processamento de dados …palavras-chave: radioatividade, radiometria, casimiro de abreu airborne...

Revista de Engenharias da Faculdade Salesiana n. 5 (2017) pp. 27-36

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Resumo – Este trabalho propõe a avaliação da radioatividade natural na região de Casimiro de Abreu - RJ através de dados de pesquisas aeroradiométricas. Foram processados dados aeroradiométricos coletados com intervalo de amostragem de 100 m e perfis espaçados de 1 km na direção N-S. A região estudada é localizada no centro-leste do estado do Rio de Janeiro entre -42,35o a -41,9o de longitude e -22,6o a -22,3o de latitude. Nesta região, o Domínio Tectônico Cabo Frio representado pelo Complexo Região dos Lagos e o Domínio Tectônico Terreno Oriental representado pelo Grupo São Fidélis são as entidades geológicas preponderantes. A interpolação dos dados foi realizada através do método de mínima curvatura com células de 250 metros gerando os mapas radiométricos de Potássio, Tório, Urânio e Contagem Total em contagem por segundo. Após a confecção dos mapas, foram feitas comparações com os mapas topográfico, geológico, cobertura do solo e com a divisão de distritos da cidade. Em geral, as maiores contagens radioativas foram associadas aos granitos e gnaisses presentes no Complexo Região dos Lagos e Complexo Paraíba do Sul. O Maciço Alcalino Morro São João com uma assinatura radiométrica do canal de potássio em torno de 200 cps e o Granito Sana com em torno de 270 cps ficaram bem evidenciados.

Palavras-chave: Radioatividade, Radiometria, Casimiro de Abreu

Airborne Gamma-ray Spectrometric Data

Processing and its Contribution to the Knowledge of the Casimiro de Abreu Region Geology

Abstract - This paper proposes the evaluation of the natural radioactivity in the region of Casimiro de Abreu - RJ using data from aeroradiometric research. Aeroradiometric data was collected with a sampling interval of 100 m and profiles spaced by 1 km in the N-S direction. The studied region is located in the center-east of the Rio de Janeiro state, from -42.35o to -41.9o longitude and from -22.6o to -22.3o latitude. In this region, the predominant geologic entities are the Cabo Frio Tectonic Domain represented by the Região dos Lagos Complex and the Terreno Oriental Tectonic Domain represented by the São Fidélis Group. The data interpolation was performed using the minimum curvature method

with 250 m cells, thus generating the Potassium, Thorium, Uranium and Total Count radiometric maps in counts per second. After the maps were calculated, we performed some comparisons with the topographic, geological, land cover and division city maps. In general, the highest radioactive counts were associated with the granites and gneisses present in the Região dos Lagos Complex and Paraíba do Sul Complex. The Morro São João Alkaline Massif with a radiometric signature of the potassium channel around 200 cps and the Granito Sana with around 270 cps were quite pronounced.

Keywords: Radioactivity, Radiometry, Casimiro de Abreu

I. INTRODUÇÃO

Estudo da radioatividade contou com a contribuição de grandes cientistas que fizeram parte da história das

ciências. Podem ser citados Marie e Pierre Curie que receberam o prêmio Nobel da Física em 1911, Rutherford com a identificação das partículas α, β e γ, Frederick Soddy com o desenvolvimento da teoria do decaimento radioativo, Niels Bohr com a apresentação do modelo do átomo de hidrogênio e F. Joliot e Sir J. Chadwick com a identificação da existência do nêutron. Após a descoberta e os primeiros estudos da radioatividade, seguiu-se o estudo de técnicas para sua medição. No início do século XX, os primeiros detectores foram construídos e, posteriormente, os instrumentos de campo portáteis surgiram. Entre os anos 60 e 70 a espectrometria gama em laboratório, terrestre e aérea passou a ser utilizada na exploração mineral e no monitoramento ambiental [1].

De acordo com a IAEA (2003) [2], pesquisas e mapas radiométricos podem ser aplicados em vários campos da ciência, visto que eles podem fornecer informações valiosas para prospecção mineral, mapeamento geoquímico e geologia estrutural, permitindo comparar características geológicas em grandes regiões. A radiação gama é a mais penetrante quando comparada à radiação alfa e beta. Assim, a espectrometria de raios gama é uma ferramenta muito importante para monitorar e avaliar um

Processamento de Dados Aerogamaespectrométricos e sua Contribuição para o Conhecimento da Geologia da Região de

Casimiro de Abreu

Christyne B. de Sá, André dos S. Ribeiro, Hans S. Santos e Felipe B.V. de Freitas

O

SA C. B.; RIBEIRO A. S.; SANTOS, H. S.; FREITAS F. B.V.; / Revista de Engenharias da Faculdade Salesiana n.5 (2017) pp. 27-36

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ambiente de radiação. Os levantamentos de raios gama podem ser realizados através de aeronaves, veículos de campo, entre outros. As medições terrestres e aéreas podem cobrir grandes áreas da superfície da Terra. Existem diversos tipos de detectores para levantamentos radiométricos, em que os resultados se apresentam como o número de contagem de emissões em um período fixo de tempo [2].

É muito difícil detectar partículas alfa em levantamentos radiométricos, de forma que raramente são realizados levantamentos desse tipo. Já as partículas beta são detectadas apenas em aquisições terrestres. Como os raios gama podem ser detectados a grandes distâncias, são mais utilizados em levantamentos aerotransportados, podendo-se então adquirir dados em uma grande área [3].

Com a intensa exploração de Urânio, principalmente para uso bélico, a pesquisa de novos depósitos desse mineral passou a ser necessária, com isso, a sensibilidade dos sensores aumentaram durante a década de 40 em decorrência do desenvolvimento dos cintilômetros. As primeiras aquisições radiométricas aéreas foram realizadas em 1947 no Canadá, EUA e antiga URSS e em 1951 na Austrália. Mesmo com a existência de mais de 50 isótopos radioativos diferentes na natureza, a maioria é muito rara ou pouco radioativa [1].

Segundo Dickson e Scott (1997) [4], é no teor de radioelementos variável das rochas que os aerolevantamentos de raios gama são baseados. Mesmo que os levantamentos aéreos de raios gama venham envolver a medição da radiação gama, esta mede de fato a variação geoquímica do Potássio (K), Urânio (U) e Tório (Th) presentes em geral apenas nos 30 cm de profundidade da superfície da Terra. Assim, o método aeroradiométrico é eficaz para o estudo do patrimônio geológico raso de determinada região.

Nesse contexto, foram confeccionados mapas oriundos de dados aeroradiométricos de Casimiro de Abreu - RJ e sua região extraídos de um levantamento gamaespectrométrico aéreo realizado pela CPRM – Serviço Geológico do Brasil (Projeto Código 1038). Assim, este trabalho visa a análise desses dados e a sua correlação com informações geológicas e de cobertura do solo.

Neste trabalho, a seção II apresenta as características do município de Casimiro de Abreu; a seção III descreve o método radiométrico: fontes de radiação gama, geoquímica dos radioelementos e aquisição e correções de dados radiométricos aéreos; na seção IV são apresentados os mapas e e a interpretação dos dados; e finalmente na Seção V são sumarizadas as principais conclusões.

II. CARACTERÍSTICAS DO MUNICÍPIO DE CASIMIRO

DE ABREU

O município de Casimiro de Abreu localiza-se na região da baixada litorânea do estado do Rio de Janeiro, entre os municípios de Macaé e Silva Jardim. Apresenta uma grande exuberância natural, sendo cercado por matas, serras e rios e também é banhado pelo Oceano Atlântico em Barra de São João [5].

O município conta com uma área total de aproximadamente 461 km2 e uma população em torno de 35 mil habitantes [6].

Segundo Lima (2011) [5], Casimiro de Abreu possui muitos recursos naturais, porém pouco explorados. Na região, encontram-se muitos mananciais e uma grande diversidade topográfica, florística e faunística. O território do município faz parte de uma grande área verde integrante do "Corredor de Biodiversidade da Serra do Mar”.

A. CARACTERÍSTICAS SOCIAIS E ECONÔMICAS Casimiro de Abreu é representado por sua sede e tem por

2º, 3º e 4º distritos: Barra de São João, Professor Souza e Rio Dourado respectivamente (Fig. 1). Casimiro de Abreu faz fronteira com os seguintes municípios: Macaé (ao norte), Cabo Frio (ao sul), Nova Friburgo e Silva Jardim (à oeste), e Rio das Ostras (à noroeste) (Fig. 2) [6].

Fig.1. Casimiro de Abreu e Distritos [7].

Fig.2. Mapa de localização de Casimiro de Abreu (LIMA, 2011) [5].

A Fig. 2 apresenta a localização dos principais pontos ao

redor de Casimiro de Abreu e suas principais rodovias. Visto


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que Casimiro de Abreu encontra-se ao lado da BR-101, é servido por inúmeros ônibus intermunicipais e estaduais [3].

Lima (2011) [5] cita que no período 2002-2007, a economia de Casimiro de Abreu correspondia a 5,18% do PIB da região das Baixadas Litorâneas. Além disso, Casimiro de Abreu é um dos 92 municípios do estado do Rio de Janeiro que recebem royalties pela exploração de petróleo no litoral carioca, o que faz o município ter uma alta participação no PIB da região.

B. USO E COBERTURA DO SOLO A Fig. 3 apresenta o uso e a cobertura do solo no município

de Casimiro de Abreu, na qual se destaca uma grande extensão de áreas verdes com formações pioneiras e refúgios preservados. Porém, as áreas florestadas mais extensas vêm sendo afetadas pelo desmatamento, dificultando a conexão a fragmentos de vegetação. Logo, em alguns lugares já é possível observar áreas sem cobertura vegetal.

USO E COBERTURA DO SOLO NO MUNICÍPIO DE

CASIMIRO DE ABREU

Fig.3. Uso e cobertura do solo no município de Casimiro de Abreu (Modificado de Lima (2011) [5]).

Ainda segundo Lima (2011) [5], nas encostas a

preocupação é destinada à exploração desordenada do solo no que diz respeito a extração ilegal de areia utilizada para construções, visto que pode causar assoreamento dos rios.

C. CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Quanto a geologia, destacam-se como formações

geológicas no município o Complexo Região dos Lagos, as rochas alcalinas cretácicas/terciárias do Morro São João e os depósitos fluviais e flúvio-marinhos da unidade Depósito

Colúvio-Aluvionar conforme o mapa geológico simplificado apresentado na Fig. 4 [8].

Fig.4. Mapa geológico da região de Casimiro de Abreu (Modificado de Silva e

Cunha (2001) [8]).

O mapa geológico da região de Casimiro de Abreu (Fig.4) é descrito pelas seguintes unidades geológicas:

Depósito Colúvio-Aluvionar Período Quaternário (0 – 1,6 Ma)

Depósitos fluviais e flúvio-marinhos areno-síltico-argilosos com camadas de cascalheiras associados a depósitos de tálus, e sedimentos lacustrinos e de manguezais retrabalhado.

Depósito Marinho e Flúvio-marinho Período Quaternário (0 - 1,6 Ma)

Depósitos flúvio-marinhos síltico-areno-argilosos, ricos em matéria orgânica, englobando linhas de praia atuais a antigas, além de manguezais.

Grupo Barreiras Período Terciário (1,6 – 65 Ma)

Depósito detrítico pobremente selecionado com granulometria cascalho, areia argilo-arenosa, e argilas geralmente contendo horizontes lateríticos.

Rochas Alcalinas Cretácicas/Terciárias Período Cretáceo Terciário (65 – 135 Ma)

Sienitos, nefelina sienitos, foyaitos, fonolitos, traquitos, tinguaitos, pulaskitos umptekititos, fenitos. Destacam-se o Maciço do Morro dos Gatos (KTλmo) e o Maciço Alcalino do Morro São João (KTλsj).

Granitoides Pós-Tectônicos Período Cambriano (500 – 545 Ma)

Hornblenda-biotita granitoides do tipo-I, de granulação fina a média, textura equigranular a porfirítica localmente com foliação de fluxo magmático preservado. Ocorrem como corpos tabulares, diques, stocks e pequenos batólitos cortando as rochas regionais. Ocorrem também como plútons homogêneos, algumas vezes com evidências de magma minglinge mixing. Fases aplíticas tardias são abundantes. Destacam-se o Granito São Pedro e o Granito Sana.

Suíte Bela Joana Período Neoproterozoico (560 - 650 Ma)

Granito tipo C: granada-hornblenda-clinopiroxênio-ortopiroxênio charnockito de granulação grossa, textura magmática equigranular a porfirítica preservada, isótropo a foliado, associado a enderbito e norito.


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Suíte Desengano Período Neoproterozoico (560 – 650 Ma)

Granito tipo-S com granada, muscovita e biotita de granulação grossa, texturas granoblástica e porfirítica (augen) com forte foliação transcorrente. Localmente podem ser observados domínios e "manchas" charnockíticas portadoras de granada e ortopiroxênio. Xenólitos erestitos de paragnaisses parcialmente fundidos (migmatitos de injeção) ocorrem com frequência. Destaca-se o Granito Carapebus (Nγ2dca).

Complexo Búzios Período Meso/Neoproterozoico (650 – 1600 Ma)

Cianita-sillimanita-granada-biotita xisto e gnaisse quartzo-feldspático intercalado com granada anfibolito e gnaisse calcissilicático. Fusão parcial in situ com formação de leucogranito granadífero ocorre regionalmente.

Complexo Paraíba do Sul Período Meso/Neoproterozoico (650 – 1600 Ma)

Unidade São Fidélis Granada-biotita-sillimanita gnaisse quartzo-feldspático (metagrauvaca), com bolsões e veios anatéticos in situ ou injetados de composição granítica. Intercalações de gnaisse calcissilicático e quartzito frequentes. Variedades com cordierita e sillimanita (kinzigito) com contatos transicionais com granada biotita gnaisse. Horizontes de xistos grafitosos são comuns. Também ocorrem rocha calcissilicática, metacarbonática (ca) e quartzito (qz).

Complexo Região dos Lagos Período Paleoproterozoico (2100 – 2200 Ma)

Hornblenda-biotita ortognaisse cálci-alcalino, granodiorítico a tonalítico com textura granoblástica a porfirítica recristalizada (porfiroclástica) e forte foliação tangencial. Frequentes veios anatéticos, sintangenciais, de leucossomas graníticos (fusão is situ), bem como paleodiques máficos (anfibolitos) dobrados.

D. CARACTERÍSTICAS TOPOGRÁFICAS O relevo do município de Casimiro de Abreu é

denominado ondulado apresentando estreitos vales ou abismos profundos. A altitude varia desde o nível do mar em Barra de São João até pouco mais de 1 km de altitude na sede e nas vizinhanças de Nova Friburgo de acordo com o mapa confeccionado através de dados do modelo de topografia global V18.1 TOPEX desenvolvido pelo Instituto de Oceanografia da University of San Diego (Figs. 5 e 6) [9].

Fig.5. Mapa Topográfico 2D de Casimiro de Abreu.

Fig.6. Mapa Topográfico 3D de Casimiro de Abreu.

III. O MÉTODO RADIOMÉTRICO

O método radiométrico é uma técnica baseada na medição e posterior interpretação da radioatividade proveniente das rochas e minerais do solo e subsolo. São medidas as contagens de radiação gama provenientes de rochas com altos teores de Urânio, Tório e Potássio através de equipamentos chamados de cintilômetros, que na maioria das vezes são aerotransportados. Posteriormente, essas contagens podem ser interpretadas através de mapas de isovalores que permitem o estudo do solo com aplicações ambientais ou minerais [3].

A. A Radioatividade O físico alemão Wilhelm Conrad Röentgen descobriu que

se tubos de raios catódicos estivessem enrolados numa cartolina preta, eles causavam luminescência numa folha de papel contendo uma película de platino-cianeto de bário. Enquanto o tubo mantinha-se energizado, a luminescência continuava, mesmo se a folha de papel contendo a película fosse movida para uma sala adjacente. Em dezembro de 1895, foi apresentado o relatório dessa descoberta e devido a isso muitos cientistas começaram a procurar uma conexão entre a luminescência e os raios-X de Röentgen [1].

Em 1896, Henri Becquerel motivado pela descoberta de Röentgen, descobriu que placas fotográficas protegidas da luz ficavam veladas ao se manter nas proximidades das placas compostos de Urânio. Supondo-se assim que algum tipo de raio havia passado pela proteção das placas. Entre os materiais havia o Rádio, além do Urânio. Por isso, todos os materiais que emitem radiação são usualmente chamados de radioativos [10].

Isótopos são elementos cujos núcleos atômicos contêm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons. Alguns isótopos são instáveis e podem se desintegrar espontaneamente para formar outros elementos. Essa desintegração é dada pela emissão de radioatividade de três tipos possíveis (partícula alfa, partícula beta e raio gama) [3].

Aqueles que são isótopos instáveis recebem o nome de isótopos radioativos ou radioisótopos, visto que se transformam em núcleos mais estáveis quando emitem essa radiação energética ionizada. O que torna um átomo instável é


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o seu núcleo com excesso de partículas ou muito energético. Para tornar-se estável é necessária a emissão de algum tipo de radiação [10]. De acordo com a CNEN – Comisão Nacional de Energia Nuclear (2003) [11], quando um núcleo se encontra muito energético, devido a um excesso de partículas ou de carga, pode ocorrer a emissão de algumas partículas para se adquirir estabilidade: 1- Radiação alfa ou partícula alfa (α): é uma partícula

formada por dois prótons e dois nêutrons emitida em um dos processos de estabilização de um núcleo com excesso de energia.

2- Radiação beta ou partícula beta (β): é a emissão de um elétron que ocorre quando no núcleo há um excesso de nêutrons em relação a prótons. A partícula se origina da conversão de um nêutron em um próton, constituindo uma outra forma de estabilização. Se existir um excesso de cargas positivas (prótons), é então emitida uma partícula beta positiva chamada pósitron.

3- Radiação gama (γ): é uma onda eletromagnética de alta frequência e energia, podendo ser emitida após a emissão de uma partícula alfa (α) ou beta (β). Nesse caso, o núcleo resultante desse processo ainda com excesso de energia emite esse excesso em forma de uma onda eletromagnética para ocorrer a estabilização.

B. Fontes de Radiação Gama

A emissão de raios gama é dada apenas por um número de isótopos de elementos naturais, os quais se dividem de acordo com sua origem em três grupos. O grupo I inclui os radionuclídios K40, U238, U235 e Th232, os quais possuem meias-vidas da ordem de grandeza da idade da Terra (~ 4,54 X 109 anos) e são encontrados nas rochas; O grupo II é definido por isótopos radioativos filhos, membros da série do U238, U235 e Th232. Suas meias-vidas podem alcançar desde pequenas frações de segundos até 105 anos; O grupo III é representado pelos chamados radioisótopos cosmogênicos, os quais são formados pela interação de raios cósmicos com átomos de gases na alta atmosfera terrestre. O alvo na gamaespectrometria é o grupo I, visto que engloba os radioelementos que são mais comuns nas rochas. Já os grupos II e III constituem ruídos de fundo (ou background), e precisam ser removidos dos dados medidos [10].

A detecção da radiação gama é realizada por meio de janelas de energias específicas (Fig.7) [1].

Fig.7. Espectro de radiação gama mostrando as posições da janela de energia para cada elemento e da contagem total (Modificado de Ribeiro, Mantovani e Louro (2013) [1]).

Segundo Ribeiro, Mantovani e Louro (2013) [1], a maior parte da radiação gama detectada na superfície da Terra é oriunda da desintegração natural do Potássio (40K) e dos elementos das séries do Urânio (238U) e do Tório (232Th) presentes em grande parte das rochas. A contagem total de radiação é obtida por meio de um espectrômetro medindo a faixa de 0,41 a 2,81 MeV. Neste intervalo, cada elemento é associado a um canal onde as suas energias estão centradas (Tab. 1).

Tab. 1. Valores dos canais e dos picos (em MeV) associados aos canais dos elementos (Modificado de Ribeiro, Mantovani e Louro (2013) [1]).

Canal Faixa de Energia (MeV) Pico (MeV)

K40 1,37 – 1,57 1,46

U238 1,66 – 1,86 1,76

Th232 2,41 – 2,81 2,61

CT 0,41 – 2,81 -

CÓSMICO 3,0 – 8,0 -

C. Geoquímica dos Radioelementos

Mesmo existindo muitos isótopos radioativos de ocorrência natural, muitos são raros ou pouco radioativos. Dessa forma, os elementos mais utilizados no método radiométrico são o Urânio, o Tório e o Potássio [1].

Segundo Dickson e Scott (1997) [4], em se tratando de valores médios, o potássio tem uma grande participação na constituição da crosta terrestre (2,35%). Já o Urânio e o Tório têm uma participação menor (3 ppm) e (12 ppm), respectivamente.

De acordo com Ulbrich et al. (2009) [12], a principal ocorrência do Potássio é nos feldspatos potássicos e aparece com teores altos em rochas ígneas félsicas como granitoides e sienitoides, e seus equivalentes vulcânicos. Além disso, ocorre também em rochas metamórficas micáceas, feldspáticas e quartzo-feldspáticas como filitos, xistos e gnaisses. Já em rochas sedimentares ocorre em arcósios, mudstones e folhelhos. Além de ocorrências em argilitos com argilas I/S e illita.

O potássio aparece com abundância média de (1,50%) na crosta continental total, concentrado na crosta continental superior (2,32%) e em menor concentração na parte inferior (0,51%) [12].

O Urânio é encontrado nas rochas em minerais à base de óxido e em silicatos. São exemplos a uraninita e a uranotorita, a monazita, o xenotímio e o zircão. Também ocorre em traços em outros minerais. Além disso, o Urânio quando liberado em condições de intemperismo, pode ser retido em óxidos de ferro autigênicos e argilominerais e também precipitado sob condições redutoras formando depósitos de Urânio [13]. Na crosta continental, o Urânio apresenta abundância média de 1,3 ppm, com uma concentração maior na crosta continental superior (2,7 ppm) e menor na sua parte inferior (0,2 ppm).

O Tório é encontrado com teor médio de 5,6 ppm na crosta continental, sendo enriquecido até 10,5 ppm na parte térmica da crosta continental [12].


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A Fig. 8 resume a ocorrência dos elementos de maior interesse em exploração radiométrica (Urânio 238U, o Tório 232Th e o Potássio 40K [3].

Fig.8. Abundância relativa de elementos radioativos nas rochas (Modificado

de Kearey, Brooks e Hill (2002) [3].

D. Aquisição e Correções de Dados Radiométricos Aéreos

Segundo Telford, Geldart e Sheriff (1990) [14], os levantamentos aeroradiométricos são de grande utilidade para o mapeamento geológico e exploração de recursos minerais. Além disso, eles também podem servir como base para outros estudos como o ambiental e o geoquímico.

De acordo com Ribeiro, Mantovani e Louro (2013) [1], o levantamento radiométrico é muito utilizado no mapeamento geológico, pois diferentes tipos de rochas podem ser reconhecidos por meio de sua assinatura radiométrica [1].

Os levantamentos radiométricos podem ser terrestres ou aéreos. Nos levantamentos terrestres, posiciona-se o sensor de radiação no chão ou em uma determinada superfície na qual se deseja realizar a medição. Já nos aerolevantamentos, o equipamento localiza-se no interior de uma aeronave. A altura de voo e o espaçamento entre as linhas de voo determina a resolução espacial alcançada. O espaçamento é geralmente de 1 a 2 km para as linhas de voo com uma densidade das medidas ao longo de cada linha de 50 a 100 m [15].

Durante o aerolevantamento não são apenas as linhas de medição que são sobrevoadas, mas também as linhas perpendiculares a estas com um maior espaçamento. Essas linhas que constituem as linhas de controle são chamadas de “Ties” (amarras) [1].

Fig.9. Exemplo de aquisição de dados por aerolevantamento (TELLES;

RABELO (2013) [17].

A intensidade da radiação gama emitida no solo é inversamente proporcional à densidade do meio que atravessa, assim qualquer matéria entre o emissor e o sensor pode afetar a detecção. Isso torna as medições radiométricas superficiais (30 a 40 cm de profundidade). São fatores que influenciam as medidas: a cobertura do solo, a vegetação densa, a umidade do solo, as variações de temperatura atmosférica, a umidade relativa e as nuvens. A grande parte dos levantamentos radiométricos são aerotransportados, nos quais se empregam sensores de cintilação maiores que os usados no solo, com uma melhor sensibilidade para as medições [1]. O levantamento de dados aeroradiométricos, portanto, consiste no uso de sensores de cintilação chamados de cintilômetros, os quais são usados para medir a radiação gama baseando-se no fenômeno de que 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 [3].

Para se determinar as concentrações dos radioelementos na superfície terrestre, é necessário que as janelas espectrais da contagem total, do Potássio, Urânio e Tório passem por uma série de correções antes de converter a taxa de contagem observada por unidade de tempo. Uma grande parte dessas correções somente são realizadas em levantamentos aéreos [10].

Essas correções ocorrem em função da radiação de fundo da aeronave, da altura efetiva de voo, da radiação cósmica, entre outros. As correções são importantes para evitar falseamentos dos dados, visto que podem gerar anomalias irreais e interpretação errônea de dados [3].

Em um levantamento terrestre ou aéreo, as correções dos dados gamaespectrométricos obtidos seguem recomendações especificadas nos relatórios técnicos desenvolvidos pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA). Considera-se a correção do “tempo morto”, altura efetiva de voo, espalhamento Compton, radiação de fundo (background – BKG) e correção altimétrica [1].

Em decorrência dessas correções, alguns testes são aplicados, entre eles o teste denominado de Low Level que é realizado através de uma rampa de medida na própria pista do aeroporto em alturas típicas de prospecção em torno de 100 m e o teste denominado de High Level no qual se mantém uma direção de voo para coleta de medidas em cerca de 3 minutos, mantendo uma altura de aproximadamente 800 m. Quando são realizadas medidas radiométricas do ambiente, um teste realizado é o Background. Além destas correções apresentadas, tem-se também a correção do Efeito Compton, no qual a radiação gama sofre um espalhamento em que seu comprimento de onda aumenta e a energia se reduz [16].

IV. PROCESSAMENTO E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS

No processamento dos dados, foi utilizado um banco de dados aerogeofísicos (Projeto Código 1038) disponibilizado pela CPRM – Serviço Geológico do Brasil nos formatos “xyz” e “gdb” da Geosoft. Os levantamentos constam de medidas aéreas da radiação natural gama emitida pelo solo e formações geológicas próximas à superfície.

As medidas radiométricas foram realizadas na unidade de medida de contagens por segundo (cps) e se referem à


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contagem de Urânio, Tório e Potássio e à Contagem Total dos elementos radioativos.

Os dados aeroradiométricos foram coletados por uma aeronave Bandeirante com intervalo de amostragem de 100 m, perfis espaçados de 1 km e linhas de medida na direção N-S (Fig. 10). O equipamento utilizado para aquisição dos dados foi o gamaespectrômetro Geometrics GR-800A com cristais de iodeto de sódio ativado por tálio e volume de 3072 polegadas cúbicas.

Fig.10. Aquisição de dados com linhas de voo (N-S) e linhas de controle

(L-O). O processamento foi realizado em uma área abrangendo

todo o município de Casimiro de Abreu e vizinhança. Os dados brutos receberam as correções de rotina do método radiométrico como as correções de altura, Background e Efeito Compton.

A seguir são apresentados os mapas de contagem de Potássio (Fig. 11), Tório (Fig. 12), Urânio (Fig. 13) e Contagem Total (Fig. 14) obtidos após incorporar as correções e gridagem utilizando células de 250 m através da técnica de mínima curvatura.

Fig.11. Mapa de distribuição geográfica de contagem de Potássio da região de

Casimiro de Abreu.

Fig. 12. Mapa de distribuição geográfica de contagem de Tório da região de

Casimiro de Abreu.

Fig.13. Mapa de distribuição geográfica de contagem de Urânio da região de

Casimiro de Abreu.

Fig.14. Mapa de distribuição geográfica de Contagem Total da região de

Casimiro de Abreu.


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Após a confecção dos mapas, foram feitas comparações com os mapas topográfico (Fig. 5), geológico (Fig. 4), cobertura do solo (Fig. 3) e com a própria divisão de distritos e regiões do município (Figs. 1 e 2).

O Morro São João associado às formações das Rochas Alcalinas Cretácicas/Terciárias (KTλsj) apresentou grandes contagens de potássio quando comparado a sua vizinhança, em torno de 200 cps, o que denotou uma assinatura radiométrica característica desse maciço alcalino, podendo ser bem localizado na região sudeste do mapa de contagens de potássio (Fig. 15).

Fig. 15. Assinatura Radiométrica de Potássio do Morro São João.

Na região do Sana (Macaé) observa-se grandes contagens

de Urânio, em torno de 40 cps, Tório, chegando a 350 cps, e Potássio, chegando a 270 cps, associadas ao Granito Sana da formação Granitoide Pós-Tectônicos (Ɛγ5). Esse corpo geológico pode ser bem identificado em todos os mapas de contagens na região norte do mapa, logo acima do município de Casimiro de Abreu como mostrado no mapa de contagem total da Fig. 16.

Fig. 16. Assinatura Radiométrica de Contagem Total do Granito Sana.

A região de Cachoeiros de Macaé também apresentou grandes contagens de Potássio, chegando a 250 cps, associadas ao Complexo Paraíba do Sul – Unidade São Fidélis (Mnps). Por outro lado, a mesma região apresentou baixas contagens de Tório, em torno de 80 cps, e Urânio, em torno de 15 cps, associadas ao Depósito Colúvio-Aluvionar (Qha) presente no entorno do Rio Macaé.

A Apa de Macaé de Cima apresentou grandes contagens de Potássio, em torno de 180 cps, e Tório, em torno de 170 cps, associadas ao Complexo Paraíba do Sul – Unidade São Fidélis (Mnps) e ao Granitoide Pós-Tectônicos (Ɛγ5).

A região de Lumiar (Nova Friburgo) apresentou grandes contagens de Urânio, chegando a 40 cps, Tório, chegando a 350 cps, e Potássio, chegando a 270 cps, associadas à formação Complexo Paraíba do Sul – Unidade São Fidélis (Mnps) e ao Granitoide Pós-Tectônico (Ɛγ5).

Em geral, as maiores contagens totais radioativas foram associadas aos granitos e gnaisses presentes em abundância na região, variando de em torno de 3.000 cps até aproximadamente 5.500 cps. Destacam-se: Morro de São João, APA de Macaé de Cima, Cachoeiros de Macaé (Macaé), Sana (Macaé) e Lumiar (Nova Friburgo), associadas às formações das Rochas Alcalinas Cretácicas/Terciárias (KTλsj), Complexo Região dos Lagos (Pγ1rl), Complexo Paraíba do Sul – Unidade São Fidélis (Mnps) e Granitoide Pós-Tectônico (Ɛγ5).

As regiões litorâneas, florestas e lagoas apresentaram valores baixos de contagens totais variando de em torno de 300 cps até aproximadamente 1.300 cps, sendo associadas com depósitos areno-síltico-argilosos, cascalheiras e manguezais presentes nas margens do Rio São João, Rio Dourado, Lagoa de Juturnaíba e também ao litoral (Fig. 17). Essas regiões são representadas por: Rio Dourado, Professor Souza, Barra de São João (litoral), Palmital (Rio das Ostras), Reserva Biológica Poço das Antas, Lagoa de Juturnaíba (Silva Jardim), São Pedro da Aldeia e Cabo Frio associadas às geologias Depósito Colúvio-Aluvionar (Qha), Complexo Região dos Lagos (Pγ1rl) e Depósito Marinho e Flúvio Marinho (Qphm).

Fig. 17. Regiões de baixas contagens no entorno da Lagoa de Juturnaíba, Rio

Dourado e Rio São João.


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Foi realizada a análise de uma transecta de dados de

Contagem Total Corrigida (Fig. 18) com quase 40 km, passando por algumas das principais regiões do município de Casimiro de Abreu e cruzando quase perpendicularmente a direção preferencial das unidades geológicas presentes. A transecta foi traçada partindo do interior do município com maiores altitudes indo em direção ao mar (Praia de Barra de São João) conforme a Fig.19.

Fig.18 Localização da Transecta de Dados de Contagem Total no mapa topográfico.

Fig. 19. Transecta de Dados de Contagem Total Corrigida.

Partindo-se da região noroeste do município, a avaliação da

transecta mostra altas contagens chegando a 3.000 cps na Região da área de preservação ambiental "APA de Macaé de Cima". Essa alta contagem está associada principalmente aos gnaisses da unidade Complexo Paraíba do Sul e aos granitos da unidade Granitoides Pós-Tectônicos. Ao longo da transecta a contagem cai para menos de 2.000 cps nos arredores das localidades Figueira Branca e Professor Souza, sendo associada ao Complexo Búzios e ao Complexo Região dos Lagos. A partir daí a contagem cai para valores menores que 1.000 cps, e então chegando a valores muito baixos quando se passa pela unidade Depósito Colúvio-Aluvionar presente nas margens do Rio São João e Rio Dourado. A contagem volta a crescer para níveis em torno de 2.000 cps ao se passar pelo Morro São João devido a suas rochas alcalinas. Finalmente, a contagem cai para próximo de zero devido aos depósitos arenosos encontrados na linha da praia da Barra de São João.

V. CONCLUSÕES

O método radiométrico foi aplicado na região de Casimiro de Abreu - RJ. A partir dos mapas radiométricos foram feitas correlações com topografia, geologia e cobertura do solo de toda a região.

Os mapas radiométricos de Potássio, Tório, Urânio e Contagem Total ajudaram a iluminar os principais corpos geológicos da região. Em geral, foi possível fazer boa diferenciação entre regiões dominadas por sedimentos, depósitos arenosos e manguezais com baixas contagens, de outras regiões dominadas por granitos e gnaisses com contagens mais altas. Esses resultados, além de poderem ajudar a delimitar melhor as unidades geológicas presentes, podem auxiliar estudos de mobilidade de radionuclídeos na região.

Apesar do Maciço Alcalino do Morro São João ter ficado bem caracterizado nos mapas de contagem de Potássio e Contagem Total, cabe-se ressaltar que em toda a região norte do município e também no Morro São João, a densa vegetação mitigou as contagens radiométricas (Fig. 3). De forma que as contagens nessas regiões deveriam ser maiores que as encontradas se não houvesse a vegetação. Elementos de urbanização tais como estradas e prédios também são fatores que podem dificultar a detecção de radiação nuclear. Sendo que muitas dessas dificuldades na aquisição de dados poderiam ser superadas por meio de levantamento terrestre.

Os resultados ilustrados nos mapas da Fig.11, Fig.12, Fig.13 e Fig. 14 indicam que em geral nas regiões de grandes altitudes ocorreram as maiores contagens de Potássio, Tório e Urânio. Já em regiões litorâneas, lagoas e rios os valores de contagem por segundo foram mais baixos, visto que os teores de Urânio, Tório e Potássio são significantemente menores na água e em regiões de cascalheiras, depósitos arenosos e manguezais. A delimitação das unidades geológicas presentes é importante, uma vez que pode contribuir para uma melhor visualização do panorama mineral da área de Casimiro de Abreu que é grande produtora de areia, argila, brita, mármore, rochas ornamentais, saibro e água mineral.

Por fim, sugere-se o reprocessamento dos dados de forma a se obter as concentrações de Urânio, Tório e Potássio em ppm e %, permitindo assim a comparação dos resultados obtidos em Casimiro de Abreu com outras regiões do Brasil. Além disso, sugere-se o estudo integrado com o método magnetométrico que pode ser usado para identificar regiões de falhamentos e diferenciar os domínios tectônicos da área, provendo mais informações geológicas úteis.

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