First data on the carbon isotope composition of conodont elements from the Middle Permian (Kazanian Stage) of the Tchimbulat section (Vyatka Dislocations, Volga-Ural Anteclise)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Carbon isotope composition of conodont elements of Middle Permian age from the section of the Nemda Formation in the Chimbulat quarry.Aim. Paleoecological interpretation of data on the carbon isotope composition of conodont elements from Early Kazanian deposits of the Volga-Vyatska region.Materials and Methods. Carbon isotope composition was studied in 11 conodont elements of the Stepanovites, Sweetina, and Kamagnathus genera from 9 samples. The samples characterize the Kamagnathus khalimbadzhae regional conodont zone.Results. The average carbon isotopic composition of conodont elements in the studied samples was –27.3‰, which is lower than the average value for the Devonian-Carboniferous interval of the palaeotropical realm (–26.7‰) and similar to the isotopic composition of conodonts from biohermal and near-biohermal facies of the Middle Carboniferous of Pai-Khoi. Judging by the relatively light carbon isotopic composition, the Middle Permian Stepanovites–Sweetina group probably occupied the trophic position of primary consumers. The relation of the isotopic composition of conodonts and host carbonates allow us to reconstruct the low to moderate pelagic primary bioproductivity of the Early Kazanian basin in the Volga-Vyatka region. According to the obtained data, a negative trend in the change of carbon isotope composition of conodont elements in the Late DevonianMiddle Permian interval was noted. This trend coincides with the decrease in carbon dioxide content in the atmosphere. The δ13C of conodonts could be related to the atmospheric carbon dioxide content through the intensity of carbon isotope fractionation by phytoplankton.Conclusions. The relatively low pelagic primary bioproductivity of the Early Kazanian marine basin in the Volga-Vyatka region was reconstructed. Conodonts of the Stepanovites–Sweetina group in the pelagic trophic network of the Kazanian basin occupied the position of primary consumers feeding on phytoplankton with a light carbon isotope composition. This light carbon isotope composition may have been caused by a relatively low phytoplankton growth rate and, indirectly, with a low atmospheric carbon dioxide content in the Early Kazanian time. The assumed dependence of δ13C of Prioniodinida conodonts on the atmospheric carbon dioxide content can be used for approximate estimation of carbon dioxide content variations for some stratigraphic intervals.

About the authors

A. V. Zhuravlev

N.P. Yushkin Institute of Geology, FRC Komi SC UB RAS

Email: micropalaeontology@gmail.com

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Zhuravlev A.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».