книги из ГПНТБ / Швец В.М. Органические вещества подземных вод

в мелкую брекчию и интенсивно промыта, заметно на глаз умень­ шение содержания битума в породах. По мнению В. Б. Татарского, битум перемещался под давлением минерализованных подземных вод и вместе с ними [187]. Отсутствие битума в песчано-алеврито- вых породах Н. Б. Вассоевич [51] также объясняет вымыванием циркулирующими в пластах водами.

Опыты по растворению органического вещества глин в воде проводили П. Ф. Андреев и др. [10]. Многократная повторная вод­ ная флотация тонкоизмельченной глины чокракского возраста северо-восточного Кавказа позволила выделить очень небольшое количество концентрата органического вещества. Максимального обогащения удавалось достигнуть путем многократных операций (до 12) с дополнительным измельчением глины. Применение соле­ вых растворов, повышение температуры до 50—60° С и выше, а также изменение рН среды в противоположные стороны от нейтральной слабо сказались на результатах опытов. Эти опыты убедительно показали, что основная масса органического вещества глин тесно связана мощными силами с минеральными зернами породы. И лишь незначительная часть органического вещества связана с минеральными зернами слабо, заполняет промежутки между ними и в первую очередь освобождается при измельчении породы [10].

круга исследователей. Однако до последнего времени не было никаких данных о содержании в них органических веществ, хотя последние весьма важны при изучении геохимической истории органического вещества вообще. Это объясняется в основном трудностями методического характера.

Лишь в 1969 г. появились первые количественные данные об органической составляющей поровых вод в работах А. А. Карцева, М. Я. Дудовой и О. П. Абрамовой [96, 97]. Они определили С о р г . в нескольких пробах горных растворов, полученных при помощи

в исследованных растворах составляет десятки и сотни миллиграм­ мов на литр. Авторы, однако, обращают внимание на то обстоя­ тельство, что эти данные можно относить непосредственно к природным горным растворам, содержащимся в породах, лишь условно. Это связано с рядом осложняющих обстоятельств условий эксперимента, таких как очень высокие величины давлений отжима, превышающие природные, применение искусственного увлажнения образцов и некоторые другие особенности методики получения исследованных растворов. Как считает А. А. Карцев, полученные материалы следует расценивать с точки зрения частичного моде­ лирования природного процесса эмиграции органических веществ из пород при выжимании из последних связанных вод [97].

из нефтей выделено и идентифицировано более 500 индивидуаль­ ных химических соединений.

Элементарный состав нефти характеризуется пятью главными химическими элементами: С (83—87%); Н (12—14%); О; S и N (в сумме до 5—8%).

Из кислородных соединений в составе нефтей (не считая смол и асфальтенов) главное значение имеют нафтеновые кислоты,, содержание которых составляет 0,5%, но может достигать 3% (нафталанская лечебная нефть). Нафтеновые кислоты частично принадлежат к группе моноциклических кислот (например, CsHis СООН), а частично — к более сложным полициклическим соеди­ нениям. Помимо нафтеновых кислот, в нефтях присутствуют в не­ больших количествах ароматические, нафтеново-ароматические (гибридные), жирные и асфальтогеновые кислоты [97]. Жирные кислоты представлены как низшими их представителями (муравьи­ ная, уксусная и др.), так и более высокомолекулярными (стеа­ риновая, пальмитиновая).

Содержание фенолов на порядок меньше, чем нафтеновых кислот,— 0,05%- Из фенолов в нефти найдены орто-, пара- и мета­ крезолы, ксиленолы и др. Среди азотистых соединений (в нефти содержится 0,1—0,4% азота) обнаружены порфирины, гомологи

Смолы и асфальтены являются наиболее сложными веществами в составе нефтей, причем химическое строение их еще не вполне ясно. Однако известно, что смолы близки к полициклическим угле­ водородам, в которых преобладают ароматические структуры. Содержание смол в нефтях колеблется от 2 до 40%, а асфальтенов составляет более 2%.

В изменении химического состава нефтей установлены опреде-

ленные закономерности, зависящие от возраста пород, глубины их залегания, литологии и гидрогеологических условий, темпера­ туры, геохимических процессов и др. [97].

Р а с т в о р и м о с т ь н е ф т и в в о д е . Этот вопрос имеет важное значение для определения роли нефтяных залежей в генезисе

механизм миграции нефти связывают с переносом жидких угле­ водородов и других компонентов нефти с водой; рассеяние нефти из ее скоплений также может происходить в результате ее раство­ рения и переноса в воде [71, 97, 164, 174, 222, 223 и др.].

Опытами доказано, что жидкие углеводороды, как индивидуаль­ ные, так и их смеси (бензины), в той или иной степени растворимы в воде [125]. По данным Л. И. Леворсена [115], растворимость нефти при атмосферном давлении составляет 0,014%, а при давле­ нии 75 кгс/см2 она резко повышается. У. Л. Рассел [150] указывает, что растворимость нефти в воде в 10 раз выше, чем растворимость кальцита. Растворимость некоторых газообразных и жидких угле­

нормальных жидких углеводородов их растворимость уменьшается.

ного веса. Растворимость жидких углеводородов быстро возрастает при повышении температуры (рис. 5).

Растворимость жидких углеводородов в воде сильно возрастает также в присутствии некоторых растворенных в воде органических соединений — солюбилизаторов [61, 71, 225]. К таким соединениям относятся соли высших аминов с минеральными или органическими кислотами, соли жирных кислот, полимеры, в структуре цепи кото­ рых имеются молекулы солей жирных кислот, различные сложные эфиры и т. п. Эти вещества образуют с водой коллоидный раствор, поэтому, кроме обычной растворимости, появляется во много раз

100 г

По данным М. И. Гербер, при концентрации соли органической

масляной фракции нефти. Установлено, что минеральные соли, как правило, снижают растворимость углеводородов в воде. Однако повышение минерализации воды при наличии органических добавок увеличивает растворимость углеводородов, но лишь до того момента, когда избыток минеральных солей приводит к коагуля­ ции органических добавок и к высаливанию углеводородов (переводу их в капельно-жидкое состояние).

ЗАЛЕЖИ УГЛЕЙ И ТОРФА

Различают три характерные стадии углеобразовательного про­ цесса, общее направление которого приводит к обогащению отмер­ ших растений углеродом: стадию торфов, бурых углей и каменных углей; дальнейшее изменение приводит к образованию антрацитов и графитов [114].

Торф характеризуется аморфной массой, представляющей собой продукты глубокого биохимического изменения растительного материала — гуминовых кислот и битумов. В нем присутствуют мало измененные или совсем неизмененные продукты раститель­ ности.

Бурые угли состоят из гуминовых кислот, битумов, гуминов и остаточного угля. В них отсутствуют или присутствуют в очень малых количествах неразложившиеся растительные остатки и входящие в них химические соединения.

Каменные угли представлены в основном сложными нейтраль­ ными продуктами — гуминами и остаточным углем. К гумусовым образованиям относятся углистые (горючие) сланцы, часто сопут­ ствующие гумусовым углям, и черные глины, богатые органическим веществом.

Органические вещества, составляющие угли, как и в почвоведе­ нии, разделяют на группы в зависимости от их отношения к раз­ личным растворителям. Битумы растворяются в органических

дукты представлены гумусовым углем, гумином и остаточным углем

При экстракции водой из торфов извлекаются пектиновые вещества, а после гидролиза — углеводы, продукты распада белков и др. К сожалению, данных о водорастворенных продуктах углей

Сравнение характера изменения углей и дисперсных органиче­ ских веществ при катагенезе пород показало идентичность их

метаморфизации и принципиальное сходство органических веществ в стратисфере [97].

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Вышеприведенные данные по органическому веществу в различ­ ных типах природных вод, почвах, породах и илах показывают, что во всех этих природных объектах содержится широкая гамма разнообразных органических соединений. Это прежде всего различ­ ные органические кислоты (жирные, гуминовые, нафтеновые и др.), аминокислоты, битумы (масла, воска, смолы, жиры), фенолы,

об общности исходных органических продуктов. В различных природных водах содержатся примерно одни и те же группы и классы органических веществ и даже индивидуальные органиче­ ские соединения (табл. 19). Это белки, жиры, углеводы, органиче­ ские кислоты, аминокислоты, гуминовые и битумные вещества. Имеющиеся различия в составе водорастворенных веществ, вероятно, связаны с некоторыми отличиями методов исследований, разными масштабами и целевым заданием аналитических работ. При. совершенствовании аналитических методов, их унификации и стандартизации, а также с расширением объемов исследований органические соединения, обнаруженные в одном из природных объектов, будут, по-видимому, обнаружены и в других.

П р о д о л ж е н и е т а б л . 19