Planalto de Poços de Caldas

Pesquisa radiomêtrica no Maciço Poços de Caldas:
relações entre taxa de dose e geologia;
resultados preliminários
Radiometric investigations on the Poços de Caldas
Plateau: relations between dose rate and geology;
preliminary results
P. Bossew1, R.J. de Oliveira2, G.F. Ribeiro3, N.C. Da Silva3
1 German Federal Office for Radiation Protection, Berlin
2 Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL), campus Poços
de Caldas
3 CNEN, Laboratório Poços de Caldas (LAPOC)
Conteúdo
• Complexo alcalino Poços de Caldas: uma
anomalia geológica e radiomêtrica;
• Situação geológica / Geological setting;
• A pesquisa de taxa de dose / The dose rate
survey;
• Relações geologia ~ taxa de dose / geology ~
dose rate;
• Modelagem espacial da taxa de dose
• Anexo: Correlação taxa de dose ~ Rn indoor?
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Taxa de dose ambiental: metodologia
• Quantidade: Taxa equivalente ambiental,
nSv/h
• Método: (car-borne), explicação em
detalhe; Projeto Planalto Poços de
Caldas, Vol. 1 (2009), p. 37 f.
• Contribuição cósmica e fundo interno (BG
intrinsico; ca. 10 nSv/h) não subtraídos
• 522,000 valores
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Geologia regional
Maciço alcalino de
Poços de Caldas
(Cretáceo - Paleogene)
Embasamento
cristalino
(Neoproterozoico)
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Taxa de dose: padrão regional
Complexo
Varginha
Grupo Pinhal
Planalto de Poços de Caldas
Corpos sieníticos
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Estrutura regional: autocorrelação
Corpo Pedra Branca: sienito
Corpo Capituva: sienito
Complexo Poços de Caldas
Embasamento cristalino
pré-cambriano,
Complexo Varginha:
paragnaisse, migmatito
Embasamento cristalino
pré-cambriano,
Grupo Pinhal: granito
Unidades do embasamento cristalino: ± estacionário
Complexo Poços: Não
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Relevo & Morfologia
Google Earth
Lagos
Area urbana
arborizado
campo
Zaine 2011, p.56
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Geologia do Planalto
Garda 1990, p.52
Garda 1990, p.49
Mapas diferentes!
Parcialmente
não consistentes!
Ellert 1959
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Geologia do Planalto - 2
Unidades litológicas importantes
Rochas plutônicas:
• Foiaito: Alkali feldspar, pobre em Q
• Lujaurito / Chibinito: foiaito grosso, rico em eudalito
(Na,Ca,Ce,RE,Fe,Mn,Na,Zr-Silicate)
Cret. sup. – paleogen.
Rochas vulcânicas e subvulcânicas:
• Tinguaito: variedade de Fonolito; Alkali feldspar, nefelino,
foide, pobre em Q; análogo vulcânico ao sienito nefelinico
• Fonolito: rocha extrusiva; pobre em Q
• Tufo: rocha piroclastica
Cret. med . – sup.
Sedimentos:
• Arenitos, Si; erosão de rochas mais antigas
Cret. inf.
9 ofxxx
27
9 of
Geologia do Planalto - 3
Alteração hidrotermal: Rochas Potássicas
• Formadas pela alteração hidrotermal via substituição
isovolumétrica, principalmente dos fonolitos e tinguaítos
e em menor grau dos nefelinas sienitos (foiaítos).
• Distribuem-se irregularmente por todo o planalto, porém
podem apresentar como ocorrências continuas:
Estruturas circulares no centro do maciço.
• Concentram a maior parte das manifestações radioativas
da região.
• Preserva as características textural e estrutural da rocha
matriz.
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Geologia do Planalto - 4
Mineração radioativa:
• Conjunto de processos: fraturamentos, hidrotermalismo e
intemperismo, 3 tipos principais:
• Zr-U (Caldasíto): Mais comum, ocorrência em depósitos
aluviais, eluviais e ainda como veios e lentes associados
à tinguaítos alterados.
• Th-RE (Morro do Ferro): Oriunda da total alteração por
processos hidrotermais e intempéricos, associada a veios
de magnetitas
• U-Mo (Mina O-U): Zonas limitantes das estruturas
anelares, tendo como rocha encaixante o tinguaítos
exposto a zonas de esmagamento.
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Planalto: Estimação espacial (1)
Mapeamento
simplificado
block-OK, log10(DR)
27
1212
ofofxxx
Planalto: geologias relevantes
Geologias com taxa de dose alta: Lujauritos e Rochas alteradas hidrotermalmente
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Diferenças entre unidades geológicas -1
Med(Dose rate)
250
200
150
100
Box-and-Whisker Plot
50
Luja
0
Sedi
Tufo
Fono
Ting
all
Foia
Hydro
Luja
foia
fono
- Em média: taxas mais altas no
Lujaurito e rochas alteradas
hidrotermalmente;
- Máximos absolutos: sobre Foiaítos
(Morro do Ferro → classificação
correta ??)
hydr
sedi
ting
tufo
0
2
4
6
8
lnDR
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10
Diferenças entre unidades geológicas-2
Variogramas por unidades
geológicas
1. Processo não parecem
estacionário → heterogeneidade
dentro das unidades
2. Estrutura correlativa diferente
entre as unidades!
Valores originais
Contribuição da geologia
a variância total
Valores normalizados por geologia
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Heterogeneidade das unidades
Morro do Ferro
1000
frequency
800
600
foiaitos
400
200
0
4
4.2 4.4 4.6 4.8
5
5.2 5.4 5.6 5.8
cl2_ln
600
6
foia-1
foia-101
foia-102
foia-104
foia-11
foia-12
foia-16
foia-17
foia-2
foia-23
foia-24
foia-26
foia-27
foia-28
foia-29
foia-3
foia-30
foia-33
foia-5
foia-6
foia-7
foia-8
foia-9
3.6
4.6
400
foia-1
300
7.6
8.6
9.6
Means and 95.0 Percent LSD Intervals
heterogeneidade
das sub-unidades
200
100
0
0
50
100
150
200
250
300
cl2, foia-1
160
120
foia-8
lnDR
frequency
6.6
lnDR
500
5.9
5.6
5.3
5
80
4.7
40
4.4
foia-1
foia-101
foia-102
foia-104
foia-11
foia-12
foia-16
foia-17
foia-2
foia-23
foia-24
foia-26
foia-27
foia-28
foia-29
foia-3
foia-30
foia-33
foia-5
foia-6
foia-7
foia-8
foia-9
frequency
5.6
0
0
100
200
300
400
cl2, foia-8
500
600
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Estimação espacial (2)
ordinary kriging with
geology as external
deterministic drift
1. transform
ln z → z’ = ln z – GM(z)|geo;
2. block OK on z’: z’* on grid
3. back-transform z’* → z*
4. exp(z*) = GM over cell
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Cross validation
método:
leave-1-out (Surfer),
n=1000
• inclin. = 0.94
→ little smoothing
• alguns outliers
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Anomalias radioativas - 1
Garda 1990, p.81
morro de Ferro
mina Osamu Utsumi
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Anomalias radioativas - 2
27
2020
ofofxxx
Valores extremos
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Mapeamento local
Parte da área urbana do
municipio de Poços de Caldas
• Não existe correlação evidente da
dose com geologia – pela
classificação geológica
accessivel;
• a parte S da cidade parece com
nivel de dose mais alto de que o
resto.
Geologia: Mapa geológico-geotécnico do
município de Poços de Caldas, UNESP
et al. 2008
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Mapeamento local - 2
Exemplo: Santa Rita
block OK:
AM ± SD = 75 ± 12 nSv/h
Med ± Mad = 71 ± 7 nSv/h
Min = 48, Max = 124
dados:
AM = 74 ± 16
Min = 33, Max = 142
cross validation
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Valores medios nas áreas urbanas - 1
cidade
AM ± SD
(modelo)
dados
Projeto
Planalto
Poços de Caldas
Parte S (aeroporto)
108 ± 14
125 ± 14
106 ± 19
129 ± 17
118
Caldas
77 ± 8
80 ± 16
80
Andradas
61 ± 7
61 ± 16
67
Aguas da Prata
45 ± 4
47 ± 11
Ibituara
72 ± 4
80 ± 23
63
Santa Rita
75 ± 12
74 ± 16
55
NS Aparecida
41
99 ± 11
Laranjeiras
89
92 ± 11
LAPOC
168
135 ± 29
UNIFAL
47
Pocinhos
106
82 ± 7
Povoado X (BR )
122
126 ± 20
Santana
51
68 ± 10
S Pedro
42
45 ± 5
Piau
45
57 ± 9
S Bento
40
43 ± 11
Campestrino
47
57 ± 15
AM(cell) ≈ GM * exp(SDK²/2)
Tabela: AM(area) [AM(cell)]
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Valores medios nas áreas urbanas - 2
Validação:
Scatter plot, dados
originais vs. modelo,
medias (AM) por cidade
Nota: o AM dos dados originais
não é necessariamente = AM
espacial!
Apesar de alguns
outliers: resultado
aceitável
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Conclusões
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Taxa de dose é relacionada com geologia – nas escalas grande,
media; escala pequena (ex. cidade Poços de C.): ?
Geologias com níveis mais altos:
Lujaurito, Rochas alteradas hidrotermalmente
Unidades geológicas são heterogêneas, pela escala disponível
Mineralização local → anomalias radiométricas
(“non-stationary pockets”)
Variabilidade alta do nível de taxa de dose,
<50 ... >10,000 nSv/h
Mapeamento detalhado exige amostragem por malha fina
Modelo por krigangem: Cross validation
Mas modelagem tem limites!
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Anexo: relação taxa de dose com Rn indoor??
dados Rn: AM(sala, quarto; fase 1+2); apenas térreo
dados DR: AM(DR em redor de 100 m do valor Rn)
prima vista correlação muito baixa; mas merece mais pesquisa!
450
6
400
5.5
350
5
ln AM(Rn)
AM(Rn)
300
250
200
4.5
4
150
3.5
100
3
50
0
2.5
0
50
100
y = 0.642x + 37.713
R2 = 0.0893
150
AM(DR)
200
250
300
3
3.5
y = 0.5981x + 1.6938
R2 = 0.0998
4
4.5
5
5.5
6
ln AM(DR)
27 of 27