Variations of the carbon and oxygen isotopic composition In the emsian – frasnian deposits of the North Pripyat Shoulder (south-east of Belarus)

The distribution of carbon and oxygen isotopes in the Emsian to Frasnian carbonate and carbonate-containing rocks of the Privolye parametric borehole section within the North Pripyat Shoulder (south-east of Belarus) has been studied.
The δ13C variations trace an evaporite episode (carbonate-sulphate rocks, nodules, veins and other manifestations of gypsum and anhydrite) by two negative excursions (up to -6…-8‰) in the Emsian to Middle Eifelian part of the section. These excursions are associated with the activation of the continental water inflow enriched with soil carbon, under the conditions of a strong basin shallowing and, possibly, its division into land areas and evaporite ponds. The first phase of the evaporite episode is marked within the interval of the Vitebsk horizon to the Adrov-Osveya border. At the beginning of the Osveya time, there occurred a return to normal marine conditions (δ13C increase to -2…-1‰); subsequently the land water inflow was activated again; the second evaporation phase began, which ended at the Gorodok time.
In the carbon-isotope curve of the Upper Eifelian to Frasnian interval of the section, there is a three-time alternation of intervals with normal marine δ13C values (0…+ 1‰) and slightly lower ones (-2…-3 and up to -3.8‰ in sporadic cases). The decreased values trace three phases of soil carbon inflow with continental runoff waters. These are: the short-term phase, which dates back to the first half of the Polotsk time; the long-term phase, which covers the greater second half of the Polotsk time; and the emerging phase, which dates back to the end of the Lan time.
The δ18О dynamics in the section basically repeats the behaviour of the values in the Devonian segment of the Global Chemostratigraphic curve. The oxygen isotopic composition that mainly has a marine appearance, does not “react” to negative δ13C excursions associated with the activation of continental runoff. The reason of that is the actual absence of difference between the δ18O values of precipitation, which gives rise to originate land waters, and sea water in low latitudes, where the territory of Belarus was located during the Devonian.

1. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в нижне-среднедевонских отложениях на юго-западе Воронежской антеклизы / А. А. Махнач [и др.] // Літасфера. – 2021. – № 2 (55). – С. 80–94.

2. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в эмсских и эйфельских отложениях на юго-востоке Латвийской седловины / А. А. Махнач [и др.] // Літасфера. – 2022. – № 1 (56). – С. 67–79.

3. Высоцкий, Э. А. Калиеносные бассейны мира / Э. А. Высоцкий, Р. Г. Гарецкий, В. З. Кислик. – Минск : Наука и техника, 1988. – 387 с.

4. Геология Беларуси / ред. А. С. Махнач [и др.]. – Минск : Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. – 815 с.

5. Геохимические особенности минеральных вод отложений нижней части платформенного чехла Гомельской структурной перемычки и сопредельных территорий / В. И. Толстошеев [и др.] // Літасфера. – 2019. – № 1 (50). – С. 116–135.

6. Зайцев, А. В. Изотопный состав углерода и кислорода в карбонатных отложениях нижнего и среднего ордовика на северо-западе Русской плиты / А. В. Зайцев, Б. Г. Покровский // Литология и полезные ископаемые. – 2014. – № 3. – С. 283–291.

7. Зоненшайн, Л. П. Тектоника литосферных плит территории СССР / Л. П. Зоненшайн, М. И. Кузьмин, Л. М. Натапов. – Москва : Недра, 1990. – Кн. 1. – 328 с.

8. Изотопная хемостратиграфия верхнеэмсско-среднеэйфельских отложений в разрезе параметрической скважины Кормянская на Жлобинской седловине / А. А. Махнач [и др.] // Лiтасфера. – 2019. – № 2 (51). – С. 64–74.

9. Изотопная хемостратиграфия нижне-среднедевонского разреза зоны сочленения Оршанской впадины и Жлобинской седловины (параметрическая скважина Быховская) / А. А. Махнач [и др.] // Лiтасфера. – 2019. – № 1 (50). – С. 136–148.

10. Махнач, А. А. Геохимия стабильных изотопов в платформенном чехле Беларуси / А. А. Махнач, Н. А. Махнач, Б. Г. Покровский. – Минск : Беларуская навука, 2022. – 373 с.

11. Никаноров, А. М. Стабильные изотопы в гидрохимии / А. М. Никаноров, Ю. А. Федоров. – Ленинград : Гидрометеоиздат, 1988. – 247 с.

12. Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов / В. Н. Шванов [и др.]. – Санкт-Петербург : Недра, 1998. – 352 с.

13. Фор, Г. Основы изотопной геологии : пер. с англ. / Г. Фор. – Москва : Мир, 1989. – 590 с.

14. Grossman, E. L. Oxygen Isotope Stratigraphy / E. L. Grossman // The Geologic Time Scale 2012 / eds. F. M. Gradstein [et al.]. – Amsterdam ; Boston ; Heidelberg ; London ; New York ; Oxford ; Paris ; San Diego ; San Francisco ; Singapore ; Sydney ; Tokyo : Elsevier, 2012. – P. 181–206.

15. Grossman, E. L. Oxygen Isotope Stratigraphy / E. L. Grossman, M. M. Joachimski // The Geologic Time Scale 2020 / eds. F. M. Gradstein [et al.]. – Amsterdam ; Oxford ; Cambridge (MA, US) : Elsevier, 2020. – P. 279–307.

16. Oxygen isotope evolution of biogenic calcite and apatite during the Middle and Late Devonian / M. M. Joachimski [et al.] // International Journal of Earth Sciences. – 2004. – № 93 (4). – P. 542–553.

17. Rozanski, K. Isotopic Patterns in Modern Global Precipitation / K. Rozanski, L. Araguas-Araguas, R. Gonfiantini // Climate Change in Continental Isotope Records : Geophysical Monograph. – 1978. – 36 p.

18. Van Geldern, R. Carbon, oxygen and strontium isotope records of Devonian brachiopod shell calcite / R. van Geldern // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. – 2006. – 240 (1–2). – P. 47–67.

19. 87Sr/86Sr, δ13C and δ18О evolution of Phanerozoic seawater / J. Veizer [et al.] // Chemical Geology. – 1999. – 161 (1–3). – P. 59–88.