Resumo 12 Levantamento Radiométrico

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Universidade Federal do Oeste do Pará 
Instituto de Engenharia e Geociências 
Bacharelado em Geofísica 
Belém-PA 
2021 
 
 
 
Resumo 12 
 
 
Levantamento 
Radiométrico 
 
 
 
 
Disciplina: Introdução a Geofísica 
Prof. Dr: Umberto José Travaglia Filho 
Acadêmico: Lailson Gomes Ferreira Nº Matrícula: 2020002042 
Semestre: 2020.1 Turma: 2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Federal do Oeste do Pará 
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Bacharelado em Geofísica 
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10.1 Introdução 
O levantamento radiométrico é empregado na pesquisa dos depósitos necessários a es-
sa aplicação e também dos depósitos não radioativos associados a elementos radioati-
vos, como o titânio e o zircônio. Os levantamentos radiométricos são úteis no mapea-
mento geológico, pois diferentes tipos de rocha podem ser reconhecidos por sua distinta 
assinatura radioativa (Moxham, 1963; Pires & Harthill, 1989). Há mais de 50 isótopos ra-
dioativos de ocorrência natural, mas a maioria é rara ou somente muito fracamente ra-
dioativa. Os elementos de maior interesse em exploração radiométrica são o urânio 
( U238 ), o tório ( Th232 )e o potássio, ( K40 ). 
 
Os levantamentos radiométricos não são tão comum ente empregados quanto os outros 
métodos geofísicos porque eles procuram um alvo bastante específico. Provavelmente 
a aplicação mais comum da técnica radiométrica seja em perfilagem geofísica de poço. 
 
10.2 Decaimento radioativo 
Certos isótopos são instáveis e podem se desintegrar espontaneamente para formar ou-
tros elementos. A desintegração é acompanhada pela emissão de radioatividade de três 
tipos possíveis. 
 
As partículas alfa (alpha particles) são núcleos de hélio 𝐻𝑒2
4 que são emitidos do núcleo 
durante certas desintegrações: 
 
As partículas betas (beta particles) são elétrons que podem ser emitidos quando um 
nêu-tron se divide em um próton e um elétron durante certas desintegrações. O próton 
per-manece dentro do núcleo, de modo que o peso atômico permanece o mesmo, mas 
o número atômico aumenta de um para formar um novo elemento 
 
Os raios gama (gamma rays) são pura radiação eletromagnética liberada de núcleos 
excitados durante desintegrações. Eles são caracterizados por frequências mais altas 
que 1016𝐻𝑧, aproximadamente, e diferem dos raios-X somente por serem de energia 
mais alta. 
 
Além dessas emissões, um outro processo ocorre em alguns elementos radioativos, que 
também libera energia na forma de raios gama. Este é um processo chamado captura K 
e se dá quando um elétron da casca mais interna (K) penetra no núcleo. O número 
atômico decresce e um novo elemento é formado: 
 
 
 
 
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onde N é o número de átomos remanescentes após um tempo t de um número inicial 
𝑁0 no tempo t = 0. 𝜆 é a constante de caimento característica do elemento específico. 
 
As partículas alfa são efetivamente paradas por uma folha de papel, as partículas beta 
são paradas por uns poucos milímetros de alumínio e os raios gama são parados so-
mente por vários centímetros de chumbo. No ar, as partículas alfa podem percorrer não 
mais que uns poucos centímetros; as partículas beta, somente uns poucos decímetros e 
os raios gama, várias centenas de metros. As partículas alfa, assim, não podem ser detec-
tadas em levantamentos radiométricos, e as partículas beta, somente em levanta-
mentos de solo. Apenas os raios gama podem ser detectados em levantamentos aero-
transportados. 
 
 
10.3 Minerais radioativos 
Há um grande número de minerais radioativos (para uma lista completa, ver Durrance, 
1986), mas os mais comuns são os listados na Tab. 10.1 com seus modos de ocorrência. 
 
A natureza do mineral em que o radioisótopo é encontrado é irrelevante para fins de 
detecção, pois as técnicas de prospecção localizam o próprio elemento. 
 
 
10.4 Instrumentos para medição de radioatividade 
Existem vários tipos de detectores para levantamentos radiométricos, cujos resultados são con-
vencionalmente apresentados como o número de contagem de emissões num período fixo de 
tempo. O de caimento radioativo é um processo aleatório que segue uma distribuição de Pois-
son com o tempo, de forma que a contagem adequada dos tempos é importante para que o er-
ro estatístico na contagem dos eventos de decaimento seja mantido num nível aceitável. 
 
 
 
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A unidade padrão da radiação gama é o Roentgen (R). 
 
 
10-4.1 Contador Geiger 
O contador Geiger (ou Geiger-Müller) responde primeiramente às partículas beta. O ele-
mento de detecção é um tubo de vidro selado contendo um gás inerte, como o argônio, 
a baixa pressão mais um traço de um agente inibido r, como vapor de água, álcool ou 
metano. Dentro do tubo, um cátodo cilíndrico envolve um fino ânodo axial e uma fonte 
de energia mantém uma diferença de potencial de várias centenas de volts entre eles. 
 
O contador Geiger é barato e fácil de usar. Entretanto, como ele só responde a partículas 
beta, seu uso é limitado a levantamentos de solo sobre terrenos com pouca cobertura 
de solo. 
 
 
10-4-2 Contador de cintilação ou cintilômetro 
O contador de cintilação ou cintilômetro é usado para medir a radiação gama baseado 
no fenômeno de que certas substâncias, como o iodeto de sódio ativado com tálio e o 
germânio dopado com lítio, convertem os raios gama em luz, ou seja, eles cintilam. Os 
fótons de luz, colidindo com um cátodo semitransparente de um fotomultiplicador, cau-
sam a emissão de elétrons. O fotomultiplicador amplifica o pulso do elétron antes de 
sua chegada ao ânodo, onde é novamente amplificado e integrado para fornecer uma 
medida em contagens por minuto. 
 
O cintilômetro é mais caro que o contador Geiger e menos fácil de transportar, mas é 
quase 100% eficiente na detecção de raios gama. 
 
 
 
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10-4-3 Espectrômetro de raios gama 
O espectrômetro de raios gama é uma extensão do contador de cintilação que permite 
a identificação do elemento fonte. Isso é possível porque o espectro de raios gama de 
𝐾40 , 𝑈238 e 𝑇ℎ232 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. 
 
Os espectrômetros de raios gama para uso em levantamentos aerotransportados são 
frequentemente calibrados voando-se sobre uma área de concentração radioisotópica 
conhecida, ou posicionando-se a aeronave sobre uma placa de concreto fabricada com 
uma proporção conhecida de radioisótopos. As concentrações reais 𝐾40 , 𝑈238 e 
𝑇ℎ232 no campo podem, então, ser estimadas a partir dos dados do levantamento. 
 
 
10-4.4 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, tanto como gás quanto dissolvido em água subterrânea. 
 
O emanômetro de radônio (radon emano meter) 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. Entretanto, ele 
representa um meio de detectar depósitos mais profundos de urânio do que os outros 
métodos acima descritos, uma vez que os espectrômetros registrarão somente raios 
gama originados no metro superior (ou quase isso) da subsuperfície (Telford, 1982). Por 
causa desua alta mobilidade, o radônio pode ter percorrido uma distância considerável 
da fonte de urânio antes que seja detectado. O medidor de emanações de radônio tem 
sido também utilizado para mapear falhas, as quais fornecem canais para o transporte 
de radônio gerado em profundidade (Abdoh & Pilkington, 1989). Essa técnica é 
vantajosa quando não há grande diferença nas propriedades das rochas falhadas que 
pudessem ser detectadas por outros métodos geofísicos. 
 
 
10.5 Levantamentos de campo 
Como afirmado anteriormente, 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, 
 
 
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do resíduo nuclear e da radiação cósmica. Uma anomalia apreciável seria de mais de 
três vezes a taxa de contagem de fundo. 
 
A maior parte dos levantamentos radiométricos é aerotransportada, empregando sem-
sores de cintilação maiores que os instrumentos para levantamento no solo, com o com-
sequente aumento na sensibilidade das medições. 
 
As medições radiométricas são geralmente realizadas em conjunto com leituras magné-
ticas e eletromagnéticas, fornecendo, assim, conjuntos de dados adicionais a um míni-
mo custo extra. Em levantamentos para depósitos relativamente pequenos, a baixa ve-
locidade dos helicópteros é frequentemente vantajosa e fornece uma maior discrimi-
nação e amplitude de resposta. A altitude do voa é, em geral, de menos de 100 m e, por 
causa do fraco poder de penetração das emissões radioativas, a informação obtida rela-
ciona-se aproximadamente apenas ao metro superior do solo. 
 
 
10.6 Exemplo de levantamento radiométrico 
As anomalias magnéticas e radiométricas são fortemente coincidentes, e as fontes dos 
sinais foram investigadas por dois poços. As anomalias foram geradas por magnetita e 
pechblenda, localizadas imediatamente abaixo da anomalia máxima, numa rocha 
encaixante argilosa e quartzítica. A pechblenda é uma variedade de uraninita maciça, 
botrioidal ou coloforme.