Isotope geochemical and geochronologic studies of basement units in the Central Western Carpathians (Slovakia)
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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.