Озокериты и церезины: состав, строение, поведение при нагревании

1Чаженгина с.Ю., 2Котельникова е.Н., 2Филатов с.К.

1 Институт геологии кнц ран, Петрозаводск; chazheng@krc.Karelia.Ru; 2 сПбГу, Санкт-Петербург; elena@ek7740.Spb.Edu; filatov@mail.Ru

Идентификация природных углеводородов парафинового ряда C_nH_2n+2 — озокеритов и церезинов (см. таблицу) — осуществлена методами рентгенографии и газовой хроматографии; их поведение при нагревании изучено методом терморентгенографии.

Озокериты являются продуктами дифференциации углеводородных флюидов в процессе их миграции. Разнообразие озокеритов разных месторождений связано, в первую очередь, с различиями в составе нефтей, производными которых они являются. Озокериты м-ния Ярега (республика Коми, Россия) образовались в результате дифференциации высоковязких нафтеново-ароматических нефтей; изучены озокерит из вмещающей породы и жильный озокерит этого месторождения. Озокериты м-ния Дагаджик (п-ов Челекен, Туркмения) образовались в результате дифференциации парафинистых и нафтеново-парафинистых нефтей; изучены жильный озокерит и озокерит из россыпей. Медицинские озокериты являются продуктами переработки природных озокеритов; изучены два образца, полученные в результате переработки озокеритов Бориславского м-ния (Карпаты, Украина).

Церезины являются продуктами переработки нефтяных парафинов; изучены три образца церезинов разной степени очистки: церезин неочищенный (Ц-67), церезин очищенный (Ц-80) и церезин синтетический или высокоочищенный (Ц-С); образцы получены в результате переработки озексуатской нефти (Ставропольский край, Россия).

Природные углеводороды парафинового ряда, как правило, представляют собой поликомпонентные смеси преимущественно нормальных (н-) парафинов. На долю разветвленных (изо-) и циклических (цикло-) парафинов приходятся первые проценты. Известно (Филатов, Котельникова, 1993), что, если образуется твердый раствор н-парафинов, содержащий заметное количество примесных молекул, то он оказывается ромбическим независимо от четности смешиваемых гомологов. Это обстоятельство объясняет “ромбичность” большинства поликомпонентных смесей н-парафинов, как синтетических, так и природных. В связи с этим напомним, что н-парафины с нечетными номерами n кристаллизуются в ромбической низкотемпературной модификации, а н-парафины с четными номерами n — в триклинной (n26), моноклинной (34n28) и ромбической (n36) модификациях. Напомним также (Филатов и др., 1997), что н-парафины являются классическими представителями ротационных кристаллов и могут находиться, в зависимости от температуры и/или состава, в одном из известных к настоящему времени твердых фазовых состояний н-парафинов: кристаллическом cryst, низкотемпературном ротационно-кристаллическом rot.1, промежуточном ротационно-кристаллическом rot.1+2 и высокотемпературном ротационно-кристаллическом rot.2 состояниях.

Все изученные озокериты и церезины (см. таблицу) существуют при комнатной температуре в кристаллическом состоянии, кристаллизуются в ромбической модификации и содержат в своем составе как четные, так и нечетные гомологи в диапазоне значений n=15–41 (столбец 3). Отметим, что коэффициент нечетности НЧ/Ч для всех изученных образцов близок к единице (столбец 7), что свидетельствует о высокой степени преобразованности (метаморфизма) природных парафинов (Вассоевич, 1986). Исключение составляет озокерит из россыпей м-ния Дагаджик (НЧ/Ч=1,6).

Природные озокериты. В состав не подвергавшегося обработке озокерита входят не только н-парафины, но еще и изо- и циклопарафины, смолы, полинафтеновые фазы, а также другие углеводороды, поэтому его условно можно назвать “парафиновой горной породой”. Специфической особенностью природных озокеритов является бимодальный или полимодальный характер распределения гомологов по числу атомов углерода n, содержащихся в их молекуле (столбец 4). Как следствие, озокериты представляют собой механические смеси нескольких поликомпонентных парафиновых твердых растворов (столбец 5), один из которых (возможно более) характеризуется сверхпериодической ромбической ячейкой вдоль оси c (столбец 6). Индивидуальные черты озокеритов разных месторождений проявляются в количестве твердых растворов, входящих в состав механической смеси, и в длине (числе n) гомологов, входящих в состав твердого раствора. В состав озокеритов м-ния Дагаджик входят гомологи в диапазоне значений n=18–41. Эти озокериты представляют собой смесь их трех твердых растворов парафинов, один из которых характеризуется четырехслойной сверхпериодической ячейкой. В составе озокеритов м-ния Ярега содержатся гомологи в диапазоне значений n=16–34. Эти озокериты представляют собой смесь из двух твердых растворов, причем в случае озокерита из вмещающей породы эти твердые растворы характеризуются обычной двухслойной ромбической ячейкой, а в случае жильного озокерита один из твердых растворов характеризуется трехслойной сверхпериодической ячейкой. Различия в составе и строении озокеритов из разных месторожений, вероятно, связаны с тем, что содержание н-парафинов в парафинистых нефтях, производными которых являются озокериты м-ния Дагаджик, значительно выше, чем в нафтеново-ароматических нефтях, производными которых являются озокериты м-ния Ярега.

Медицинские озокериты и церезины (продукты переработки) характеризуются асимметричным характером распределения гомологов (столбец 4) и представляют собой ромбические твердые растворы или смеси твердых растворов (столбец 5), причем в случае церезинов твердый раствор (или один из них) характеризуется трехслойной сверхпериодической ячейкой (столбец 6).

Таблица