Pegadas de vertebrados nos eolianitos do Plistocénico

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Comunicações Geológicas (2015) 102, 1, 71-74
ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X
Avaliação do potencial de exalação em gás radão e atividade
em 226Ra em rochas graníticas hercínicas de uma sondagem
profunda (Almeida - Portugal Central)
Radon gas exhalation rate and 226Ra activity in hercynian granitic
rocks from a deep borehole (Almeida, Central Portugal)
R. Lamas1,2*, A. Pereira2, L. Neves2
Artigo original
Original article
© 2015 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP
Resumo: Em testemunhos selecionados de uma sondagem profunda com
cerca de 800 metros, executada na região de Almeida (Guarda) foram
medidos os seguintes parâmetros: atividade de 226Ra, atividade do 222Rn e
respetiva taxa de exalação. As amostras, de rochas graníticas pertencentes
ao batólito granítico das Beiras, integram-se em dois grupos distintos que
diferem entre si no grau de alteração induzido pela atuação de processos
metassomáticos. Os resultados apontam para alguma semelhança nos dois
grupos no que se refere à atividade em 226Ra, com valores médios entre
209,7 e 219,9 Bq.kg-1 e diferença significativa no que respeita aos
restantes parâmetros. A atividade do gás radão exalado varia, em média,
entre 4,39 e 8,97 Bq.kg-1 e a taxa de exalação por massa entre 0,03 e 0,07
Bq.kg-1.h-1, sendo os valores mais elevados observados no grupo com
maior evidência de metassomatismo. A distribuição em profundidade dos
valores dos parâmetros radiológicos não revela variações significativas.
Palavras-chave: 226Ra, exalação de radão, Sondagem, Granito das Beiras,
Almeida.
Abstract: A deep borehole, about 800 meters long, drilled in the region
of Almeida (Guarda) in the Beiras granite was used to measure several
radiological parameters: 226Ra activity, radon gas activity and exhalation
rate. The samples belong to two distinct groups depending on the degree
of alteration of the rock induced by metasomatic processes (scarce and
significant). The results show some similarity between both groups in
terms of 226Ra activity (average variable between 209,7 and 219,9 Bq.kg1
, but a significant difference in average radon gas exhalation (activity
variable between 4,39 and 8,97 Bq.kg-1 and exhalation rate ranging
between 0,03 and 0,07 Bq.kg-1.h-1), with the higher values having been
obtained in the most metasomatized group. The distribution of both
radiological parameters does not vary significantly with depth, so it can
therefore be assumed that it is constant along the borehole.
Keywords:
Almeida.
226
Ra, radon, exhalation rate, deep borehole, Beiras granite,
1
IMAR, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra, Rua
Sílvio Lima, 3030-790 Coimbra.
2
CEMUC, Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Coimbra, Rua Sílvio
Lima, 3030-790 Coimbra.
*Autor correspondente/Corresponding author: [email protected]
1. Introdução
O radão (222Rn), um gás nobre radioativo, produto da
desintegração radioativa do rádio (226Ra), ambos elementos da
família radioativa do urânio ( 238U), está presente, em
concentrações variáveis, nas rochas e solos. Assim, é expectável
que quanto maior a concentração do urânio maior será o
potencial do substrato geológico em produzir o gás radão. As
zonas graníticas são tidas como aquelas que apresentam
concentrações claramente superiores à média crustal, no que ao
elemento urânio diz respeito.
O radão é atualmente considerado o principal contribuinte
para a dose de radiação natural a que a população se encontra
exposta (UNSCEAR, 2000). A exposição prolongada a elevadas
concentrações deste gás e dos seus descendentes radioativos
(isótopos do polónio, chumbo e bismuto) tem sido correlacionada
com o aumento do risco de incidência de cancro do pulmão (v.g.
Rannou, 1987; Zeeb e Shannoun, 2009).
Uma forma de avaliar o potencial de risco ao radão nas
rochas é através da medição da atividade do 226Ra bem como da
taxa de exalação do gás produzido no mesmo material. Contudo,
a maioria deste tipo de estudos tem tido por objeto amostras
colhidas na superfície ou nas proximidades da mesma. Na região
de Almeida foi executado, em rochas do batólito granítico das
Beiras, um furo que atingiu uma cota próxima a -1000 metros, o
mais profundo efetuado, até ao momento, na parte portuguesa do
Maciço Hercínico (Lamas et al., 2015). Como a percentagem de
recuperação foi muito elevada (>95 %) é possível assim efetuar
estudos de pormenor da rocha intersetada. A indisponibilidade
dos testemunhos de sondagem correspondente aos primeiros 200
metros, devido a uma perfuração destrutiva sem recuperação
limita, no entanto, a extensão da sondagem observável a ca. 800
metros.
Este trabalho visa avaliar o potencial de produção do gás
radão em amostras das testemunhos de sondagem, bem como a
sua distribuição em profundidade Pretende-se também identificar
os fatores geológicos responsáveis pela variabilidade na produção
do gás radão nas rochas intersectadas pela sondagem.
2. Enquadramento geológico
O furo profundo localiza-se a 4 km para NW da vila de Almeida,
no distrito da Guarda em rochas do designado batólito granítico
das Beiras, integrado na Zona Centro-Ibérica do Maciço
Hespérico.
O granito monzonítico aflorante no local do furo, designado
por AQ1 (Fig.1), é descrito por Teixeira et al. (1959) como um
72
R. Lamas et al. / Comunicações Geológicas (2015) 102, 1, 71-74
interior, uma vez atingido equilíbrio isotópico (mesmo intervalo
de tempo que no caso anterior), através de equipamento
Alphaguard modelo PRO2000 da Saphymo®, equipado com
câmara de ionização. A taxa de exalação é calculada através de
equação apropriada:
Sendo: E - taxa de exalação (em Bq.kg-1.h-1); 222Rn –
concentração de gás radão (Bq.m-3) acumulado no contentor; Vc
- volume do contentor (m3); Va – volume da amostra (m3); W Peso da amostra (kg), λ - constante de decaimento do radão, h-1.
Estimou-se ainda a atividade do gás radão exalado nas
diversas amostras (Bq.kg-1). Em ambos os casos estimam-se as
incertezas em 15 % do valor medido (valor médio).
4. Resultados e discussão
Fig. 1. Mapa geológico simplificado da área estudada, com a localização de Almeida e
da sondagem em estudo (AQ1).
Fig. 1. Simplified geological map of the studied area, with the location of Almeida and
the studied borehole (AQ1).
granito porfiroide de grão médio a grosseiro, de duas micas, com
predomínio da biotite.
Os testemunhos, amostrados entre as profundidades de -200 a
-1000 metros, inseriram-se em 2 grupos distintos e que se
diferenciam macro e microscopicamente com base no grau de
alteração (Lamas et al., 2015). Esta é do tipo metassomático
identificável pela rubefação, em grau variável, dos feldspatos e
pela cloritização da biotite; os testemunhos com as mais claras
evidências deste tipo de alteração enquadram-se no grupo II. Os
restantes testemunhos, que evidenciam apenas sinais incipientes
de alteração, integraram-se no grupo I.
3. Métodos e técnicas
Os parâmetros analisados foram a atividade de 226Ra e a taxa de
exalação de gás radão tendo-se recorrido a técnicas disponíveis
no Laboratório de Radioatividade Natural da Universidade de
Coimbra. Para o efeito, selecionou-se um conjunto de 18
amostras, extraídas dos testemunhos de sondagem e
correspondendo a porções de extensão variável. Este conjunto é
representativo da variabilidade observada na sondagem,
inserindo-se 12 no grupo I e 6 no grupo II.
No caso do rádio, o isótopo radioativo foi analisado por
espectrometria gama com detector de NaI com diâmetro de 3”
Ortec®, colocado no interior de um escudo de chumbo com
função de proteção contra a radiação de fundo (background). As
amostras, com cerca de 0,5 kg e previamente moídas a
granulometria inferior a 1 mm, foram colocadas em beakers do
tipo Marinelli com volume de 0,2 litros e deixadas em repouso
durante um mês para atingir o equilíbrio isotópico entre o rádio e
os descendentes antes de serem efetuadas as medições. O tempo
de medição por amostra utilizado foi de 36000 s (10 h). A
calibração foi feita através da medição nas mesmas condições
experimentais de padrões fornecidos pela Agência de
Internacional de Energia Atómica. As incertezas são variáveis
função do elemento analisado e a atividade do isótopo em apreço,
estimando-se entre 5 a 25 % do valor medido.
As medições de exalação de radão foram efetuadas na base
do método do acumulador, utilizando para o efeito um contentor
com 5 litros de volume. O contentor é selado após colocação das
amostras, sendo medida a concentração do gás radão no seu
Os resultados obtidos para os dois parâmetros radiológicos e para
os dois grupos líticos estudados sintetizam-se nas tabelas 1 e 2.
No caso da atividade em rádio 226Ra, a média é ligeiramente
superior no grupo II. Esta tendência já seria expectável uma vez
que é reconhecido que os fenómenos de alteração metassomática,
gerando por vezes rochas do tipo episienito, e frequentes na
região central de Portugal, promovem a remobilização do U e
deposição de minerais secundários (v.g. Neves et al., 1996).
Refira-se, no entanto, que o valor máximo apurado foi observado
no grupo de testemunhos sem sinais de alteração ou sendo esta
muito incipiente (587,1 Bq.kg-1); assume-se que na associação
mineralógica desta amostra, rica em minerais acessórios como
apatite e zircão, por vezes de grandes dimensões, possa também
ocorrer uraninite, mineral referido frequentemente em rochas do
batólito granítico das Beiras. Por exemplo, Pinto et al. (2009)
citam a ocorrência de uraninite nos granitos Variscos Portugueses
a qual ocorre principalmente no granito não alterado e raramente
no alterado. O elevado coeficiente de variação observado no
grupo I pode refletir então uma elevada heterogeneidade na
distribuição daquele mineral no magma.
Os valores médios de 226Ra são, em ambos os casos, mais
elevados que os que têm vindo a ser referidos em rochas e solos
da região central de Portugal com caraterísticas geológicas
análogas, que apresentam valor médio de 85,3 Bq.kg-1 (v.g.
Pereira et al., 2015).
Tabela 1. Dados estatísticos relativos à atividade de 226Ra (em Bq.kg-1); CV –
coeficiente de variação; n - número de amostras.
Table 1. Statistical data of the 226Ra activity (Bq.kg-1); CV - variation coefficient; n –
number of samples.
Grupo
I
II
Média
209,7
219,9
Mediana
177,8
185,6
Desvio padrão
147,1
80,9
CV
0,70
0,37
Mínimo
83,4
176,5
Máximo
587,1
400,4
n
12
6
Esta constatação aponta para a possibilidade de as amostras
na sondagem terem sofrido um menor grau de remobilização (e
consequentemente de depleção) de U comparativamente às de
superfície uma vez que nas primeiras a acção dos processos de
meteorização terá sido menos efetiva.
Potencial do gás radão em sondagem profunda
73
Em relação à exalação do gás radão nas mesmas amostras,
cujos resultados se exprimem na tabela 2, observa-se que os
valores mais elevados registam-se nas amostras do grupo II, com
média que é cerca do dobro da estimada para as amostras do
grupo I. Apesar dos valores da fonte do gás radão não serem
muito diferentes nos dois casos, a quantidade de gás exalado é
significativamente mais elevada nas amostras que sofreram os
processos de alteração metassomática. Muito provavelmente tal
situação resulta de um incremento na porosidade da rocha
metassomatizada e do modo como a fonte da radioatividade se
distribui nas rochas. Por exemplo, e como referido em Pereira et
al., (2010), a distribuição do 226Ra em microfissuras, nos bordos
e nos minerais de alteração são fatores que potenciam, por vezes
exponencialmente, a exalação do gás radão da rocha.
Tabela 2. Dados estatísticos relativos à atividade do gás radão exalado (em Bq.kg-1) e
referida taxa (em Bq.kg-1.h-1); CV – coeficiente de variação; n - número de amostras.
Fig. 2. Variação da taxa de exalação do gás radão ( 222Rn) com a profundidade (Bq.kg1 -1
.h ).
Fig. 2. Variation of the radon exhalation rate (222Rn) with depth (Bq.kg-1.h-1).
Table 2. Statistical data of the exhaled radon gas activity (Bq.kg-1) and related mass rate
(Bq.kg-1.h-1); CV - variation coefficient; n – number of sample.
Grupo
I
Atividade
I
Taxa de
exalação
II
Atividade
II
Taxa de
exalação
Média
4,39
0,03
8,97
0,07
Mediana
4,23
0,03
8,29
0,06
Desvio padrão
1,28
0,01
3,71
0,03
CV
0,29
0,29
0,41
0,41
Mínimo
2,82
0,05
4,86
0,04
Máximo
7,06
0,02
15,52
0.12
n
12
12
6
6
Os valores apurados para a taxa de exalação dos dois grupos
de amostras integraram-se no intervalo obtido em trabalho
similar que teve por objeto rochas ornamentais colhidas em
território espanhol (Pereira et al., 2013) No caso das rochas
graníticas apuraram-se valores variáveis entre 0,002 e 0,39
Bq.kg−1.h−1, correspondendo o mais elevado a uma fácies
porfiróide com evidências de alteração metassomática (variedade
Rojo Sayago), valor significativamente mais elevado que o
obtido nas amostras com características similares incluídas no
presente estudo (0,12 Bq.kg-1.h-1). A razão para a diferença nos
valores obtidos em amostras com características similares poderá
residir na intensidade da transformação mineralógica e/ou na
porosidade efetiva.
Como o propósito de investigar a relação entre a distribuição
da atividade de 226Ra e da taxa de exalação de radão com a
profundidade projetaram-se os resultados obtidos para cada
amostra, como se mostra nas figuras 2 e 3. De acordo com estas
figuras pode concluir-se que não existe variação significativa
entre as variáveis em apreço, podendo considerar-se que a
distribuição na rocha granítica é praticamente uniforme até à cota
de ca. -1000 metros. Recorde-se que o troço da sondagem até à
cota -200 metros não foi amostrado pelo que este padrão referese apenas à distribuição abaixo dessa cota.
Esta observação está também de acordo com estudos
anteriores que têm vindo a mostrar um padrão de variação similar
no que respeita aos elementos radiogénicos em profundidade. Por
exemplo, no reservatório geotérmico de Soultz, Hooijkaas et al.
(2006) mostraram que o teor de U, medido entre os -1500 e os 5000 metros, é invariável com a profundidade.
Fig. 3. Variação da atividade de 226Ra com a profundidade (Bq.kg-1).
Fig. 3. Variation of the 226Ra activity (Bq.kg-1) with depth.
5. Conclusões
Na base do exposto, podem extrair-se as seguintes conclusões:
A atividade em 226Ra na sondagem é, em média, superior à
observada em rochas graníticas da região central de Portugal
colhidas em afloramento;
No troço amostrado não há remobilização significativa de
226
Ra (e, consequentemente do U dado ser expectável a existência
de
equilíbrio
isotópico)
induzida
pelos
processos
metassomáticos;
O potencial de radão medido através do gás exalado é
também significativamente incrementado pelos mesmos
processos de alteração metassomáticos. Entre os dois grupos
líticos identificados, observa-se, em média, uma variação de 5 %
na atividade do 226Ra entre os dois grupos, mas uma variação de
ca. 50 % para o caso da exalação de radão
d) A distribuição dos valores obtidos para os diversos
parâmetros radiológicos estudados não mostra uma variação
significativa com a profundidade.
Agradecimentos
Este trabalho foi realizado no âmbito da Iniciativa Energia
para a Sustentabilidade da Universidade de Coimbra e apoiada
pelo projeto Energia e Mobilidade para Regiões Sustentáveis EMSURE (CENTRO-07-0224-FEDER-002004).
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