STUDIES OF THE ORGANIC ORIGIN CHEMICAL COMPOUNDS OF BROWN COALS AND CARBONIZED PLANT RESIDUES FROM NORTHERN TIMAN

The results of the physical and chemical studies of the organic matter of Devonian brown coals and rocks with carbonized plant residues from Northern Timan (Russian Arctic) are presented. We used a complex of physical and chemical methods, including IR spectroscopy, EPR spectroscopy, quantitative chemical analysis, pyrolytic gas chromato-mass spectrometry. For comparative studies we used Devonian (Middle Timan) and Jurassic (Griva, Komi Republic, Russia) carbonized plant residues and lignins, isolated from modern wood and non-wood plants. Organic structures of aromatic nature, which are products of the metamorphic transformation of lignins of coal-forming plants, were found in the investigated samples. It was shown that lignin’s relics show pronounced paramagnetic properties, mainly due to the presence of phenoxyl radicals. The concentration of paramagnetic centers reaches a value that is close to the maximum value nорг for carbonaceous substances. Based on quantitative analysis of phenolic products of pyrolysis the composition of lignin relics was calculated, taking into account the ratio of the main structural H, G and S units. Experimental data allowed to put forward the hypothesis that in the composition of Devonian coal-forming plants, as one of the first representatives of forest communities on the planet, included compositionally homogeneous protolignins of H-type, built mainly from p-coumaric structural units.
Приводятся результаты физико-химических исследований органического вещества девонских бурых углей ипород с углефицированными растительными остатками Северного Тимана (Русская Арктика). Использован комплекс физико-химических методов, включая ИК-спектроскопию, ЭПР-спектроскопию, количественный химический анализ, пиролитическую газовую хромато-масс спектрометрию. Для проведения сравнительных исследований использованы углефицированные растительные остатки девонского (Средний Тиман) и юрского (с. Грива, Республика Коми, Россия) геологических периодов и препараты лигнинов, выделенные из современных древесных и недревесных растений. Висследуемых образцах обнаружены органические структуры ароматической природы, являющиеся продуктами метаморфических превращений лигнинов растений-углеобразователей. Показано, что реликты лигнинов проявляют ярко выраженные парамагнитные свойства, обусловленные преимущественно присутствием феноксильных радикалов. Концентрацией парамагнитных центров достигает величины, близкой к максимальному значению nорг, для углистых веществ. На основании количественного анализа фенольных продуктов пиролиза вычислен композиционный состав реликтов лигнина с учетом соотношения основных структурных единиц H, G и S. Экспериментальные данные позволили выдвинуть гипотезу о том, что в состав девонских растений-углеобразователей, как одних из первых на планете представителей лесных сообществ, входили композиционно однородные протолигнины Н-типа, построенные преимущественно из п-кумаровых структурных единиц.