Authors:	Gaab, Andreas Simon
Title:	Isotope geochemical and geochronologic studies of basement units in the Central Western Carpathians (Slovakia)
Online publication date:	6-Jun-2005
Year of first publication:	2005
Language:	english
Abstract:	In dieser Arbeit werden geochronologische und isotopen-geochemische Daten zur Entwicklung der Zentralen Westlichen Karpathen präsentiert. Die Karpathen bilden die östliche Fortsetzung der Alpen und können in drei Alpine Grundgebirgsdecken unterteilt werden, von denen zwei, die Veporische und die Gemerische, bearbeitet wurden. In der Veporischen Einheit wurden polymetamorphe Grundgebirgseinheiten untersucht, um deren genaue Altersstellung zu definieren und sie isotopengeochemisch zu klassifizieren. Dagegen wurde in der der Gemerischen nEinheit, welche die Veporische Einheit überlagert, ein spezialisierter S-Typ Granit im Detail untersucht, um die petrogenetischen Prozesse, die zur magmatischen Entwicklung dieses Granits geführt haben, zu identifizieren. U-Pb Datierungen an Zirkonen der Veporischen Grundgebirgseinheiten zeigen für die gesamte Veporische Einheit ordovizische Entsehungsalter an (440-470 Ma). Diese Datierungen revidieren publizierte kambrische Entstehungsalter dieses Grundgebirges. Die Isotopensignatur (epsilon Nd und 87Sr/86Sr) der ordovizischen Grundgebirgseinheiten, bestehend aus stark überprägten Amphiboliten und Gneissen, ist von der Signatur der sich im Norden anschliessenden Tatrischen Einheit gut unterscheidbar. Die Bleiisotopenzusammensetzung dieser Gesteine ist stark krustal geprägt und überschneidet sich mit der der Tatrischen Einheit. Zusammen mit den T-DM Altern sind diese Einheiten vergleichbar mit prävariskischen Einheiten der Alpen. Somit kann das ordovizische Grundgebirge zu den peri-Gondwana Terranen gezählt werden, die an einem aktiven Kontinentalrand im Norden von Gondwana gebildet wurden. In den Gesteinen der Veporischen Einheit wurde im Weiteren eine starke metamorphe überprägung und intensiver felsischer Magmatismus karbonischen Alters erkannt (320-350 Ma). Dieses Ereignis ist zeitgleich mit dem Magmatismus, welcher hauptsächlich in der sich im Norden anschliessenden Tatrischen Einheit beobachtet wird. Dieser gehört der variskischen Orogenese an. Intensive alpine Deformation und Metamorphose konnte in der südlichen Veporischen Einheit anhand der Einzelzirkondatierungen und der Isotopendaten der ordovizischen Einheiten nachgewiesen werden. Am Dlha Dolina Granit in der Gemerischen Einheit können starke Fraktionierungs- und Auto-Metasomatose-Effekte beobachtet werden. Durch die magmatische Fraktionierung wird eine Anreicherung der SEE erzeugt, wogegen die Metasomatose die SEE stark nverarmt. Es kommt sogar zur Ausbildung eines Tetraden Effektes im SEE Muster, welche den starken Einfluss von Fluiden während der spät-magmatischen Phase belegt. Gesamtgesteins Pb-Pb Daten beschränken das minimale Intrusionsalter dieses Granites auf 240 Ma. Dieses Alter ist in guter übereinstimmung mit den Sr-Isotopendaten der magmatisch dominierten Gesteine, wohingegen die stark metasomatisch geprägten Gesteine ein zu radiogenes 87Sr/86Sri aufweisen. Während dieser Arbeit wurde intensiv mit der Blei-Isotopenzusammensetzung von Gesamtgesteinsproben gearbeitet. Um die Auswertung dieser Daten optimieren zu können wurde ein Computerscript für das GPL Programm Octave erstellt. Die Hauptaufgabe dieses Scripts besteht darin, Regressionen für geochronologische Anwendungen gemäss York (1969) zu berechnen. Ausserdem können mu und kappa-Werte für diese Regressionen berechnet und eine Hauptkomponentenanalyse, welche hilfreich für den Vergleich von zwei Datensätzen ist, durchgeführt werden. Am Ende der vorliegenden Arbeit wird die analytische Methode für einen Mikrowellen beschleunigten Säureaufschluss von granitoidem Material zur Bestimmung der Sr- und Nd-Isotopenzusammensetzung und der Elementkonzentrationen vorgestellt. Diese kombinierte Methode nutzt ein TIMS für die Sr und Nd Isotopenmessungen und eine Einzelkollektor-ICPMS zur Bestimmung der SEE, Rb und Sr Konzentrationen, welche mithilfe von relativen Sensitivitätsfaktoren gegenüber einem internen Standard quantifiziert werden. Diese Methode wird durch Messungen von internationalen Referenzmaterialien bewertet. Die Ergebnisse zeigen eine Reproduzierbarkeit von <10% für die Elementkonzentrationen und von <5% für Elementverhältnisse. This study presents geochronological and geochemical data for the evolution of the Central Western Carpathians. The basement units of the Veporic unit, one of three Alpine basement nappes, are mainly studied during the course of this work. In this unit the poly-metamorphic basement was studied to clarify its age and to classify it isotope geochemically. Additional to the Veporic basement units, a specialized S-type granite from in the Gemeric unit, overlying the Veporic unit, is studied in detail to identify petrogenetic processes responsible for the magmatic evolution of this granite. The zircon U-Pb dating for basement units in the Veporic Unit reveal Ordovician precursor age for the whole unit (440-470 Ma). These ages revise published Kambrian precursor ages. The isotopic signature, i.e. epsilon Nd and 87Sr/86Sr, for these Ordovician basement units is distinct from the signatures observed for magmatic rocks in the Tatric unit to the North. The WR-PbPb isotopic composition of these basement rocks reveals a strong crustal influence and overlap with the the WR-PbPb isotopic composition of the Tatric unit. Together with the T-DM ages, these are well comparable with pre-Variscan units described in the Alps. Thus belong the Ordovician basement units to the peri-Gondwana terranes, which were formed at the northern active continental margin of Gondwana. Carboniferous metamorphism and felsic magmatism is also recognized in the Veporic unit (320-350 Ma). This event is contemporaneous with the magmatism observed mainly in the Tatric Unit to the North and belongs to the Variscan orogeny. Intensive Alpine deformation and metamorphism can be observed in the single zircon U-Pb data and in the isotopic data for the southern Veporic Unit. The Dlha Dolina granite in the Gemeric unit shows effects of extensive fractionation and auto-metasomatism. Magmatic fractionation creates an increase in the REE concentration in these rocks, whereas the metasomatic processes result in a depletion and in the generation of a Tetrad effect in the REE pattern, which shows the strong influence of fluids during the late magmatic phase. WR-Pb-Pb data constrain a minimum intrusion age of 240 Ma for the Dlha Dolina pluton, which is in agreement with Sr isotopic data observed for the magmatic dominated samples, whereas the samples with a strong metasomatic influence have too radiogenic 87Sr/86Sr initial. The Pb isotopic composition of whole rock (WR) samples was used extensively during this study. Therefore a script for the GPL software Octave was written to evaluate these datasets. The main purpose of this script is the calculation of York69 regression lines for geochronological applications. Additional mu and kappa-values can be calculated for regression lines and, useful for comparison of different datasets, principal component analyses can be calculated. At the end of this work, the analytical technique for microwave-assisted acid digestion of granitoid material for isotopic and elemental analyses will be presented. This technique uses a TIMS for Sr and Nd isotopic measurements and a single collector ICPMS for determination of the REE, Rb and Sr concentrations quantified by relative sensitivity factors (RSF) relative to an internal standard. This method will be evaluated by measurements of international reference materials. These results in a precision of <10% for the elemental concentrations and of <5% for elemental ratios.
DDC:	550 Geowissenschaften 550 Earth sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3808
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-7594
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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