Late Carboniferous to early Permian organic-rich sedimentary successions of late-orogenic continental basins from the northeastern Massif Central (France) coincide with both the Variscan mountain dismantling and the acme of the long-lasting Late Paleozoic Ice Age. Here, we investigate the carbon and nitrogen cycles in the newly dated sedimentary successions of the Decize–La Machine and Autun basins during these geodynamic and climate upheavals. The sedimentary organic matter has been analysed through Rock-Eval pyrolysis, palynofacies and elemental and isotope geochemistry along cored-wells and outcropping sections, previously accurately defined in terms of paleo-depositional environments. Rock-Eval and palynofacies data have evidenced two origins of organic matter: a phytoplanktonic/bacterial lacustrine origin (Type I organic matter, organic δ13C values around -23.5‰), and a terrestrial origin (vascular land plants, Type III organic matter, organic δ13C values around -20‰), mixed in the deltaic-lacustrine sediments during background sedimentation (mean organic δ13C values around -22‰). Episodes of high organic matter storage, reflected by black shales and coal-bearing deposits (total organic carbon up to 20% and 70%, respectively) are also recognized in the successions, and are characterized by large negative organic carbon isotope excursions down to -29‰. We suggest that these negative isotope excursions reflect secondary processes, such as organic matter remineralization and/or secondary productivity varying under strict local controls, or possibly larger scale climate controls. At times, these negative δ13C excursions are paired with positive δ15N excursions up to +10‰, reflecting water column denitrification and anammox during lake-water stratification episodes. Together, these isotopic signals (i.e., low sedimentary organic δ13C associated with high bulk δ15N values) indicate periods of high primary productivity of surface waters, where nitrogen and carbon cycles are spatially decoupled. These local processes on the sedimentary isotope archives may partially blur our ability to directly reconstruct paleoclimate variations in such continental settings using only C and N isotopes. At last, we explore an organic δ13C-based mixing model to propose ways to disentangle autochthonous versus allochthonous origin of organic matter in lacustrine continental settings.

中文翻译：

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东盘古大陆（法国中部地块东北部）晚石炭纪至早二叠世盆地的碳和氮循环动态

来自东北地块中部（法国）的晚石炭世至早二叠世富含有机物的沉积序列与瓦利斯坎山脉的拆除和长期的晚古生代冰河时代的顶峰相吻合。在这里，我们调查了在这些地球动力学和气候剧变期间，Decize-La Machine 和 Autun 盆地新确定的沉积序列中的碳和氮循环。沉积有机质已通过岩石-Eval 热解、孢粉相以及沿取芯井和露头剖面的元素和同位素地球化学进行分析，之前根据古沉积环境进行了准确定义。Rock-Eval 和孢粉相数据证明了有机质的两种来源：浮游植物/细菌湖相来源（I 型有机质，δ13​​C 值在 -23.5‰左右）和陆源（维管束陆生植物、III 型有机质、有机 δ13C 值在 -20‰ 左右），在背景沉积过程中混入三角洲湖相沉积物中（平均有机 δ13C 值在 -22 左右） ‰)。黑色页岩和含煤沉积物（总有机碳分别高达 20% 和 70%）反映的高有机质储存事件也在序列中得到确认，其特征是大的负有机碳同位素偏移到 - 29‰。我们认为这些负同位素偏移反映了二次过程，例如有机物质再矿化和/或二次生产力在严格的地方控制或可能更大规模的气候控制下发生变化。有时，这些负 δ13C 偏移与高达 +10‰的正 δ15N 偏移配对，反映了湖水分层事件中的水柱反硝化作用和厌氧氨氧化作用。总之，这些同位素信号（即低沉积有机 δ13C 与高体积 δ15N 值相关）表明地表水初级生产力高的时期，其中氮和碳循环在空间上是分离的。沉积同位素档案中的这些局部过程可能会部分模糊我们仅使用 C 和 N 同位素直接重建此类大陆环境中古气候变化的能力。最后，我们探索了一个基于 δ13C 的有机混合模型，以提出解决湖泊大陆环境中有机物质的本土与外来起源的方法。低沉积有机 δ13C 与高体积 δ15N 值相关）表明地表水初级生产力高的时期，其中氮和碳循环在空间上分离。沉积同位素档案中的这些局部过程可能会部分模糊我们仅使用 C 和 N 同位素直接重建此类大陆环境中古气候变化的能力。最后，我们探索了一个基于 δ13C 的有机混合模型，以提出解决湖泊大陆环境中有机物质的本土与外来起源的方法。低沉积有机 δ13C 与高体积 δ15N 值相关）表明地表水初级生产力高的时期，其中氮和碳循环在空间上分离。沉积同位素档案中的这些局部过程可能会部分模糊我们仅使用 C 和 N 同位素直接重建此类大陆环境中古气候变化的能力。最后，我们探索了一个基于 δ13C 的有机混合模型，以提出解决湖泊大陆环境中有机物质的本土与外来起源的方法。沉积同位素档案中的这些局部过程可能会部分模糊我们仅使用 C 和 N 同位素直接重建此类大陆环境中古气候变化的能力。最后，我们探索了一个基于 δ13C 的有机混合模型，以提出解决湖泊大陆环境中有机物质的本土与外来起源的方法。沉积同位素档案中的这些局部过程可能会部分模糊我们仅使用 C 和 N 同位素直接重建此类大陆环境中古气候变化的能力。最后，我们探索了一个基于 δ13C 的有机混合模型，以提出解决湖泊大陆环境中有机物质的本土与外来起源的方法。