “0” and spread 

“1”. The criteria for construction of the RH surface were 

modi fied to match the characteristics of the relief in the study 

area. The elevation points used for interpolation of the local 

erosional base level map were acquired as intersections of 3

rd

 

and higher orders streams (Strahler ordering) and contour 

lines (50 m contour interval), excluding the few elevation 

points clearly on spread planation surfaces. Subsequently, the 

RH surface was obtained as a difference between the recent 

topography and this erosional base level surface. To exclude 

river terraces and young pediments, threshold values for fuzzy 

membership RH map were set to 100 and 50 m for maximum 

and minimum membership degrees, respectively. The final 

map  of  palaeosurfaces  was  obtained  using  fuzzy  overlay 

(“and” type) of all four membership raster. To increase the 

reliability of the results, the likelihood threshold for the fuzzy 

overlay raster was set to 90 %. The focal statistics (floating 

window size 30 by 30 pixels) were used to obtain final raster 

image.

To take into consideration possible neotectonic differen-

tiation of a previously uniform palaeosurface, the most 

 dis   tin ctive  morpholineaments  were  visually  identified  in  

the sur rounding of outcrops used for fission track analysis. 

The depth of the sampling site below planation surface was 

computed by subtraction of its altitude from the maximum 

altitude of best preserved remnant of the planation surface 

from the surrounding area bounded by morpholineaments.

Fission track data

The locations and analytical results of the samples are pre-

sented in Figs. 2–4. All samples were taken from surface out-

crops

. The data are displayed in Table 1 as central 

ages 

(Galbraith & Laslett 1993) with

 errors quoted as ±1σ.

ZFT ages were determined for five samples (DTHRI01–

DTHRI05 samples), yielding Palaeocene to Early Eocene cen-

tral ages ranging from 61.5±2.7 to 55.6±2.8 Ma (Table 1). All 

ZFT ages passed the chi-squared probability test (P

2

) >5 %; 

Galbraith 1981), indicating that 

all grains in each sample 

background image

290

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

belong to one homogeneous age population. The radial plots 

of single grain ZFT ages are shown in Fig. 3.

The AFT ages of five apatite samples (DTHRI01–DTHRI05 

samples) yielded Late Eocene to earliest Miocene central ages 

varying from 37.2±1.8 to 22.1±1.4 Ma (Table 1). All AFT ages 

passed the chi-squared probability test (P

2

) >5 %; Galbraith 

1981). The

 radial plots of single grain AFT ages are shown in 

Fig. 4.

In order to quantify fluorine and chlorine contents of the 

apatite specimens, the D

par

 values were measured as well. The 

samples displayed the same range of D

par

 values, between 1.6 

and 2.5 µm (Table 1), indicating fairly similar chemical 

compositions and relatively fluorine rich apatites (Burtner et 

al. 1994) with a low resistance to annealing (Ketcham et al. 

1999). Confined fission track length distributions were deter-

mined on apatite samples in order to obtain information about 

their thermal history. The track length distributions of con-

fined  horizontal  tracks  exhibit  unimodal  and  negative 

skewedness with mainly broad standard deviation (SD 

>1.5 µm) and a relatively small range in mean track lengths 

between 12.3 and 13.3 µm (Table 1). Such track length distri-

butions are indicative for basement rocks with slow cooling or 

prolonged  residence  in  the  apatite  partial  annealing  zone 

(APAZ; ~60–120°C; e.g., Wagner & Van den haute 1992).

Fig. 3. Radial plots of single- 

grain  zircon  fission  track  (ZFT) 

age data.

Fig. 4. Radial plots of single- 

grain apatite fission track (AFT) 

age data.

background image

291

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Results of morphotectonic analysis

The arrangement of potential planation surfaces 

(formation 

of the near-sea-level, low-relief erosional surface) 

is depicted 

in Fig. 5. The largest remnant westward of Hriňová town is 

the Sihlianska planina (plateau) that is generally considered 

as  the  Miocene  planation  surface  (Lukniš  1964),  formed 

before  the  origin  of  the  Poľana  Stratovolcano  (Urbánek 

2002). Clear altitudinal differences are visible along morpho-

lineaments (palaeosurfaces reach up 900 m a.s.l. on the south, 

1100 m a.s.l. on the west and 1000 m a.s.l. on the north) 

 poin ting to neotectonic differentiation of the palaeosurface 

(Lacika 1993). It is supported by directional coincidence of 

morpholineaments and main faults (cf. Fig. 2 and 4). The Sla-

tina Valley is a local centre of relative subsidence, where the 

palaeosurface reaches only 770 m a.s.l. near DTHRI03 and 

DTHRI04.

There is no ZFT age-altitude relationships in the study area, 

but certain relation can be seen between the age and depth 

below the preserved planation surface (Table 1). It is known, 

that relatively deep ZFT closure isotherm is generally less 

sensitive to palaeotopography (Braun 2002; Glotzbach et al. 

2015). Thus, the ZFT data usually do not provide valuable 

information about the character of contemporary palaeorelief. 

On the other hand, we can suppose a former altitudinal unity 

of till now preserved palaeosurface and its neotectonic diffe-

rentiation. Considering nearly flat ZFT isotherm, a denuda-

tion rate less than 0.02 mm/year can be calculated from the 

relation between ZFT age and depth below the palaeosurface. 

This value is much lower than the modelled cooling rates 

(Figs.  6  and  7).  Therefore,  small  differences  in  altitude  of 

sampling sites or depth below the palaeosurface indicate that 

all samples are from the same ZPAZ zone.

The AFT ages are considerably younger than those obtained 

in other Veporic areas (cf. Vojtko et al. 2016). Moreover, the 

disturbed character of ages is obvious, but no significant rela-

tionships were detected between age and altitude of sampling 

site or depth below the planation surface. On the other hand, 

the elevation differences between sampling sites are very 

small, and if neglected (i.e. sampling profile will be consi-

dered as horizontal), such age perturbation can indicate pro-

nounced topography during AFT system closure (Braun 2002; 

Glotzbach et al. 2015). In this case, the younging trend from 

the NW to SE indicates a palaeoslope inclined from SE to  

the NW.

Alpine tectonic evolution

Eo-Alpine Early Cretaceous nappe stacking

The Alpine shortening and burial history of the Veporic 

Unit began in the Early Cretaceous following overthrusting of 

the Jurassic Meliata subduction-accretionary complex onto 

the Gemeric Unit (Kozur & Mock 1973; Maluski et al. 1993; 

Dallmeyer et al. 1996; Faryad & Henjes-Kunst 1997; Árkai et 

Table 1:

 ZFT

 and 

AFT

 data 

from 

the 

western 

part 

of 

the 

Veporic 

Unit, 

W

estern 

Carpathians. 

Zeta ± 

 — 

FT

 ages 

were 

calculated 

using 

the 

zeta 

calibration 

method 

(Hurford 

Green 

1983) 

with 

error 

quoted 

as 

± 

 (Green 

1981). 

Zircon 

ages 

were 

calcu

lated 

using 

dosimeter 

glass 

CN1 

with 

zeta 

value 

of 

128 ± 3 

year/cm

2

 (analyst: 

Paul 

Andriessen), apatite 

ages using dosimeter 

glass CN5 

with 

a zeta 

value 

of 

358 ±10 

year/cm

2

 (analyst: 

Paul 

Andriessen); 

N = numbe

r of 

counted 

grains 

per 

sample; 

ρ

s

, (

ρ

i

) = density 

of 

spontaneous 

(induced) 

trac

ks 

(×10

6

 tr/cm

2

); 

Ns, 

(Ni) = number 

of 

counted 

spontaneous (induced) 

tracks; 

ρ

d

 = 

density 

of 

dosimeter 

tracks 

(×10

6

 tr/cm

2

); 

Nd = number 

of 

counted 

dosimeter 

tracks; 

P(χ

2

) = probability 

of 

obtaining 

χ

values 

for n degrees 

of freedom 

where 

 

n = 

number 

of 

crystals –1; 

Central 

age 

(Ma) 

± 

 error 

(Galbraith 

Lasle

tt 

1993). 

D

par

 = average 

diameter 

of 

the 

fission 

track 

etch-pits 

parallel 

to 

the 

crystallographic 

c-axis 

(Donelick 

1993); 

 

MTL = mean confined horizontal track length; SD = standard deviation of track lengths; N (L) = number of horizontal confined tracks measured.

Sample

Latitude

Longitude

Altitude

PaleoAlti/Depth

Petr

ography

Chr

onostratigraphy

N

ρ

s

Ns

ρ

i

Ni

ρ

d

Nd

P(χ²)

Central age

Dpar

MTL

SD

N (L)

code

WGS-84

(m asl.)

(m)

%

(Ma) ± 1σ

µm

µm

µm

Zircon

DTHR1

48°37’58.34”N

19°31’42.19”E

780

880/100

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

17

5.175

1709

23.983

792

4.346

8973

99.5

59.7±3.0

DTHR2

48°37’18.65”N

19°32’02.58”E

680

880/200

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

11

5.054

1669

25.194

832

4.346

8973

78.2

55.6±2.8

DTHR3

48°35’50.68”N

19°32’17.55”E

580

770/190

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

11

4.51

1

1507

22.150

740

4.346

8973

88.8

56.4±2.9

DTHR4

48°36’30.59”N

19°34’09.78”E

590

770/180

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

9

4.928

1126

22.759

520

4.346

8973

80.9

59.9±3.5

DTHR5

48°35’25.61”N

19°36’00.37”E

710

820/1

10

granodiorite

Late Devonian–

Early Carboniferous

11

7.399

2685

33.289

1208

4.346

8973

97.7

61.5±2.7

Apatite

DTHR1

48°37’58.34”N

19°31’42.19”E

780

880/100

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

15

2.563

309

13.344

1609

10.099

20850

99.9

34.6±2.4

1.64‒2.34

12.95

1.39

32

DTHR2

48°37’18.65”N

19°32’02.58”E

680

880/200

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

14

5.813

759

28.156

3676

10.099

20850

72.8

37.2±1.8

1.91‒2.34

12.30

1.71

74

DTHR3

48°35’50.68”N

19°32’17.55”E

580

770/190

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

15

4.053

554

27.146

371

1

10.099

20850

99.9

26.9±1.5

1.79‒2.34

13.08

1.48

102

DTHR4

48°36’30.59”N

19°34’09.78”E

590

770/180

tonalite

Late Devonian–

Early Carboniferous

15

4.51

1

615

26.225

3575

10.099

20850

100.0

31.0±1.6

2.16‒2.53

12.67

1.59

109

DTHR5

48°35’25.61”N

19°36’00.37”E

710

820/1

10

granodiorite

Late Devonian–

Early Carboniferous

12

3.952

349

32.212

2845

10.099

20850

99.9

22.1±1.4

1.85‒2.24

13.31

1.66

53

background image

292

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

al. 2003; Putiš et al. 2014, 2015; Lačný et al. 2016). In these 

early convergent stages, the Veporic Unit suffered an internal 

shortening and thickening documented by upright folding. 

These early structures were mostly obliterated by the subse-

quent major deformation associated with the development of 

subhorizontal mylonitic foliation and the W–E orogen-parallel 

extension (Hók et al. 1993; Plašienka 1993; Janák et al. 2001; 

Jeřábek et al. 2007, 2008a). In the study area, the Alpine meta-

morphism shows the greenschist facies conditions of 450 °C 

at  400–450  MPa  (Jeřábek  et  al.  2008a).  The  Eo-Alpine 

 metamorphism may be as old as ~ 115 Ma, as was revealed  

by 

40

Ar/

39

Ar  and  K–Ar  ages  (Maluski  et  al.  1993;  Kováčik  

et  al.  1996,  1997)  and  Sm–Nd  whole  rock-garnet  isochron 

(~ 109 Ma; Lupták et al. 2004). The orogen-parallel extension 

of the Veporic Unit finished at latest by ~ 97 Ma, as is sugges-

ted by the post-kinematic growth of monazite in the southern 

Foederata cover sequences, revealed by the laser ablation 

ICP-MS dating (Bukovská et al. 2013). At the same time, the 

northern part of the Veporic Unit still experienced thrusting 

and internal imbrications, related to the onset of underthrus-

ting of the Fatric basement from the north, recorded by white 

mica 

40

Ar/

39

Ar ages of ~ 95–90 Ma from the lower-grade shear 

zones  in  the  northern  parts  of  the Veporic  dome  (Plašienka 

2003; Putiš et al. 2009).

Cretaceous to Neogene exhumation/denudation

The continuing N–S convergence and initiation of under-

thrusting of the Tatric–Fatric basement southward switched 

the Gemeric-driven subvertical shortening in the Veporic Unit 

to the Tatric–Fatric-driven horizontal N–S shortening (Jeřábek 

et al. 1012). This process caused upright folding of the earlier 

subhorizontal  fabric  and  the  development  of  crustal-scale 

folds  (Jeřábek  et  al.  2008a,  2012;  Vojtko  et  al.  2016).  This 

indicates that the major exhumation displacement and cooling 

from ~ 400 to 350 °C occurred before ~ 80 Ma (Figs. 6–8), most 

probably in association with the formation of large-scale 

 cuspate antiforms (Vojtko et al. 2016). The upper part of the 

basement, most likely due to southward underthrusting of the 

Tatric–Fatric basement, were affected by an eastward unroo-

fing of the overlying rock sequences (Fig. 9). Beside this, the 

schellite-molybdenite stockwork mineralization was emplaced 

as fine disseminations and veinlets. Genetically, the minerali-

zation  is  confined  to  pre-existing  subvertical  E–W  trending 

cleavage and is related to intrusion of the subsurface Upper 

Cretaceous Rochovce granite occurring in the close proximity 

to the Lubeník thrust zone. It is dated by zircon U–Pb isochro-

nes revealing ages from ~ 76 to 82 Ma (Hraško et al. 1999; 

Poller et al. 2001; Kohút et al. 2013) and post-dates the 

Fig. 5. Present-day topography of the study area with remnants (coloured) of oldest planation surfaces. The colours of surfaces represent their 

altitude. Black dashed lines represent the main morpholineaments related to the FT sampling sites. White dashed line delineates outer proximal 

zone of the Poľana Stratovolcano. Contour intervals — 250 m (heavy contours), 50 m (fine contours).

background image

293

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Fig. 6. Thermal modelling of AFT data: (from top to bottom: DTHR1, DTHR2, and DTHR3 samples) obtained by HeFTy program (Ketcham 

2005). Results are displayed in time-temperature diagrams (left diagrams). Magenta envelope — good fit; green envelope — acceptable fit; 

black line — best fit; black box — fixed constraints defined according to independent geological and geochronological data (1 — burial 

beneath the Eo-Alpine nappe stack (e.g., Vojtko et al. 2016); 2 — ZFT age). Right diagrams: frequency distribution of measured confined track 

length data overlain by a calculated probability density function (best fit). Model age, Data age — model and data calculated age. Age GOF, 

Length GOF — goodness of fit (statistical comparison of the measured input data and modelled output data, where a “good” result corresponds 

to value of 0.5 or higher, an “acceptable” result corresponds to a value of 0.05, and “the best” result corresponds to a value of 1). Note that 

modelled t-T paths are valid only inside 120–60 °C (Apatite PAZ — partial annealing zone). Data outside this temperature range may not 

necessarily represent the real thermal trajectory of a sample, unless constrained by other data. Oldest track: the age of the oldest fission track 

that has not fully annealed. Model TL, Data TL — mean lengths of the model and data, and the standard deviations of length distributions.

background image

294

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

unroofing of the Veporic Unit from underneath the overlying 

Ochtiná Nappe and Gemeric Unit along a low-angle detach-

ment shear zones (Hók et al. 1993; Plašienka 1993; Madarás et 

al. 1996; Jeřábek et al. 2012; Bukovská et al. 2013; Novotná et 

al. 2015). Most probably, data obtained from newly formed 

phlogopite from the Muráň Nappe sole that yielded flat Ar–Ar 

spectra with plateau ages at 84 to 91 Ma (Milovský & Plašienka, 

2007) could indicate unroofing of the Veporic Unit. The 

Drienok–Vernár–Muráň  cover  nappe  system  was  detached 

and transported south-eastward together with the Gemeric 

Unit and the Meliata accretionary prism.

Since the Late Cretaceous to Palaeocene, a passive en-block 

exhumation of the already finalised internal structure of the 

Southern Veporic Unit was probably controlled by isostatic 

balancing of thickened crust and progressive erosion. In the 

study area, the cooling of the crystalline basement through 

~ 320–200 °C (zircon partial annealing zone, ZPAZ; Tagami et 

al. 1998) with a slow cooling rate of ~ 6–9 °C/Ma (Figs. 6–8) 

was revealed by new ZFT data of 61.5 ± 2.7 to 55.6 ± 2.8 Ma 

(Figs.  3,  6–8).  These  Palaeocene  ages  can  be  explained  by 

slower or delayed exhumation of the western portion of the 

Veporic metamorphic dome with respect to its central part (cf. 

Kráľ 1977; Plašienka et al. 2007; Vojtko et al. 2016).

Additionally,  new AFT  data  of  37.2 ±1.8  to  22.1±1.4  Ma 

(Fig. 4) indicate that continuous slow cooling (~ 3–10 °C/Ma) 

progressed from ZPAZ to APAZ (temperature interval of 

~ 245 °C to 90 °C; Figs. 6–8) during the Eocene. Such slow 

cooling likely reflects erosion-controlled exhumation of the 

Fig. 7. Thermal modelling of AFT data: (from top to bottom: DTHR4 and DTHR5 samples) obtained by HeFTy program (Ketcham 2005). 

Results are displayed in time-temperature diagrams (left diagrams). For further explanation see Fig. 6.

Fig. 8.

 

Summary of litostratigraphy, palaeoclimatology, geochronology, and time-temperature record, indicating Mesozoic to Cenozoic geody-

namic evolution of the Vepor domain.  Explanations: Lithostratigraphy — V.L. Fm. – Vinica and Lysec formations; Palaeoclimatology — 

oxygen isotope curve (δ

18 

O) for Cenozoic (modified according to Zachos et al. 2001); Time-temperature record — ZPAZ, APAZ – zircon and 

apatite partial annealing zones, dashed line represents idealized fit for the low-thermal evolution of the DTHRI01 and DTHRI02 samples and 

dot-dashed line represents idealized fit for the low-thermal evolution of the DTHRI03, DTHRI04, and DTHRI05 samples, computed values 

represent cooling rates in mm a year; TE – tectonic events, E/D – exhumation vs. denudation, V – volcanic activity.

background image

295

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

background image

296

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

southern Veporic crystalline basement from beneath the over-

lying complexes formed by the thin pile of the Drienok–

Vernár–Muráň cover nappe system and, probably, by sediments 

of the Gosau Group (Fig. 9). However, we also assume the 

“secondary burial” of the Vepor Unit beneath these complexes. 

Consequently, the emplacement of the thin Drienok–Vernár–

Muráň  cover  nappes  into  its  final  position  should  have 

occurred after the final stages of the Veporic Unit exhumation 

(after 55 Ma), but definitively before the transgression of 

Central Carpathian Palaeogene Basin (before 35 Ma) or the 

Southern Slovak Basin sequences. This assumption is sup por-

ted by an important difference between the Alpine tempera-

tures determined for the uppermost level of the Veporic Unit 

(~ 350 °C,  based  on  metamorphic  mineral  assemblage  and 

ZFT data; Lupták et al. 2003; Jeřábek et al. 2008a; Vojtko et al. 

2016)  and  for  the  lowermost  level  of  the  Drienok–Vernár–

Muráň  nappe  system  (~ 150 °C  based  on  conodont  colour 

alteration index; Havrila 2011), excluding their common 

meta morphic evolution. Moreover, occurrences of the cover 

nappes with the Gosau Group in the study area during the 

Eocene–Oligocene is also proved by variegated Oligocene to 

Early Miocene transgressive conglomerates of the Southern 

Slovak Basin, which are composed of pebbles from several 

Eo-Alpine units (e.g., Vass & Elečko 1982; Vass et al. 1989, 

2007).

Additionally, the perturbed AFT ages (~ 37–22 Ma) point to 

the existence of pronounced palaeorelief during the AFT sys-

tem closure. It is not definitely clear, however, whether this 

palaeorelief was related to the huge erosional remnants of the 

Silicic nappe pile in the study area, or to the Late Eocene to 

Oligocene extension-related deepening of Palaeogene basins 

(Soták et al. 2001; Kováč et al. 2016). However, the AFT ages 

point rather to the second option.

Modelling of the AFT parameters has provided a fairly clear 

picture about the low-temperature thermal evolution of the 

southern Veporic crystalline basement since the Late Eocene 

(Figs.  6  and  7).  Based  on  the  strongly  reduced  mean  track 

lengths and scarcity of long tracks, the t-T paths exhibited two 

cooling groups with respect to their cooling rate. The first 

group (DTHRI01 and DTHRI02 samples) represents slow 

cooling or prolonged residence in the APAZ with cooling rate 

of  ~ 3 °C/Ma.  On  contrary,  the  second  group  (DTHRI03, 

DTHRI04, and DTHRI05 samples) is characterised by slightly 

faster cooling in the APAZ with cooling rate of ~ 8–10 °C/Ma. 

Fig. 9. Mesozoic to Cenozoic geodynamic evolution of the Vepor Mountains and their surroundings.

background image

297

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

However, both groups indicate the Late Eocene to Oligocene 

continual cooling up to present-day temperatures (Figs. 6–8).

The final stage of the Late Eocene erosion of the main Vepor 

area can be related to the planation. This planation episode is 

generally related to in situ chemical weathering and formation 

of kaolin weathering crust in the Vepor area conditioned by 

high global annual temperature and humidity (Fig. 8). There is 

no direct evidence about this planation stage in the study area, 

but we suppose that the basal formation (Skálnik Member of 

the  Číž  Formation;  Early/Late  Oligocene  boundary)  of  the 

Southern Slovak Basin (e.g., Vass et al. 1989, 2007) likely 

contains kaolin transported from the study area. Most pro-

bably, abrasion during slow Eocene transgression played 

an important role in the final stage of formation of the first 

Cenozoic planation surface. Nevertheless, in many places the 

Oligocene to Lower Miocene sea transgressed onto the Veporic 

and Gemeric crystalline basements again (Fig. 9; e.g., Soták   

et al. 2005; Vass et al. 2007; Kováč et al. 2016; Vojtko et al. 

2016).

A maximum burial of the Veporic Unit beneath this post-

nappe sedimentary sequence is considered to be in the Late 

Oligocene and coincides with deposition of the Huty Fm. 

(Soták et al. 2001) in the external part of the Central Western 

Carpathians  and  also  with  deposition  of  the  Číž  Fm.  in  the 

Southern Slovak Basin (Vass & Elečko 1982; Vass et al. 1989, 

2007). In the Veporic Unit, the evidence for the Oligocene 

burial is found in the Brezno Depression where at least 800 m 

of the Upper Eocene to Oligocene strata is still preserved 

(Planderová  1966;  Pulec  1966;  Sitár  1966).  Small  erosive 

remnants have also been preserved in the vicinity of Tisovec 

town (cf. Klinec 1976; Vojtko 2000, 2003; Plašienka & Soták 

2001; Soták et al. 2005). Nevertheless, the Oligocene deposits 

could not be thick enough because there are no indications of 

AFT system reheating (Figs. 8 and 9; based on Vojtko et al. 

2016 and data therein).

After the deposition of the Oligocene to Lower Miocene 

sedimentary sequence, the prolonged erosional exhumation of 

the Vepor area can be assumed. The early Miocene erosion in 

a humid and warm climate nearly completely removed older 

Cenozoic sediments and remnants of superficial nappes. Thus, 

the Middle Miocene volcanism likely occurred here in a rela-

tively  flat  landscape  forming  the  second  Cenozoic  palaeo-

surface (Figs. 8 and 9) favourable for supergene kaolinization. 

Remnants of kaolin weathering crust indicate that the Veporic 

granitoid basement must have experienced a period of tectonic 

quiescence and was exposed to intensive chemical weathering 

(Kraus 1989). Consequently, the so-called mid-mountain level 

is  probably  the  third  Cenozoic  palaeosurface,  remnants  of 

which are widespread in the modern relief of the Western 

Carpathians. Traditionally it is considered to be the Upper 

Miocene surface, but it can integrate also remnants of older 

palaeosurfaces (Lukniš 1964; Minár 2003) as in the eastern 

part of the Veporic massif where inheritance of Eocene plana-

tion  surfaces  (cf.  Vojtko  et  al.  2016)  and  it

s rejuvenation 

during the early Miocene was documented

. In contrast, the 

scattered AFT ages from ~ 37 Ma to 22 Ma from almost the 

same altitude level beneath the mid-mountain level indicate 

enhanced topography during AFT system closure and do not 

support preservation of the Eocene planation surface in this 

locality.

 However, uncovering and integration of the early 

Miocene planation surface into mid-mountain level cannot be 

excluded.

Formation and erosion of the Neogene stratovolcanoes

Tectonic quiescence period in the Early Miocene was 

replaced by lithospheric stretching, intramontane basins for-

mation, and volcanism in the Central and Internal Western 

Carpathians. In the study area, the volcanic activity started in 

the south-western part by Langhian stratovolcanic suite 

(Konečný et al. 1998a,b) belonging to the Javorie Stratovolcano 

and Langhian to Serravallian Šútovka Statovolcano (Šimon et 

al. 2013). Later on, after the period of volcanic and tectonic 

quiescence (lasted about 1 million years), the volcanic activity 

was renewed and progressed towards the central part of the 

Veporic  domain  (Figs.  8  and  9).  The  Poľana  Stratovolcano 

was formed during the Serravallian and its remnants are the 

best preserved in the recent relief. Most probably, the youngest 

stratovolcano was represented by the Vepor Stratovolcano 

(late Serravallian; Konečný et al. 2015a,b), but on the contrary 

it is nearly totally missing in the recent relief. The products of 

the Serravallian Poľana and Vepor stratovolcanoes probably 

completely covered and conserved the older planation surface. 

The total thickness does not exceed more than 1.5 km, because 

the AFT system was not reheated during the Neogene in the 

study area.

After the volcanic activity ceased, erosional processes 

removed almost the whole volcanic cone of the Vepor 

Stratovolcano, significantly destroyed the Serravallian Javorie 

stratovolcanic  cone  and  slightly  disrupted  also  the  Poľana 

Stratovolcano from the Late Miocene. Isostatically counter-

balanced uplift and erosion of the Veporic domain most pro-

bably quickly uncovered the Lower Miocene planation surface 

on the Veporic crystalline basement from beneath the volcanic 

structure (Figs. 8 and 9). After the intensive mechanical 

weathering, the period of tectonic quiescence dominated by 

chemical weathering occurred and caused the third phase of 

planation, as well as formation of small kaolin crusts that 

developed not only on the Veporic crystalline basement, but 

also on the volcanic and carbonate rocks (Fig. 8; e.g., Lukniš 

1964; Kraus 1989; Gaál 2008). The existence of this phase of 

planation is supported by formation of planation surfaces on 

the Serravallian volcaniclastics rocks in the periphery of the 

Veporic area (e.g., Hájna Hora, Pokoradz, and Blh highlands; 

Fig. 1), as well as 

extensive remnants of planation surfaces 

inside the older neovolcanic mountains in the west (Kremnické 

vrchy, Ostrôžky). Superposition of the youngest Serravallian 

lava flows on truncated older volcanosedimentary formations 

points to an integration of older surfaces into the Late Miocene 

mid-mountain level in altitude of ~ 1000 m a.s.l.

 Exhumation 

of older planation surfaces and integration of extensive depo-

sitional volcaniclastic plains enabled formation of a stepped 

background image

298

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

flat relief that occupied majority of the region, excluding the 

Poľana  Stratovolcano.  This  type  of  planation  surface  was 

called a tectoplain due to a complex long-term development in 

prevailing extensional tectonic regime (Minár 2003; Minár et 

al. 2011). During the Pontian to Pliocene (~ 6–3 Ma), the tec-

tonic quiescence period was replaced by exhumation which 

caused that the kaolin weathering crust to be washed away and 

deposited  in  the  Poltár  Fm.  of  the  Lučenec  Basin  (Fig.  8). 

Transportation and deposition of this weathered crust from the 

crystalline basement was controlled by depositional environ-

ments. Basically, the quartzitic sand abundant in kaolin  depo sits 

derived from granitoids was transported to the alluvial–lacus-

trine environment where it was accumulated on northern 

slopes of the basin. Clays were ultimately eroded and washed 

out and deposited in the basin where they form a matrix of 

gravels and sands (Poltár Fm.).

The present-day morphology of the Vepor Mountains, 

 characterised by sharply cut valleys to the crystalline base-

ment (Upper Ipeľ river, Rimavica river or Kamenistý potok 

creek), points to an accelerated Pliocene and Quaternary uplift 

(Figs. 8 and 9), which was probably controlled by erosion- 

induced isostatic adjustment of the area after the removal of 

a considerable amount of the volcanic complexes from this 

region (especially the Vepor Stratovolcano).

Conclusions

In order to provide an insight into the morphotectonic evo-

lution  of  the  external  zone  of  the  southern  Veporic  Unit, 

an internal part of the Eo-Alpine (Cretaceous) orogenic wedge 

of the Central Western Carpathians, a combination of geochro-

nology together with regional geological, sedimentological, 

and geomorphological investigations was used. Based on this 

research, several principal Alpine tectono-thermal stages of 

burial and exhumation processes can be defined.

During the 

Eo-Alpine Early Cretaceous nappe stacking, the 

Veporic crystalline basement was buried beneath the 

north-

ward overthrusting Gemeric Unit and overlying Jurassic 

Meliata accretionary complexes. The crystalline basement 

was buried at least to

  the  depth  of  ~ 15 km  and  suffered 

a green schist facies metamorphic overprint. In this early con-

vergent stage, the Veporic Unit underwent an internal thicke-

ning and shortening which led to the formation

 of a penetrative 

subhorizontal mylonitic fabric.

After the Early Cretaceous burial, a major exhumation 

phase started and most likely it was associated with two 

 distinct cooling mechanisms related to underthrusting of the 

northerly Tatric–Fatric crust. The first exhumation and cooling 

from ~ 400 to 350 ºC, as a result of initial underthrusting and 

Veporic unroofing, took place before ~ 80 Ma.

Since the Late Cretaceous, a continual underthrusting led to 

a passive en-block exhumation of the already finalised internal 

structure of the Veporic Unit. I

n the western portion of the 

Southern Veporic Unit, the Palaeocene slow cooling through 

the temperature interval of ~ 320–200 °C was revealed, which 

is approx. 10 Ma later than in the central part of this unit. 

During the Early Eocene, a deceleration of exhumation rate in 

temperature  conditions  from  ~ 250  to  90 °C  (temperature 

interval between APAZ and ZPAZ medians) was computed, 

which most likely reflects burial of the Southern Veporic crys-

talline basement beneath the thin Silicic superficial nappe sys-

tem and the Gosau Group strata.

The slow cooling continued up to the latest Eocene to 

Oligocene when the basement rocks reached the temperature 

zone of ~ 120–60 °C. This process can be related to subsequent 

erosion of the overlying strata. In many places the Eocene ero-

sion was efficient enough, because the Oligocene to Lower 

Miocene strata were deposited directly onto the Veporic base-

ment. At this time, the first Cenozoic planation surface with 

kaolin weathering crust was probably formed in the Vepor 

area. However, disturbed AFT ages indicate the existence of 

pronounced relief in the study site. Palaeotopography was 

related either to preservation of huge relics of the Drienok–

Vernár–Muráň  cover  nappes  in  the  southern  part  of  the  

study area, or to the Late Eocene to Oligocene extension- 

related deepening trend of the Central Carpathian Palaeogene  

Basin.

The Early Miocene is characterised by a period of tectonic 

quiescence. Slow erosion in a humid and warm climate led to 

the formation of broad areas of subdued relief favourable for 

supergene  kaolinization.  Most  likely,  the  second  Cenozoic 

planation surface was formed in the Vepor domain in this 

period. The tectonic quiescence period in the Early Miocene 

was replaced by Middle Miocene volcanic activity. The volca-

nic products completely covered the early Miocene palaeo-

surface and were probably a crucial reason for its preservation 

in many places.

After the cessation of volcanic activity, a tectonic quies-

cence period prevailed during the Late Miocene. At this time, 

an isostatically compensated erosion most probably quickly 

removed a lot of the Middle Miocene volcanic structures and 

uncovered the second Cenozoic planation surface developed 

on the Veporic crystalline basement. During the tectonic 

 quiescence period, this planation surface was remodelled and 

significantly lowered by intensive mechanical and chemical 

weathering and gradual denudation accompanied by forma-

tion of the third Cenozoic planation surface, as well as small 

amount of kaolin crust not only on the Veporic crystalline 

basement, but also on the flattened volcanic rocks. Thus the 

mid-mountain level, planation surface preserved till now in 

the central parts of the Vepor and surrounding mountains, has 

a polygenetic character of a tectoplain. It is a result of a com-

plex history including repeated erosion, peneplanation, and 

exhumation during a 

mostly extensional tectonic regime.

Since the Pontian, erosional processes of the Veporic crys-

talline basement led to transportation and deposition of the 

weathering crust into the alluvial to lacustrine environments 

on  the  northern  flanks  of  the  Lučenec  and  Rimava  basins 

(Poltár Fm.). The final shaping of the Vepor Mountains has 

been linked to a new accelerated tectonic activity since the 

Pliocene.

background image

299

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Acknowledgements:

 The work was financially supported by 

the Slovak Research and Development Agency under the con-

tracts Nos. APVV-0315-12, APVV-0625-11, APVV-0099-11, 

APVV-15-0050, by the VEGA agency under contract Nos. 

1/0193/13,  1/0650/15,  and  1/0602/16  and  by  the  by  the 

 Research and Development Operational Programme funded 

by  the  ERDF  grant  ITMS  26210120024  and  ITMS 

26240220086. The authors wish to express their gratitude to 

Ján Madarás and an anonymous reviewer, as well as the hand-

ling editor (D. Plašienka) for their valuable suggestions which 

helped improve the manuscript.

References

Andrusov D. 1965: Geology of Czechoslovak Carpathians. Zv. III. 

Monograph, Veda, SAV, Bratislava, 1–392 (in Slovak).

Árkai P., Faryad S.W., Vidal O. & Balogh K. 2003: Very low-grade 

metamorphism of sedimentary rocks of the Meliata unit, Western 

Carpathians, Slovakia: implications of phyllosilicate characteris-

tics. Int. J. Earth Sci. 92, 68–85.

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

basalts in Southern and Central Slovakia. Západ. Karpaty, Sér. 

Geol. 7, 113–126.

Bezák V., Jacko S., Janák M., Ledru P., Petrík I. & Vozárová A. 1997: 

Main Hercynian lithotectonic units of the Western Carpathians. 

In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geological evolu-

tion of the Western Carpathians. Mineralia Slov. 261–268.

Bezák V., Dublan L., Hraško Ľ., Konečný V., Kováčik M., Madarás J., 

Plašienka D. & Pristaš J. 1999a: Geological map of the Sovenské 

rudohorie Mts. — western part (1:50,000). Vyd. D. Štúra, GS SR

Bratislava.

Bezák V., Hraško L., Kováčik M., Madarás J., Siman P., Pristaš J., 

Dublan  L.,  Konečný V.,  Plašienka  D., Vozárová A.,  Kubeš  P., 

Švasta J., Slavkay M. & Liščák P. 1999b: Explanations to Geolo-

gical map of the Slovenské rudohorie Mts. — western part  

(M 1:50,000). GÚDŠ, Bratislava, 1–178.

Bezák V., Broska I., Ivanička J., Reichwalder P., Vozár J., Polák M., 

Havrila M., Mello J., Biely A., Plašienka D., Potfaj M.,  

Konečný V., Lexa J., Kaličiak M., Žec B., Vass D., Elečko M., 

Janočko  J.,  Pereszlényi  M.,  Marko  F.,  Maglay  J.  &  Pristaš  J. 

2004: Tectonic Map of Slovak Republic. MŽP  SR  –  ŠGÚDŠ

Bratislava.

Biely A. 1989: The geological structure of the West Carpathians.  

In: Rakús M., Dercourt J. & Nairn A.E.M. (Eds.), Evolution of 

the Northern Margin of Tethys, Vol II. Mémoire de la Société 

Géologique de France, Nouvelle Série No. 154 (II), Paris,  

51–57.

Braun J. 2002: Quantifying the effect of recent relief changes on age–

elevation relationships. Earth Planet. Sci. Lett. 200, 331–343.

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

Devonian/Mississippian I-type granitoids in the Western Car-

pathians: A subduction-related hybrid magmatism. Lithos  

162–163, 27–36.

Bukovská Z., Jeřábek P., Lexa O., Konopásek J., Janák M. & Košler J. 

2013: Kinematically unrelated C–S fabrics: an example of 

 extensional shear band cleavage from the Veporic Unit (Western 

Carpathians). Geol. Carpath. 64, 103–116.

Burtner R.L., Nigrini A. & Donelick R.A. 1994: Thermochronology 

of Lower Cretaceous source rocks in the Idaho-Wyoming thrust 

belt. Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull. 78, 10, 1613–1636.

Csontos L., Nagymarosy A., Horváth F. & Kováč M. 1992: Tertiary 

evolution of the Intra-Carpathian area: A model. Tectonophysics 

208, 221–241.

Dallmeyer  R.D.,  Neubauer  F.,  Handler  R.,  Fritz  H.,  Müller  W.,  

Pana  D.  &  Putiš  M.,  1996:  Tectono-thermal  evolution  of  the 

 internal Alps and Carpathians: Evidence from 

40

Ar/

39

Ar mineral 

and whole-rock data. Eclogae Geologicae Helvetiae 89, 203–227.

Donelick R.A. 1993: Apatite etching characteristics versus chemical 

composition. Nucl. Tracks Radiat. Meas. 21, 4, 604.

Donelick R.A., Ketcham R.A. & Carlson W.D. 1999. Variability of 

apatite fission-track annealing kinetics: I. Experimental results. 

Am. Mineral. 84, 1224–1234.

Dublan  L.,  Bezák  V.,  Bujnovský  A.,  Halouzka  R.,  Hraško  Ľ.,  

Vozárová A. & Vozár J. 1997a: Geological map of the Poľana 

Mts. (1:50,000). GSSR, Bratislava.

Dublan L., Bezák V., Biely A., Bujnovský A., Halouzka A., Halouzka 

R., Hraško Ľ., Köhlerová M., Marcin D., Onačila D., Scherer S., 

Vozárová A., Vozár J. & Žaková E. 1997b: Explanations to geolo-

gical map of the Poľana Mts. (1:50,000). GSSR, Bratislava, 1–238.

Dunkl I. 2002: TRACKKEY: a Windows program for calculation and 

graphical presentation of fission track data. Comput. Geosci. 28, 

3–12.

Evans J.S., Oakleaf J., Cushman S. A. & Theobald D. 2014: An Arc-

GIS Toolbox for Surface Gradient and Geomorphometric 

 Modeling, version 2.0-0. Available: http://evansmurphy.wix.

com/evansspatial. Accessed: 24.5.2016

Faryad S.W. 1995: Phase petrology and P-T conditions of mafic 

blueschists from the Meliata unit, Western Carpathians, Slova-

kia. J. Metamorph. Geol. 13, 701–714.

Faryad  S.W.  &  Henjes-Kunst  F.  1997:  K–Ar  and Ar–Ar  age  con-

straints of the Meliata blueschist facies rocks, the Western Car-

pathians (Slovakia). Tectonophysics 280, 141–156.

Finger F., Broska I., Haunschmid B., Hraško L., Kohút M., Krenn E., 

Petrík I., Riegler G. & Uher P. 2003: Electron-microprobe dating 

of monazites from Western Carpathian basement granitoids: plu-

tonic evidence for an important Permian rifting event subsequent 

to Variscan crustal anatexis. Int. J. Earth Sci. 92, 86–98.

Froitzheim N., Plašienka D. & Schuster R. 2008: Alpine tectonics of 

the Alps and Western Carpathians. In: McCann T. (Ed.): The 

geo logy of Central Europe. Geol. Soc., London, 1141–1232.

Gaál Ľ. 2008: Geodynamics and development of caves in the Slovak 

Karst.  Speleologia Slovaca  1,  1–166  (in  Slovak  with  English 

summary).

Galbraith R.F. 1981: On statistical models for fission track counts. 

Math. Geol.13, 6, 471–478.

Galbraith  R.F.  &  Laslett  G.M.  1993:  Statistical  models  for  mixed 

 fission track ages. Nucl. Tracks 21, 459–70.

Gašpariková V. 1986: Occurrence of Upper Cretaceous in the Rimava 

Basin.  Správy o geol. výsk., Regionálna Geológia Západných 

Karpát 21, 97–100 (in Slovak).

Gleadow A.J.W. 1981: Fission-track dating methods: what are the real 

alternatives? Nucl. Tracks 5, 3–14.

Glotzbach C., Braun J., van der Beek P. 2015: A Fourier approach for 

estimating and correcting the topographic perturbation of 

low-temperature thermochronological data. Tectonophysics 649, 

115–129.

Green P.F. 1981: A new look at statistics in fission-track dating. 

 Nuclear Track 5, 77–86.

Haider V.L., Kropáček J., Dunkl I., Wagner B. & von Eynatten H. 

2015: Identification of peneplains by multi-parameter assess-

ment of digital elevation models. Earth Surface Processes and 

Landforms, 40, 11, 1477–1492.

Halásová  E.,  Hudáčková  N.,  Holcová  K.,  Vass  D.,  Elečko  M.  & 

Pereszlényi  M.  1996:  Sea  ways  connecting  the  Fiľakovo/ 

Pétervására Basin with the Eggenburgian/Burdigalian open sea. 

Slovak Geol. Mag. 2, 125–136.

Havrila M. 2011: Hronicum: paleogeography and stratigraphy (Upper 

Pelson–Tuvalian), tectonic individualization and structure. Geol. 

Práce, ŠGÚDŠ, Bratislava, 117, 7–103 (in Slovak).

background image

300

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Hók  J.,  Kováč  P.  &  Madarás  J.  1993:  Extensional  tectonics  of  the 

western part of the contact area between the Veporicum and 

 Gemericum (Western Carpathians). Mineralia Slov. 25, 172–176 

(in Slovak).

Hók J., Šujan M. & Šipka F. 2014: Tectonic division of the Western 

Carpathians: an overview and a new approach. Acta Geol. Slov. 

6, 2, 135–143 (in Slovak with English Summary).

Hraško Ľ., Határ J., Huhma H., Mäntäri I., Michalko J. & Vaasjoki M. 

1999:  U/Pb  zircon  dating  of  the  Upper  Cretaceous  granite 

 (Rochovce type) in the Western Carpathians. Krystalinikum 25, 

163–171.

Hurford A.J. & Green P.F. 1983: The zeta age calibration of fission 

track dating. Isot. Geosci.1, 285–317.

Janák M., Plašienka D., Frey M., Cosca M., Schmidt S.T., Lupták B. 

& Méres Š. 2001: Cretaceous evolution of a metamorphic core 

complex, the Veporic unit, Western Carpathians (Slovakia): P–T 

conditions and in situ 

40

Ar/

39

Ar UV laser probe dating of 

metapelites. J. Metamorph. Geol. 19, 197–216.

Jeřábek  P.,  Stünitz  H.,  Heilbronner  R.,  Lexa  O.  &  Schulmann  K. 

2007: Microstructural-deformation record of an orogen-parallel 

extension in the Vepor Unit, West Carpathians. J. Struct. Geol. 

29, 1722–1743.

Jeřábek P., Janák M., Faryad S.W., Finger F. & Konečný P. 2008a: 

Polymetamorphic evolution of pelitic schists and evidence for 

Permian low-pressure metamorphism in the Vepor Unit, West 

Carpathians. J. Metamorph. Geol. 26, 465–485.

Jeřábek P., Faryad W.S., Schulmann K., Lexa O. & Tajčmanová L. 

2008b: Alpine burial and heterogeneous exhumation of Variscan 

crust in the West Carpathians: insight from termodynamic and 

argon diffusion modelling. J. Geol. Soc. 165, 479–498.

Jeřábek P., Lexa O., Schulmann K. & Plašienka D. 2012: Inverse duc-

tile thinning via lower crustal flow and fold-induced doming in 

the West Carpathian Eo-Alpine collisional wedge. Tectonics 31, 

TC5002. http://dx.doi.org/10.1029/2012TC003097.

Kantor R. & Wiegerová V. 1981: Radiometric ages of some basalts of 

Slovakia by 

40

Ar/

40

K method. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 32, 1, 

29–34.

Ketcham R.A. 2005: Forward and inverse modelling of flow-tem-

perature termochronometry data. Rev. Mineral. Geochem. 58, 

275–314.

Ketcham R.A., Donelick R.A. & Carlson W.D. 1999: Variability of 

apatite fission-track annealing kinetics; III. Extrapolation to 

 geologic time scales. Am. Mineral. 84, 1235–1255.

Ketcham R.A., Carter A., Donelick R.A., Barbarand J. & Hurford A.J. 

2007: Improved measurement of fission-track annealing in 

 apatite using c-axis projection. Am. Mineral. 92, 789–798.

Klinec A. 1966: On the structure and evolution of the Veporic crystal-

line unit. Zborník Geologických Vied, Západné Karpaty 6, 7–28 

(in Slovak with German summary).

Klinec  A.  1976:  Geological  map  of  the  Slovenské  rudohorie  and 

 Nízke Tatry Mts. (1:50 000). GÚDŠ, Bratislava.

Kohút  M.,  Stein  H.,  Uher  P.,  Zimmerman  A.  &  Hraško  Ľ.  2013: 

 Re-Os and U-Th-Pb dating of the Rochovce granite and its 

 mineralization (Western Carpathians, Slovakia). Geol. Carpath. 

64, 71–79.

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

 Central Slovakia Neogene Volcanic Field. Západ. Karpaty, Sér. 

Geol. 9, 1–203 (in Slovak with English summary).

Konečný V., Lexa J., Balogh, K. & Konečný P. 1995: Alkali basalt 

volcanism in Southern Slovakia – Volcanic forms and time evo-

lution. Acta Vulcanologica 7, 2, 167–171.

Konečný V. (Ed.), Bezák V., Halouzka R., Konečný P., Miháliková A., 

Marcin D., Iglárová Ľ., Panáček A., Štohl J., Žáková E., Galko 

I., Rojkovičová Ľ. & Onačila D. 1998a: Explanations to Geolo-

gical map of the Javorie Mts. (1:50,000). GSSR, Bratislava, 

1–248 (in Slovak).

Konečný V.  (Ed.),  Bezák V.,  Halouzka  R.,  Stolár  M.  &  Dublan  L. 

1998b: Geological map of the Javorie Mts. (1:50,000). GSSR

Bratislava.

Konečný V., Konečný P., Kubeš P. & Pécskay Z. 2015a: Paleovolca-

nic reconstruction of the Neogene Vepor stratovolcano (Central 

Slovakia), part I. Mineralia Slov. 47, 1, 1–76.

Konečný V., Konečný P., Kubeš P. & Pécskay Z. 2015b: Paleovolca-

nic reconstruction of the Neogene Vepor stratovolcano (Central 

Slovakia), part II. Mineralia Slov. 47, 2, 113–176.

Kováč M., Plašienka D., Soták J., Vojtko R., Oszczypko N., Less G., 

Ćosović V., Fügenschuh B. & Králiková S. 2016: Paleogene pa-

laeogeography and basin evolution of the Western Carpathians, 

Northern Pannonian domain and adjoining areas. Global Planet. 

Change 140, 9–27.

Kováčik M., Kráľ J. & Maluski H. 1996: Metamorphic rocks in the 

Southern Veporicum basement: their Alpine metamorphism and 

thermochronologic evolution. Mineralia Slov. 28, 185–202.

Kováčik M., Kráľ J. & Maluski H. 1997: Alpine reactivation of the 

southern Veporicum basement: metamorphism, 

40

Ar/

39

Ar dating, 

geodynamic model and correlation aspects with the Eastern 

Alps. In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geological 

Evolution of the Western Carpathians. Mineralia Slov. — Mono-

graph, 163–174.

Kozur H. & Mock R. 1973: Zum Alter und zur tektonischen Stellung 

der Meliata-Serie des Slowakischen Karstes. Geol. Zbor. Geol. 

Carpath. 24, 365–374.

Kozur H. & Mock R. 1997: New paleographic and tectonic interpre-

tations in the Slovakian Carpathians and their implications for 

correlations with the Eastern Alps. Part II: Inner Western Car-

pathians. Mineralia Slov. 29, 164–209.

Kráľ J. 1977: Fission track ages of apatites from some granitoid rocks 

in West Carpathians. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 28, 2, 269–276.

Králiková S. 2013: Low-thermal evolution of the Central Western 

Carpathian rock complexes during the Alpine tectogenesis. PhD. 

Thesis, Comenius University, Faculty of Natural Sciences

Bratislava, 1–130.

Kraus I. 1989: Kaolins and kaolinite clays of the Western Carpathians. 

Západné Karpaty, Sér. Mineral. Petrol. Geochém. Metalogen. 

13, Bratislava, 1–287.

Lacika J. 1993: Morphostructural analysis of Poľana Mts. Geografický 

časopis 45, 2–3, 233–250 (in Slovak).

Lačný A., Plašienka D. & Vojtko R. 2016: Structural evolution of the 

Turňa  Unit  constrained  by  the  fold  and  cleavage  analyses 

 (Western  Carpathians).  Geol. Carpath. 67, 2, 177–193.

Lexa J. & Konečný V. 1998: Geodynamic aspects of the Neogene to 

Quaternary volcanism. In: Rakús M. (Ed.): Geodynamic deve-

lopment of the Western Carpathians. Geol. Surv. Slov. Rep., 

 Dionýz Štúr Publisher, 219–240.

Lexa J., Konečný V., Kaličiak M. & Hojstričová V. 1993: Distribution 

of volcanics in the Carpathian-Pannonian region in space and 

time. In: Rakús M. & Vozár J. (Eds.): Geodynamic model and 

deep structure of the Western Carpathians. Konf., Symp., Sem., 

GÚDŠ Bratislava, 57–69 (in Slovak).

Lexa O., Schulmann K. & Ježek J. 2003: Cretaceous collision and 

indentation in the West Carpathians: View based on structural 

analysis and numerical modeling. Tectonics 22, 6, 1066.

Lukniš M. 1964: Remnants of old planation surfaces in the Czecho-

slovak Carpathians. Geografický  Časopis  16,  3,  289–298  (in 

Slovak).

Lupták  B.,  Janák  M.,  Plašienka  D.  &  Schmidt  S.T.  2003:  Alpine  

low-grade metamorphism of the Permian-Triassic sedimentary 

rocks from the Vepor Superunit, western Carpathians: phyllo-

silicate composition and “crystallinity” data. Geol. Carpath. 54,  

367–375.

Lupták  B., Thöni  M.,  Janák  M.  &  Petrík  I.  2004:  Sm–Nd  isotopic 

chronometry of garnets from the Veporic Unit, Western 

background image

301

GEOLOGICAL EVOLUTION OF THE SW VEPORIC UNIT BASED ON FT AND MORPHOTECTONICS

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

 Carpathians: Some preliminary age results and P-T constraints. 

Geolines 17, 66.

Madarás J., Hók J., Siman P., Bezák V., Ledru P. & Lexa O. 1996: 

Extension tectonics and exhumation of crystalline basement of 

the Veporicum unit (Central Western Carpathians). Slovak Geol. 

Mag. 3–4, 179–183.

Maluski H., Rajlich P. & Matte P. 1993: 

40

Ar–

39

Ar dating of the Inner 

Carpathians Variscan basement and Alpine mylonitic over-

printing. Tectonophysics 223, 313–337.

Mello J. 1979: Belong the higher Subtatric nappes and the Silica 

nappe to the Gemeric unit? Mineralia Slov. 11, 3, 279–281 (in 

 Slovak).

Méres Š. & Hovorka D. 1991: Alpine metamorphic recrystallization 

of the pre-Carboniferous metapelites of the Kohút crystalline 

complex (the Western Carpathians). Mineralia Slov. 23, 435–442.

Michalko J., Bezák V., Kráľ J., Huhma H., Mantari I., Vaasjoki M., 

Broska I. & Hraško L. 1998: U/Pb data of the Veporic granitoids 

(Western Carpathians). Krystalinikum 24, 91–104.

Milovský R. & Plašienka D., 2007: pT-conditions and age of thrusting 

of some West-Carpathian thin-skinned nappes. In: 8

th

 Workshop 

on Alpine Geological Studies Davos/Switzerland 10.-12. Octo-

ber 2007. Abstract Volume, Alpine Workshop, 46–47.

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

plain: outline of the work hypothesis. 

Geografický časopis 55, 2, 

141–158.

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

M.  &  Zeyen  H.  2011:  New  morphostructural  subdivision  of  

the Western Carpathians: An approach integrating geodynamics 

into targeted morphometric analysis. Tectonophysics 502, 1–2,  

158–174.

Mišík M. 1978: Continental, brackish and hypersaline facies in the 

Mesozoic of the Central Carpathians and the problem of emerged 

areas. In: Vozár J., Marschalko R., Mišík M. & Nemčok J. (Eds.): 

Paleogeographical evolution of the West Carpathians. Geolog-

ický ústav Dionýza Štúra, Bratislava, 35–42.

Mišík M. & Sýkora M. 1980: Jura der Silica-Einheit rekonstruktiert 

aus geröllen und oberkretazische Süsswasser-Kalke des Geme-

rikums. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 31, 239–262.

Mišík M., Chlupáč I. & Cicha I. 1985: Stratigraphical and historical 

geology. SPN, Bratislava, 1–570 (in Slovak).

Novotná N., Jeřábek P., Pitra P., Lexa O. & Racek M. 2015: Repeated 

slip  along  a  major  decoupling  horizon  between  crustal-scale 

nappes of the Central Western Carpathians documented in the 

Ochtiná tectonic mélange. Tectonophysics 646, 50–64.

Planderová E. 1966: Palynological evaluation of Tertiary in the intra-

montane basins of the central Western Carpathians. Manuscript, 

archive ŠGÚDŠ, Bratislava (in Slovak).

Plašienka D. 1993: Structural pattern and partitioning of deformation 

in the Veporic Federata cover unit (Central Western Carpathi-

ans). In: Rakús M. and Vozár J. (Eds.): Geodynamický model 

a hlbinná stavba Západných Karpát. Konf., Symp., Sem., GÚDŠ

Bratislava, 269–277.

Plašienka D. 2003: Development of basement-involved fold and 

thrust structures exemplified by the Tatric-Fatric-Veporic nappe 

system of the Western Carpathians. Geodin. Acta 16, 21–38.

Plašienka D. & Soták J. 2001: Stratigraphic and tectonic position of 

Carboniferous  sediments  in  the  Furmanec  Valley  (Muráň 

 Plateau, Central Western Carpathians). Mineralia Slov. 33, 29–44.

Plašienka D., Grecula P., Putiš M., Kováč M. & Hovorka D. 1997: 

Evolution and structure of the Western Carpathians: an over-

view. In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geological 

evolution of the Western Carpathians. Mineralia Slov. — Mono-

graph, Bratislava, 1–24.

Plašienka D., Janák M., Lupták B., Milovský R. & Frey M. 1999: 

Kinematics and metamorphism of a Cretaceous core complex: 

the Veporic Unit of the Western Carpathians. Phys. Chem.  

Earth (A) 24, 651–658.

Plašienka D., Broska I., Kissová D. & Dunkl I., 2007: Zircon fission- 

track dating of granites from the Vepor–Gemer Belt (Western 

Carpathians): constraints for the Early Alpine exhumation histo-

ry. J. Geosci. 52, 113–123.

Poller U., Uher P., Janák M., Plašienka D. & Kohút M. 2001: Late 

Cretaceous age of the Rochovce granite, Western Carpathians, 

constrained by U–Pb single-zircon dating in combination with 

cathodoluminiscence imaging. Geol. Carpath. 52, 41–47.

Pulec  M.  1966:  Geological  investigation  of  Tertiary  intramontane 

 basins of the Central Western Carpathians. Open File Report  – 

Geofond, Bratislava, 1–185 (in Slovak).

Putiš M., Filová I., Korikovsky S.P., Kotov A.B. & Madarás J. 1997: 

Layered metaigneous complex of the Veporic basement with fea-

tures of the Variscan and Alpine thrust tectonics (the Western 

Carpathians).  In:  Grecula  P.,  Hovorka  D.  &  Putiš  M.  (Eds.): 

Geological evolution of the Western Carpathians. Mineralia 

Slov. — Monograph, Bratislava, 176–196.

Putiš  M.,  Frank W.,  Plašienka  D.,  Siman  P.,  Sulák  M.  &  Biroň A. 

2009: Progradation of the Alpidic Central Western Carpathians 

orogenic wedge related to two subductions: constrained by 

40

Ar/

39

Ar ages of white micas. Geodin. Acta 22, 1, 31–56.

Putiš M., Danišík M., Ružička P. & Schmiedt I. 2014: Constraining 

exhumation pathway in an accretionary wedge by (U–Th)/He 

thermochronology — Case study on Meliatic nappes in the 

Western Carpathians. J. Geodyn. 81, 80–90.

Putiš M., Yang Y.-H., Koppa M., Dyda M. & Šmál P., 2015: U/Pb 

LA–ICP–MS age of metamorphic–metasomatic perovskite from 

serpentinized harzburgite in the Meliata Unit at Dobšiná, Slova-

kia: Time constraint of fluid-rock interaction in an accretionary 

wedge. Acta Geol. Slov. 7, 63–71.

Safran E.B. 2003: Geomorphic interpretation of low-temperature 

thermochronologic data: Insights from two-dimensional thermal 

modeling. J. Geophys. Res. 108, B4, 2189.

Siman P., Johan V., Ledru P., Bezák V. & Madarás J. 1996: Deforma-

tion and P-T conditions estimated in “layered migmatites” from 

southern part of Veporicum crystalline basement (Western 

 Carpathians,  Slovakia).  Slovak Geol. Mag. 3–4, 209–213.

Soták J., Pereszlényi M., Marschalko R., Milička J. & Starek D. 2001: 

Sedimentology and hydrocarbon habitat of the submarine-fan 

deposits of the Central Carpathian Paleogene Basin (NE Slova-

kia). Mar. Petrol. Geol. 18, 87–114.

Soták J., Plašienka D. & Vojtko R. 2005: Paleogene sediments of the 

Veporic zone — biostratigraphical data from new occurrences 

NNW of Tisovec. Mineralia Slov.  Geovestník 37, 13–14 

 

(in Slovak).

Sitár V. 1966: Report on age of Tertiary deposits of the Breznianska 

kotlina depression based on macroflora. Open  File  Report  – 

 archive  ŠGÚDŠ, Bratislava (in Slovak).

Šimon L., Kollárová V., Kováčiková M. & Šimonová B. 2013: Geo-

logical mapping of volcanic rocks nearby of areas Kyslinky of 

the Polana mountain. Geologické práce, Správy 122, 57–77 (in 

Slovak).

Sztanó  O.  1994:  The  tide-influenced  Pétervására  sandstone,  Ealry 

Miocene, Northern Hungary. Geologica-Ultraiect. (Utrecht) 

120, 1–154.

Tagami T., Galbraith R.F., Yamada R. & Laslett G.M. 1998: Revised 

annealing  kinetics  of  fission  tracks  in  zircon  and  geological 

 implications. In: Van den haute P. & De Corte F. (Eds.): Advan-

ces in Fission-track Geochronology. Kluwer Academic Publishers

Dordrecht, Netherlands, 99–112.

Tari G., Báldi T. & Báldi-Beke M. 1993: Paleogene retroarc flexural 

basin beneath the Neogene Pannonian Basin: a geodynamic 

model. Tectonophysics 226, 433–455.

Urbánek J. 2002: Geomorphological aporias. Geomorphologia Slo-

vaca 2 1, 5–12 (in Slovak).

background image

302

VOJTKO, KRÁLIKOVÁ, ANDRIESSEN, PROKEŠOVÁ, MINÁR and JEŘÁBEK

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 4, 285 – 302

Valla P.A., van der Beek P.G. & Braun J. 2011: Rethinking low-tem-

perature thermochronology data sampling strategies for quantifi-

cation of denudation and relief histories: a case study in the 

French western Alps. Earth Planet. Sci. Lett. 30, 309–322.

Vass D. 1977: The Príbelce beds, their sedimentary structures and 

genesis. Záp. Karp., Sér. Geol. 2, 145–198 (in Slovak).

Vass D. 1995: Global sea level changes reflected on Northern margin 

of  the  Hungarian  Paleogene  the  Fiľakovo  and  Novohrad 

(Nógrad)  Lower  Miocene  Basins  (South  Slovakia).  Mineralia 

Slov. 27, 3, 193–206.

Vass D. 2002: Lithostratigraphy of the Western Carpathians. Neogene 

and Buda Paleogene. Monograph, ŠGÚDŠ, Bratislava, 1–202.

Vass  D.  &  Elečko  M.  1982:  Kiscelian  to  Eggenburgian  lithostrati-

graphic units in Rimavská kotlina (depression) and Cerová 

 vrchovina Mts. (South Slovakia). Geol. Práce, Spr. 77, 111–124 

(in Slovak).

Vass D. & Kraus I. 1985: Two basalts of different age in Southern 

Slovakia and their relation to the Poltár Formation. Mineralia 

Slov. 17, 5, 435–440.

Vass D., Elečko M., Pristaš J., Lexa J., Hanzel V., Modlitba I., Jánová 

V., Bodnár J., Husák Ľ., Filo M., Májovský J. & Linkeš V. 1989: 

Geology of the Rimavská kotlina Basin. Monograph, GÚDŠ

Bratislava, 1–162.

Vass D., Töröková I. & Elečko M. 2001: The Čierna lúka Member 

— Upper Cretaceous in the substratum of the Rimavská kotlina 

depression: lithological and petrological characterisation. Geol. 

Práce, Spr. 105, 23–27 (in Slovak).

Vass D., Elečko M., Konečný V. (Eds.), Krippel M., Kubeš P., Lexa J., 

Pristaš J., Zakovič M., Vozár J., Vozárová A., Bodnár J., Husák 

Ľ., Filo M., Lacika J. & Linkeš V. 2007: Geology of the Lučenská 

kotlina Depression and Cerová vrchovina Upland. Monograph, 

ŠGÚDŠ, Bratislava, 1–284.

Vojtko R. 2000: Are there tectonic units derived from the Meliata- 

Hallstatt trough incorporated into the tectonic structure of the 

Tisovec Karst? (Muráň karstic plateau, Slovakia). Slovak Geol. 

Mag. 6, 335–346.

Vojtko R. 2003: Structural analysis of faults and geodynamical evolu-

tion of the central part of Slovenské Rudohorie Mts. PhD. thesis, 

Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava

Bratislava, 1–91.

Vojtko R., Hók J., Kováč P., Madarás J. & Filová I. 2000: Geological 

structure and tectonic evolution of the Southern Veporicum. 

 Slovak Geol. Mag. 2–3, 6, 287–292.

Vojtko R., Králiková S., Kriváňová K. & Vojtková S. 2015: Lithostra-

tigraphy and tectonics of the eastern part of Veporské vrchy Mts. 

(Western Carpathians). Acta Geol. Slov. 7, 2, 113–127.

Vojtko R., Králiková S., Jeřábek P., Schuster R., Danišík M., Fügen-

schuh B., Minár J. & Madarás J. 2016: Geochronological evidence 

for the Alpine tectono-thermal evolution of the Veporic Unit 

(Western Carpathians, Slovakia). Tectonophysics 666,  48–65.

Vrána S. 1964: Chloritoid and kyanite zone of alpine metamorphism 

on the boundary of the Gemerides and the Veporides (Slovakia). 

Krystalinikum 2, 125–143.

Wagner G.A. & Van den haute P. 1992: Fission-Track Dating. Kluwer 

Academic Publishers, Dordrecht, 1–285.

Zachos J., Pagani M., Sloan L., Thomas E. & Billups K. 2001: Trends, 

Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present. 

Science 292, 5517, 686–693.

Zlinská A., Andrejeva-Grigorovič A. & Filo I. 2001: Biostratigraphic 

analysis of samples from outcrops near Ľubietová. Geol. Práce, 

Spr. 105, 71–76.

Žecová K., Siráňová Z. & Filo I. 2006: To the question of the so-

called Polhora Development (Paleogene continental sediments 

of the Horný Hron river valley). Mineralia Slov. 38, 1, 77–82.