Radioatividade

3 parte

4) Abundancia de urnio, Trio e Potssio nas rochas

4.1) Rochas gneas

4.2) Rochas metamrficas

4.3) Rochas sedimentares

Radioatividade

Abundncia de Trio, Urnio e Potssio nas rochas radioatividade natural das rochas

A abundncia destes elementos nas rochas vai depender da concentrao destes elementos na mineralogia podendo sofrer variaes devido a sua gnese e ambiente.

Normalmente pode-se ver que dentro de cada famlia de rochas possui uma certa expressividade radioativa e dentro delas existe uma certa variao devido a sua natureza:

Ex.:

Rochas gneas: a radioatividade incrementa com a acidez

Rochas sedimentares: a radiatividade incrementa com o conetdo de argila.

Este fator se deve principalmente a distribuio do K40 (+ abundante) nos diferentes tipos de rochas.

Radioatividade

Abundncia

Abundncia de Trio, Urnio e Potssio nas rochas radioatividade natural das rochas

De uma maneira em geral a radioatividade total de uma rocha depende:

contedo de U, Th e K da rocha

a atividade especfica (contribuio individual) de cada elemento (U, Th e K); e

- as caractersticas do detector (Contador Geiger-Mller; cintilmetro, ou gamaespectmetro).

Nas rochas gneas a radioatividade total compreende:

40 a 45% do trio

40 a 45% do potssio e

15 a 20% do urnio

Radioatividade

Abundncia

Rochas gneas

K est presente em diversos minerais diferentes como K-feldspatos e micas.

Nas rochas granticas o contedo de K2O varia:

0,5% leucogranitos sdicos a 8% nos potssicos

8% nos rioltos e sienitos potssicos

Nas rochas graniticas e intermedirias os minerais acessrios primrios radioativos so:

Zirco esfeno apatita alanita xenotmio monazita

Raros:

Uranotorita torianita euxenita torita pirocloro chevikinita

fluorita bastanasita davidita

Radioatividade

Abundncia

Rochas gneas

Quanto a posio dentro de um pluton nota-se que a maior radioatividade esta concentrada nas regies de menor presso:

Topos de intruses (diminui com a profundidade da cmara)

Contato com as encaixantes (bordas da intruzo)

Zonas de fratura e falhas (associada com lquidos tardios)

Isto pode se dever ao fato que o urnio o menos reagente com a silica, cristalizando junto com o quartzo nos termos finais da solidificao.

Radioatividade

Abundncia

Rochas gneas - Granitos

As variaes de famlias de granito refletem nas variaes do contedo de U e Th, principalmente.

Leucogranitos a duas micas e peroaluminos tendem a ser mais uranferos do que torferos possuindo razes U/Th mais elevadas.

O urnio provem da uraninita e o Th da monazita de modo que no existe relao direta nas quantidades entre estes elementos.

As correlaes existentes esto com o contedo de slica:

Silica = U

Silica = Th

O U aprece na forma de veios ou como depsitos de U-Sn-W e est associado a atividade hidrotermal durante os estgios magmticos finais de cristalizao.

Radioatividade

Abundncia

Rochas gneas - Granitos

Os biotitas (horblenda) granitos tem uma caractersticas de possuir uma correlao positiva entre U e Th, fornecendo razes mais baixa entre eles.

A mineralogia radioativa principal de U e Th, so:

apatita zirco torita esfeno alanita

Ambos elementos se enriquecem no magma residual durante a gnese da rocha, aumentando a radioatividade natural destas rochas.

Os granitos alcalinos-peroalcalinos so semelhante aos granitos acima, mas mais ricos em U e Th possuindo valores absolutos destes elementos bem maiores. A principal diferena esta na mineralizao associada de: Zr, Be, Nb, Ta, ETR.

Radioatividade

Abundncia

Rochas gneas - Bsicas

As rochas bsicas possuem naturalmente pouca concentrao de elementos radioativos como U, Th e K, pois estes elementos possuem maior afinidade com magmas mais silicosos.

Dentro da famlia dos basaltos nota-se a seguinte relao:

- alcalinos = concentrao

- toleticos = concentrao

- no orognicos = concentrao

- ocenicos = concentrao

Radioatividade

Abundncia

Rochas metamrficas

A concentrao de U, Th e K neste tipo de rocha est fortemente condicionada a quantidade existente na rocha original (gnea, sedimentar ou metamrfica).

O efeito do metamorfismo tende a diminuir a concentrao deste elementos por adsoro ou redistribuio conforme o grau do metamorfismo aumenta.

Comparando o contedo destes elementos em rochas gneas e seus correlatos metamrficos pode-se notar:

- Os elementos Th e U diminuem com o incremento do metamorfismo, sendo fortemente marcado no fcies granulito. Isto se deve possivelmente pelas reaes de desidratao dos minerais na parte mediana da crosta e pela fuso parcial na base da mesma. Nestes processos tanto o U como o Th devem ser os primeiros elementos a serem liberados (incomptiveis).

Radioatividade

Abundncia

Rochas metamrficas

- As razes Th/U mudam drasticamente durante o metamorfismo, ocorrendo uma relao direta de intensidade metamrfica e razo Th/U. Isto se deve a diferena de mobilidade dos trs elementos (U, Th, K). O U sendo o mais mvel tende a sair da rocha desde o comeo do metamorfismo na forma solvel de uranila.

Radioatividade

Abundncia

Rochas sedimentares

As rochas sedimentares so de longe as que possuem maior variao no contedo de elementos radioativos.

A concentrao dos minerais contendo U, Th, e K est relacionada com a fonte do sedimento, quantidade de transporte (minerais resistatos) e principalmente com o contedo de argilo-minerais presentes na rocha.

Os argilos-minerais tendem a ser ricos em K aumentando consideravelmente a radioatividade da rocha.

Normalmente estudo radiomtricos neste tipo de rocha tende:

- identificar os nveis de argila e areia;

- determinar o contedo de argila; e

- caracterizar o tipo de argila.

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Abundncia

Rochas sedimentares - Arenitos

- Arenitos feldspatdicos ou arcoseanos: o K oriundo da presena de feldspatos na areia. Deste modo possui baixas razes Th/K.

- Arenitos micceos: possui teor mais alto de K devido a presena das micas quando comparado com os arenitos puros. Tambm possui maior concentrao de Th, devido aos minerais acessrios associados com as micas na rocha fonte. Deste modo a razo Th/K mais alta do nos outros tipos de arenitos.

- Arenitos ricos em minerais pesados: Este arenitos so ricos em zirco, alanita, monazita e esfeno, sendo ento ricos em U e Th, mas pobres em K devido a pouca presena de feldspatos. Deste modo as razes Th/U so baixas.

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Abundncia

Rochas sedimentares - Carbonatos

- Carbonatos puros (origem qumica): estas rochas possuem quantidades prximas de zero ou zero para Th e K. Se U tambm se aproxima de zero indica que o carbonata se originou em ambiente oxidante.

- Carbonatos com U: estes carbonatos foram originados em um ambiente redutor ou possui contaminaes de matria orgnica (que captura o U) ou argilo minerais

- Presena de Th e K com U: Forte indicador de presena de argilo-minerais junto com os carbonatos (carbonatos argilosos).

- Presena de K com ou sem U: pode indicar um carbonato de origem de algas ou presena de glauconita.

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Abundncia

Rochas sedimentares relaes entre U, Th e K

Devido a alta mobilidade do U em relao ao Th e ao K pode-se utilizar sua relao com o Th para estimar o possvel ambiente deposicional:

Th/U > 7 = continental, ambiente oxidante, solos intenperizados

Th/U < 7 = depositos marinhos, folhelhos cnzas ou verdes, grauvacas

Th/U

Rochas sedimentares

relaes entre U, Th e K

A = Areias e argilas terrigenas

B = xistos quartzitos

C = carbonatos

D = dolomitos

E = Evaporitos

F = caustobiolitos

Seta Mon. & Zir. Incremento destes minerais

Seta org. = incremento da matria orgnica

1, 2, e 5 = razes

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Abundncia

Rochas sedimentares mobilidade do K40

Radioatividade

Abundncia

Rochas sedimentares mobilidade do Th232

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Abundncia

Rochas sedimentares mobilidade do U238

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Abundncia

Aplicao dos dados de radiometria - Gamaespectrometria

Pela grande diferena existente entre os tipos de rochas com a afinidade dos radioelementos pode-se dizer que os dados gamaespectromtricos so mais efetivos para:

- mapear rochas idas em relao as bsicas (afinidade c silica)

- mapear rochas sedimentares ricas em argilas ou com clastos acidos (conglomerados arcoseanos)

- mapear o avano do metamorfismo (diminuio da radioatividade)

A medida do canal total (U + Th + K) melhor aplicada para isolar unidades radiomtricas por possuir uma mairo intensidade e preciso estatstica.

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Usos

Aplicao dos dados de radiometria - Gamaespectrometria

A medida dos canais individuais (Th, U e K separadamente) so mais confiveis na identificao do tipo litolgico, podendo separar os possveis tipos de rochas (gneas sedimentares metamrficas).

Alm disto estes dados tambm auxiliam na identificao de trends estruturais.

Para a localizao de zonas de explorao mineral os dados de razes Th/U, Th/K e U,K so mais indicados. Como zonas mineralizadas esto associados a processos de concentrao preferencial (hidrotermalismo, evoluo magmtica, alterao, oxi-reduo, etc.). Modificando preferencialmente a concentrao inicial de um elemento em relao aos demais.

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Usos

CGCS Contagem total

CGS Canal do U

CGS Canal do Th

CGS Canal do K

CGS Razo U/Th

CGS Razo U/K

CGS Razo Th/K

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Usos

Bibliografia bsica

TELFORD, W. D.; GELDART, L. P. & SHERIFF, R. E., 1990. Applied Geophysics, Second Edition. Cambridge University Press, pp. 611-644

SCHN, J. H., 2004. Physical Properties of Rocks, Fundamental and Principles of Petrophysics, Handbook of Geophysical Explration, Seismic Expliration Volume 18. Ed. Elsevier, 583 pp.

Leitura complementar

FAURER, G., 1986. Principles of Isotope Geology, sc. edit. Ed. John Wiley & Sons, pp 1-55

FOWLER, C. M. R., 2004. The Solid Earth, An Introduction to Global Geophysics. Cambridge University Press, pp 233-267.

LOWRIE, W., 2007. Fundamentals of Geophysics, sec. edit. Cambridge University Press, pp 207-219.

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Usos

FIM