background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, DECEMBER 2017, 68, 6, 530–542

doi: 10.1515/geoca-2017-0035

www.geologicacarpathica.com

Late Permian volcanic dykes in the crystalline basement  

of the Považský Inovec Mts. (Western Carpathians):  

U–Th–Pb zircon SHRIMP and monazite chemical dating

ONDREJ PELECH

1

, ANNA VOZÁROVÁ

2

, PAVEL UHER

2

, IGOR PETRÍK

3

, DUŠAN PLAŠIENKA

4

KATARÍNA ŠARINOVÁ

2

 and NIKOLAY RODIONOV

5

1

State Geological Institute of Dionýz Štúr, Mlynská dolina 1, 817 01 Bratislava, Slovakia; ondrej.pelech@geology.sk

2

Department of Mineralogy and Petrology, Natural Sciences Faculty, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6,  

842 15 Bratislava, Slovakia

3

Earth Science Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, P.O. Box 106, 840 05 Bratislava, Slovakia

4

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

842 15 Bratislava, Slovakia

5

All-Russian Geological Research Institute (VSEGEI), Sredny prospect 74, 199 106 St.- Petersburg, Russia 

(Manuscript received November 29, 2016; accepted in revised form September 28, 2017)

Abstract: This paper presents geochronological data for the volcanic dykes located in the northern Považský Inovec Mts. 

The dykes are up to 5 m thick and tens to hundreds of metres long. They comprise variously inclined and oriented lenses, 

composed of strongly altered grey-green alkali basalts. Their age was variously interpreted and discussed in the past. 

Dykes  were  emplaced  into  the  Tatricum  metamorphic  rocks,  mostly  consisting  of  mica  schists  and  gneisses  of  the   

Variscan (early Carboniferous) age. Two different methods, zircon SHRIMP and monazite chemical dating, were applied 

to  determine  the  age  of  these  dykes.  U–Pb  SHRIMP  dating  of  magmatic  zircons  yielded  the  concordia  age  of   

260.2 ± 1.4 Ma. The Th–U–Pb monazite dating of the same dyke gave the CHIME age of 259 ± 3Ma. Both ages confirm 

the magmatic crystallization at the boundary of the latest Middle Permian to the Late Permian. Dyke emplacement was 

coeval with development of the Late Paleozoic sedimentary basin known in the northern Považský Inovec Mts. and could 

be correlated with other pre-Mesozoic Tethyan regions especially in the Southern Alps.

Key words: Permian volcanism, dykes, zircon dating, monazite dating, Western Carpathians, Tatricum.

Introduction

The occurrence of Upper Paleozoic sequences overlying the 

Variscan crystalline basement is documented in various regions 

of Europe from the Bohemian Massif to the Pyrenees (e.g., 

Wilson et al. 2004). A similar situation is also known in the 

Western Carpathians, an Alpine thrust belt located in the  eastern 

continuation  of  the  Eastern Alps.  The  Western  Carpathians 

represent north-vergent nappes that are traditionally divided 

into  Outer  and  Inner  zones. The  Inner Western  Carpathians 

consist of both thick- and thin-skinned Mesozoic nappes and 

in the north are rimmed by the Cenozoic belt consisting of the 

thin-skinned Outer Carpathians (Biely et al. 1996; Mišík 1997; 

Plašienka  et  al.  1997;  Lexa  et  al.  2000;  Hók  et  al.  2014).  

The northern part of the Inner Western Carpathians exposed in 

the  so-called  Tatra–Fatra  Belt  (or  simply  the  “Core  moun-

tains”) comprises Cenozoic horsts of the Tatricum crystalline 

basement and its autochthonous sedimentary cover overridden 

by  the  Mesozoic  Fatricum  and  Hronicum  cover  nappes.  

The Tatricum, mostly consisting of Variscan crystalline base-

ment, is known for locally preserved Upper Paleozoic conti-

nental volcano-sedimentary sequences found in several of the 

mountain  ranges  within  the  Tatra-Fatra  Belt  (Vozárová  & 

Vozár 1988; Vozár 1997; Ivan et al. 2002; Vozár et al. 2010). 

However, only the region of the northern part of the Považský 

Inovec Mountains is known for the presence of Carboniferous 

terrigenous clastics and Permian volcanoclastic and volcanic 

rocks  (Putiš  1983;  Štimmel  et  al.  1984;  Olšavský  2008). 

 Occurrences  of  volcanic  and/or  sub-volcanic  dykes  in  the 

Western Carpathian Tatricum and Veporicum crystalline base-

ment  are  known  from  the  Malé  Karpaty  Mts.,  Strážovské 

vrchy Mts., Malá Fatra Mts., Nízke Tatry Mts. and Veporic 

Kohút zone. They form a heterogeneous rock group usually 

classified as the quartz porphyrites or lamprophyres (Hovorka 

1967; Hovorka et al. 1982). Some of them are dated as Meso-

zoic (e.g., Spišiak & Balogh 2002) but the exact age of most of 

them is still unknown.

The studied dykes occur in the crystalline basement of the 

Selec (northern) Block of the Považský Inovec Mts. (Figs. 1, 2; 

Ivanička et al. 2007, 2011). The pre-Alpine crystalline base-

ment  of  the  Tatricum  in  the  Selec  Block  is  predominantly 

composed of monotonous Variscan chlorite-muscovite (mica) 

schists (dated as late Carboniferous, 307–310 Ma by Kráľ et 

al. 2013), and only locally accompanied by quartz-rich para-

gneisses and amphibolites (cf. Krist et al. 1992). The basement 

is covered by Upper Paleozoic to Jurassic and Upper Creta-

ceous  complexes  (Ivanička  et  al.  2007,  2011).  The  Upper 

Paleozoic volcano-sedimentary Kálnica Group is known for 

background image

531

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Košice

Banská
Bystrica

Bratislava

17°

18°

19°

20°

21°

22°

49°

48°

S L O V A K I A

0 25 50 75 100

km

Považský Inovec Mts.
Fig. 2A

H

UA

PL

CZ

AT

Fig. 2. A — Simplified tectonic map of the Považský Inovec Mts. with the studied area outlined.   

Legend:  1  –  Crystalline  basement;  2  –  Upper  Paleozoic  rocks  of Tatricum;  3  – Triassic  rocks  of 

Tatricum;  4  –  Fatricum;  5  –  Hronicum 6  –  Upper  Cretaceous  rocks;  7  –  Cenozoic  sediments.  

B — Geological map of the studied area in the northern Považský Inovec Mts. (modified after Elečko 

et al. 2008). For the strati graphy of particular Upper Paleozoic formations see Fig. 3.

the occurrences of the Permian basalts and rhyolites (Fig. 3; 

Vozárová  &  Vozár  1988;  Rojkovič  &  Novotný  1993; 

Korikovsky et al. 1995; Vozár 1997; Putiš et al. 2008; Olšavský 

2008). The volcanic dykes scattered along numerous localities 

in the crystalline basement of the northern Považský Inovec 

Mts. were reported for the first time by Kamenický (1956) and 

described  in  more  detail  by  Polák  (1956),  who  formerly 

regarded them as products of Miocene volcanic activity. Dyke 

rocks  were  classified  as  quartz  porphyrites  (dacites)  and 

referred to as post-Variscan, early Mesozoic in age (Hovorka 

1960,  1967).  In  the  following  decades,  several  authors  pro-

posed  their  age  being  Miocene  (Hovorka  &  Spišiak  1988, 

1990;  Plašienka  &  Marko  1993).  The  more  recent  research 

(Konečný 2005; Ivanička et al. 2011) brought more detailed 

information  about  the  spatial  distribution  of  the  dykes  and 

 correlated  them  with  quartz-bearing  trachyandesites  (TAQ), 

which are unlikely to occur within the Miocene Central Slovak 

Volcanic Field. This excluded a possibility of a Miocene age 

and suggested an older (Cretaceous?) age. Remaining contro-

versy  regarding  the  age  of  dykes  and  their  relationship  to  

the  other  late  Paleozoic  or  possibly  Mesozoic  volcanites  in  

the Považský Inovec Mts. (cf. Soták et al. 1993 and Putiš et al. 

2008)  as  well  other  Permian  volcanites  in  the  Western 

Carpathians  (Vozár  1997)  were  the  main  reasons  for  our 

attempt to date the dykes. These assumptions have been dis-

proved  first  by  authors  of  this  paper  (Uher  in  Pelech  2015, 

p. 59) who dated the dykes using monazite chemical dating as 

approx. 259 Ma old. The same results were later obtained by 

the monazite CHIME method by 

other  researchers  (Putiš  et  al. 

2016a)  and  U–Pb  SIMS  zircon 

dating (Putiš et al. 2016b).

The main aim of this paper is to 

present  new  geochronological 

data  obtained  from  the  dykes  in 

the  crystalline  basement  of  the 

northern  (Selec)  block  of  the 

Považský Inovec Mts. by the means 

of U–Th–Pb zircon SHRIMP and 

monazite CHIME dating.

Regional geology

The studied dykes are intruded 

into the crystalline basement rocks, 

which  are  mostly  composed  of 

chlorite-muscovite  schists  and 

paragneisses  (Fig.  4A  and  B), 

only  locally  with  amphibolite 

lenses.  Particularly  the  studied 

locality is remarkable for contact 

of  dyke  rocks  with  Permian  ter-

rigenous  sediments  of  the  Tatri-

cum cover succession. The dykes 

are 0.5 to 3m (locally up to 5m) 

thick,  lenticular  bodies  of  grey-

green  to  grey-brown,  volcanic 

rocks with phenocrysts of quartz, 

feldspars  and  mafic  minerals. 

Their  length  in  map  view  varies 

between  tens  of  metres  and 

approx. 500 m. The orientation of 

Fig. 1. Location  of  the  Považský  Inovec  Mts.  in  the  territory  of 

Slovakia.

background image

532

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Ma

Standard Chronostratigraphy

Period Epoch

Age/Stage

250

255

260

265

270

275

280

285

290

295

300

Carboniferous

Permian

Triassic

Cisuralian

Guadalupian

Lopingian

Early

Asselian

Sakmarian

Artinskian

Kungurian

Roadian

Wordian

Capitanian

Wuchiapingian

Changhsingian

Induan

Olenekian

258.8 +3.1

/

2.8 Ma

260.2 ± 1.4 Ma

Mnz

Zr

Dyke

age

305

Kasimovian

Gzhelian

Lat

e

Pennsylvanian

Moscovian

Middl

e

Pennsylvanian

310

Lúžna Fm.

Krivosúd Fm.

Novianska
Fm.

Selec
Fm.

Kálnica
Fm.

~ 280 Ma

(U/Th)

Lithostratigraphy

Dykes

R

R

B

quartz sandstone

grey-green volcano-
clastic sandstones
and conglomerates,
grey-green shales

violet and
grey arkose,
greywacke,
shales and
conglome-
rates

grey-green

arkose to

greywacke

metarhyolites

grey arkose with
white mica, breccias

metarhyolites

Putiš

et al. (2016b)

Rojkovi

č

Novotný

93

&

(19

)

mica schists,
with lenses of
gneisses and
amphibolites

V

a

riscan metamorphi

sm

and  deformatio

n

~310 ±3.5 Ma

Kráľ

et al

.

(2013)

dykes is variable, generally NW–SE to E–W. Intrusive con-

tacts  are  generally  sharp  (Fig.  4A  and  B),  often  marked  by 

chilled margins (Fig. 4C). Intrusion breccias along the dyke 

walls  containing  clasts  of  the  Upper  Permian  sandstones 

(Krivosúd  Formation)  and  underlying  chlorite-muscovite 

(mica) schists were observed at the Jablunkov vrch Hill loca-

lity  (Fig.  4D).  The  occurrence  of  Permian  sediments  at  the 

dyke contact could be explained as a result of dyke propaga-

tion along the former normal or strike-slip faults. The dykes 

contain up to 5cm thick quartz and hematite veinlets. Some 

samples are lithologically similar to the Permian mafic volca-

nites occurring in the Hôrčanská dolina Valley in the western 

part  of  the  Považský  Inovec  Mts.  (sample  PI-1,  Fig.  2B). 

According to chemical composition, the dykes were characte-

rized as andesite to basaltic andesite (Hovorka 1960, 1967), 

basaltic trachyandesite to trachyandesite (Konečný 2005) or 

rhyodacite (Putiš et al. 2016b).

Several volcanic dykes were investigated in the Selec Block 

of the Považský Inovec Mts. One rock sample PI-3 (approx. 

10 kg weight) from the dyke at Jablunkov vrch Hill (elevation 

794 m a. s. l.; GPS: N 48.7903°, E 18.0524°; Fig. 2), was col-

lected for U–Pb dating. Another sample PI-197B (approx. 1 kg) 

from the same outcrop was used for the electron-microprobe 

U–Th–Pb dating of monazite. Additionally, the sample PI-1 

representing the Permian volcanites (Selec Formation, Figs. 2 

and 3) from the Hôrčanská dolina Valley (GPS: N 48.70738°, 

E  17.93374°)  was  used  for  petrographic  and  geochemical 

correlation.

Analytical methods

Zircon crystals from the PI-3 sample were separated using 

standard methods involving grinding, heavy liquid and mag-

netic separation procedures. The half-sectioned zircon crystals 

were mounted in the epoxy resin puck with chips of the refe-

rence  zircons  TEMORA-1  (Black  et  al.  2003)  and  91500 

(Wiedenbeck  et  al.  1995).  These  were  imaged  by  optical 

microscopy, BSE and CL, in order to guide the positioning of 

analytical  spots.  In situ  U–Pb  analyses  were  performed  on 

a  SHRIMP-II  at  the  Centre  for  Isotopic  Research  (CIR)  at 

VSEGEI in St. Petersburg, Russia. Each analysis consisted of 

5 scans through the 196–254 AMU mass range; analytical pit 

diameter was ~25 µm, with a primary O

 beam intensity of  

ca. 6 nA. The data have been reduced using the SQUID Excel 

macro of Ludwig (2000). Common lead was corrected using 

the  measured 

204

Pb/

206

Pb  ratio  and  the  Stacey  &  Kramers 

(1975) model Pb evolution. Age calculations and plotting was 

done  with  ISOPLOT/EX  (Ludwig  2003).  The  uncertainties 

given for individual analyses (ratios and ages) are at the one-

sigma level, but the uncertainties in calculated concordia ages 

are reported at two-sigma levels.

The monazite age of the PI-197B sample were investigated 

by  electron  microprobe  in  polished  thin  sections  using 

a  Cameca  SX100  electron  microprobe  (WDS  mode)  at  the 

Dionýz  Štúr  State  Geological  Institute,  Bratislava.  Further 

details  regarding  the  dating  technique  were  published  by 

Konečný et al. (2004) and Petrík & Konečný (2009).  A sample 

current of 180 nA, counting times of 300 s for Pb, 80 s for 

U and 35 s for Th and the accelerating voltage of 15 kV were 

used. The beam diameter was typically 3–5 μm. For monazite 

dating,  we  used  ThMα

1

, UMβ

1

,  PbMα

1

, YLα  X-ray  lines.  

The  interferences  between  PbMα

1

–YLγ

1

 and UMα

1

–ThMβ

1

 

were  corrected  by  empirically  measured  correction  coeffi-

cients; interferences between REE X-ray lines were also cor-

rected,  but  these  have  no  impact  on  the  monazite  dating 

(Konečný et al. 2004). The statistical approach of Montel et al. 

(1996)  was  applied  for  the  final  age  determination  and  the 

DAMON program was used for the age recalculations, histo-

grams and isochron plots (Konečný et al. 2004). Moreover, the 

U/Pb vs. Th/Pb isochron method for monazite dating (CHIME; 

Cocherie & Albarède 2001) was used. 

The  PI-3  and  PI-1  samples  were  also  analysed  for  major  

and  trace  elements  including  REEs  at  the  AcmeLabs  Ltd. 

Vancouver, Canada. Following a lithium metaborate/tetra borate 

Fig. 3. Lithostratigraphy of the Upper Paleozoic Kálnica Group of the 

northern Považský Inovec Mts. with marked occurrences of volcanic 

rocks. R — Rhyolite; B — Basalt. The age of the investigated dyke as 

indicated by zircon (Zr) and monazite (Mnz) dating (this paper) and 

data by Putiš et al. (2016b).

background image

533

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

fusion  and  dilute  nitric  digestion,  two  instrumentation  tech-

niques,  inductively  coupled  plasma  emission  spectrometry 

(ICP-ES) and inductively coupled plasma mass spectrometry 

(ICP-MS),  were  used  for  whole-rock  geochemical analyses. 

Loss  on  ignition  (LOI)  represents  weight  difference  deter-

mined separately after ignition at 1000 °C.

Results

Petrography

The  dykes  are  composed  of  microporphyritic,  grey-green 

altered volcanic rocks (Fig. 4A–D). Textural evidence, espe-

cially the intersertal texture (Fig. 5A–B) points to a shallow 

level of emplacement. The largest part of the PI-3 rock sample 

consists  of  fine-grained  aggregates  of  chlorite,  Fe-oxide/

hydroxide minerals, calcite, albite, quartz and rare muscovite. 

Fine needles of rutile and crystals of apatite are frequent. Laths 

and  needles  of  plagioclases  are  replaced  by  aggregates  of 

albite and muscovite. Mafic phenocrysts are totally replaced 

by chlorite, Fe-oxides/hydroxide and quartz. Quartz crystals, 

occurring in some thin-sections, show distinct magmatic cor-

rosion (Fig. 5C–F). Individual quartz crystals have embayed 

margins and are wrapped by fine aggregates of chlorite and 

opaque minerals (Fig. 5C–F). The majority of them are repre-

sented by volcanogenic β-quartz, but isolated polycrystalline 

grains  are  also  present  (Fig.  5D).  These  partially  dissolved 

ß-quartz  grains  represent  relicts  of  phenocrysts  that  were 

 incorpora ted into the ascending basalt dykes. 

Mafic volcanites (sample PI-1), formerly mostly tuffs and 

lava flows (Olšavský 2008), from the Selec Formation in the 

Hôrčanská  dolina  Valley  are  represented  by  the  dark  green 

unevenly foliated fine-grained rocks, where foliation oblite-

rated  the  initial  rock  texture.  Microlites  of  plagioclases  are 

totally  replaced  by  fine  chlorite-sericite  mixed  layers  and 

albite. The  interstices  between  feldspar  microlites are  occu-

pied  by  micro-crystalline  aggregates  of  chlorite  and  Fe-Ti 

oxides, associa ted with smaller amount of seri cite, albite and 

quartz. Mafic pheno crysts are pseudomorphically repla ced by 

Fe-Mg chlorite, Fe-Ti oxi  des, and scarce calcite and quartz. 

Magnetite  and  ilmenite  were  detected  as  primary  magmatic 

phase,  either  as  inclusions  in  mafic  phenocrysts  or  as  indi-

vidual grains in the groundmass. Ilmenite was totally or par-

tially  decomposed  in  rutile  and  hematite. According  to  the 

preserved shape and system of cleavage, both rimmed or filled 

by hematite, the observed  phenocrysts correspond to amphi-

bole  (Fig.  6).  Rare  square  chlorite  pseudomorphoses,  occa-

sionally  with  inclusion  of  Cr-spinel,  could  have  originated 

after pyroxenes.

Fig. 4.  A  — Thinner  dyke  at  the  investigated  locality  Jablunkov  vrch  Hill.  B  — Thicker  dyke  at  the  northern  slope  of  the  Inovec  Hill.  

C — Brecciated contact of dyke and Permian sandstone at the investigated locality Jablunkov vrch Hill. D — Chilled margin of dyke on  

the contact with the  country rocks, marked by an arrow.

background image

534

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Geochemistry

Major- and trace-element compositions, including rare earth 

elements of sample PI-3 (dated dyke) and the mafic volcanite 

of  the  Selec  Formation  (sample  PI-1)  are  given  in Table  1.  

The high value loss on ignition (LOI) suggests high degrees  

of  post-magmatic  alteration  (4.6 wt. %  for  dyke  PI-3  and 

8.6 wt. %  for  mafic  avolcanite  PI-1  (Table  1).  In  order  to  

make a more reliable classification of the studied rocks, we 

used  a  classification,  based  on  ratios  of  Zr/TiO

2

  vs.  Nb/Y 

Fig. 5. Photomicrographs of sample PI-3. A, B — Intersertal texture of basaltic dyke, XPL. C — Chlorite pseudomorphs after mafic  phenocrysts 

of ß-quartz, PPL. D — Xenolith of polycrystalline quartz grain with indication of magmatic dissolution, XPL. E — Magmatically corroded 

quartz crystal, PPL. F — Corroded ß-quartz with felty texture around rim, PPL (left) and XPL (right).

background image

535

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

(Winchester & Floyd 1977; Pearce 1996; Fig. 7). These immo-

bile  elements  classify  the  studied  dyke  as  an  alkali  basalt 

(sample  PI-3)  and  volcanite  to  sub-alkaline  basalt  (sample 

PI-1).

On the whole, both display chondrite-normalized rare earth 

element (REE) patterns characterized by a slight enrichment 

of  light  REEs  (La

N 

/ Yb

N

 = 4.56  and  5.36,  respectively)  and 

weak negative Eu-anomalies (Eu / Eu* = 0.80 and 0.91, respec-

tively), with no significant heavy REE fractionation (Fig. 5A; 

Gd / Yb

N

 = 1.55 and 1.58, respectively).

In the primitive mantle normalized multi-element diagram 

(Fig. 5B) these rocks show a higher enrichment in Cs, Rb, Th, 

U, Nb, K, Ta, LREE and Pb compared to Ba, Sr, P, Zr, Hf, Ti 

and middle and heavy REE with distinct peaks for Cs, U, Th 

and Pb and troughs for Ba, Nb, La-Ce, Sr and Ti. The studied 

dyke rock (sample PI-3) has a low 0.51 Nb

N 

/ Ta

N

 ratio, similar 

to  0.71  from  the  Selec  Formation  volcanite  (sample  PI-1). 

These values are close to the 0.71 crustal ratio (Rudnick & 

Fountain 1995), implying that crustal material has been assi-

milated. Equally, the crustal involvement is indicated by Nb/U 

ratio (7.1 and 16, respectively) that confirms an assimilation 

of  crustal  material  (9.7  value  for  continental  crust  and  34  

for  mantle  source  according  to  Rudnick  &  Fountain  1995). 

The  primitive  mantle  normalized  0.18  (PI-3)  and  0.67  

(PI-1) Ce

N 

/ Pb

N

 ratios are consistent with the continental crust 

(<1; Rudnick & Fountain 1995).

Zircon SHRIMP dating

Zircons  mostly  occur  as  short-prismatic  crystals  with 

 complicated  oscillatory  growth  zoning.  Zircon  crystals  ca. 

200–400  μm  long  and  100–200  μm  wide  were  used  for 

dating.

Intricate compositional growth zoning was identified within 

the  dated  magmatic  zircon  grains  by  CL  and  BSE  images  

(Fig.  8A).  Zircon  crystals  have  a  rather  uniform  internal 

 texture,  characterized  by  a  narrow  fine  oscillatory  growth 

 zoning. In some zircon crystals, the regular growth zoning is 

interrupted by textural discontinuities along which the original 

zoning is resorbed or truncated and succeeded by new-growth 

of zoned zircon rims (Fig. 8A, spots PI3-4, 6, 7). A very old 

xenocrystic  core  (

207

Pb / 

206

Pb  2101±17  Ma)  was  identified, 

mantled  by  the  newly  grown  magmatic  zircon  (Fig.  8A,  

spot PI3-5).

The sample PI-3 yielded a cluster of 

206

Pb / 

238

U ages, ranging 

between  258  Ma  and  263  Ma,  for  nine  magmatic  zircon 

Table 1: Major (wt. %) and trace-element (ppm) whole rock analyses of the Považský Inovec Mts. dated dyke sample PI-3 and volcanite PI-1 

sample. Sum of iron (Fe

tot

) was measured as Fe

2

O

3

.

major oxide (wt. %)

%

Sample

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

MgO

CaO

Na

2

O

K

2

O

TiO

2

P

2

O

5

MnO

Cr

2

O

3

LOI

sum

C

tot

PI-3

55.06

16.86

9.14

6.19

0.72

3.40

1.60

1.70

0.42

0.07

0.03

4.60

99.78

0.06

PI-1

48.5

14.3

9.61

4.18

8.09

3.36

1.13

1.85

0.34

0.16

0.02

8.60

99.82

1.76

trace element (ppm)

Ni

Ba

Co

Cs

Ga

Hf

Nb

Rb

Sr

Ta

Th

U

V

Zr

Y

PI-3

111.0

118.0

34.8

2.5

18.5

4.1

27.7

93.0

69.8

3.1

2.9

3.9

142.0

174.6

30.0

PI-1

25

106

28.5

3.9

18.3

5.1

12.9

51

147.9

0.9

4.0

0.8

207

194.8

42.8

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Pb

PI-3

22.10

43.30

5.6

22.60

5.19

1.60

5.48

0.93

5.35

1.8

2.96

0.45

2.80

0.41

9.80

PI-1

26

55.6

7.1

29.6

6.73

1.86

7.43

1.22

7.3

1.46

4.8

0.6

3.87

0.6

3.3

Fig. 6. BSE image of pseudomorph after mafic phenocryst of amphi-

bole, sample PI-1.

0.001

0.01

0.1

1

0.01

0.1

1

10

Nb/Y, ppm

Trachy-

andesite

Trachyte

Phono-

lite

Comendite

Pantellerite

Andesite/Basalt

Sub-alkaline basalt

Alkali basalt

Zr/T

iO

, ppm

2

PI-3 - Dyke
PI-1 - Metavolcanite

PI-R11a, PI-R11b - Inter. volc.
PI-RD1 - Dyke

Data from Putiš et al. 2016b:

Rhyolite/dacite

Tephri-

phonolite

Foidite

Fig. 7. Zr/TiO

2

 vs. Nb/Y diagram (Pearce 1996) showing classifica-

tion of dyke (PI-3) and volcanites (PI-1) from Považský Inovec Mts. 

based  on  immobile  elements.  Circles  represent  data  published  by 

Putiš et al. (2016b).

background image

536

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

crystals (Table 2; Figs. 8A and 9). The 

232

Th/

238

U ratios are 

mostly between 0.40 and 1.34, typical for zircons of a mag-

matic  origin. U and Th contents are relatively low, 107–463 

ppm and 69–427 ppm, respectively. The concordia age, calcu-

lated  from  the  clusters  along  the  concordia  curve,  is  260.2 

±1.4  Ma  (95 %  confidence,  decay-constant  errors  included; 

MSWD = 0.63, probability = 0.43). 

Monazite electron­microprobe dating

Monazite is a very rare accessory mineral in the studied dyke 

rocks.  It  forms  euhedral  to  subhedral  crystals,  20  to  50 μm 

across,  hosted  by  in  K-feldspar  and  quartz  phenocrysts 

(Fig. 8B and C). Monazite associates with zircon, apatite and 

rarely xenotime-(Y). Monazite crystals show regular oscilla-

tory zoning in BSE images. Locally, tiny inclusions of ThSiO

4

 

phase  (thorite  or  huttonite)  occur  in  monazite.  Electron-

microprobe dating of monazite using the calculation method 

of  Montel  et  al.  (1996)  shows  a  weighted  average  age  of  

255 ± 4 Ma (26 point analyses, MSWD = 1.58). The histogram 

of individual ages (Fig. 10A) shows an asymmetrical distribu-

tion slightly skewed to younger ages with the maximum age 

intervals between 250–260 and 260–270 Ma. Deconvolution 

of this histogram (Fig. 10B) gives 258.6 ± 4 Ma for the main 

fraction (94 %, Isoplot 4.15) Standard Suzuki-type isochron 

(Fig. 10 C) provides a good fit, but with the positive intercept 

Fig. 8. A — Selected cathodoluminiscence magmatic zircon images from the Považský Inovec Mts. Permian dyke (sample PI-3) with indica-

tion of the age data (in Ma) based on 

206

Pb/

238

U ratios. Zircon indicated by asterisk corresponds to the 

207

Pb/

206

Pb age value of the Palaeoproterozoic 

xenocrystic grain. B-C: BSE images of monazite-(Ce) from the studied volcanic rock, sample PI-197B. B — Crystal of monazite (white), partly 

replaced by fluorapatite along the rims (grey) in chlorite-rich groundmass (dark grey). C — Regular oscillatory zoning of the same monazite 

crystal.

Table 2: SHRIMP zircon age data from the sample PI-3. Errors are 1-sigma; Pbc and Pb* indicate the common and radiogenic portions, 

respectively.  Error in Standard calibration was 0.36 % (not included in above errors but required when comparing data from different mounts). 

(1) Common Pb corrected using measured 

204

Pb.

(1)

(1)

(1)

(1)

(1)

(1)

Spot

206

Pb

c

U

Th

232

Th/ 

238

U

206

Pb*

206

Pb/ 

238

U ±

207

Pb/ 

206

Pb ± Discor-

dant

206

Pb/ 

238

U ±

207

Pb

*

/ 

206

Pb

*

±

207

Pb

*

/ 

235

U ±

206

Pb

*

/ 

238

U ±

err 

corr

%

ppm ppm

ppm

Age

Age

%

%

%

%

%

PI3-1

0.16 178 100

0.58

6.36

262.7

2.1

262

79

0

24.4

0.83

0.0515

3.4

0.295

3.5

0.0416

0.83 .235

PI3-2

0.20 420 242

0.59

15.10

262.7

1.4

179

53 −32

24.4

0.56

0.0497

2.3

0.2848

2.3

0.0416

0.56 .240

PI3-3

0.21 330 427

1.34

11.60

258.4

1.8

233

64 −10

24.45

0.72

0.0508

2.8

0.2866

2.9

0.0409

0.72 .251

PI3-4

0.30 463 279

0.62

16.30

258.0

1.6

236

62

−8

24.48

0.62

0.0509

2.7

0.2866

2.8

0.0408

0.62 .225

PI3-5

0.20 107

51

0.50

32.60

1958

12

2101

17

7

2.816

0.73

0.1302

10

6.40

1.2

0.355

0.73 .592

PI3-6

0.60 134

69

0.53

4.73

258.5

2.9

117

140 −55

24.44

1.10

0.0484

5.7

0.2730

5.9

0.0409

1.10 .193

PI3-7

0.18 134

62

0.48

4.74

259.3

2.8

337

88

30

24.36

1.10

0.0532

3.9

0.3010

4.0

0.0410

1.10 .273

PI3-8

0.86 136

91

0.69

4.83

258.0

2.8

110

140 −57

24.49

1.10

0.0482

6.0

0.2710

6.1

0.0408

1.10 .183

PI3-9

0.30 268 114

0.44

9.46

259.0

2.0

289

83

11

24.40

0.80

0.0521

3.6

0.2940

3.7

0.0409

0.80 .215

PI3-10 0.00 189

74

0.40

6.79

263.4

2.4

327

62

24

23.97

0.92

0.0530

2.7

0.3046

2.9

0.0417

0.92 .320

background image

537

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

250

260

270

0.039

0.040

0.041

0.042

0.043

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

n = 9

Concordia Age = 260.2 ± 1.4 Ma

(2 , decay-const. errs included)

σ

MSWD (of concordance) = 0.63

Probability (of concordance) = 0.43

data-point error ellipses are 2σ

207

235

Pb /

U

206

238

Pb 

/

U

200

600

1000

1400

1800

2200

0

2

4

6

8

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

data-point error ellipses are 2σ

207

235

Pb /

U

206

238

Pb 

/

U

A

B

Fig. 9. U/Pb concordia plot showing the magmatic zircon ages from the sample PI-3 dyke. A — all data; B — detail on concordia age data.

0

5

10

15

20

25

30

35

U/Pb

Th/Pb

0

20

40

60

80

100

data-point error ellipses are 2σ

Centroid age 258.8+3.1-2.8 Ma

Regression line

Isochron

U/Pb age 253.2+23.9-26.3

Th/Pb age 261.7+13.4-12.2

D

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

0.20

0

4

8

12

16

20

Th* (wt. %)

Pb (wt. %)

Age = 244 ± 22 Ma

MSWD=0.78

itcpt = 0.0050±0.0077

C

100

20

15

10

5

0

150

200

250

300

350

400

Fr

equency

Age (Ma)

258.6±4 Ma

B

0

2

4

6

8

10

12

14

230

220

240

250

260

270

280

290

Age 255 ± 3.4 Ma (2σ)

MSWD = 1.58

Number = 26

Age (Ma)

Fr

equency

A

Fig. 10. A — Histogram of apparent EMPA monazite-(Ce) ages (n = 26) from sample PI-197B. B — Deconvolution (by Isoplot 4.15) of  

the histogram provides 94 % fraction of older age 258.6 ± 4 Ma, the younger age is neglected. C — Standard Suzuki-type CHIME weighed 

isochron shows a positive intercept of 0.005 % Pb, which indicates an apparently younger age 244 ± 22 Ma. The shaded field is the 2SD error 

envelope of the regression line. D — Th/Pb vs. U/Pb CHIME isochron (Cocherie & Albarede 2001, solid line) gives an almost concordant age 

of 259 ± 3 Ma. The shaded field is the 2SD error envelope of the regression line.

background image

538

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

0.0050 ± 0.0077 indicating an apparently younger age which  

is  confirmed  by  the  weighed  isochron  age  of  244 ± 22  Ma  

(Fig. 10B). Therefore, we prefer the U/Pb vs. Th/Pb isochron 

calculation  method  (Cocherie  &  Albarède  2001),  suitable  

for monazite with variable U/Th ratios. In Fig. 10D, the spread 

of  data  defines  a  concordant  isochron  giving  the  age  

259 ± 3  Ma  and  low  MSWD = 0.97  (Table  3).  One  measure-

ment  point  with  an  extremely  high  U  content  (3.8  wt. %)  

was excluded. Contrary to the standard isochron, this age is 

slightly higher than the weighted average and identical with 

the deconvolution age (Fig. 10B), and it is considered the best 

estimate.

Discussion

The age of volcanic dykes in the crystalline basement of the 

northern  (Selec)  block  of  the  Považský  Inovec  Mts.  was 

a matter of debate for a long time. Konečný (2005) compared 

the studied rocks with Miocene volcanites from the Central 

Slovak Volcanic Field. On the basis of petrographic and geo-

chemical criteria, he discussed several contradictory features 

that excluded a Neogene age. The dykes from the Považský 

Inovec  Mts.  compared  with  similar  Neogene  rocks  of  the 

Central  Slovak  Volcanic  Field,  contain  higher  FeO  tot  

(10.55 – 7.17  wt. %  vs  5.69  wt. %),  MgO  (8.93 – 4.02  wt. %  

vs  2.39  wt. %),  TiO  (1.96 – 1.12  wt. %  vs.  0.61)  and  P

2

O

5

 

(0.77 – 0.37  wt. %  vs.  0.28)  (data  from  Konečný  2005  and 

present  paper).  A  primary  association  of  mafic  minerals 

(pyroxenes?, amphiboles), represented by the chlorite + quartz 

+ Fe  mineral  pseudomorphoses  (very  rare  with  inclusion  of 

Cr-spinel;  Konečný  l.c.)  was  not  found  within  the  Neogene 

dykes.  Correspondingly,  the  hydrothermal  alterations  of  the 

compared rocks are different, chlorite + sericite + quartz ± calcite 

in  the  Permian  dykes  versus  biotite + K-feldspars + pyrite  

+ sericite + argillite in the dykes of Neogene age. The zircon  

U/Pb concordia age (260.2 ± 1.4 Ma; Fig. 9) as well as mona-

zite chemical dating (259 ± 3 Ma; Fig. 10) show latest a Middle 

Permian (Capitanian) to Late Permian (Wuchiapingian, accor-

ding to Cohen et al. 2013 and ICS Chronostratigraphic chart 

2017/2) crystallization age of the dyke in the Považský Inovec 

Mts. The 2101 ± 17 Ma 

207

Pb / 

206

Pb age value (Table 2) indicates 

a presence of xenocrystic Palaeoproterozoic zircon. It does not 

represent  a  primary  constituent  of  the  magma  since  it  was 

assimilated from country rocks. The obtained late Permian age 

is in accordance with ages obtained by U/Pb SIMS dating of 

dykes and volcanites (Putiš et al. 2016 b). It is also supported 

by the zircon fission track analysis of the crystalline basement 

rocks  which  show  late  Permian  post-Variscan  cooling  with  

no  signs  of Alpine  metamorphic  overprint  (Králiková  et  al. 

2016).

According to the present results, the studied dykes are the 

only dated representatives of late Paleozoic shallow volcanic 

intrusions in the Tatricum found in situ until nowThe petro-

logical and geochemical features differentiate the dykes from 

similar dykes occurring in the Tatricum crystalline basement 

which  are  mostly  represented  by  lamprophyres  (Hovorka 

1967; Spišiak & Balogh 2002).

The  volcanism  of  the  Upper  Paleozoic  Kálnica  Group  is 

believed to be bimodal and concentrated mainly in the Lower 

Permian Selec Formation. The prevailing volcanic rocks are 

represented  by  the  basaltic  tuffs  and  lava  flows  exposed 

mainly in the Hôrčanská dolina and Hrádocká dolina Valleys. 

These bodies are represented by volcanite sample PI-1 which 

was correlated with the dated dyke (PI-3). Mafic volcanites 

from  the  Kálnica  Group  are  represented  by  subalkaline 

 within-plate type basalts (Korikovsky et al. 1995; Putiš et al. 

2006).  Less  common  rhyolites  are  known  from  the  surface 

only in the Hôrčanská dolina Valley where they represent part 

of  the  Upper  Permian  Krivosúd  Formation  (Ivanička  et  al. 

2007; Olšavský 2008). Other rhyolites were recorded in the 

boreholes  around  the  Klenkov  vrch  Hill  and  in  the  former 

exploration  galleries  north  of  Selec  village  in  the  Lower 

Permian  Selec  Formation  (Štimmel  et  al.  1984;  Olšavský 

2008). Unfortunately, these occurrences are not accessible at 

present. Rhyolites and their pyroclastic rocks of the Krivosúd 

Formation  from  the  Hôrčanská  dolina  Valley  were  recently 

dated by Putiš et al. (2016b). They gained U–Pb zircon age 

data in the range of 266.5 ± 1.9 Ma and 262.4 ± 2.1 Ma (Putiš  

et  al.  l.  c.)  and  confirmed  the  Upper  Permian  age  of  the 

Krivosúd  Formation  proposed  earlier  (e.g.,  Štimmel  et  al. 

1985;  Olšavský  2008).  Putiš  et  al.  (2016 b)  projected  the 

 studied volcanites in the rhyolite field (in the sense of Le Bas 

et al. 1986 and De La Roche et al. 1980 classifications). We 

classified these rocks as rhyodacite/dacite and basalt/andesite 

based on Zr  /TiO

2

 vs Nb / Y ratios (Pearce 1996; Fig. 7), for the 

high mobility of alkalis. They are enriched in LREE and more 

fractionated with the higher Eu anomalies in comparison with 

basic rocks (Fig. 11A). Correspondingly, in the multi-element 

diagram they are enriched in Th, La, Ce but depleted in Cs, 

Rb, U, Nb, K, Pb, Sr and Ti (Fig. 11) compared with basic 

 volcanic rocks (sample PI-1; Fig. 11B). 

The  volcanic  dyke  that  was  formerly  classified  by  Putiš  

et al. (2016 b) as meta-rhyodacite (sample PI-RD 1) is geo-

chemically identical with our sample PI-3. Based on Zr/TiO

2

 

vs Nb/Y ratios (Pearce 1996) it corresponds to alkali basalts 

(Fig.  7).  Equally,  distributions  of  REE  and  trace  elements 

show an absolutely equal tendency (Fig. 11A and B).

The obtained ages correspond to the Guadalupian–Lopingian 

volcanic phase, possibly as a result of an extensional tectonic 

regime, also documented in other Western Carpathian units,  

as  in  the  Northern  Veporic  (Vozárová  et  al.  2016),  Hronic 

Table 3: EMPA (U+Th) –Pb ages of monazite in the studied sample 

PI-197B  from  the  Považský  Inovec  Mts.  Centroid  age  is  the  age 

 corresponding to the crossing of functions y = f(x) and x = f(y), where 

x = U / Pb and y = Th / Pb.

Age Ma

2σ Ma

 2σ Ma

Centroid age

258.8

3.1

2.8

Th/U age

261.7

13.4

12.2

U/Pb age

253.2

23.9

26.3

background image

539

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

(andesite–basalts of the 2

nd

 eruption phase; Vozár 1997; Dostal 

et al. 2003; Vozár et al. 2015) dated after the Illawara Reversal 

Magnetic Horizon (Vozárová & Túnyi 2003), as well as from 

the Bôrka Nappe (Vozárová et al. 2012) and Silicicum (Demko 

& Hraško 2013).

As was noted by Ivan et al. (2002), the Permian volcanism 

in the Western Carpathian region is analogous to the Ligurian 

and  Southern  Alps  and  Sardinia  (Cortesongo  et  al.  1998; 

Dallagiovanna et al. 2009). However, Middle to Early Permian 

volcanites  are  not  known  in  adjacent  regions  containing 

post-Variscan  sedimentary  basins,  such  as  the  Bohemian 

Massif (Ulrych et al. 2006), Eastern Alps (Krainer et al. 2005) 

or Eastern Carpathians (Seghedi et al. 2001).

The  Považský  Inovec  Mts.  dykes  are  located  east  of  the 

main occurrence of the Upper Paleozoic rocks (Fig. 2). Older 

investigations described the dykes as NNE–SSW to NE–SW 

trending and unaffected by the Alpine metamorphic overprint 

(Maheľ 1986; Ivanička et al. 2011). This variation suggests the 

possibility of different ages of variously oriented dykes (cf. 

Shrivastava 2011) and will require further verification. 

The oldest Upper Paleozoic sediments in the Tatricum are 

represented by 100–250 m thick grey-green and black white-

mica bearing sandstones, black shales and conglomerates of 

the Novianska Formation found only in the Považský Inovec 

Mts. (Figs. 2B and 3). Its stratigraphic age was determined in 

the  Novianska  dolina Valley  as  Carboniferous  based  on  the 

occurrence  of  microflora  (Čorná  &  Kamenický  1976).  The 

Novianska Fm. overlies Variscan chlorite-muscovite schists, 

dated by 

40

Ar/

39

Ar method around 310–302 Ma old, and so to 

the  latest  Carboniferous  (Late  Pennsylvanian,  Kráľ  et  al. 

2013). Additionally, the occurrence of clasts of the underlying 

basement rocks found in the conglomerates of the Novianska 

Fm. (Kamenický 1956; Putiš 1983; Olšavský 2008) indicates 

that  their  sedimentation  took  place  directly  after  the  meta-

morphic event in the latest Carboniferous. This was a period  

of  rifting  characterized  by  formation  of  restricted,  probably 

elongated,  extensional  basins  as  a  result  of  post-collisional 

collapse of the Variscan orogen. The later subsidence, charac-

terized by the deposition of continental sediments of the Selec 

Fm. above the older Novianska Fm. or directly on the Variscan 

crystalline  basement  rocks  was  accompanied  by  bimodal 

 subalkaline  to  alkaline  volcanism  in  early  Permian  times 

(Broska et al. 1993). The rhyolitic volcanism of this stage in 

the  Považský  Inovec  Mts.  was  accompanied  by  U-mine-

ralization, the syngenetic stage of which was dated to approx. 

280–270  Ma  (Rojkovič  &  Novotný  1993;  Rojkovič  1997). 

The latest Permian was characterized by subsidence affecting 

larger  parts  of  the  Tatric–Veporic  region.  In  the  Tatricum 

 terrestrial clastics, usually with volcanic admixture are known 

(the  Devín,  Krivosúd,  Stráňany,  Vážna  and  Meďodoly 

Formations, cf. Vozárová & Vozár 1988; Vozárová 1996). Our 

data indicate that the dykes were emplaced during this period 

(∼260  Ma),  most  probably  along  faults.  The  studied  dykes 

(together with rhyolites dated by Putiš et al. 2016 b) are there-

fore the first representatives of the Upper Paleozoic volcanites 

in the Tatricum to be dated by the means of modern geochro-

nological methods. The answer to the question whether they 

served as magma feeders is not entirely clear. At present, there 

is  no  documented  occurrence  of  coeval  (and  comagmatic) 

extrusive  mafic  rocks  in  the  studied  region.  The  originally 

assumed  uniform  age  of  the  dykes  and  basaltic  volcanites 

from the Selec Formation is also unlikely. The volcanogenic 

admixture described in the late Permian Krivosúd Formation 

is only felsic in character (Putiš 1983; Štimmel et al. 1984; 

Olšavský 2008).

ß-quartz  phenocrysts  occurrence  in  the  dyke  rock  in  the 

sample  PI-3  (Fig.  5C  and  E)  remains  unusual  and  causes 

 problems  for  the  petrographic  classification  of  rocks  (cf.  

Putiš  et  al.  2016 b).  Conditions  for  incorporation  of  quartz 

crystals can occur, when the basaltic melts enter the residual 

rhyolite magma chamber. The evidence of the interaction of 

mafic  magma  with  crustal  material  and  quartz  dissolution 

were  experimentally  documented  by  Watson  (1982)  and 

Donaldson  (1985).  However,  the  occurrence  of  quartz  in  

rocks of basaltic character could also be interpreted as a result 

of contamination by country rocks (cf. Hovorka 1967) as it  

is  shown  by  the  frequent  presence  of  polycrystalline  quartz 

(Fig. 5 D).

1

10

100

1000

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

PI-1

PI-3

1

10

100

1000

Cs

Rb

Ba

Th

U

Nb

K

Ta

La

Ce

Pb

Pr

Sr

P

Nd

Zr

Hf

Sm

Eu

Ti

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Yb

Y

Lu

PI-1

PI-3

A

B

Fig. 11. A — Chondrite-normalized REE patterns of the Považský Inovec Mts. Permian volcanic rock (PI-1) and dyke (PI-3). Normalizing 

values are after McDonough & Sun (1995). B — Multi-elements variation diagram of the Považský Inovec Mts. Permian mafic volcanic rock 

(PI-1) and dyke (PI-3). Normalizing values are after Sun & McDonough (1989).

background image

540

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Conclusions

A  volcanic  dyke  of  alkali  basalt  composition  (Figs.  4,  5  

and 7) from the crystalline basement of the northern Považský 

Inovec Mts. (Western Slovakia) was dated by the U–Pb zircon 

SHRIMP and monazite U–Th–Pb EMPA methods. Both U–Pb 

zircon  SHRIMP  (260.2 ±1.4  Ma)  and  monazite  U–Th–Pb 

EMPA  dating  (259 ±3  Ma)  provided  (within  error)  latest 

Middle Permian to Late Permian (Capitanian/Wuchiapingian) 

ages for the studied rocks. The dykes, together with volcanites 

dated by Putiš et al. (2016 b) in the northern Považský Inovec 

Mts.,  represent  rare  post-Variscan  late  Paleozoic  volcanites, 

the  only  ones  known  from  the  Tatricum  up  to  now.  The 

obtained  ages  correspond  to  the  Guadalupian–Lopingian 

extensional tectonic regime also documented in the Hronicum, 

Silicicum and Bôrka Nappe. 

Acknowledgements: This work was supported by the Slovak 

Research  and  Development  Agency  under  the  contracts  

No.  APVV-0546-11, APVV-14-0278, APVV-15-0050, APVV-

0212-12,  VEGA  Agency  No.  1/0257/13  and  1/0499/16.  

The first author is grateful for the fruitful discussions to P. Ivan 

and Š. Méres during initial study of the topic and J. Hók for the 

initial impulse to date the dykes. The manuscript benefitted 

from discussions with R. Demko and the constructive com-

ments and remarks of two anonymous reviewers.

References

Biely A., Bezák V., Elečko M., Gross P., Kaličiak M., Konečný V., 

Lexa  J.,  Mello  J.,  Nemčok  J.,  Potfaj  M.,  Rakús  M.,  Vass  D., 

Vozár J. & Vozárová A. 1996: Explanation to geological map of 

Slovakia 1:500,000. Dionýz Štúr Publishers, Bratislava, 1–76.

Black  L.P.,  Kamo  S.L.,  Allen  C.M.,  Aleinikoff  J.N.,  Davis  D.W., 

Korsch R.J. & Foudoulis C. 2003: TEMORA 1: a new zircon 

standard  for  Phanerozoic  U–Pb  geochronology.  Chem. Geol. 

200, 155–170.

Broska  I., Vozár  J.,  Uher  P.  &  Jakabská  K.  1993:  Zircon  typology 

from  the  Permian  rhyolite-dacites  and  their  pyroclastics  

(Western  Carpathians).  In:  Rakús  M.  & Vozár  J.  (Eds.):  Geo-

dynamic  development  and  deep  structure  of  the Western  Car-

pathians. Zborn. konf., symp., sem., D. Štúr Institute of Geol.

Bratislava, 151–158 (in Slovak).

Cocherie A. & Albarède F. 2001: An improved U–Th–Pb age calcula-

tion  for  electron  microprobe  dating  of  monazite.  Geochim. 

 Cosmochim.  Acta 65, 4509–4522. 

Cohen K.M., Finney S.C., Gibbard P.L. & Fan J.-X. 2013: The ICS 

International Chronostratigraphic Chart. Episodes 36, 199–204.

Cortesogno L., Cassinis G., Dallagiovanna G., Gaggero L., Oggiano G., 

Ronchi  A.  &  Seno  S.,  Vanoss  M.  1998:  The  Variscan  post- 

collisional volcanism in Late Carboniferous–Permian sequences 

of Ligurian Alps, Southern Alps and Sardinia Italy: a synthesis. 

Lithos 45, 305–328.

Čorná O. & Kamenický L. 1976: Ein Beitrag zur Stratigrahpie des 

Kristallinikums  der  Westkarpaten  auf  Grund  der  Palynologie. 

Geol. Zbor. Geol. Carpath. 27, 117–132.

Dallagiovanna  G.,  Gaggero  L.,  Maino  M.,  Seno  S.  &  Tiepolo  M. 

2009: U Pb zircon ages for post-Variscan volcanism in the Ligu-

rian Alps (Northern Italy). J. Geol. Soc. 166, 101–114.

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

A  classification  of  volcanic  and  plutonic  rocks  using  R1R2- 

diagram  and  major-element  analyses—its  relationships  with 

 current nomenclature. Chem. geol. 29, 1–4, 183–210.

Demko R. & Hraško Ľ., 2013: Rhyolite body Gregová near Telgárt. 

Miner. Slov. 45, 4, 161–174 (in Slovak, English summary).

Donaldson C. H. 1985: The rates of dissolution of olivine, plagioclase 

and quartz in basalt melt. Miner. Mag. 49, 683–693.

Dostal J., Vozár J., Keppie J. D. & Hovorka D. 2003: Permian volca-

nism in the Central Western Carpathians (Slovakia): Basin-and-

Range  type  rifting  in  the  southern  Laurussian  margin.  Int. J. 

Earth Sci. (Geol. Rundsch.) 92, 27–35.

Elečko  M.  (Ed.),  Polák  M.,  Fordinál  K.,  Bezák  V.,  Ivanička  J.,  

Mello J., Konečný V., Šimon L., Nagy A., Potfaj M., Maglay J., 

Broska I.,  Buček S., Gross  P., Havrila M.,  Hók  J.,  Kohút M., 

Kováčik  M.,  Madarás  J.,  Olšavský  M.,  Pristaš  J.,  Salaj  J.  

& Vozárová A. 2008: General Geological Map of Slovak repub-

lic.  Sheet  35  Trnava  1 : 200,000.  State  Geol.  Inst.  of  D.  Štúr, 

 Bratislava.

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, English summary)

Hovorka D. 1960: Notes about quartz porphyry in northern Považský 

Inovec Mts. Geol. Práce Spr. 18, 65–70 (in Slovak with German 

summary).

Hovorka D. 1967: Porphyrites and lamprophyres of the Tatroveporic 

crytstalline basement. Sbor. Geol. Vied Záp. Karp. 8, 51–78 (in 

Slovak with English summary).

Hovorka D. & Spišiak J. 1988: Mesozoic Volcanism of the Western 

Carpathians.  Veda,  Bratislava,  1–263  (in  Slovak  with  English 

summary).

Hovorka  D.  &  Spišiak  J.  1990:  Lithostratigraphic  division  of  the 

products  of  Mesozoic  Volcanism  of  the  Western  Carpathians. 

Geol. Práce Spr. 91, 75–89 (in Slovak with English summary).

Hovorka D., Chovan M. & Michálek J. 1982: Olivine fenokersantite 

in granodiorite country rock from Dúbrava, Nízke Tatry Mts. 

Miner. slovaca 14, 85–90 (in Slovak with English summary).

Ivan P., Demko R., Rojkovič I. & Vozár J. 2002: Geochemistry and 

geodynamic  setting  of  the  Permian  volcanism  in  the  Western 

Carpathians:  A  review.  Proceedings  XVIIth  Congress  Carpa-

thian–Balkan  Geological  Association.  Geol. Carpath. 53, 

 Special Issue, 1–7.

Ivanička  J.,  Havrila  M.,  Kohút  M.  (Eds.),  Olšavský  M.,  Hók  J., 

Kováčik M., Madarás J., Polák M., Rakús M., Filo I., Elečko M., 

Fordinál K., Maglay J., Pristaš J., Buček S., Šimon L., Kubeš P., 

Scherer S. & Zuberec J. 2007: Geological map of the region of 

the Považský Inovec Mts., and SE portion of Trenčín depression, 

1 : 50,000. State Geol. Inst. D. Štúr, Bratislava.

Ivanička  J.,  Havrila  M.,  Kohút  M.  (Eds.),  Olšavský  M.,  Hók  J., 

Kováčik M., Madarás J., Polák M., Rakús M., Filo I., Elečko M., 

Fordinál K., Maglay J., Pristaš J., Buček S., Šimon L., Kubeš P., 

Scherer S. & Zuberec J. 2011: Explanations to the Geological 

map of the region of the Považský Inovec Mts., and SE portion 

of  Trenčín  depression,  1 : 50,000.  State  Geol.  Inst.  D.  Štúr, 

 Bratislava, 1–267 (in Slovak with English summary).

Kamenický J. 1956: Report on geological investigation and mapping 

in northern part of Považský Inovec crystalline basement. Geol. 

Práce Zpr. 8, 110–124 (in Slovak with German summary).

Konečný P. 2005: Petrographic, geochemical and petrological charac-

teristics of the volcanic rocks in the Považský Inovec Mts.  Partial 

final  report.  (no.  86922/19).  Unpubl. report, Geofond,  Brati-

slava, 7 (in Slovak).

Konečný  P.,  Siman  P.,  Holický  I.,  Janák  M.  &  Kollárová V.  2004: 

Metodics  of  monazite  dating  using  an  electron  microprobe. 

 Mineralia Slovaca 36,  225–235  (in  Slovak  with  English  

summary).

background image

541

DATING OF THE LATE PERMIAN VOLCANIC DYKES FROM THE POVAŽSKÝ INOVEC MTS.

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Korikovsky  S.P.,  Putiš  M.,  Zakariadze  G.S.  &  Durovič  V.  1995: 

 Alpine Anchimetamorphism of the Infratatricum Cover, Western 

Carpathians:  Composition  of  Authigenic  and  Detrital 

Mus covite-Phengite as an Indicator of the Metanrorphic Grade. 

Petrology 3, 6, 577–591.

Krainer K. 2005: The nonmarine Permian of the Eastern and Southern 

Alps: A review. In: Lucas S.G. & Zeigler K.E. (Eds.), The Non-

marine Permian, New Mexico Museum of Natural History and 

Science Bulletin 30, 159–169.

Králiková S., Vojtko R., Hók J., Fügenschuh B. & Kováč M. 2016: 

Low temperature constraint on the Alpine thermal evolution of 

the  Western  Carpathian  basement  rock  complexes.  J. Struct. 

Geol. 91, 144–166.

Kráľ J., Hók J., Bachliński R. & Ivanička J. 2013: Rb/Sr and 

40

Ar/

39

Ar 

data  from  crystalline  basement  of  Považský  Inovec  Mts. 

 (Western Carpathians). Acta Geol. Slov. 5, 195–210 (in Slovak 

with English summary).

Krist E., Korikovskij S.P., Putiš M., Janák M. & Faryad S.W. 1992: 

Geology  and  petrology  of  metamorphic  rocks  of  the  Western 

Carpathian  crystalline  complexes.  Comenius University Press

Bratislava, 324.

Le Bas M. J., Le Maitre R. W., Streckeisen A. & Zanettin B. 1986: 

A chemical classification of volcanic rocks based on the total 

alkali–silica diagram. J. Petrol. 27, 745–750.

Lexa J., Bezák V., Elečko M., Mello J., Polák M., Potfaj J., Vozár J. 

(Eds.),  Schnabel  G.W.,  Pálenský  P.,  Császár  G.,  Ryłko  W., 

Mackiv B., 2000: Geological map of Western Carpathians and 

Adjacent areas. Ministry of the Environment of Slovak  Republic, 

Geological Survey of Slovak Republic, Bratislava.

Ludwig K.R. 2000: SQUID 1.00, A User’s Manual. Berkeley Geo­

chronology Center, Special Publication No. 2, Berkeley.

Ludwig  K.R.  2003:  User’s  manual  for  Isoploths/Ex,  Version  3.0, 

A  geochronological  toolkit  for  Microsoft  Excel.  Berkeley 

 Geochronology Center, Special Publication No. 1a, Berkeley.

Maheľ  M.  1986:  Geology  of  Czechoslovak  Carpathians  1.  Paleo-

alpine  units.  Veda,  Bratislava,  1–510  (in  Slovak  with  English 

summary).

Mišík  M.  1997:  Slovakia.  In:  Moores  E.  M.  &  Fairbridge  R.  W. 

(Eds.): Encyclopedia of European and Asian Regional Geology. 

Springer Publishers, Dodrecht, 656–664.

McDonough W.F. & Sun S.S. 1995: Composition of the Earth. Chem. 

Geol. 120, 223–253.

Montel J. M., Foret S., Vescambre M., Nicollet C. & Provost A. 1996: 

Electron  microprobe  dating  of  monazite.  Chem. Geol. 131,  

37–53.

Olšavský  M.  2008:  Lithostratigraphy  and  sedimentogenesis  of  the 

Upper  Paleozoic  formations  in  the  northern  Považský  Inovec 

Mts. Miner. Slov. 40, 1–16 (in Slovak with English summary).

Pearce J. A. 1996: A users guide to basalt discrimination diagrams.  

In: Wyman  D. A.  (Ed.): Trace  Element  Geochemistry  of Vol-

canic  Rocks:  Applications  for  Massive  Sulphide  Exploration. 

Geological Association of Canada, Short Course Notes 12,  

79–113.

Pelech O. 2015: Kinematic analysis of tectonic units of the Považský 

Inovec Mts. Unpublished PhD. Thesis, Department of Geology 

and Paleontology, Comenius University in Bratislava, 1–166. 

Available  online:  http://alis.uniba.sk/storage/dpg/dostupne/

PR/2015/2015-PR-37899/ (in Slovak with English summary).

Petrík I. & Konečný P. 2009: Metasomatic replacement of inherited 

metamorphic monazite in a biotite-garnet granite from the Nízke 

Tatry  Mountains,  Western  Carpathians,  Slovakia:  chemical 

 dating  and  evidence  for  disequilibrium  melting.  Amer. Miner

94, 957–974.

Plašienka D. & Marko F. 1993: Geological structure of the central 

part  of  Považský  Inovec  Mts.  Mineralia Slovaca 25, 11–25  

(in Slovak, English summary).

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 Slovaca — 

Monograph, Bratislava, 1–24.

Polák S. 1956: Propylitized dacitic effusives of the Inovec Mts. Geol. 

Práce Spr. 6, 45 (in Slovak).

Putiš M. 1983: Outline of geological-structural development of the 

crystalline  complex  and  envelope  Palaeozoic  of  the  Považský 

Inovec Mts. Geol. Zbor. Geol. Carpath. 34, 457–482.

Putiš M., Sulák M., Gawlick H.J. & Bojar A.V. 2006: Infratatricum of 

the Považský Inovec Mts. (Western Carpathians) — Geodynamic 

evolution  of  continental  margin  in  the  vicinity  of  the  oceanic 

Penninicum. Mineralia Slovaca 38, 1, 7–28.

Putiš  M.,  Gawlick  H.  J.,  Frisch  W.  &  Sulák  M.  2008:  Cretaceous 

transformation from passive to active continental margin in the 

Western Carpathians as indicated by the sedimentary record in 

the Infratatric unit. Intern. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.) 97, 4, 

799–819.

Putiš M., Ružička P., Kollárová V. & Konečný P., 2016a: Monazite 

chemical dating of acidic and intermediate volcanic rocks from 

the  Permian  sedimentary  cover  and  dykes  of  the  Infratatric 

 Inovec Nappe in the Western Carpathians. In: Šujan M. (Ed.): 

Environmental, Structural and Stratigraphical Evolution of the 

Western  Carpathians:  10

th

  ESSEWECA  Conference,  Abstract 

Book, 1st-2nd December 2016, Bratislava, Slovakia, Comenius 

University in Bratislava, Bratislava, 83–84.

Putiš M., Li J., Ružička P., Ling X. & Nemec O. 2016b: U/Pb SIMS 

zircon dating of a rhyolite intercalation in Permian siliciclastics 

as  well  as  a  rhyodacite  dyke  in  micaschists  (Infratatricum,  

W. Carpathians). Mineralia Slovaca 48, 2, 135–144.

Rojkovič I. & Novotný L. 1993: Uranium mineralization in Tatricum 

and  Veporicum  units  (Western  Carpathians).  Miner. Slov. 25, 

341–348 (in Slovak with English summary).

Rojkovič  I.  1997:  Uranium  mineralization  in  Slovakia.  Acta  

Geologica Universitatis Comenianae: Monograph,  Bratislava, 

1–117.

Rudnick R.L. & Fountain D.M. 1995: Nature and composition of the 

continental crust – a lower crustal perspective. Rev. Geophys. 33, 

267–309.

Seghedi A., Popa M., Oaie G. & Nicolae I. 2001: The Permian system 

in Romania. Permian continental deposits of Europe and other 

areas.  Regional reports and correlations, Natura Bresciana, 

Ann. Mus. Civ. Sc. Nat., Monografia 5, Brescia, 281–293. 

Shrivastava R. (Ed.) 2011: Dyke Swarms: Key for Geodynamic Inter-

pretation. Springer­Verlag, Berlin Heidelberg, 1–605.

Soták  J.,  Plašienka  D.,  Spišiak  J.  &  Uher  P.  1993:  Neptunian  car-

bonate  dykes  hostet  by  basic  volcanic  rocks  in  the  Považský 

 Inovec  Mts.  (Western  Carpathians).  Miner. Slov.  25,  193–201  

(in Slovak with English summary).

Spišiak  J.  &  Balogh  K.  2002:  Mesozoic  alkali  lamprophyres  in 

 Variscan granitoids of the Malé Karpaty and Nízke Tatry Moun-

tains — geochronology and geochemistry. Geol. Carpath. 53, 5, 

295–301.

Stacey J.S. & Kramers J.D. 1975: Approximation of terrestrial lead 

isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett. 

26, 207–221.

Sun S.S. & McDonough W.F. 1989: Chemical and isotope systematic 

of oceanic basalts implications for mantle composition and pro-

cesses. In: Sounders A.D. & Norry M.J. (Eds.): Magmatism in 

ocean basins. Geol. Soc. London Spec. Publ. 42, 313–345.

Štimmel I., Maťúš J., Novotný L., Miháľ F., Gluch A., Gregovič J., 

Daniel J., Cicmanová S., Šimko A. & Mlynarčík L. 1984: Final 

report of geological explration in the region of Považský Inovec 

Mts. in the years 1965–1983. Unpubl. report, Geofond, Brati-

slava, 1–220 (in Slovak).

background image

542

PELECH, VOZÁROVÁ, UHER, PETRÍK, PLAŠIENKA, ŠARINOVÁ and RODIONOV

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2017, 68, 6, 530–542

Ulrych J., Pešek J., Štěpánková-Svobodova J., Bosák P., Lloyd F.E., 

von  Seckendorff  V.,  Lang  M.  &  Novák  J.K.  2006:  Permo- 

Carboniferous volcanism in late Variscan continental basins of 

the Bohemian Massif (Czech Republic): geochemical characte-

ristic. Chemie der Erde 66, 37–56.

Vozár J. 1997: Rift-related volcanics in the Permian of the Western 

Carpathins. In: Grecula P., Hovorka D. & Putiš M. (Eds.): Geo-

logical Evolution of the Western Carpathians. Mineralia Slovaca 

— Monograph, Bratislava, 225–234.

Vozár  J.,  Ebner  F.,  Vozárová  A.,  Haas  J.,  Kovács  S.,  Sudar  M.,  

Bielik M. & Péró Cs. (Eds.) 2010: Variscan and Alpine terranes 

of  the  Circum-Pannonian  Region.  Geological Institute, SAS

Bratislava, 1–233.

Vozár J., Spišiak J., Vozárová A., Bazarník J. & Kráľ J. 2015: Geo-

chemistry and Sr, Nd isotopic composition of the Hronic Upper 

Paleozoic  basic  rocks  (Western  Carpathians,  Slovakia).  Geol. 

Carpath. 66, 3–17.

Vozárová A. 1996: Tectono-sedimentary Evolution of Late Paleozoic 

Basins  based  on  Interpretation  of  Lithostratigraphic  Data 

 (Western  Carpathians;  Slovakia).  Slovak Geol. Mag.,  3–4,  1, 

251–271.

Vozárová A. & Tunyi I. 2003: Evidence of Illawara Reversal in the 

Permian of the Hronic Nappe (Western Carpathians, Slovakia). 

Geol. Carpath. 54, 229–236.

Vozárová A. & Vozár J. 1988: Late Paleozoic in the West Carpathians. 

Gological Institute of D. Štúr, Bratislava, 1–314.

Vozárová A., Šmelko M., Paderin I. & Larionov A. 2012: Permian 

volcanics in the Northern Gemericum and Bôrka Nappe system: 

U–Pb  zircon  dating  and  the  implication  for  geodynamic 

 evolution (Western Carpathians, Slovakia). Geol. Carpath. 63, 

191–200.

Vozárová A.,  Rodionov  N., Vozár  J.,  Lepekhina  E.  &  Šarinová  K. 

2016: U–Pb zircon ages from Permian volcanic rocks and tona-

lite of the Northern Veporicum (Western Carpathians). J. Geosci. 

61, 221–237.

Watson E.B. 1982: Basalt contamination by continental crust: some 

experiments and models. Contrib. Mineral. Petrol. 80, 73–87.

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

Von Quadt A., Roddick J.C. & Spiegel W. 1995: Three natural 

zircon standards for U–Th–Pb, Lu–Hf, trace element and REE 

analyses. Geostand. Newslett. 19, 1–23.

Wilson M., Neumann E.R., Davies G.R., Timmerman M.J., Heere-

mans M. & Larsen B.T. (Eds.) 2004: Permo-Carboniferous Mag-

matism and Rifting in Europe. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 

223, 1–490.

Winchester J.A. & Floyd P.A. 1977: Geochemical discrimination of 

different magma series and their differentiation products using 

immobile elements. Chem. Geol. 20, 325–343.