Фаменский отрицательный экскурс изотопного состава углерода в разрезе на р. Изъяю (поднятие Чернышева, Предуральский краевой прогиб)

   Объект исследования. В статье рассматриваются проявления раннесреднефаменского отрицательного экскурса в изотопном соотношении углерода в разрезе на р. Изъяю (юг поднятия Чернышева). 

   Цель исследования состоит в реконструкции возможных причин этого экскурса.

   Материалы и методы. Материалом для работы послужили результаты изучения разреза глубоководно-шельфового нижнего-среднего фамена на р. Изъяю. Из разреза получены данные по изотопному составу углерода карбонатов и конодонтовых элементов (32 и 9 образцов соответственно).
   Результаты. В интервале конодонтовых зон Pal. gracilis gracilis–Pal. marginifera marginifera установлено облегчение изотопного состава углерода карбонатов на 2.5 %, а изотопного состава углерода конодонтовых элементов – на 4 %. Разница изотопного состава углерода карбонатов и конодонтовых элементов повышается в этом интервале
более чем на 2.5 %.

   Выводы. Стратиграфический объем отрицательной изотопной аномалии в разрезах на р. Изъяю охватывает интервал от конодонтовой зоны Pal. gracilis gracilis до зоны Pal. marginifera marginifera. Аномалия сопоставляется с глобальным понижением значений δ13Ccarb в конце раннего–начале среднего фамена. Возможными причинами наблюдаемых вариаций могли быть интенсификация вулканической и гидротермальной деятельности в различных регионах восточной Лавруссии, усиление терригенного стока из-за регрессии, относительно высокое содержание углекислоты в атмосфере и, возможно, локальное снижение первичной биопродуктивности.

1. Журавлев А. В. Динамика таксономического разнообразия конодонтов в позднем девоне –раннем карбоне (фаменский–серпуховский века) А. В. Журавлев // Литосфера. – 2019. – 19 (1). – 81-91. doi: 10.24930/1681-9004-2019-19-1-81-91

2. Журавлев А. В. Численное моделирование первичной биопродуктивности пелагических экосистем палеозоя / А. В. Журавлев // Вестн. геонаук. – 2022. – 8 (332). – 38-43. doi: 10.19110/geov.2022.8.4

3. Журавлев А. В. Строение разреза изъяюской свиты (верхний девон – нижний карбон) в типовой местности – южной части поднятия Чернышева / А. В. Журавлев, Я. А. Вевель // Литосфера. –2021. – 21 (4). – 546-559. doi: 10.24930/1681-9004-2021-21-4-546-559

4. Тимонин Н. И. Тектоника гряды Чернышева (Северное Приуралье) / Н. И. Тимонин. – Л.: Наука, 1975. – 130 с.

5. Buggisch W., Joachimski M. M. (2006) Carbon isotope stratigraphy of the Devonian of Central and Southern Europe. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 240, 68-88.

6. Foster G., Royer D., Lunt D. (2017) Future climate forcing potentially without precedent in the last 420 million years. Nat. Commun., 8, 14845. doi: 10.1038/ncomms14845

7. George A. D., Chow N., Trinajstic K. M. (2014) Oxic facies and the Late Devonian mass extinction, Canning Basin, Australia. Geology, 42, 327-330.

8. Girard C., Cornée J.-J., Charruault A.-L., Corradini C., Weyer D., Bartzsch K., Joachimski M., Feist R. (2017) Conodont biostratigraphy and palaeoenvironmental trends during the Famennian (Late Devonian) in the Thuringian Buschteich section Germany). Newslett. Stratigr., 50, 71-89.

9. Haq B. U., Schutter S. R. (2008) A chronology of Paleozoic sea-level changes. science, 322 (5898), 64-68. doi: 10.1126/science.1161648

10. Hartke E. R., Bradley D., Cramer B. D., Calner M., Melchin M. J., Barnett B. A., Oborny S. C., Bancroft A. M. (2021) Decoupling δ13Ccarb and δ13Corg at the onset of the Ireviken Carbon Isotope Excursion: Δ13C and organic carbon burial (forg) during a Silurian oceanic anoxic event. Global Planet. Change, 196, 103373. doi: 10.1016/j.gloplacha.2020.103373

11. Hayes J. M., Strauss H., Kaufman A. J. (1999) The abundance of 13C in marine organic matter and isotopic fractionation in the global biogeochemical cycle of carbon during the past 800 Ma. Chem. Geol., 161, 103-125. doi: 10.1016/S0009-2541(99)00083-2

12. Isaacson P. E., Díaz-Martínez E., Grader G. W., Kalvoda J., Babek O., Devuyst F. X. (2008) Late Devonian–earliest Mississippian glaciation in Gondwanaland and its biogeographic consequences. Palaeogeogr., Palaeoclimaol., Palaeoecol., 268, 126-142.

13. Kaiser S. I., Steuber T., Becker R. T. (2008) Environmental change during the Late Famennian and Early Tournaisian (Late Devonian – Early Carboniferous) – implications from stable isotopes and conodont biofacies in southern Europe. Geol. J. Spec. Iss., 43 (2-3) – Carbonife rous platforms and basins. (Ed. by M. Aretz, H. G. Herbig, I. D. Somerville), 241-260.

14. Kaiser S. I., Steuber T., Becker R. T., Joachimski M. M. (2006) Geochemical evidence for major environmental change at the Devonian–Carboniferous boundary in the Carnic Alps and the Rhenish Massif. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 240, 146-160.

15. Pisarzowska A., Racki G. (2020) Comparative carbon isotope chemostratigraphy of major Late Devonian biotic crises. Stratigr. Timesc., 5, 387-466. doi: 10.1016/bs.sats.2020.08.001

16. Qie W., Wang X.-D., Zhang X., Ji W., Grossman E. L., Huang X., Liu J., Luo G. (2016) Latest Devonian to earliest Carboniferous conodont and carbon isotope stratigraphy of a shallow-water sequence in South China. Geol. J., 51, 915-935.

17. Racki G., Mazur S., Narkiewicz K., Pisarzowska A., Bardziński W., Kołtonik K., Szymanowski D., Filipiak P., Kremer B. (2022) A waning Saxothuringian Ocean evidenced in the Famennian tephra-bearing siliceous succession of the Bardo Unit (Central Sudetes, SW Poland). GSA Bull., 134 (9-10), 2373-2398. doi: 10.1130/B35971.1

18. Romanek C. S., Grossman E. L., Morse J. W. (1992) Carbon isotopic fractionation in synthetic aragonite and calcite: Effects of temperature and precipitation rate. Geochim. Cosmochim. Acta, 56(1), 419-430. doi: 10.1016/0016-7037(92)90142-6

19. Saltzman M. R. (2005) Phosphorus, nitrogen, and the redox evolution of the Paleozoic oceans. Geology, 33 (7), 573-576. doi: 10.1130/G21535.1

20. Saltzman M. R., Thomas E. (2012) Carbon isotope stratigraphy. The Geologic Time Scale 2012. (Ed. by F. M. Gradstein, J. G. Ogg, M. Schmitz, G. Ogg). Amsterdam: Elsevier, 207-232. doi: 10.1016/B978-0-444-59425-9.00011-1

21. Schlager W., Reijmer J. J. G., Droxler A. (1994) Highstand shedding of carbonate platforms. J. Sediment. Res., 64 (3), 270-281. URL: https://www.researchgate.net/publication/237130554_Highstand_Shedding_of_Carbonate_Platforms

22. Scotese C. R., Song H., Mills B. J. W., van der Meer D. G. (2021) Phanerozoic paleotemperatures: The earth’s changing climate during the last 540 million years. Earth-Sci. Rev., 215, 103503. doi: 10.1016/j.earscirev.2021.103503

23. Sisma-Ventura G., Tütken T., Peters S. T. M., Bialik O. M., Zohar I., Pack A. (2019) Past aquatic environments in the Levant inferred from stable isotope compositions of carbonate and phosphate in fish teeth. PLoS ONE, 14 (7), e0220390. doi: 10.1371/journal.pone.0220390

24. Spalletta C., Perri M. C., Over D. J., Corradini C. (2017) Famennian (Upper Devonian) conodont zonation: revised global standard. Bull. Geosci., 92 (1), 31-57. doi: 10.3140/bull.geosci.1623

25. Starikova E. V., Kuleshov V. N. (2016) Isotopic composition (δ13C and δ18O) and genesis of carbonates from the Famennian manganiferous formation of Pai-Khoi. Lithol. Miner. Res., 51, 195-213.

26. Vennemann T. W., Hegner E., Cliff G., Benz G. W. (2001) Isotopic composition of recent shark teeth as a proxy for environmental conditions. Geochim. Cosmochim. Acta, 65, 1583-1599.

27. Yoshioka T. (1997) Phytoplanktonic carbon isotope fractionation: equations accounting for CO₂-concentrating mechanisms. J. Plankton Res., 19 (10), 1455-1476.

28. Zhang X., Joachimski M. M., Over D. J., Ma K., Huang C., Gong Y. (2019) Late Devonian carbon isotope chemostratigraphy: A new record from the offshore facies of South China. Global Planet. Change, 182, 103024. doi: 10.1016/j.gloplacha.2019.103024

29. Zhuravlev A. V. (2020) Trophic position of some Late Devonian-Carboniferous (Mississippian) conodonts revealed on carbon organic matter isotope signatures: a case study of the East European basin. Geodiversitas, 42 (24), 443-453. doi: 10.5252/geodiversitas2020v42a24

30. Zhuravlev A. V., Plotitsyn A. N., Gruzdev D. A., Smoleva I. V. (2020) Carbon isotope stratigraphy of the Tournaisian (Lower Mississippian) successions of NE Europe. Stratigr. Timesc., 5, 467-527. doi: 10.1016/bs.sats.2020.08.007

31. Ziegler W., Sandberg C. A. (1990) The Late Devonian standard conodont zonation. Courier Forschungs Institute Senkenberg, (121), 115 p.