background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, JUNE 2018, 69, 3, 254–263

doi: 10.1515/geoca-2018-0015

www.geologicacarpathica.com

Miocene basin opening in relation to the north-eastward 

tectonic extrusion of the ALCAPA Mega-Unit

MICHAL KOVÁČ

1, 

, EMŐ MÁRTON

2

, TOMÁŠ KLUČIAR

1

 and RASTISLAV VOJTKO

1

1

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

842 15 Bratislava, Slovakia; 

 

kovacm@uniba.sk, tkluciar@gmail.com, rastislav.vojtko@uniba.sk

2

Mining and Geological Survey of Hungary, Palaeomagnetic Laboratory, Columbus 17-23, H-1145 Budapest, Hungary; paleo@mbfsz.gov.hu

(Manuscript received October 20, 2017; accepted in revised form March 15, 2018)

Abstract:  The  opening  and  evolution  of  the Western  Carpathians  Miocene  basins  was  closely  related  to  the  north- 

eastward tectonic extrusion of the ALCAPA Mega-Unit lithosphere caused by the final stage of collision of the Eastern 

Alpine–Western Carpathian orogenic system with the European Platform and Alpine convergence with the Adria plate. 

The roll back effect of the oceanic or thinned continental crust of the Magura–Krosno realms, subduction below the front 

of the Carpathians in the north-east, east and relative plate velocities led to gradual stretching of the overriding  micro-plates 

(defined as the ALCAPA and Tisza Dacia Mega-Unit). Diverse movement trajectories of the ALCAPA crustal wedge 

individual segments (Eastern Alps, Western Carpathians, and Northern Pannonian domain) were accompanied by several 

counter-clockwise rotational phases. Beside the interpreted Early Miocene “en-block” counter-clockwise rotation, most 

of the rotations in the Central Western Carpathians were caused by “domino-effect tectonics” inside strike-slip zones and 

took part in the basin opening, which was in most cases followed by rapid subsidence.

Key words: Neogene, ALCAPA  Mega-Unit,  structural  evolution,  basin  development,  “en  block  and  domino-effect” 

counter-clockwise rotations.

Introduction and regional setting

The Miocene structural evolution of the Pannonian back arc 

basin, surrounded by the Alpine–Carpathian and Dinaride oro-

genic systems, was dominated by an extensive drift of unamal-

gamated  microplates  —  Mega-Units:  ALCAPA  and  Tisza– 

Dacia (Balla 1984; Ratschbacher et al. 1991a, b; Csontos et al. 

1992; Kováč et al. 1994, 2017a; Csontos 1995; Konečný et al. 

2002; Ustaszewski et al. 2008; Balázs et al. 2016; van Gelder 

et  al.  2017;  etc.).  The  Early  Miocene  palaeogeography  and 

geodynamic history of the area points to a different layout of 

sedimentary basins and elevated parts of mountains serving as 

a  source  of  sediments.  Moreover,  in  front  of  the  moving 

 segments of the continental lithosphere toward the European 

Platform  the  folded  and  thrust  deposits  of  remnant  flysch 

troughs  and  foredeep  depocentres  accreted  gradually  to  the 

Carpathian  orogenic  system  front  (e.g.,  Kováč  et  al.  1998, 

2017a and references therein). Similarly, the basins in the oro-

gene hinterland were in many cases located at least 200 km 

toward the southwest in respect to their recent position (e.g., 

Fodor et al. 1998; Tari et al. 1992; Schmid et al. 2008; Kováč 

et al. 2016, 2017a).

During the Middle–Late Miocene the tension in the subduc-

ting  plate,  involving  now  lithosphere  formerly  underlying  

the Outer Carpathian nappes (Royden et al. 1993a, b) caused 

widespread  stretching  of  the  overriding,  partially  amalga-

mated ALCAPA and Tisza–Dacia Mega-Units (e.g., Csontos 

1995; Konečný et al. 2002; Balazs et al. 2017) expressed in  

the synrift stage of the back arc basin system (e.g., Horváth 

1993; Magyar et al. 1999; Kováč 2000; Konečný et al. 2002; 

Balázs  et  al.  2016,  2017).  Coupling  to  the  subducting  plate 

retreat north-eastward in front of ALCAPA  and eastward in 

front of the Tisza–Dacia caused a continuous intense tension 

in  both  mega-units  (Royden  et  al.  1993a, b;  Csontos  1995; 

Kováč et al. 1998, 2017a; Balázs et al 2016). During the ope-

ning of sub-basins the movement trajectory of the ALCAPA 

Mega-Unit  documents  several  counter-clockwise  rotational 

phases (Fig. 1). The southern, Tisza–Dacia Mega-Unit rotated 

clockwise  (e.g.,  Panaiotu  1998;  Dupont-Nivet  et  al.  2005; 

Balázs et al. 2016). Moreover, counter-clockwise (CCW) rota-

tions  were  also  measured  in  the  Outer  Western  Carpathian 

accretionary wedge, which documents a common movement 

trajectory  of  the  whole,  extruding  system  north-eastward 

(Márton et al. 2016).

The structural evolution of ALCAPA is handled in terms of 

a  coupled  system  of:  (1)  Alpine  orogene  belt  development 

owing to convergence of the Adria plate (2) lateral extrusion 

of the ALCAPA Mega-Unit lithosphere assisted by transform 

faults, (3) Carpathian gravity driven subduction of the oceanic 

or  sub-oceanic  lithosphere  underlying  former  flysch  basins 

and  (4)  back  arc  extension  associated  with  the  diapiric  

uprise of asthenospheric mantle followed by its cooling (e.g., 

Konečný et al. 2002; Balázs et al. 2016, 2017; van Gelder et al. 

2017 and references therein).

The edge of the ALCAPA Mega-Unit, which originated in 

connection with the Miocene lateral extrusion of the Eastern 

Alps, Central Western Carpathians, and Northern Pannonian 

domain  segments  north-eastward,  is  rimmed  by  the  Pieniny 

background image

255

MIOCENE BASIN OPENING IN RELATION TO TECTONIC EXTRUSION OF THE ALCAPA MEGA-UNIT

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Klippen  Belt,  which  forms  the  innermost  part  of  the  Outer 

Western  Carpathian  accretionary  wedge.  The  movement 

trajec tory of ALCAPA was strongly influenced by the colli-

sion of the Eastern Alps and the Central Western Carpathians 

with the uneven edge of the European Platform.

During  the  Early  Miocene,  the  collision  operated  along  

the frontal portion of the Eastern Alps, thrusted over the Euro-

pean  Platform  (Grad  et  al.  2009),  while  the  Western  Car-

pathians still propagated toward the embayment in the plat form 

margin. Therefore, CCW rotation of the extruding crustal wedge 

was  more  moderate  in  the  west  and  faster  in  the  east  (e.g., 

Márton et al. 1999, 2000b, 2004, 2007, 2009a, b, 2013, 2016; 

Márton & Fodor 2003). In the Eastern Alps an Early Miocene 

(~ 20–17 Ma) ~ 30° CCW rotation was determined, while in 

the  whole  Western  Carpathians  and  Northern  Pannonian 

domain the CCW rotation reached values up to ~ 50°.

The Middle Miocene rotation of crustal blocks (Fig. 1) in 

the Western Carpathians and North Pannonian Domain (Trans-

danubian Range and Bükk units) depended on the influence of 

several geodynamic factors. In the west, the oblique collision 

terminated, while in the east the front of the moving crustal 

wedge proceeded north-eastward into the vanishing gulf of the 

flysch troughs realm of the future Outer Western Carpathians. 

The  influence  of  the  rigid  continental  crust  of  the  platform 

namely  the  Bohemian  Massif,  reaching  far  south  below  

the Eastern Alpine over-thrust, and the accelerated pull of sub-

duction in the east led not only to a curvature of the ALCAPA 

movement trajectory, but also to its stretching from the west to 

the east (e.g., Csontos 1995; Schmid et al. 2013; Scharf et al. 

2013;  Kováč  et  al.  2017a).  In  contrast  to  the  Eastern Alps, 

an additional ~ 20° CCW rotation was documented in the wes-

tern part of the Central Western Carpathians and the Northern 

Pannonian domain in the Early Miocene, followed by ~ 30° 

(~ 16–14 Ma) CCW rotation in the Middle Miocene. The last 

Middle/Late  Miocene  (~ 12–10  Ma)  ~ 30°  CCW  rotation  

was  measured  at  the  eastern  margin  of  the  Central Western 

Carpathians in the area of the Transcarpathian Basin (Márton 

et al. 2007).

The  general  trends  of  the ALCAPA  rotational  movement 

trajectory and the apparent change of the orientation of stress 

field  are  consistent.  In  the  Eastern Alps  the  main  compres-

sional stress axis was prevailingly oriented in a N–S direction 

during  the  whole  Miocene,  whereas  in  the  western  part  of  

the  Central  Western  Carpathians  and  Northern  Pannonian 

domain  a  gradual  apparent  clockwise  rotation  of  the  main 

compressional  stress  axis  is  recorded  (e.g.,  Csontos  et  al. 

1992; Decker et al. 1993, 1994; Kováč & Hók 1993; Vass et al. 

1993; Kováč et al. 1995, 2017a; Marko et al. 1995; Decker & 

Fig. 1. Tectonic scheme of the Alpine–Carpathian–Pannonian system with marked ALCAPA and Tisza–Dacia Mega-units and rotation of their 

individual segments (CWC — Central Western Carpathians; TR — Transdanubian Range; B — Bükk Mountains).

background image

256

KOVÁČ, MÁRTON, KLUČIAR and VOJTKO

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Peresson 1996; Fodor et al. 1999; Linzer et al. 2002; Márton 

& Fodor 2003; Pešková et al. 2009; Bučová et al. 2010; Vojtko 

et  al.  2010;  Beidinger  et  al.  2011;  Šimonová  &  Plašienka 

2011; Sůkalová et al. 2012; Pulišová & Hók 2015). 

Taking into consideration the previous results, we can docu-

ment the existence of a latest Oligocene to earliest Miocene 

compressional tectonic regime with the WNW–ESE oriented 

main  compressional  axis  (σ

1

)  in  the  western  portion  of  the 

Central Western Carpathians and Northern Pannonian domain, 

followed by transpressional tectonics with the N–S oriented  

σ

1

  roughly  at  the  boundary  of  the  Early/Middle  Miocene.  

The Middle and early Late Miocene evolution was controlled 

by a transtensional tectonic regime with the NW–SE oriented 

minimal  stress  axis  (σ

3

)  and  perpendicular  compression, 

respec tively (e.g., Fodor 1995; Marko et al. 1995; Fodor et al. 

1999; Pešková et al. 2009; Bučová et al. 2010; Vojtko et al. 

2010).

In  the eastern portion of  the Central Western Carpathians  

the palaeostress field measurements include the Early Miocene 

compression  with  the  NNE–SSW  to  NE–SW  directed  σ

1

which changed its position to the N–S direction at the end of 

the  Early  Miocene  (Vass  et  al.  1988,  1993;  Csontos  & 

Nagymarosy  1998;  Plašienka  et  al.  1998;  Márton  &  Fodor 

2003;  Petrik  et  al.  2016;  Kováč  et  al.  2017a).  The  Middle 

Miocene (Badenian) evolution of the Novohrad–Nógrád Basin 

in  southern  Slovakia  and  northern  Hungary  located  above  

the  Central  Western  Carpathians  and  Northern  Pannonian 

domain as well as the Eastern Slovak Basin was controlled by 

an extensional tectonic regime with the NE–SW oriented σ

3

The  change  from  an  extensional  to  transtensional  tectonic 

regime is indicated by the rotation of the main compressional 

stress  axis  σ

1

  from  a  subvertical  to  a  NNW–SSE-oriented 

 subhorizontal  position. At  the  boundary  of  the  Middle/Late 

Miocene  (Late  Sarmatian–Early  Pannonian),  subsidence  of 

the Eastern Slovak Basin was controlled by the NNW–SSE to 

N–S  oriented  σ

3

  (Kováč  et  al.  1995)  similar  to  the  Late 

Miocene extension with the NW–SE oriented σ

3

 in the area of 

the Northern Pannonian domain (Kováč & Hók 1993; Vass et 

al. 1993; Petrik et al. 2016).

Faulting has played a tremendous role during the last period 

of the Western Carpathians tectonic evolution, and the pattern 

of  faults  is  one  of  the  most  important  features  of  the  area. 

Brittle  dislocations,  mainly  strike-slip  fault  zones  have 

allowed  the  propagation  of  individual  detached  crustal  seg-

ments  of  the  orogenic  system,  as  well  as  their  individual  

parts  —  blocks.  The  structural  evolution  can  therefore  be 

modelled by several methods such as inversion, P–T axes or 

right   dihedra  methods  (cf.  Turner  1953;  Compton  1966; 

Arthaud  1969;  Angelier  &  Mechler  1977;  Angelier  1994; 

Aleksandrowski 1985). All the aforementioned methods try to 

find the spatial position of the principal maximum (compres-

sional) stress axis (σ

1

), the intermediate stress (rotational) axis 

(σ

2

), the principal minimal (tensional) stress axis (σ

3

), as well 

as  the  ratio  (Φ)  between  them.  The  temporal  variability  of 

extension and subsidence can be compared with the results of 

recent numerical modelling (e.g., Balázs et al. 2017).

The main goal of the study was to propose a model in which 

the Neogene structural evolution of the orogenic system con-

forms to the measured palaeostress fields, changing in time 

and space. In addition, the measured CCW rotations in indi-

vidual  parts  of  the  extruding  segment  of  the  Western 

Carpathians are causally related to the main basin depocentres 

opening and their accelerated subsidence. 

The Miocene structural pattern evolution model 

The analysis of the aforementioned structural data pointed 

to  the  behaviour  of  compressional  and  extensional  tectonic 

regimes with respect to the development stages of the Western 

Carpathian orogenic system axial part (Fig. 2).

(i) The Early Miocene (~ 22–17 Ma) compression perpen-

dicular  to  the  trend  of  movement  of  the  Central  Western 

Carpathian  segment  resulted  from  collision  of  the  Outer 

Western Carpathians accretionary wedge front with the oceanic 

or thinned crust in the embayment of the European Platform 

(Fig. 2A). In the west, this transpressional tectonic regime is 

represented by the measured palaeostress field with the pre-

vailingly NW–SE oriented σ

1

, which controlled the evolution 

of  the  wedge-top  basin  represented  by  the  Early  Miocene 

deposits of the Vienna Basin and Váh river valley at present 

(Kováč et al. 2017a). In the east, along the edge of the Central 

Western  Carpathians  the  measured  main  compression  with 

NNE–SSW  oriented  σ

1

  was  responsible  for  inversion  and 

 disintegration of the Central Carpathian Palaeogene fore-arc 

basin (Kováč et al. 2016). Both measurements are in a good 

agreement with the curved track of the Western Carpathians’ 

movement as a whole, and confirm the results of Márton et al. 

(2013, 2016) who assume that the present shape of the Pieniny 

Klippen Belt is partly due to an oroclinal bending before the 

Oligocene.

(ii) At  the  end  of  the  Early  and  beginning  of  the  Middle 

Miocene  (~ 17–16  Ma),  the  accelerated  oblique  collision  of  

the ALCAPA Mega-Unit with the Bohemian Massif occurred. 

The prevailing orientation of the measured σ

1

 axis is approxi-

mately in the N–S direction in the Central Western Carpathians. 

During  the  Karpatian  (~ 17  Ma)  the  rifting  in  the  Eastern 

Slovak Basin started along the NW–SE dextral strike-slips in 

a  transtensional  tectonic  regime  (Kováč  et  al.  1995)  and  

was  followed  by  the  Early  Badenian  (~ 16  Ma)  opening  of  

the Vienna Basin pull-apart depocentres by the NE–SW left 

lateral strike-slips (Nemčok et al. 1989; Fodor 1995; Lankreijer 

et al. 1995; Marko et al. 1995). This statement is in line with 

the end of the first ~ 50° CCW rotation of the Central Western 

Carpathians and Northern Pannonian domain, as well as with 

oblique movement/collision of the Western Carpathians with 

the  European  Platform  (Fig.  2B).  Moreover,  the  measured  

30° CCW rotation of the Ždánice Unit probably occurred at 

the same time (Márton et al. 2009b) and can be assigned not 

only to the last thrust of the Outer Western Carpathian nappes 

over the foredeep, but also to oblique north-eastward move-

ment of ALCAPA (Kováč et al. 2017a).

background image

257

MIOCENE BASIN OPENING IN RELATION TO TECTONIC EXTRUSION OF THE ALCAPA MEGA-UNIT

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

(iii) The  Middle  Miocene  palaeostress  field  had  the  main 

compressional  axis  still  oriented  perpendicular  to  the  Outer 

Western Carpathian accretionary wedge, while the extension 

was  parallel  to  the  orogenic  arc  until  the  Late  Badenian 

(~ 16–13.5 Ma). In the west, the extensional tectonic regime 

with the NW–SE oriented σ

3

 axis opened the Danube Basin 

along  the  NNE–SSW  to  NE–SW  normal  listric  faults  in  

the hinterland of the Central Western Carpathians (Kováč et al. 

2011a; Sztanó et al. 2016). In the east, the transtensional tec-

tonic regime with NE–SW (NNE–SSW) oriented σ

1

 prevailed 

during  the  synrift  evolutionary  stage  of  the  Eastern  Slovak 

Basin (Fig. 2C).

(iv)  The  measured  late  Middle/Late  Miocene  (Sarmatian/

early Pannonian; ~ 12.6–10 Ma) palaeostress field controlled 

subsidence in the hinterland basin system depocentres, which 

were opened by an extensional tectonic regime with the NW–SE 

oriented  σ

3

  (e.g.,  Danube  Basin  and  Eastern  Slovak  Basin). 

This regime (Fig. 2D) controlled the infill of basins and was 

probably induced by the still active subduction pull beneath 

the front of the Eastern Carpathians (e.g., Konečný et al. 2002; 

Kováč et al. 2017a).

Model of basin opening and subsidence

The  Miocene  north-eastward  extrusion  of  the  ALCAPA 

Mega-Unit led to significant stretching of this crustal wedge, 

estimated  as  more  than  100 km  in  the  Central  Western 

Carpathian segment (e.g., Konečný et al. 2002; Kováč et al. 

1997, 1998, 2017a). Comparison of the basin opening (e.g., 

Kováč et al. 1995, 2011a; Lankreijer et al. 1995 ) with dating  

of measured CCW rotations brings evidence that the develop-

ment of extensional basins was at least partly compensated  

by  the  rotation  measured  in  individual  crustal  blocks  of  

the  stretched  ALCAPA  Mega-Unit  (Figs.  1  and  3A–C).  

Based  on  previous  research,  two  types  of  spin  

rotation could be distinguished: (i) “domino-effect” rotation  

of each block in strike-slip zones and (ii) “en block” rotation 

both confirmed by interpretation of palaeomagnetic measu-

rements  after  20  Ma  (e.g.,  Márton  et  al.  2000a,  2016).  

The  presented  structural  model  of  the  extruding  crustal  

wedge  takes  into  account  CCW  rotations  and  movement  

trajectories  of  its  individual  segments  as  follows  in 

subsections.

Fig. 2.  Movements  of  the  ALCAPA  microplate  with  direction  of  compression  and  extension  (EA  —  Eastern  Alps;  CWC  —  Central  

Western Carpathians).

background image

258

KOVÁČ, MÁRTON, KLUČIAR and VOJTKO

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Early Miocene

In the Eastern Alps (Fig. 3A), the measured Early Miocene 

~ 30  CCW  rotation  was  explained  as  a  result  of  “domino- 

effect” block rotations in a wrench zone (Márton et al. 2000a). 

The  present  shape  of  the  Eastern Alps  suggests  this  brittle 

deformation  between  the  WSW–ENE  oriented  left  lateral 

Salzach–Ennstal–Mariazell–Puchberg  strike  slip  fault  and  

the right-lateral Periadriatic shear zone striking WNW–ESE 

(Periadriatic,  Mölltal,  Hochstuhl,  and  Pöls-Lavantal  faults) 

which operated during the extrusion of the ALCAPA Mega-

Unit toward the east (e.g., Ratschbacher 1991a, b; Kováč et al. 

1994, 2017a; Linzer et al. 2002; Scharf et al. 2013; Schmid et 

al. 2013; van Gelder et al. 2017). Later, in the Late Miocene to 

Fig. 3. Schemes/models of the early Miocene Eastern Alpine tectonic extrusion (A) and the Alpine–Carpathian junction disintegration (B),  

the middle Miocene and the middle/late Miocene rifting of the Western Carpathians back-arc basin system (C & D); model of rotations in 

different parts of the ALCAPA region (PAL — Peri-Adriatic Fault; SEMP — Salzach–Ennstal–Mariazell–Puchberg Fault; OWC — Outer 

Western  Carpathians;  CWC  —  Central  Western  Carpathians;  MHL  —  Middle  Hungarian  Line;  HDL  —  Hurbanovo–Diosjeno  Fault;  

TR — Transdanubian Range; for legend see Fig. 1). 

background image

259

MIOCENE BASIN OPENING IN RELATION TO TECTONIC EXTRUSION OF THE ALCAPA MEGA-UNIT

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

present, the fault activity was concentrated in the NNW–SSE 

striking normal faults (e.g., Scharf et al. 2013).

The  Central  Western  Carpathians,  Northern  Pannonian 

domain, Pieniny Klippen Belt, and Outer Western Carpathians 

underwent rotation ~ 50° CCW to be considered as “en block” 

rotation  (Márton  &  Fodor  2003;  Márton  et  al.  2013,  2016; 

Kováč  et  al.  2017a).  In  comparison  to  the  Eastern  Alps,  

the Early Miocene movement trajectory of the Central Western 

Carpathian  and  Northern  Pannonian  domain  segments  was 

directed  more  to  the  north-east,  and  the  measured  CCW 

 rotation exceeded the documented rotation in the Eastern Alps. 

The difference in length of the movement trajectory and size 

of rotation resulted in collapse of the area around the Eastern 

Alps,  Central Western  Carpathians  and  Northern  Pannonian 

domain.

Van Gelder et al. (2017) characterized the Oligocene–Early 

Miocene initial phase of convergence of the Adria plate and 

Eastern Alps as oblique, accompanied by lateral extrusion of 

the  ALCAPA  Mega-Unit  lithosphere.  The  deformation  and 

strain propagation in the upper plate during the Adria subduc-

tion is similar to classical indentation models. In both cases 

the  upper  plate  displays  a  transition  from  compressional 

 structures near the confined boundary, to strike-slip and exten-

sional  structures  towards  the  weak  lateral  boundary  repre-

sented  by  the  western  portion  of  the  Central  Western 

Carpathians together with the Transdanubian Range (the ele-

vated pre- Neogene basement of the Danube Basin). This area 

(Fig.  3A, B)  started  to  collapse  along  at  present  NW–SE  to 

WNW–ESE normal faults, later with a dextral shear compo-

nent during the Early Miocene (Kováč 2000; Márton & Fodor 

2003;  Hók  et  al.  2016).  The  stepwise  collapse  took  place 

between the edge of the Eastern Alps in the northwest (Mur–

Mürz Fault) and the newly forming zone of the Mid-Hungarian 

Fault  with  a  dextral  strike-slip  movement  in  the  south east 

(Fodor et al. 1998). Disintegration of the uplifted junction of 

the  Alps,  Central  Western  Carpathians,  and  Northern  Pan-

nonian  domain  (before  the  opening  of  the  Middle/Late 

Miocene Danube Basin; cf. Tari et al. 1992; Tari & Horváth, 

1995) documents the exhumation history of crystalline com-

plexes  in  this  area  (Kráľ  1977;  Kováč  et  al.  1994,  2017b; 

Danišík et al. 2004; Králiková et al. 2016; Marko et al. 2017). 

Moreover, our hypothesis is also supported by the pre-Middle 

Miocene erosional level. From the south to the north the fol-

lowing units occur stacked one on the other. The lowermost 

Penninic  Unit  is  located  in  the  Rechnitz  area,  and  toward  

the north-east the pre-Miocene basement of the Danube Basin 

central  part  is  built  up  by  the  Tatric  crystalline  complexes. 

However,  along  the  northern  margin  of  the  Danube  Basin  

the crystalline complexes are covered by the Mesozoic sedi-

mentary sequences and nappe units, and finally the crystalline 

complexes with the Mesozoic sedimentary cover, nappe units 

and preserved Palaeogene basin fill are present in the northern-

most  portion  of  the  basin,  as  well  as  in  the  axial  zone  of  

the Central Western Carpathians (e.g., Biela 1978; Fusán et al. 

1987; Hók et al. 2016; Klučiar et al. 2016). This evidence can 

be explained only by stretching towards the north-east. This 

was probably associated with tiny “domino-effect” block rota-

tions  similar  to  the  rotations  identified  in  the  Eastern Alps 

(Fig. 3B).

The stretching induced by rotational movement of the extru-

ding crustal wedge also contributed to the opening of basins  

in  the  orogen  hinterland,  along  the  ALCAPA  Mega-Unit’s 

southern margin (e.g., Csontos et al. 1992; Kováč et al. 1994; 

Fodor  et  al.  1998).  In  the  west,  the  Styrian  Basin  subsided 

(e.g., Sachsenhofer et al. 1997; Linzer et al. 2012), more to  

the  east  the  Novohrad–Nógrád  Basin  was  formed  above  

the  Central  Western  Carpathian  and  Northern  Pannonian 

domain basement (e.g., Vass et al. 1993; Kováč et al. 2017a). 

Along the eastern edge of the ALCAPA Mega-Unit the move-

ment  first  led  to  disintegration  and  uplift  of  the  Central 

Carpathian  Palaeogene  Basin  in  a  fore-arc  position.  After  

the Ottnangian hiatus, the Early Miocene CCW rotation was 

compensated  by  the  opening  and  subsidence  of  pull-apart 

 depocentres  of  the  Eastern  Slovak  Basin  at  the  end  of  this 

period (Kováč et al. 1995, 2017a).

Middle – Late Miocene

From  the  Middle  Miocene  onwards  the  Eastern  Alpine 

 convergence  gained  an  orthogonal  character  attributed  to  

the frequently documented Miocene switch in the Adria plate 

motion (e.g., van Gelder et al. 2017). The different parts of  

the ALCAPA Tisza–Dacia Mega-units were extended by  variable 

amounts  and  the  already  segmented  area  of  the  Pannonian 

Basin  System  broke  up  into  relatively  small  blocks,  most 

probably partly detached at a crustal level (Balázs et al. 2016). 

Stretching of the lithosphere segments was caused by the con-

tinuing  roll  back  effect  of  the  gradually  ceasing  subduction 

below the front of the Carpathians (e.g., Kováč et al. 1994; 

Konečný et al. 2002; Balázs et al. 2017).

The  Central  Western  Carpathian  basins  development  was 

closely  linked  to  the  continuing  stretching  of  the  crust  in  

the  north-eastern  direction.  Two  measured  CCW  rotations 

~ 30° were determined during this time (e.g., Márton & Fodor 

2003; Márton et al. 2007). The first ~ 30° CCW rotation was 

documented  in  the  western  part  of  the  Central  Western 

Carpathians and was dated to the Early Badenian (Márton & 

Fodor  2003).  The  second  documented  ~ 30°  anticlockwise 

rotation, dated to the late Sarmatian–early Pannonian is known 

from the Eastern Slovak Basin (Márton et al. 2007).

Both  mentioned  CCW  rotations  occurred  during  the  final 

stage of collision of the Western Carpathians with the platform 

and it is assumed that they were associated with a wrenching 

event  gradually  proceeding  across  the  Central  Western 

Carpathian segment from west to east. It started in the western 

part  of  the  Central  Western  Carpathians  and  took  place 

between an ENE–WSW left-lateral strike-slip zone which is 

expressive in the map view, northerly from the Danube Basin 

(Marko 2012; Marko et al. 2017) and the Hurbanovo–Diósjenő 

Fault  in  the  basin’s  south-eastern  part,  striking  along  

the northern margin of the Transdanubian Unit of the Northern 

Pannonian domain (Klučiar et al. 2016).

background image

260

KOVÁČ, MÁRTON, KLUČIAR and VOJTKO

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Interpretation  of  seismic  data  from  the  western  part  of  

the Western Carpathians (e.g., Kováč et al. 2011a; Magyar et 

al. 2013; Hók et al. 2016) corroborated with results of struc-

tural geology (Vojtko et al. 2008, in press) as well as data from 

wells  and  outcrops  (Biela  1978;  Joniak  2016;  Rybár  et  al. 

2016; Šujan et al. 2016a, b; Sztanó et al. 2016; Kováč et al. 

2017a, b)  has  proved  diachronous  extension  of  the  Danube 

Basin and migration of basin depocentres in time from west  

to east across the basin. These facts correlated with similarly 

focused  studies  from  the  Pannonian  Basin  System  confirm  

the  same  results  from  the  Tisza–Dacia  Mega-Unit  area  in  

the Middle and Late Miocene (e.g., Balázs et al. 2016).

The Middle Miocene opening of the Danube Basin depo-

centres (Fig. 3C), was controlled by extension which activated 

pre-existing  structures  of  the  Cretaceous  nappe  stack  as 

detachments or low-angle normal faults working in a simple 

shear  mechanism  (e.g.,  Tari  et  al.  1992;  Horváth  1993; 

Lankreijer et al. 1995). The westerly located Blatné depres-

sion  opened  in  the  Badenian  and  the  Rišňovce  depression 

during the Sarmatian, in both cases the opening was followed 

by a maximum of sedimentation (Kováč et al. 2011a, 2017b; 

Sztanó et al. 2016). In the eastward located Komjatice depres-

sion the sedimentation reached its maximum in the Pannonian 

(Šujan et al. 2016b; Sztanó et al. 2016), after the next rotation 

~ 30 CCW rotation of the ALCAPA Mega-Unit, documented 

in the Transcarpathian depression at the Middle/Late Miocene 

boundary (Fig. 3D). In the Late Miocene a dominant normal 

fault  activity  of  pure  shear  mechanism  is  documented  on  

the  Danube  Basin  margins  (Majcin  et  al.  2015;  Hók  et  al. 

2016),  resulting  in  significant  footwall  exhumation  during  

the Late Miocene and Pliocene (Šujan et al. 2017). At the end 

of the Middle Miocene several extensional basins were also 

formed in the more or less rigid body of the axial portion of  

the  Central  Western  Carpathians  along  the  Central  Slovak 

Fault  System  (e.g.,  Nemčok  &  Lexa  1990;  Kováč  &  Hók 

1993; Kováč et al. 2017a) with an accelerated subsidence in 

the Late Miocene (Kováč et al. 2011b).

The synrift subsidence in the Eastern Slovak Basin lasted 

from Late Badenian–Sarmatian to early Pannonian times (e.g., 

Rudinec 1989; Kováč et al. 1995). This fact yields an indirect 

confirmation of our hypothesis, that the rotation was compen-

sated by stretching of the eastern edge of the ALCAPA Mega-

Unit  during  the  late  Middle/early  Late  Miocene.  Moreover,  

the thickness of the Sarmatian strata is much greater in the east 

than in the west (e.g., Kováč et al. 1995, 1996; Lankreijer et al. 

1995). Taking into consideration the aforementioned facts, we 

can relate the last measured ~ 30° CCW rotation to the final 

north-eastward movement of the eastern edge of Mega-Unit 

before its docking in an embayment of the European Platform 

margin. The extension controlling the basin subsidence was 

induced by the last stage of subduction in front of the Western/

Eastern Carpathians (Kováč 2000; Konečný et al. 2002; Kováč 

et al. 2017a) together with the ~ 30° CW rotation of the Tisza–

Dacia  Mega-Unit  in  the  south,  which  began  from  the  Late 

Badenian (Dupont-Nivet et al. 2005). The CCW rotation mea-

sured at the eastern edge of the ALCAPA Mega-unit coincides 

with  similar  rotations  measured  in  the  outermost  nappes  of  

the  Eastern  Carpathians  (Borislav–Pokuttya  and  Sambir–

Rozniatow  units;  Márton  et  al.  2000b,  2007)  divided  from  

the Outer Western Carpathians by an approximately N–S run-

ning dextral strike slip zone crossing the units of the Outer 

Western  Carpathians  (Dukla  and  Skole  units)  to  the  south 

(Hnylko et al. 2015).

Conclusions

The scheme of the main stages of structural development in 

the Eastern Alpine–Central Western Carpathian orogenic sys-

tem during the Neogene can be expressed as follows (Fig. 2):

(i) in  the  Late  Oligocene/Early  Miocene  (~ 24–20  Ma) 

an orogen perpendicular compression led to individualization 

of  the  ALCAPA  Mega-Unit  lithosphere  and  together  with 

 subduction  pull  (roll  back  effect)  caused  its  extrusion  east-

ward;  which  resulted  in  collapse  of  the  crustal  wedge  at  

the Alpine–Western  Carpathian–Transdanubian  Range  junc-

tion (20–17 Ma);

(ii) around the Early/Middle Miocene boundary (~ 17–15 Ma) 

the orogen perpendicular compression, acting during the oblique 

collision  of  the  Western  Carpathians  with  the  Bohemian 

Massif, led to opening of pull-apart depocentres in the Vienna 

and Eastern Slovak basins;

(iii) during the early Middle Miocene, the orogen parallel 

extension  in  the  Central  Western  Carpathians  resulted  in 

 hinterland (back arc) basin system formation (~ 15–13 Ma);

(iv) and  finally,  in  the  late  Middle/early  Late  Miocene 

(~ 12–10 Ma) the NW–SE oriented extension led to the last 

synrift  subsidence  in  the  northern  portion  of  the  Pannonian 

Basin System.

The opening of basins in the Central Western Carpathians and 

Northern Pannonian domain started during the Early Miocene 

and lasted until the Late Miocene. However, the overall exten-

sional  direction  remained  roughly  constant  through  time 

(NNE–SSW  to  NE–SW),  the  present  map  view  of  basin 

 depocentres  is  caused  by  a  significant  amount  of  CCW 

 rotations  of  the  ALCAPA  Mega-Unit  segments  modifying  

the  original  location  and  geometry  of  basins  and  their 

 depocentres. The periods of the maximal subsidence of basins 

in  relation  to  the  CCW  rotations  of  individual  segments  of  

the ALCAPA Mega-Unit and their movement trajectories can 

be characterized as follows (Fig. 3):

(i) in the west, the Early Miocene collision of the Eastern 

Alps (Fig. 3A). associated with a wrenching stage accompa-

nied  by  a  ~ 30°  CCW  “domino-effect”  rotation  of  crustal 

blocks extruding eastward (Márton et al. 2000a). For the rest 

of the crustal wedge, built up from the Northern Pannonian 

domain, Central Western Carpathians, Pieniny Klippen Belt, and 

Outer Western Carpathians an ~ 50° anticlockwise “en block” 

rotation  was  proposed  (Márton  et  al.  2013).  In  the  western  

part of the Central Western Carpathians, a collapse of the junc-

tion  area  of  the  Eastern Alps,  Central Western  Carpathians, 

and  Northern  Pannonian  domain  was  documented  before  

background image

261

MIOCENE BASIN OPENING IN RELATION TO TECTONIC EXTRUSION OF THE ALCAPA MEGA-UNIT

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

the  opening  of  the  Middle/Late  Miocene  Danube  Basin.  

The disintegration of this elevated zone associated with  normal 

faulting, with an assumed “domino-effect” rotation between 

the edge of the Eastern Alps (Mur-Mürz Fault) and the juve-

nile Mid-Hungarian dextral fault zone in the south; as a con-

tinuation of the Eastern Alpine structural evolution (Fig. 3B).

(ii) The  Middle  Miocene  final  stage  of  the  Western 

Carpathian oblique collision with the European Platform led 

to the next ~ 30° CCW “domino-effect” rotations in the crustal 

segments  of  the  Central  Western  Carpathians  and  Northern 

Pannonian  domain  (Fig.  3C,D).  The  wrenching  started  in  

the west during the early Middle Miocene (northern Danube 

Basin) and proceeded to the east until the Middle/Late Miocene 

boundary (Eastern Slovak Basin). The rotation of blocks was 

partly induced by the clockwise rotation of the Tisza– Dacia 

Mega-unit associated with collision of the Eastern Carpathians 

and the European Platform.

Acknowledgements:  The  work  was  financially  supported  

by  the  Slovak  Research  and  Development  Agency  under  

the contracts: APVV 16-0121, APVV 15-0575, APVV 14-0118, 

APVV-0315-12, and by the OTKA project no. 105245.

References

Aleksandrowski P. 1985: Graphical determination of principal stress 

directions  for  slickenside  lineation  populations: An  attempt  to 

modify Arthaud’s method. J. Struct. Geol. 7, 73–82.

Angelier J. 1994: Fault slip analysis and paleostress reconstruction. 

In:  Hancock  P.L.  (Ed.):  Continental  deformation.  Pergamon 

PressUniversity of Bristol (U.K.), London, 53–100.

Angelier  J.  &  Mechler  M.  1977:  Sur  une  méthode  graphique  de 

 recherche  des  contraintes  principales  également  utilisable  en 

 tectonique  et  en  seismologie:  la  méthode  des  diédres  droits.  

Bull. Soc. Géol. Fr. 7, 1309–1318.

Arthaud F. 1969: Méthode de détermination graphique des directions 

de raccourcissement, d’allongement et intermédiare d’une popu-

lation  de  failles.  Bulletin Société Géologique de France, 11, 

729–737.

Balázs A., Matenco L., Magyar I., Horváth F., & Cloetingh S. 2016: 

The link between tectonics and sedimentation in back-arc basins: 

New  genetic  constraints  from  the  analysis  of  the  Pannonian 

 Basin. Tectonics, 35, doi:10.1002/2015TC004109.

Balázs A., Magyar I., Matenco L., Sztanó O., Tőkés L. & Horváth F., 

2017: Morphology of a large paleo-lake: Analysis of compaction 

in  the  Miocene–Quaternary  Pannonian  Basin.  Global Planet. 

Change, in press, doi: 10.1016/j.gloplacha.2017.10.012

Balla Z. 1984: The Carpathian loop and the Pannonian basin: a kine-

matic analysis. Geophys. Trans., 30, 4, 313–353.

Beidinger A., Decker K. & Roch K.H. 2011: The Lassee segment of 

the Vienna Basin fault system as a potential source of the earth-

quake of Carnuntum in the fourth century a.d. Int. J. Earth Sci. 

100, 1315–1329.

Biela A.  1978:  Deep  wells  in  Western  Carpathians:  Vienna  basin, 

Danube  basin.  Regionálna  geológia  Západných  Karpát  10, 

1–224 (in Slovak).

Bučová J., Plašienka D. & Mikuš V. 2010: Geology and Tectonics of 

the Vršatec Klippen area (Pieniny Klippen Belt, Western Slova-

kia). Proc. 19

th

 Congress of the Carpath.-Balkan Geol. Assoc

Thessaloniki, Aristotle University, Greece, 197–207.

Compton R.R., 1966: Analysis of Pliocene-Pleistocene deformation 

and  stresses  in  northern  Santa  Lucia  Range,  California.  Geol. 

Soc. Ame. Bull. 77, 1361–1380.

Csontos L. 1995: Cenozoic tectonic evolution of the Intra-Carpathian 

area: a review. Acta Vulcanol. 7, 1–13.

Csontos L. & Nagymarosy A. 1998: The Mid-Hungarian line: a zone of 

repeated tectonic inversions. Tectonophysics 297, 1–4, 51–71.

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

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

 Tectonophysics 208, 1–3, 221–241.

Danišík M., Dunkl I., Putiš M., Frisch W. & Kráľ J. 2004: Tertiary 

burial and exhumation history of basement highs along the NW 

margin of the Pannonian Basin – an apatite fission track study. 

Austrian J. Earth Sci. 95 (96), 60–70.

Decker K. & Peresson H. 1996: Tertiary kinematics in the Alpine–

Carpathian–Pannonian  system:  links  between  thrusting,  trans-

form faulting and crustal extension. In: Wessely G. & Liebl W. 

(Eds.): Oil and Gas in Alpine Thrust belts and Basins of central 

and eastern Europe. EAGE Spec. publ. 5, 69–77.

Decker K., Meschede M. & Ring U. 1993: Fault slip analysis along 

the  northern  margin  of  the  Eastern  Alps  (Molasse,  Helvetic 

 nappes,  North  and  South  Penninic  flysch,  and  the  Northern 

 Calcareous Alps). Tectonophysics 223, 3–4, 291–312.

Decker K., Peresson H. & Faupl P. 1994: Die miozäne Tectonik der 

östlichen  Kalkalpen:  Kinematik,  Paläospannungen  und  Defor-

mationsaufteilung während der “lateral Extrusion” des Zentral-

alpen. Jahrb. Geol. Bundesanst. 137, 5–18.

Dupont-Nivet  G.,  Vasiliev  I.,  Langereis  Cor  G.,  Krijgsman  W.  & 

 Panaiotu C. 2005: Neogene tectonic evolution of the southern 

and eastern Carpathians constrained by paleomagnetism. Earth  

Planet. Sci. Lett. 236, 374–387.

Fodor L. 1995: From transpression to transtension: Oligocene– Miocene 

structural evolution of the Vienna Basin and the East Alpine–

Western Carpathian junction. Tectonophysics 242, 151–182.

Fodor L., Jelen B., Márton E., Skaberne D., Čar J. & Vrabec M. 1998: 

Miocene-Pliocene  tectonic  evolution  of  the  Slovenian  Peri-

adriatic  Fault:  Implications  for  Alpine-Carpathian  extrusion 

models. Tectonics 17, 690–709.

Fodor  L.,  Csontos  L.,  Bada  G.,  Györfi  I.  &  Benkovics  L.,  1999: 

 Tertiary tectonic evolution of the Pannonian basin system and 

neighbouring orogens: a new synthesis of paleostress data. In: 

Durand  B.,  Jolivet  L.,  Horváth  F.  &  Séranne  M.  (Eds.):  

The Mediterranean Basins: Tertiary extension within the Alpine 

Orogene. Geol. Soc. London, 165, 295–334.

Fusán  O.,  Biely A.,  Ibrmajer  J.,  Plančár  J.  &  Rozložnik  L.  1987: 

 Basement of the Tertiary of the Inner West Carpathians. GÚDŠ

Bratislava, 1–103.

Grad M., Brückl E., Majdánski M., Behm M., Guterch A. & CELE-

BRATION 2000 & ALP 2002 Working Groups, 2009: Crustal 

structure of the Eastern Alps and their foreland: seismic model 

beneath  the  CEL10/Alp04  profile  and  tectonic  implications.  

Geophys. J. Internat. 177, 279–295.

Joniak P. 2016: The Upper Miocene rodents from the Pezinok in the 

Danube Basin, Slovakia. Acta Geologica Slovaca 8, 1, 1–14.

Hnylko O.M., Hnylko S.R. & Generalova L.V. 2015: Formation of 

the structure of the Klippen zones and the interklippen flysch of 

inner Ukrainian Carpathians — results of convergence and colli-

sion  of  microcontinental  terranes.  Vestnik of Saint Petersburg 

Universityseries 7, Geology 2, 4–24 (in Russian with English 

summary).

Hók J., Kováč M., Pelech O., Pešková I., Vojtko R. & Králiková S. 

2016: The Alpine tectonic evolution of the Danube Basin and its 

northern periphery (southwestern Slovakia). Geol. Carpath. 67, 

5, 495–505.

Horváth F. 1993: Towards a mechanical model for the formation of 

the Pannonian basin. Tectonophysics 226, 333–357

background image

262

KOVÁČ, MÁRTON, KLUČIAR and VOJTKO

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Klučiar T., Kováč M., Vojtko R., Rybár S., Šujan M. & Králiková S. 

2016. The Hurbanovo–Diósjenő Fault: A crustal-scale weakness 

zone at the boundary between the Central Western Carpathians 

and Northern Pannonian Domain. Acta Geologica Slovaca 8, 1, 

59–70.

Konečný V., Kováč M., Lexa J. & Šefara J. 2002. Neogene evolution 

of the Carpatho–Pannonian region: an interplay of subduction 

and back-arc diapiric uprise in the mantle. EGS Stephan Mueller 

Spec. Publ. Ser. 1, 105–123.

Kováč M. 2000: Geodynamic, palaeogeographic, and strctural evolu-

tion  of  the  Carpathian–Pannonian  region  in  Miocene:  a  new 

 insight  to  the  Neogene  Basin  of  Slovakia  [Geodynamický, 

paleo geografický  a  štruktúrny  vývoj  Karpatsko-panónskeho 

regiónu v miocéne: nový pohľad na neogénne panvy Slovenska]. 

VEDA, Bratislava, 1–202.

Kováč P. & Hók J. 1993: The Central Slovak fault system: The field 

evidence of a strike slip. Geol. Carpath. 44, 3, 155–159.

Kováč M., Kráľ J., Márton E., Plašienka D. & Uher P. 1994: Alpine 

uplift history of the Central Western Carpathians: Geochrono-

logical,  paleomagnetic,  sedimentary  and  structural  data.  Geol. 

Carpath. 45, 2, 83–96.

Kováč M., Kováč P., Marko F., Karoli S. & Janočko J. 1995: The East 

Slovakian Basin — A complex back arc basin. Tectonophysics 

252, 1–4, 453–466.

Kováč M., Hudáčková N., Rudinec R. & Lankreijer A. 1996: Basin 

evolution in the foreland and hinterland of the Carpathian accre-

tionary prism during the Neogene: evidence from the Western to 

Eastern Carpathians Junction. Annales Tectonicae X, 1–2, 3–19.

Kováč M., Bielik M., Lexa J., Pereszlényi M., Šefara J., Túnyi I. & 

Vass D. 1997: The Western Carpathian intramountane basins. In: 

Grecula  P.  et  al.  (Eds.):  Geological  evolution  of  the  Western 

 Carpathians. 

Mineralia Slovaca, Monograph., Bratislava, 43–65.

Kováč M., Nagymarosy A., Oszczypko N., Slaczka A., Csontos L., 

Marunteanu  M.,  Matenco  L.  &  Márton  M.  1998:  Palinspastic 

reconstruction  of  the  Carpathian–Pannonian  region  during  the 

Miocene. In: Rakús M. (Ed.): Geodynamic development of the 

Western Carpathians. GSSR, Bratislava, 189–217.

Kováč  M.,  Synak  R.,  Fordinál  K.,  Joniak  P.,  Tóth  Cs.,  Vojtko  R.,  

Nagy A., Baráth I., Maglay J. & Minár J. 2011a: Late Miocene 

and Pliocene history of the Danube Basin: inferred from deve-

lopment  of  depositional  systems  and  timing  of  sedimentary 

 facies changes. Geol. Carpath. 62, 6, 519–534.

Kováč M., Hók J., Minár J., Vojtko R., Bielik M., Pipík R., Rakús M., 

Kráľ J., Šujan M. & Králiková S. 2011b: Neogene and Quaternary 

development of the Turiec Basin and landscape in its catchment: 

a tentative mass balance model. Geol. Carpath. 62, 4, 361–379.

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

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

palaeogeography and basin evolution of the Western Carpathians, 

Northern Pannonian domain and adjoining areas. Global Planet. 

Change 140, 9–27.

Kováč M., Márton E., Oszczypko N., Vojtko R., Hók J., Králiková S., 

Plašienka D., Klučiar T., Hudáčková N. & Oszczypko-Clowes M. 

2017a:  Neogene  palaeogeography  and  basin  evolution  of  the 

Western Carpathians, Northern Pannonian domain and adjoining 

areas. Global Planet. Change 155, 133–154.

Kováč M., Rybár S., Halásová E., Hudáčková N., Šarinová K., Šujan M., 

Baranyi V., Kováčová M., Ruman A., Klučiar T. & Zlinská A., 

2017b: Changes in Cenozoic depositional environment and sedi-

ment provenance in the Danube Basin. Basin Res. 30, 1, 97–131.

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

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

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

Low-temperature constraints on the Alpine thermal evolution of 

the  Western  Carpathian  basement  rock  complexes.  J. Struct. 

Geol. 91, 144–160.

Lankreijer  A.,  Kováč  M.,  Cloetingh  S.,  Pitoňák  P.,  Hlôška  M.  & 

 Biermann C. 1995: Quantitative subsidence analysis and forward 

modelling of the Vienna and Danube basins: thin-skinned versus 

thick-skinned extension. Tectonophysics 252, 1–4, 433–451.

Linzer H.-G. & Tari G. 2012: Structural correlation between the Nort-

hern Calcareous Alps (Austria) and the Transdanubian  Central Range 

(Hungary). In: Gao D. (Ed.): Tectonics and sedimentation: Im-

plications for petroleum systems. AAPG Memoir 100, 249–266.

Linzer  H.-G.,  Decker  K.,  Peresson  H.,  Dell’Mour  R.  &  Frisch  W. 

2002:  Balancing  lateral  orogenic  float  of  the  Eastern  Alps. 

 Tectonophysics 354, 3–4, 211–237.

Magyar I., Geary D.H. & Müller P. 1999: Paleogeograhic evolution of 

the Late Miocene Lake Pannon in Central Europe. Palaeogeogr. 

Palaeoclimatol. Palaeoecol. 147, 151–167.

Magyar  I.,  Radivojević  D.,  Sztanó  O.,  Synak  R.,  Ujszászi  K.  &  

Pócsik M. 2013: Progradation of the paleo-Danube shelf margin 

across the Pannonian Basin during the Late Miocene and Early 

Pliocene. Global Planet. Change 103, 168–173.

Majcin D., Bilčík D. & Klučiar T. 2015: Thermal state of the litho-

sphere in the Danube Basin and its relation to tectonics. Contri-

butions to Geophysics and Geodesy 45, 193–218.

Marko  F.  2012:  Cenozoic  stress  field  and  faulting  at  the  northern 

 margin  of  the  Danube  Basin  (Western  Carpathians,  Slovakia). 

 Mineralia Slovaca 44, 3, 213–230.

Marko F., Plašienka D. & Fodor L. 1995: Meso-Cenozoic tectonic 

stress  fields  within  the  Alpine-Carpathian  transition  zone:  

a review. Geol. Carpath. 46, 1, 19–27.

Marko  F., Andriessen  P.A.M.,  Tomek  Č.,  Bezák  V.,  Fojtíková,  L., 

Bošanský M., Piovarči M. & Reichwalder P. 2017: Carpathian 

Shear Corridor — A strike-slip boundary of an extruded crustal 

segment. Tectonophysics 703–704, 119–134.

Márton E. & Fodor L. 2003: Tertiary paleomagnetic results and struc-

tural analysis from the Transdanubian Range (Hungary): rota-

tional disintegration of the Alcapa unit. Tectonophysics 363, 3–4, 

201–224.

Márton E., Mastella L. & Tokarski A.K. 1999: Large counterclock-

wise rotation of the Inner West Carpathian Paleogene Flysch — 

Evidence from paleomagnetic investigation of the Podhale Flysch 

(Poland). Phys. Chem. Earth. Part A 24, 645–649.

Márton E., Kuhlemann J., Frisch W. & Dunkl I. 2000a: Miocene rota-

tions in the Eastern Alps — palaeomagnetic results from intra-

montane basin sediments. Tectonophysics 323, 3–4, 163–182.

Márton E., Vass D. & Túnyi I. 2000b: Counterclockwise rotations of 

the Neogene rocks in the East Slovak Basin. Geol. Carpath. 51, 

3, 159–168.

Márton E., Tokarski A.K. & Halász D. 2004: Late Miocene counter-

clockwise rotation of the Pieniny andesites at the contact of the 

Inner and Outer West Carpathians. Geol. Carpath. 55, 5, 411–419.

Márton E., Tischler M., Csontos L., Fügenschuh B. & Schmid S.M. 

2007: The contact zone between the ALCAPA and Tisza–Dacia 

mega-tectonic  units  of  Northern  Romania  in  the  light  of  new 

paleomagnetic data. Swiss J. Geosci. 100, 1, 109–124.

Márton E., Jeleńska M., Tokarski A.K., Soták J., Kováč M. & Spišiak J. 

2009a:  Current-independent  paleomagnetic  declinations  in 

flysch  basins:  a  case  study  from  the  Inner  Carpathians. 

 Geodinamica Acta 22, 73–82.

Márton  E.,  Rauch-Włodarska  M.,  Krejčí  O.,  Tokarski  A.K.  &  

Bubík M., 2009b: An integrated palaeomagnetic and AMS study 

of  the  Tertiary  flysch  from  the  Outer  Western  Carpathians.  

Geophys. J. Int. 177, 925–940.

Márton E., Grabowski J., Plašienka D., Túnyi I., Krobicki M., Haas J. 

& Pethe M. 2013: New paleomagnetic results from the Upper 

Cretaceous  red  marls  of  the  Pieniny  Klippen  Belt,  Western 

 Carpathians: evidence for general CCW rotation and implications 

for  the  origin  of  the  structural  arc  formation.  Tectonophysics 

592, 1–13.

background image

263

MIOCENE BASIN OPENING IN RELATION TO TECTONIC EXTRUSION OF THE ALCAPA MEGA-UNIT

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2018, 69, 3, 254–263

Márton E., Grabowski J., Tokarski A.K. & Túnyi I. 2016: Palaeomag-

netic results from the fold and thrust belt of the Western Car-

pathians: an overview. In: Pueyo E.L., Cifelli F., Sussman A.J. & 

Oliva-Urcia B. (Eds.): Palaeomagnetism in Fold and Thrust Belts: 

New Perspectives. Geol. Soc., London, Spec. Publ. 425, 7–36.

Nemčok M. & Lexa J. 1990: Evolution of the basin and range structure 

around the Žiar mountain range. Geol. Carpath. 41, 3, 229–258.

Nemčok M., Marko F., Kováč M. & Fodor L. 1989: Neogene tectonics 

and  paleostress  changes  in  the  Czechoslovakian  part  of  the 

 Vienna Basin. Jahrb. Geol. Bundesanst. 132, 443–458.

Panaiotu  C.  1998:  Paleomagnetic  constraints  on  the  geodynamic 

 history of Romania. Reports on Geodesy 7 (37), Monograph of 

Southern Carpathians, Warshaw Institute of Technology, 49–71.

Pešková  I., Vojtko  R.,  Starek  D.  &  Sliva  Ľ.  2009:  Late  Eocene  to 

Quaternary deformation and stress field evolution of the Orava 

region (Western Carpathians). Acta Geol. Pol. 59, 1, 73–91.

Petrik A., Beke B., Fodor L. & Lukácz R. 2016: Cenozoic structural 

evolution of the southwestern Bükk Mts. and the southern part of 

the Darnó Deformation Belt (NE Hungary). Geol. Carpath. 67, 

1, 83–104.

Plašienka D., Soták J. & Prokešová R. 1998: Structural profiles across 

the  Šambron–Kamenica  Periklippen  Zone  of  the  Central  Car-

pathian Paleogene Basin in NE Slovakia. Mineralia Slovaca, 30, 

3, 173–184.

Pulišová Z. & Hók J. 2015: The palaeostress analysis of the fault rup-

ture of the Žiarska kotlina Basin. Acta Geol. Slov. 7, 103–111.

Ratschbacher  L.,  Merle  O.,  Davy  P.  &  Cobbold  P.  1991a:  Lateral 

 extrusion in the Eastern Alps; part 1: Boundary conditions and 

experiments scaled for gravity. Tectonics 10, 2, 245–256.

Ratschbacher L., Frisch W., Linzer H.G. & Merle O. 1991b: Lateral 

extrusion  in  the  Eastern.  Alps;  part  2:  Structural  analysis. 

 T

ectonics 10, 2, 257–271.

Royden L.H. 1993a: Evolution of retreating subduction boundaries 

formed during continental collision. Tectonics 12, 3, 629–638.

Royden L.H. 1993b: The tectonic expression slab pull at continental 

convergent boundaries. Tectonics 12, 2, 303–325.

Rudinec R. 1989: New view onto the development of the Transcar-

pathian depression during the Neogene. Mineralia Slovaca, 21, 

1, 27–42.

Rybár S., Kováč M., Šarinová K., Halásová E., Hudáčková N., Šujan M., 

Kováčová M., Ruman A. & Klučiar T. 2016: Neogene changes in 

paleogeography, paleoenvironment and the provenance of sedi-

ment in the norther Danube Basin. Bull. Geosci. 91, 2, 367–398.

Sachsenhofer  R.F.,  Lankreijer A.,  Cloetingh  S.  &  Ebner  F.,  1997: 

Subsidence analysis and quantitative basin modelling in the Sty-

rian Basin (Pannonian Basin System, Austria). Tectonophysics

272, 2–4, 175–196.

Scharf A., Handy M.R., Favaro S., Schmid S.M. & Bertrand A. 2013: 

Modes of orogen-parallel stretching and extensional exhumation 

in response to microplate indentation and roll-back subduction 

(Tauern Window, Eastern Alps). Int. J. Earth Sci. 102, 1627–1654.

Schmid  S.,  Bernoulli  D.,  Fügenschuh  B.,  Matenco  L.,  Schefer  S., 

Schuster R., Tischler M. & Ustaszewski K. 2008: The Alpine–

Carpathian–Dinaridic  orogenic  system:  correlation  and  evolu-

tion of tectonic units. Swiss J. Geosci. 101, 139–183.

Schmid  S.M.,  Scharf  A.,  Handy  M.R.  &  Rosenberg  C.L.  2013:  

The  Tauern  Window  (Eastern  Alps,  Austria):  a  new  tectonic 

map, with cross-sections and a tectonometamorphic synthesis. 

Swiss J. Geosci. 106, 1–32.

Šimonová V. & Plašienka D. 2011: Fault kinematics and paleostress 

analysis in the Butkov quarry (Manín Unit, Western Carpathians). 

Acta Geologica Slovaca  3,  1,  21–31  (in  Slovak  with  English 

summary).

Šujan  M.,  Slávik  I.,  Galliková  Z.,  Dovičin  P.  &  Šujan  M.  2016a: 

Pre-Quaternary  basement  of  Bratislava  (part  1):  genetic  vs. 

 geotechnical  characteristics  of  the  Neogene  foundation  soils. 

Acta Geologica Slovaca 8, 1, 71–86.

Šujan M., Braucher R., Kováč M., Bourlès D., Rybár S., Guillou V. & 

Hudáčková  N.  2016b: Application  of  the  authigenic 

10

Be/

9

Be 

dating  method  to  Late  Miocene–Pliocene  sequences  in  the 

 northern  Danube  Basin  (Pannonian  Basin  System):  Confirma-

tion of heterochronous evolution of sedimentary environments. 

Global Planet. Change 137, 35–53.

Šujan  M.,  Kováč  M.,  Hók  J.,  Šujan  M.,  Braucher  R.,  Rybár  S.  &  

de Leeuw A. 2017: Late Miocene fluvial distributary system in 

the northern Danube Basin (Pannonian Basin System) deposi-

tional  processes,  stratigraphic  architecture  and  controlling 

 factors  of  the  Piešťany  Member  (Volkovce  Formation).  Geol. 

Quarterly 61, 3, 521–548.

Sůkalová Ľ., Vojtko R. & Pešková I. 2012: Cenozoic deformation and 

stress  field  evolution  of  the  Kozie  chrbty  Mountains  and  the 

western part of Hornád Depression (Central Western Carpathians). 

Acta Geologica Slovaca 4, 1, 53–64.

Sztanó O., Kováč M., Magyar I., Šujan M., Fodor L., Uhrin A., Rybár 

S.,  Csillag  G.  &  Tőkés  L.  2016:  Late  Miocene  sedimentary 

 record of the Danube/Kisalföld Basin: interregional correlation 

of  depositional  systems  stratigraphy,  and  structural  evolution. 

Geol. Carpath. 67, 6, 525–542.

Tari G. & Horváth F. 1995: Overview of the Alpine evolution of the 

Pannonian Basin. In: Horváth F., Tari G. & Bokor Cs. (Eds.): 

Extensional  collapse  of  the  Alpine  orogene  and  hydrocarbon 

prospects  in  the  basement  and  basement  fill  of  the  western 

 Pannonian Basin. AAPG International Conference and Exhibi-

tion, Nice, France, Guidebook to Fieldtrip 6, 7–19.

Tari G., Horváth F. & Rumpler J. 1992: Styles of extension in the 

Pannonian Basin. Tectonophysics 208, 1–3, 203–219.

Turner F.J. 1953: Nature and dynamic interpretation of deformation 

lamellae in calcite of three marbles. Am. J. Sci. 251, 276–298.

Ustaszewski K., Schmid S.M., Fügenschuh B., Tischler M., Kissling E. 

&  Spakman  W.  2008. A  map-view  restoration  of  the Alpine– 

Carpathian-Dinaridic  system  for  the  Early  Miocene.  Swiss J. 

Geosci. 101, Supplement 1, 273–294.

van Gelder I.E., Willingshofer E., Sokoutis D. & Cloetingh S.A.P.L. 

2017: The interplay between subduction and lateral extrusion: 

A case study for the European Eastern Alps based on analogue 

models. Earth Planet Sci Lett 472, 82–94.

Vass  D.,  Hók  J.,  Kováč  P.  &  Elečko  M.  1993: The  Paleogene  and 

Neogene tectonic events of the Southern Slovakia depressions in 

the light of the stress-field analyses. Mineralia Slovaca 25, 2, 

79–92.

Vass D., Kováč M., Konečný V. & Lexa J. 1988: Molasse basins and 

volcanic activity in West Carpathian Neogene — its evolution 

and  geodynamic  character.  Geol. Zbor. Geol. Carpath. 39, 5, 

539–561.

Vojtko R., Hók J., Kováč M., Sliva Ľ., Joniak P. & Šujan M. 2008: 

Pliocene to Quaternary stress field change in the Western Car-

pathians (Slovakia). Geol. Quarterly 52, 1, 19–30.

Vojtko R., Tokárová E., Sliva Ľ. & Pešková I. 2010: Reconstruction 

of Cenozoic paleostress fields and revised tectonic history in the 

northern  part  of  the  Central Western  Carpathians  (the  Spišská 

Magura and Východné Tatry Mountains). Geol. Carpath. 61, 3, 

211–225.

Vojtko R., Klučiar T., Králiková S., Hók J. & Pelech O. 2018: Late 

Badenian to Quaternary tectonic evolution of the Danube Basin 

(Slovakia) based on palaeostress reconstruction. Acta Geologica 

Slovaca, in press.