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METODOS INDIRETOS DE PROSPECÇÃO III .- METODOS RADIOMETRICOS Raios gama ( RG E SGR ) 2012 A FISICA NUCLEAR E AS CIENCIAS GEOLÓGICAS • Geologia de Isótopos Geocronologia métodos radioativos potássio/ argônio uranio/chumbo rubídio/ estrôncio Paleoclimatologia paleotemperaturas isótopos de C paleosalinidade isótopos de O. . Perfilagem Geofísica raios gama / gama espectrometria densidade neurônico. ESTRUTURA ATOMICA DA MATERIA os nuclídeos instáveis EMBASAMENTO TEORICO Desintegração (espontânea) radioativa : de um núcleo atômico instável • ELEMENTO QUIMICO prótons (z) + nêutrons (n) • ISOTOPOS de um elemento z inalterado n variando • NUCLIDE : todas as combinações possíveis entre z e n . NUCLIDE INSTAVEIS ENERGIA LIBERADA NA DESINTEGRAÇÃO raios alfa α (massa quatro ) raios beta β (elétrons) raios gama γ (eletromagnéticas μ 0,5 Å) detectados na Perfilagem Geologia nuclear os fenômenos radioativos nos estudos geológicos A ORIGEM DOS ELEMENTOS QUIMICOS ESTA NO COSMOS PROPRIEDADES RADIOATIVAS EMBASAMENTO TEORICO Desintegração (espontânea) radioativa : de um núcleo atômico instável • ELEMENTO QUIMICO prótons (z) + nêutrons (n) • ISOTOPOS de um elemento z inalterado n variando • NUCLIDE : todas as combinações possíveis entre z e n ascendem a mil e quatrocentos. Naturais somente sessenta e cinco. • NUCLIDE INSTAVEIS • ENERGIA LIBERADA NA DESINTEGRAÇÃO raios alfa α (massa quatro ) raios beta β (elétrons) raios gama γ (eletromagnéticas μ 0,5 Å) detectados na perfilagem Geologia nuclear os fenômenos radioativos nos estudos geológicos ABSORÇÃO DOS RAIOS GAMA PELA MATERIA (ROCHAS) EMBASAMENTO TEÓRICO. Absorção • τ Coeficiente do Efeito Fotoelétrico luz e eletricidade • σ Coeficiente do Efeito Compton fóton sobre elétron • χ Coeficiente do Efeito de Produção de Pares négatron e pósitron Resultando uma corrente elétrica finita mensurável EFEITO COMPTON ORIGEM PRIMARIA DOS RAIOS GAMA . Dos elementos filhos da desintegração do Urânio 235 . Do principal elemento-filho (Tálio 208) da desintegração do Tório 232 . Desintegração do Potássio 40 (Ar 40 ) SERIES RADIOATIVAS NATURAIS 4n +2 ou Serie do Urânio 4n + 3 ou Serie do Actínio (menor importância para a perfilagem) 4n ou Serie do Tório DAS ROCHAS IGNEAS AOS SEDIMENTOS • Elementos radioativos liberados das rochas ígneas. • Transportados e sedimentados nos meios aquosos. • Adsorvidos pelos argilominerais ( U ) • Partículas insolúveis (Th) integram sedimentos. • Matéria Orgânica adsorve U. • Argilominerais contem normalmente K . CONCENTRAÇÃO DE RADIOSOTOPOS NOS FOLHELHOS para calibração das ferramentas de Raios Gama. API CLASSIFICÃO DAS ROCHAS FUNCÃO DA RADIOATIVIDADE NATURAL . Altamente radioativas ( folhelhos águas profundas, folhelhos pretos betuminosos, evaporíticos potássios, rochas ígneas e metamórficas). . Medianamente Radioativas ( folhelhos , arenitos argilosos de águas rasas e carbonatos e dolomitos argilosos). . Baixa Radioatividade (carvões e evaporitos não potássios) A MEDIÇÃO DOS RAIOS GAMA • Atraves dos contadores Geiger- Müeller • Através de Câmaras de Ionização • Através de Cintilometros. Ferramentas Usadas: Perfil de Raios Gama Convencional (mono-analisador) Perfil Gama de Espectrometria Natural ou Gama de Espectrometria (analisador de multi-canais) O aparelho é constituído basicamente de um tubo cilíndrico sensível à radiação, contendo um gás em seu interior, conectado a uma bateria. Quando a radiação penetra no cilindro arranca elétrons das moléculas do gás. Estes elétrons entram em movimento devido à ação de um forte campo elétrico e colidem com outras moléculas, dando origem a uma "cadeia de ionização", antes de serem atraídos para um filamento carregado positivamente disposto ao longo do cilindro. Quando eles o atingem geram um rápido pulso (variação) de tensão. Este sinal provocará o deslocamento de um ponteiro na escala do aparelho e ou um sinal audível o que indicará a quantidade e /ou presença de radiação. CONTADOR GEIGER-MULLER ilustração A camera de ionização é um detector de nível contínuo com 4 a 6 polegadas de diãmetro do tubo. Este contém um gás pressurizado a várias atmosferas. Uma pequena voltagem de polarização é aplicada a um grande eletrodo, que se encontra dentro da câmara de ionização ao centro. Ao mesmo tempo que a energia dos raios gama atinge a câmara, um sinal muito pequeno (medido em picoamperes) é detectado enquanto o gás é ionizado. Esta corrente que é proporcional à quantidade de radiação gama recebida pelo detector é amplificada e transmitida como um sinal de medição de nível. CAMARA DE IONIZAÇÃO CINTILOMETRO • Baseia sua detecção no fato de que os fótons apresentam a propriedade de produzir centelhas de luz ao atingirem certos tipos de cristais. Essas centelhas são convertidas em pulsos elétricos, cuja altura depende da quantidade de energia absorvida. Esse tipo de detector é muito mais eficiente que os detectores a gás porque possui uma maior massa de material (por unidade de volume) sensível à radiação. • A grande vantagem do Cintilômetro é seu bom rendimento (50% a 60%) em relação aos demais detectores. Isso resulta em um perfil com um máximo de detalhe e uma maior precisão nas leituras. Além do mais, os cintilômetros podem ser construídos em tamanhos relativamente pequenos, podendo apresentar uma resolução vertical da ordem de <1 pé de espessura de camada RELATIVO A VELOCIDADE DE PERFILAGEM DE RAIOS GAMA • Ela é sempre menor que a velocidade dos outros perfis de principio não estatístico (acústicos , elétricos.. • A velocidade de perfilagem de Raios Gama tem a ver com a Constante de Tempo (tempo em segundos que o detector deve realizar uma medida aritmética dos fótons registrados . • Equipamentos modernos instalaram filtros . • A Padronização tanto pela Constante de Tempo ou pelo uso de filtros é indispensável para se poder comparar leituras de vários equipamentos. A desintegração radioativa obedece a uma velocidade expressa pelo conceito de Meia Vida ; daí a Constante de Tempo usada nas medidas de raios gama USOS PRINCIPAIS DOS PERFIS RAIOS GAMA CONVENCIONAL Distinguir folhelhos e argilas das demais litologias. Indicador do teor de folhelho ou argilosidade (VSHGR) Detecção e avaliação de minerais radioativos. Uso também em poços revestidos. Definir eventual Ambiente de Deposição . Correlação entre poços vizinhos . Determinação exata das profundidades Unidade de medida dos Raios Gama : GAPI ou UAPI, medida Da radioatividade de uma rocha que serve de normalização SGR ESPECTROMETRIA DE RAIOS GAMA USOS DOS PERFIS GAMA DE ESPECTROMETRIA radioatividade natural individualizada e somatória U, Th e K40. Definiçõesmais precisas das Litologias (folhelhos não folhelhos) Identificação dos argilominerais Correlação entre poços . Conteúdo argiloso das rochas / Cálculo de Argilosidade. Identificação de Ambientes Marinhos e Continentais. Identificação de Rochas Geradoras de hidrocarbonetos. Natura lgamma-ray spectroscopy(K, U, Th)to identify radioactive mineralsand clay types