Materi 5 - Metode Radioaktif [PDF]

Citation preview

TA4116 Geofisika Pasif Pertambangan



Pengenalan Metode Radioaktif



METODA RADIOAKTIF Tujuan: Mahasiswa memahami konsep dasar metode radioaktif, metode pengukuran di lapangan, dan menginterpretasikan hasilnya. PENDAHULUAN



• Eksplorasi radioaktif adalah pengukuran energi yang dilepas selama proses peluruhan radioaktif. • Alat yang digunakan umumnya adalah: Geiger Counter, Scintillometer, dan Gamma-ray Spectrometer yang umumnya lebih memiliki tingkat sensitivitas yang tinggi. • Pengukuran dapat dilakukan di darat maupun udara.



• Pengukuran darat umumnya untuk mengidentifikasi mineral radioaktif secara langsung, sedangkan pengukuran melalui udara lebih bertujuan untuk pemetaan geologi. • Down-hole probe juga sering digunakan untuk mengukur radiasi dari unit-unit batuan yang ditemukan pada suatu lubang bor.



❖ Exploration for radioactive mineral deposits has been considerably facilitated → radioactive elements emitting radiations can be detected in situ easily, quickly and fairly accurately. ❖ Two significant developments during 1970-1980: (i) multi-channel gamma-ray scintillation spectrometer has emerged as a routine prospecting tool, (ii) radiometry may be used for purposes other than prospecting for deposits of U, Th and K. ❖ Radiometric prospecting can be used for: phosphorites, diamondiferous kimberlites, deposits of heavy mineral sands on the seabed, porphyry copper deposits, deposits of rare earths, niobium, tantalum, zirconium, etc. using the radioactive elements as path-finders. ❖ Radiometry has important applications in prospecting for oil and natural gas, geological mapping, tracing of buried contacts and structures, etc.



• Alpha radiation is not useful in radiometric prospecting because of its very short range (few cm in air and few ten microns in rock). • Beta radiation can be employed in situations where the detector can be placed on the source or very near the source. • Gamma radiation is the most common method because it has a range of 90-100 cm in rock and few hundred m in air. • When G-M counter or a scintillation counter is switched on, it will always show small reading (noise) or “background”. • Background of a counter is essentially contributed by 3 sources: (i) cosmic rays, (ii) radioactive impurities in counter materials, (iii) environmental radioactivity. • Unit of measurement: counts per minute (CPM), multiples of background ( BG), and mill-roentgens per hour (mr/hr). • Standard: 1 millicurie of radium in a platinum capsule 0.5 mm thick produces a flux of 0.84 mr/hr at a distance of 1 m.



PRINSIP PENGUKURAN • Sensor radioaktif terdiri dari 2 Geiger-Müller (tabung gamma dan beta) serta rangkaian pencetak. • Interaksi antara radiasi dan material pada dinding tabung menyebabkan ionisasi gas dalam tabung, sehingga akan terdeteksi suatu pulsa arus pendek. • Jumlah pulsa per detik atau count rate (c/s), proporsional terhadap intensitas radiasi. • Radioaktif alami sering meningkat pada zona patahan atau rekahan menuju ke dekat permukaan, umumnya disebabkan oleh emisi 214Bi sejenis dengan atom 222Rn yang naik ke atas melalui rekahan dari zona yang lebih dalam. • Sehingga akan memungkinkan untuk memperkirakan posisi patahan atau rekahan; juga untuk pengukuran pada mata air panas melalui pengukuran intensitas radioaktif dengan gamma-ray spectrometer.



• Pengukuran radioaktif umumnya dilakukan menggunakan heli-borne dan car-borne untuk studi pendahuluan pada area yang luas. • Tapi untuk pengukuran detil pada area yang kecil digunakan back-packing light-weight spectrometers (man-borne, paling murah dan efektif). • Lintasan pengukuran diposisikan pada sudut yang sesuai terhadap patahan yang diperkirakan, dengan interval 5 m. • Pengukuran dilakukan pada kondisi cuaca yang bagus, mengingat peningkatan kadar air pada saat hujan akan mengubah absorpsi gas Radon dan mempengaruhi nilai pengukuran.



Contoh alat spektrometer



Scintillation counter



Contoh pengukuran ground radioaktif dan hasil interpretasinya



Contoh pengukuran aero-borne dan heli-borne radioaktif



Contoh spektrum Gamma-ray



Contoh peta hasil pengukuran dan pengolahan data survey radioaktif untuk aplikasi pemetaan geologi, eksplorasi mineral, dan monitoring lingkungan



▪



Pengecekan keradioaktifan dengan menggunakan scintillometer pada batuan tufa terlaskan (welded tuff) di Kab. Mahakam Ulu, Provinsi Kaltim.



▪



Tufa terlaskan berkomposisi riolitik atau batuan vulkanik asam.



▪



Pengukuran radioaktif batuan tufa terlaskan insitu di lapangan dengan menggunakan Scintillometer tercatat 551 cps.



Lokasi prospeksi yang dilakukan oleh Pusat Pengembangan Geologi Nuklir (Sukadana, 2012)



Hasil pengukuran tingkat radiasi singkapan batuan (Sukadana, 2012) Nama Batuan



Batupasir (Satuan Batupasir Feldspatik) Batulanau (Satuan Batupasir Feldspatik) Piroklastik andesitik Andesit Piroklastik riolitik 1 Riolit 1 Piroklastik 1 Riolit 2



Ra Batuan (cps)



Ra Anomali (cps)



60-100



-



60-80 25-75 25 100-130 125-200 100 100-200



1000-15000 500-1500



Mineral alanit [(Ce,Ca,Y)2(Al, Fe, Fe)3(SiO4)4(OH)] yang memperlihatkan struktur zoning, dijumpai pada massa dasar batuan tufa terlaskan (Kiri: Nikol // dan Kanan: Nikol )



Estimation of Active-Fault Shape using Radon Concentration in Soil Gas and Numerical Simulation K. Koike (Kumamoto Univ.), S. Tomita (Kumamoto Univ.), Y. Sakamoto (Chuoh Consultants Co., Ltd.), T. Yoshinaga (Kumamoto Univ.), M. Omi (Kumamoto Univ.) • Radon prospecting using the ALPHA-scintillation counter method has been executed in the Futagawa fault area, situated in the southeastern Kumamoto plain, to clarify geometrical features of the fault. • The Futagawa fault has proven to be active by the aero-photograph interpretations and field investigations. • Along six lines perpendicular to the fault, 602 points are set at 2.5-m intervals to pump up soil gas from the borehole of 65-cm depth. • A theory for calculating number of radon in the soil gas, which considers the gas condition with respect to the radioactive equilibrium, is applied to evaluate the true 222Rn concentration at each measurement point.



• The obtained concentrations are higher than those observed in the areas without active faults. • It should be noted that several points on the fault system are found to have young soil gas under the non-equilibrium condition.



• Two characteristics of the radon concentrations can be pointed out as the follows: the first is good correlation between the concentrations and the locations of lineaments, and the second is asymmetric shape of the concentration anomalies. • Based on a numerical simulation using the finite difference method for the diffusion and movement of radon, shape models of the Futagawa fault are constructed by fitting the calculated radon concentrations to the measured ones and, consequently, the fault is interpreted as normal fault type dipping northward with the range from 55o-76o. • The origin of the radon in the study area is also discussed using the radioactive measurement datasets of the samples taken from the borehole cores that penetrate the fault.



Menentukan bagian unsur yang masih tersisa dari perumusan waktu paruh:



Dimana: t = lama waktu peluruhan T 1/2 = waktu paruh unsur radioaktif No = banyak atom radioaktif mula-mula Nt = banyak atom radioaktif yang tersisa setelah meluruh selama waktu t