Первые данные об изотопном составе углерода конодонтовых элементов из средней перми (казанский ярус) в разрезе Чимбулат (Вятские дислокации, Волго-Уральская антеклиза)

Объект исследования. Изотопный состав углерода конодонтовых элементов среднепермского возраста из разреза немдинской свиты в карьере Чимбулат.

Цель. Палеоэкологическая интерпретация данных по изотопному составу углерода конодонтовых элементов из раннеказанских отложений Волго-Вятского района.

Материалы и методы. Изотопный состав углерода изучен в 11 конодонтовых элементах родов Stepanovites, Sweetina и Kamagnathus из 9 образцов. Образцы характеризуют региональную конодонтовую зону Kamagnathus khalimbadzhae.

Результаты. Средний изотопный состав углерода конодонтовых элементов в изученных образцах составляет –27.3‰, что ниже среднего значения для девонско-каменноугольного интервала палеотропической области (–26.7‰) и сходно с изотопным составом конодонтов из биогермных и прибиогермных фаций среднего карбона Пай-Хоя. Судя по относительно легкому изотопному составу углерода по сравнению с другими конодонтами, среднепермская группа Stepanovites–Sweetina, вероятно, занимала трофическую позицию первичных консументов. По соотношению изотопного состава конодонтов и вмещающих карбонатов реконструируется низкая до умеренной первичная биопродуктивность пелагиали раннеказанского бассейна в Волго-Вятском районе. С учетом полученных данных отмечен отрицательный тренд в изменении изотопного состава углерода конодонтовых элементов в позднедевонско-среднепермском интервале. Этот тренд совпадает со снижением содержания углекислоты в атмосфере. δ13C конодонтов могло быть связано с содержанием углекислоты в атмосфере через интенсивность фракционирования изотопов углерода фитопланктоном.

Выводы. Реконструирована относительно невысокая первичная биопродуктивность пелагиали раннеказанского морского бассейна в Волго-Вятском районе. Конодонты группы Stepanovites–Sweetina в трофической сети пелагиали казанского бассейна занимали позицию первичных консументов, питавшихся фитопланктоном с изотопно-легким углеродом. Легкий изотопный состав углерода может быть связан с относительно медленным ростом фитопланктона и, опосредованно, с низким содержанием углекислоты в атмосфере в раннеказанское время. Предполагаемая зависимость δ13C конодонтов отряда Prioniodinida от содержания углекислоты в атмосфере может использоваться для приближенной оценки вариаций содержания углекислого газа для отдельных стратиграфических интервалов.

1. Журавлев А.В. (2005) Конодонтовые ассоциации немдинской свиты (казанский ярус, Волго-Вятский район). Регион. геология и металлогения, (23), 69-73.

2. Журавлев А.В. (2022) Численное моделирование первичной биопродуктивности пелагических экосистем палеозоя. Вестн. геонаук, (8), 37-42. https://doi. org/10.19110/geov.2022.8.4

3. Журавлев А.В. (2023) Изотопный состав углерода раннефаменских конодонтов и карбонатов ижемской свиты (Южный Тиман). Нефтегазовая геология. Теория и практика, 18(3). https://doi.org/10.17353/2070- 5379/35_2023

4. Котляр Г.В., Коссовая О.Л., Журавлев А.В. (2004) Межрегиональная корреляция основных событийных рубежей пермской системы. Тихоокеан. геол., 23(4), 25-42.

5. Котляр Г.В., Шишлов С.Б., Журавлев А.В., Коссовая О.Л. (2007) Разрезы казанского яруса бассейна р. Немды (Волго-Вятский район). Верхний палеозой России: стратиграфия и палеогеография. Матлы Всерос. конф. Казань: КГУ, 162-170.

6. Кулешов В.Н., Седаева К.М. (2009) Геохимия изотопов (δ13C, δ18O) и условия образования верхнеказанских карбонатных отложений Волго-Вятского междуречья. Литология и полез. ископаемые, (5), 508-526.

7. Черных В.В., Силантьев В.В. (2004) Конодонты казанского яруса среднего Поволжья и проблема обоснования верхней границы западноуральского отдела перми. Структура и статус Восточно-Европейской стратиграфической шкалы пермской системы, усовершенствование ярусного расчленения верхнего отдела пермской системы Общей стратиграфической шкалы. Доклады всероссийского совещания. Казань: КГУ, 83-86.

8. Balter V., Martin J.E., Tacail T., Suan G., Renaud S., Girard C. (2019) Calcium stable isotopes place Devonian conodonts as first level consumers. Geochem. Perspectives. Lett., 10, 36-39. https://doi.org/10.7185/geochemlet.1912

9. Biakov A.S. (2015) Biogeography of the Permian Marine Boreal Basins Based on Bivalves. Paleontol. J., 49(11), 1184-1192.

10. Briggs D.E.G., Clarkson E.N.K., Aldridge R. (1983) The conodont animal. Lethaia, 16, 1-14.

11. Caut S., Angulo E., Courchamp F. (2009) Variation in discrimination factors (Δ15N and Δ13C): The effect of diet isotopic values and applications for diet reconstruction. J. Applied Ecology, 46(2), 443-453. https://doi. org/10.1111/j.1365-2664.2009.01620.x

12. Du Y., Onoue T., Tomimatsu Y., Wu Q., Rigo M. (2023) Lower Jurassic conodonts from the Inuyama area of Japan: Implications for conodont extinction. Front. Ecol. Evol., 11, 1135789. https://doi.org/10.3389/fevo.2023.1135789

13. Foster G., Royer D., Lunt D. (2017) Future climate forcing potentially without precedent in the last 420 million years. Nature Communications, 8, 14845. https://doi. org/10.1038/ncomms14845

14. Joachimski M.M., Buggisch W. (2002) Conodont apatite δ18O signatures indicate climate cooling as a trigger of the Late Devonian mass extinction. Geology, 30(8), 711-714.

15. King A.L., Jenkins B.D., Wallace J.R., Liu Y., Wikfors G.H., Milke L.M., Meseck S.L. (2015) Effects of CO2 on growth rate, C:N:P, and fatty acid composition of seven marine phytoplankton species. Mar. Ecol. Prog. Ser., 537, 59-69. https://doi.org/10.3354/meps11458

16. Kürschner W., Becker R.T., Buhl D., Veizer J. (1992) Strontium isotopes in conodonts: Devonian–Carboniferous transition, the northern Rhenish Slate Mountains, Germany. Ann. Soc. géol. Belg., 115(2), 595-621.

17. Luz B., Kolodny Y., Kovach J. (1984) Oxygen isotope variations in phosphate of biogenic apatites, III. Conodonts. Earth Planet. Sci. Lett., 69(2), 255-262. https://doi. org/10.1016/0012-821X(84)90185-7

18. Nicholas C., Murray J., Goodhue R., Ditchfield P. (2004) Nitrogen and carbon isotopes in conodonts: Evidence of trophic levels and nutrient flux in Palaeozoic oceans. The Palaeontological Association 48th Annual Meeting, 17th–20th December 2004, University of Lille, Abstracts, 126-127.

19. Nurgalieva N.G., Silantiev V.V., Fakhrutdinov E.I., Gareev B.I., Batalin G.A. (2016) The lower Kazanian rocks as shallow marine facies (South-Eastern Tatarstan) on geochemistry data. ARPN J. Eng. Appl. Sci., 11(23), 13462-13471.

20. Over D.J., Grossman E.L. (1992) Carbon isotope analysis of conodont organic material – procedure and preliminary results. Geol. Soc. Amer., Abstracts with Programs, (24), A214.

21. Popp B.N., Hanson K.L., Dore J.E., Bidigare R.R., Laws E.A., Wakeham S.G. (1999) Controls on the Carbon Isotopic Composition of Phytoplankton. Reconstructing Ocean History (Ed. by F. Abrantes, A.C. Mix). Boston, MA: Springer, 381-398. https://doi.org/10.1007/978-1- 4615-4197-4_21

22. Roche R.C., Heenan A., Taylor B.M., Schwarz J.N., Fox M.D., Southworth L.K., Williams G.J., Turner J.R. (2022) Linking variation in planktonic primary production to coral reef fish growth and condition. Royal Soc. Open Sci., 9(8), 201012. https://doi.org/10.1098/rsos.201012

23. Scotese C.R. (2016) PALEOMAP PaleoAtlas for GPlates and the PaleoDataPlotter program. Geol. Soc. Amer., Abstracts with Programs, 48(5), 24-11. https://doi. org/10.1130/abs/2016NC-275387

24. Terrill D.F., Jarochowska E., Henderson C.M., Shirley B., Bremer O. (2022) Sr/Ca and Ba/Ca ratios support trophic partitioning within a Silurian conodont community from Gotland, Sweden. Paleobiology, 48(4), 601-621. https:// doi.org/10.1017/pab.2022.9

25. Wei H., Geng Z., Zhang X, (2020) Guadalupian (Middle Permian) δ13Corg changes in the Lower Yangtze, South China. Acta Geochim., 39, 988-1001. https://doi. org/10.1007/s11631-020-00417-3

26. 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. https://doi.org/10.5252/geodiversitas2020v42a24

27. Zhuravlev A.V. (2023) Carbon isotope study of conodont elements: Applications and limitations. Marine Micropaleontology, 178, 102200. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2022.102200

28. Zhuravlev A.V., Kotlyar G.V., Shishlov S.B. (2006) Paleobiogeographical and biostratigraphical analysis of the Kazanian (Middle Permian) conodonts of the east Russian Platform – preliminary results. Permophiles. (48), 15-20.

29. Zhuravlev A.V., Erofeevsky A.V., Gruzdev D.A., Plotitsyn A.N. (2023) Carbon and oxygen isotopic composition of the lower part of the Tchaika Reef (Moscovian, NW Pai-Khoi).Kazan Golovkinsky Meeting, 47. http:// doi.org/10.13140/RG.2.2.20618.03529.