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MÉTODOS ELÉTRICOS
LEVANTAMENTOS RADIOMÉTRICOS
RADIOATIVIDADE
• O esquecimento de uma rocha de urânio sobre um filme fotográfico virgem levou à descoberta de um
fenômeno interessante: o filme foi velado (marcado) por “alguma coisa” que saía da rocha, na época
denominada raios ou radiações.
• Outros elementos pesados, com massas próximas à do urânio, como o rádio e o polônio, também tinham
a mesma propriedade.
• O fenômeno foi denominado radioatividade e os elementos que apresentavam essa propriedade foram
chamados de elementos radioativos.
• Na natureza, todos os elementos com número atômico (Z) maior que 83 são radioativos
ISÓTOPOS
ISÓTOPOS: Possuem o mesmo número de prótons (número atômico) e massas diferentes; ou seja, são
formas do mesmo elemento com diferentes pesos atômicos;
Atomos=prótons+nêutrons
Os prótons (No atômico) identificam os elementos químicos, comandando seu comportamento em relação
aos outros elementos;
O número de nêutrons pode ser variável, com isso um mesmo elemento pode ter massas diferentes;
28
12Mg
27
12Mg
26
12Mg
25
12Mg
24
12Mg
23
12Mg
22
12Mg
21
12Mg
24
10Ne
26
11Na
25
11Na
24
11Na
23
11Na
22
11Na
21
11Na
20
11Na
19
11Na
23
10Ne
22
10Ne
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10Ne
20
10Ne
19
10Ne
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10Ne
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10Ne
22
9F
21
9F
20
9F
19
9F
18
9F
17
9F
16
9F
20
8O
19
8O
18
8O
17
8O
16
8O
15
8O
14
8O
13
8O
Isótopos
Isótonos
Isóbaros
18
7N
17
7N
16
7N
15
7N147N
13
7N
12
7N
16
6C
15
6C
14
6C
13
6C
12
6C
11
6C
10
6C
9
6C
13
5B
12
5B
11
5B
10
5B
9
5B
8
5B
12
4Be
11
4Be
10
4Be
9
4Be
8
4Be
7
4Be
6
4Be
9
3Li
8
3Li
7
3Li
6
3Li
5
3Li
8
2He
6
2He
5
2He
4
2He
3
2He
3
1H
2
1H
1
1H
Número de neútrons (N)
N
úm
er
o 
de
 p
ró
to
ns
 (Z
)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
ISÓTOPOS
• Os isótopos são classificados em dois grupos: isótopos estáveis e isótopos radioativos
• Os isótopos radioativos são instáveis e podem se desintegrar espontaneamente para formar outros
elementos. A desintegração é acompanhada pela emissão de radioatividade.
RADIOATIVIDADE
• Quando um núcleo tem excesso de partículas ou muita energia, ele pode tornar-se instável. Se isso acontece
ele procurara atingir a estabilidade emitindo algum tipo de radiação. Cada tipo de radiação produz efeitos
diferentes nos átomos.
Radiação alfa ou partícula alfa
PROCESSOS DE DECAIMENTO RADIOATIVO
Um dos processos de estabilização de um núcleo com excesso de energia é o da emissão de um grupo de
partículas positivas, constituídas por dois prótons e dois nêutrons, e da energia a elas associada. São as
radiações alfa ou partículas alfa, núcleos de hélio (He), um gás chamado “nobre” por não reagir
quimicamente com os demais elementos.
Radiação beta ou partícula beta
Outra forma de estabilização, quando existe no núcleo um excesso de nêutrons em relação a prótons, é
através da emissão de uma partícula negativa, um elétron, resultante da conversão de um nêutron em um
próton. É a partícula beta negativa ou, simplesmente, partícula beta.
No caso de existir excesso de cargas positivas (prótons), é emitida uma partícula beta positiva, chamada
pósitron, resultante da conversão de um próton em um nêutron.
PROCESSOS DE DECAIMENTO RADIOATIVO
Radiação gama
Geralmente, após a emissão de uma partícula alfa ( ) ou beta (), o núcleo resultante desse processo, ainda
com excesso de energia, procura estabilizar-se, emitindo esse excesso em forma de onda eletromagnética,
da mesma natureza da luz, denominada radiação gama.
PROCESSOS DE DECAIMENTO RADIOATIVO
MEIA VIDA: A meia-vida de um elemento é definida como o tempo levado para que o N0 diminua pela
metade. A constante de decaimento não é afetada por condições externas como temperatura, pressão e
composição química.
Decaimento radioativo para os isótopos radiogênicos (filhos)
D = D0 + D*
D* = N0 – N
• D* = N(eλt – 1)
• D= quantidade de isótopos filhos presentes no sistema; Do=quantidade presente inicialmente de isótopos 
filhos; D*=quantidade de isótopos radiogênicos (filhos) produzidos pelo decaimento dos isótopos 
radioativos em um tempo t.
DECAIMENTO RADIOATIVO
 é a constante de decaimento radioativo, N0 e o numero de radionuclídeos presentes no tempo t = 0 e N e o
numero de nuclídeos presentes apos um tempo t.
DECAIMENTO RADIOATIVO
ISÓTOPOS MAIS UTILIZADOS EM DATAÇÃO RADIOMÉTRICA E SUAS 
RESPECTIVAS MEIAS-VIDAS
SÉR
IES R
A
D
IO
A
TIV
A
S N
A
TU
R
A
IS
SÉRIE DO URÂNIO SÉRIE DO ACTÍNIO SÉRIE DO TÓRIO
Urânio-238
4,5 bilhões de anos
Urânio-235
713 milhões de anos
Tório-232
13,9 bilhões de anos
α α α
Tório-234
24,6 dias
Tório-231
24,6 horas
Rádio-228
5,7 anos
β β β
Protactínio-234
1,4 minutos
Protactínio-231
32.000 anos
Actínio-228
6,13 horas
β
β α
Urânio-234
270.000 anos
Actínio-227
13,5 anos 13,5 anos
Tório-228
1,9 anosα
αα β
Tório-230
83.000 anos Frâncio-223
21 min 
Tório-227
21 min 
Rádio-224
3,6 dias
αα
α
βRádio-226
1.600 anos
Rádio-223
11,4 dias Radônio-220
54,5 segundosα α
αRadônio-222
3,8 dias
Radônio-219
3,9 segundos
●●●
●●●
●●●
Polônio-210
140 dias
Polônio-211
0,005 segundos
Polônio-212
0,0000003 segundos
Chumbo-206
estável
Chumbo-207
estável
Chumbo-208
estável
α α
α
ISÓTOPOS DE CHUMBO
O Pb possui quatro isótopos naturais, 208Pb, 207Pb, 206Pb e 204Pb;
208Pb é gerado pelo decaimento radioativo do 232Th;
207Pb e 206Pb são produzidos pelo decaimento radioativo de 235U e 238U;
O 204Pb não é radioativo e, é considerado um isótopo estável de referência;
O Pb tem como fonte natural as rochas e, como fonte antropogênica (emissões industriais e urbanas);
Os isótopos do chumbo são usados pelos geólogos para a datação; identificação e caracterização de fontes e processos
geológicos;
Cannon et al (1961) e Gulson (1986)
238U 206Pb=4,5 bilhões de anos
235U 207Pb= 713 milhões de anos
232Th 208Pb=13,9 bilhões de anos
IS
Ó
TO
P
O
S 
D
E 
C
H
U
M
B
O
A composição isotópica de uma amostra contendo Pb pode ser modificada pelo decaimento de U e Th,
ou pela mistura de Pb contendo diferentes composições isotópicas.
O resultado destes processos são composições isotópicas de Pb de rochas e minerais apresentando
variações complexas, as quais refletem sua história geológica.
As razões U/Pb e Th/Pb podem ser alteradas pela geração e fracionamento magmático, por processos
hidrotermais e metamórficos, ou mesmo pelo intemperismo e outros processos de alteração de baixa
temperatura na superfície da Terra (Faure, 1986);
A composição isotópica de Pb nos diferentes tipos de rocha é um registro dos ambientes químicos onde
o Pb residiu: o manto, rochas crustais ou minerais de Pb (Faure, 1986);
ISÓTOPOS DE CHUMBO
MÉTODOS DE DATAÇÃO
CARBONO 14- 14C
• Um dos métodos isotópicos usado para datar materiais formados mais recentemente e para medir
intervalos de tempo menores é o método baseado no decaimento radioativo do isótopo Carbono-14, cujo
meia vida é de 5730 anos. Com um intervalo de tempo tão curto, passível de ser usado apenas para
determinar idades durante os últimos 50000 anos, este método tornou-se uma ferramenta fundamental
para datar episódios importantes da pré-História e História humana.
CARBONO 14- 14C
• Os organismos absorvem 14C pela fotossíntese do CO2 ou peloconsumo de matéria orgânica e tem uma
concentração constante de 14C enquanto vivem.
• Após a morte, o estoque de 14C no tecido não mais é alimentado pela fotossíntese ou pela dieta
alimentar. Esse estoque de 14C decai para 14N novamente por decaimento β.
• A idade da amostra de um osso humano, por exemplo, ou de uma matéria orgânica qualquer morta,
pode ser determinada com base na taxa de produção e na meia vida do 14C e na quantidade de 14C que
ainda não decaiu e permanece na amostra
MÉTODOS DE DATAÇÃO
MATERIAIS DATÁVEIS PELO MÉTODO DO RADIOCARBONO
• carvão, madeira, turfa, solo
• sementes, pólen
• ossos, conchas calcárias, casca de ovo
• couro, pelos-cabelos, papel
• gelo e água
• tecidos, cerâmica, pinturas rupestres
• espeleotemas
• resinas e colas.
LIMITAÇÕES DO MÉTODO
QUANTIDADE DE AMOSTRA
• A atividade radioativa natural do 14C é de 13.5 desintegrações por minuto por grama de carbono. Após
57.300 anos – 10 meias vidas – o número de desintegrações em 1 grama de carbono se reduzem a 2,2
POR DIA!
• Dificuldade de se isolar a radioatividade da amostra daquela externa (próprio aparelho, material de
laboratório, etc).
• A datação de amostras muito velhas (> 35.000 anos) requer pelo menos 100 g de carbono.
• Limite de datação – cerca de 70.000 anos
MÉTODO POTÁSSIO-ARGÔNIO 
• potássio ocorre na forma de três isótopos - 39K, 41K - estáveis
40K - instável
• Produtos do decaimento – 40Ar - maior ocorrência nas rochas
40Ca
• Método utilizado na datação das rochas basálticas oceânicas - rochas recém formadas não apresentam
qualquer teor de argônio, que começa a se formar com o decaimento do potássio.
• O gás se aloja na estrutura cristalina dos cristais, sendo expulso por aquecimento em laboratório. A
datação neste caso se baseia não no decaimento radioativo do 40K mas no aumento da quantidade do
produto parente 40Ar.
• O 40K possui meia-vida de 1,4 bilhão de anos, o que torna o método capaz de medir idades de dezenas
de milhões até bilhões de anos.
MÉTODO 40K-39AR
• Vantagens do método
• K-Ar são medidos na mesma fração da amostra. A técnica de aquecimento gradativo permite detectar
perdas de Ar e a presença de Ar estranho;
.
• Desvantagens do método
• Procedimento analítico complicado (necessidade de um reator atômico)
• Curto tempo entre a irradiação e análise da amostra.
• Perda de Ar (gás volátil) nas bordas do mineral.
MÉTODO 40K-39AR
APLICABILIDADE DO MÉTODO-MÉTODO 40K-39AR
• Idades de resfriamento em rochas ígneas e metamórficas. Muscovita 300-350oC, Biotita 250- 280oC.
• Idades de eventos geradores de mineralizações de baixa temperatura (hidrotermalismo
pósmagmático).
• Mapear possível zonamento termal em grãos minerais, indicativo da perda de Ar durante o seu
desenvolvimento. Núcleo mais antigo do que as bordas.
QUÍMICA DO RUBÍDIO (Rb)
• O Rubídio (Rb) é um metal alcalino do grupo IA da tabela periódica. No ciclo geroquímico
acompanha o potássio (K).
• O Rb tem Z = 37
• Não forma minerais e ocorre principalmente em minerais contendo K (micas como biotita,
muscovita, flogopita e lepidolita). Também em ortoclásio, microclínio, evaporitos (siderita,
carnalita) em alguns argilominerais.
• Nos minerais piroxênios, olivina, anfibólios e plagioclásios, ocorre em baixas concentrações.
• Em rochas ultrabásicas, a concentração é relativamente baixa quando comparada com a
concentração nas rochas graníticas.
QUÍMICA DO ESTRÔNCIO (Sr)
• O Sr é um elemento alcalino terroso do Grupo IIA na tabela periódica. No ciclo geoquímico
acompanha o Ca.
• Sr tem Z = 38;
• Ocorre principalmente em minerais portadores de Ca, tipo plagioclásios, anfibólios, piroxênios,
apatita e carbonatos de cálcio.
• Os minerais do grupo das micas e feldspatos alcalinos possuem baixas concentrações.
MÉTODO URÂNIO-TÓRIO-CHUMBO
• O método é utilizado na datação de amostras com idades superiores a 30 Ma de anos – até 3.8 Ba de
anos.
• Produtos intermediários do decaimento são também utilizados em datações:
• 230Th e 234U - datação de amostras entre 10.000 e 350.000 anos
• 231Pa e 238U - datação de amostras entre 5.000 e 150.000 anos
• 234U e 235U - em depósitos carbonáticos (conchas e corais) emersos datação de amostras entre 40.000
e 1.000.000 anos
• 210Pb e 206Pb - medição de taxas de deposição em sedimentos recentes (102 anos)
MÉTODO SM/ND
• O Método Sm-Nd tem por base o decaimento de um isótopo radioativo de samário (147Sm) para um
isótopo radiogênico de neodímio (143Nd) por emissão de partículas α. O decaimento ocorre à taxa muito
lenta, com uma meia-vida de 106 Ga, ou seja, mais de 23 vezes a idade da Terra.
• Sm e Nd são elementos terras raras (Grupo 3B) que ocorrem na maioria dos minerais formadores de
rochas.
• Sm Z = 62
• Nd Z = 60
O MÉTODO U-PB
• Neste método utiliza-se minerais muito resistentes à ação intempérica (zircão, monazita, titanita, rutilo,
xenotina, etc.), portanto, mesmo amostras muito alteradas são passíveis de utilização nas datações U-Pb.
• As amostras devem ser representativas da unidade a ser datada;
• Quando não se conhece antecipadamente a mineralogia da rocha, sugere-se a coleta de amostras com
aproximadamente 10 kg, para não ter que retornar ao campo apenas para uma nova coleta de amostras
• Obs.: se em 10 kg da amostra não encontrarmos o mineral desejado, dificilmente o encontraremos em
um volume maior.
O MÉTODO U-PB
MINERAIS DATADOS POR U/PB
• Zircão é o mineral mais indicado, no momento de sua cristalização, só aceita U na sua estrutura.
• Todo urânio de ocorrência natural contém 238U e 235U na relação 138:1, se desintegram para 206Pb e
207Pb respectivamente.
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE RADIOATIVIDADE
CONTADOR GEIGER
O contador Geiger funciona da seguinte maneira: quando a radiação entra pelo tubo contendo argônio, este 
gás é ionizado, conforme é mostrado abaixo:
• o ser ionizado, o argônio fecha o circuito elétrico do aparelho, que é composto de eletrodos de cargas
elétricas opostas. Com a formação dos íons, conduz-se eletricidade entre o cátodo e o ânodo, acionando,
assim, um contador ou alto-falante. O sinal que indica a presença de radiação pode ser sonoro, uma luz
ou a deflexão do ponteiro do medidor. Normalmente, ouvem-se estalos no contador, o que permite a
contagem das partículas radioativas.
CONTADOR GEIGER
Hoje em dia este aparelho é um grande aliado das pessoas que trabalham com material radioativo; principalmente
quando ocorrem acidentes nucleares, pois as substâncias que se desintegram são capazes de ionizar o ar e assim
contaminar outros corpos no ambiente.
CONTADOR DE CINTILAÇÃO OU CINTILÔMETRO:
Esse cintilômetro é capaz de medir a radiação eletromagnética (raios gama).
Funcionamento: o cintilômetro é aproximado da fonte radioativa. A radiação incidente no cristal de iodeto de
sódio ativado com tálio provoca no mesmo uma pequena cintilação, que é transformada em impulso elétrico
pela válvula fotomultiplicadora. Esse impulso é amplificado pela válvula. Depois de amplificados, os impulsos
elétricos serão medidos em um microamperímetro. Através do seu visor é possível medir e verificar a
intensidade da radiação. A medida é dada por contagens por segundo (cps).
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE RADIOATIVIDADE
ESPECTRÔMETRO DE RAIOS GAMA:
É uma extensão do contador de cintilação que permite a identificação do elemento fonte. Isto é possível
porque o espectro de raios gama de 40K, 235U e 232Th contém picos que representam estágios em sua série
de decaimento.
Uma vez que, quanto mais alta a frequência da radiação gama, maior seu conteúdo de energia, é usual
expressar o espectro em termos de níveis de energia.
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE RADIOATIVIDADE
MEDIDOR DE EMANAÇÕES DE RADÔNIO:
O radônio é o único elemento radioativo gasoso.Sendo um gás nobre, ele não forma compostos com
outros elementos e se move livremente através dos poros, das juntas e das falhas em subsuperfície.
É um dos produtos da série de decaimento do 238U, com meia-vida de 3,8 dias, e a presença de 222Rn na
superfície é geralmente uma indicação de concentrações de um urânio em subsuperfície.
O emanômetro de radônio amostra o ar retirado de um furo de sondagem raso. A amostra é filtrada, seca
e passada por uma câmara ionizadora onde a atividade das partículas alfa é imediatamente monitorada
para fornecer uma taxa de contagem.
O emanômetro de radônio é relativamente lento para uso no campo.
INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE RADIOATIVIDADE
• LEVANTAMENTO TERRESTRE
• Levantamentos radiométricos terrestres podem ser realizados com qualquer instrumento. O Contador
Geiger-Muller, que detecta a radiação beta e gama, e normalmente utilizado manualmente, já o
cintilômetro e o espectrômetro, que detectam a radiação gama, podem ser usados em veículos.
• Além de serem baratos em relação a outros métodos geofísicos, trabalhos de levantamentos
radiométricos são simples e rápidos, não exigindo nenhuma grande experiência particular
LEVANTAMENTOS DE CAMPO
RADIOATIVIDADE
• A pesquisa de minerais radioativos tornou-se importante nas últimas poucas décadas, por causa da
demanda por combustíveis nucleares.
• O levantamento radiométrico é empregado na pesquisa dos depósitos necessários a elementos
radioativos, como titânio e o zircônio.
• Os levantamentos radiométricos são úteis no mapeamento geológico, pois diferentes tipos de rochas
podem ser reconhecidos por sua distinta assinatura radioativa.
• Há mais de 50 isótopos radioativos de ocorrência natural, mas a maioria é rara ou somente muito
fracamente radioativa.
• Os elementos de maior interesse em exploração radiométrica são o urânio (238U), o tório (232Th) e o
potássio (40K)
LEVANTAMENTO AEREO
• As medições aéreas da energia natural gama são feitas na maioria das vezes com cintilômetros ou com
espectrômetros em uma aeronave voando baixo, pois o sinal dos raios gama vindos de fontes
radioativas decresce exponencialmente com a distância devido a atenuação dos raios gama na
atmosfera.
• Como via de regra, a altitude não pode exceder 225 metros para produzir medições estatisticamente
validas, sendo realizados normalmente em altitudes de 122 metros (Pitkin e Duval, 1980).
LEVANTAMENTOS DE CAMPO
• Contador de Geiger:
• As investigações com o contador Geiger são limitadas ao levantamento de solo. As taxas de
contagem são anotadas e sua significância é avaliada em relação aos efeitos de fundo resultantes
do conteúdo em potássio das rochas locais, do resíduo nuclear e da radiação cósica.
• Uma anomalia apreciável seria de mais de três vezes a taxa de contagem de fundo.
• Os contadores de cintilação podem também ser utilizados em levantamentos de solo e são geralmente
posicionados sobre exposições de rochas.
• A superfície do terreno deve ser relativamente plana, de forma que as emissões radioativas se originem
do meio abaixo do instrumento.
• Se esta condição não for preenchida, um colimador pode ser usado para assegurar que não cheguem
emissões radioativas das áreas elevadas ladeando o instrumento
LEVANTAMENTOS DE CAMPO
• A maior parte dos levantamentos radiométricos é aereotransportada, empregando sensores de
cintilação maiores que os instrumentos para levantamento no solo, com o consequente aumento na
sensibilidade das medições.
• Os instrumentos são conectados a registradores analógicos e a navegação é realizada por meio dos
métodos
LEVANTAMENTOS DE CAMPO
APLICAÇÃO NA GEOLOGIA
Rochas sedimentares: fornecer registro da história geológica e sedimentar; investigar as fontes e o
transporte dos sedimentos;
Rochas ígneas e metamórficas: estudos petrogenéticos; identificação e caracterização de fontes e
processos geológicos.
MÉTODO RADIOMÉTRICO OU RADIOMETRIA
• O método radiométrico ou radiometria, consiste em detectar as emissões nucleares das rochas que contêm
minerais radioativos. Normalmente detecta-se a radiação gama através de um cintilômetro ou contador
Geiger. Os instrumentos radiométricos foram desenvolvidos primordialmente para a detecção de urânio,
mas logo apareceram outras aplicações importantes
• Atualmente o método é muito usado para mapeamento geológico, identificando as litologias pelo
conteúdo radioativo.
• Outra aplicação comum, consiste em injetar uma solução radioativa artificial (traçador) no
subsolo ou em um aquífero, para acompanhar a trajetória dessa solução.
• O objetivo nesse caso pode ser, por exemplo, verificar a possibilidade de infiltrações que possam
vir a contaminar o aquífero.
MÉTODO RADIOMÉTRICO OU RADIOMETRIA
• Uma das aplicações mais importantes é a possibilidade de se determinar a idade das rochas
através do estudo das razões entre certos elementos radioativos e seus produtos.
• Os métodos mais comuns são K-Ar (Potássio-Argônio), Rb-Sr (Rubídio- Estrôncio), U-Pb (Urânio-
Chumbo), Ar-Ar entre outros. Os diversos métodos são aplicáveis dependendo do tipo de rocha e
da idade esperada através de observações geológicas.
• Em laboratório pode-se também determinar com precisão a quantidade com que os elementos
radioativos ou seus isótopos comparecem numa rocha.
• Este estudo poderá revelar vários aspectos da história geológica dessa rocha, ou estabelecer
comparações entre vários tipos semelhantes de um mesmo tipo de rocha. Por exemplo, se elas
podem ter se formado a partir da mesma fonte de magma, no caso de rochas ígneas, ou se
derivam da mesma rocha-fonte, através da erosão, no caso de rochas sedimentares.
MÉTODO RADIOMÉTRICO OU RADIOMETRIA