5 Radioaktivitas Batuan Ok

8/18/2019 5 Radioaktivitas Batuan Ok

1/17

55

5 NATURAL RADIOACTIVITY OF ROCKS“ Radioaktivitas Alami batuan “

1.

Struktur atom

Massa sebuah atom dipusatkan pada bagian di tengah

atom yang disebut inti atom. Inti atom terdiri atas proton

yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral.

Inti ini dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif.

Walaupun kecil, inti atom mengandung lebih dari 99% massa sebuah atomsebab massa tiap partikel inti kira-kira 1800 x massa sebuah elektron.

Radioaktivitas

Radioaktivitas merupakan proses peluruhan isotop ke isotop lainnya yangterjadi secara spontan di dalam sebuah atom . Hal ini terjadi pada isotop yang

tidak stabil , apabila energi yang kuat menumbuk isotop tersebut maka akan

terjadi peluruhan antara proton dan neutron yang merupakan penyusun dari inti

atom . Proses peluruhan ini akan berlangsung sampai mencapai keadaan inti yang

stabil sambil memancarkan partikel alpha ( α ),atau partikel beta (β ) dan /atau

radiasi elektomagetik ( γ ) .

Apa penyebab radioaktivitas atom ?

Dua muatan listrik positif yang berdekatan seperti proton-proton di dalam inti

atom tolak menolak satu sama lain dengan gaya yang kuat (gaya elektrostatik

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak). Gaya elektrostatik ini cukup kuat

untuk mendesak proton-proton keluar dari inti atom sebab gaya elektrostatik ini

jauh lebih besar dari gaya tarik (gravitasi) antar nukleon-nukleon di dalam inti

atom. Kemudian apakah yang menyebabkan proton-proton tetap terikat di dalam

inti atom ?

Gaya inti

Gaya inti tidak mematuhi hukum kuadrat kebalikan seperti gaya elektrostatik dan

gaya gravitasi. Gaya inti juga hampir tidak tergantung pada muatan listrik. Gaya

inti memiliki jangkauan terbatas. Hasil percobaan menunjukkan bahwa gaya inti

antara dua netron atau dua proton besarnya sama dengan nol jika jarak pisah lebih

lebih besar dari (kira-kira) 5x10

-15

m. Bila jarak pisah lebih kecil dari nilaitersebut, maka gaya inti akan dapat mengatasi gaya tolak elektrostatik antara 2

proton sehingga mengikat proton tetap bersama-sama di dalam inti atom.

Gaya inti memiliki peranan penting dalam kestabilan inti. Agar sebuah inti stabil,

gaya tolak elektrostatik antara proton-proton harus seimbang dengan gaya tarik

antara nukleon-nukleon yang dihasilkan oleh gaya inti.

Apabila jumlah proton di dalam sebuah inti lebih banyak, maka muncullah suatu

titik dimana keseimbangan antara gaya tolak elektrostatik dan gaya tarik inti tidak

dapat lagi dengan cara meningkatkan jumlah neutron, maka inti atom akan tidak

stabil dan secara spontan akan memancarkan sinar radioaktif (sinar α ,sinar β, dan

sinarγ ). Pemancaran sinar radioaktif secara spontan oleh inti-inti tidak stabil inilahyang disebut radioaktivitas.


2/17

56

Jadi perbandingan jumlah neutron dan proton (N/Z) dalam suatu inti atom sangat

menentukan kestabilan inti tersebut dan menentukan apakah inti tersebut bersifat

radioaktif atau tidak.

Sebagai ilustrasi yang menunjukkan pentingnya harga perbandingan N/Z terhadap

kestabilan inti dapat diperhatikan pada isotop-isotop fosfor. Dikenal adanya 7

isotop fosfor yang masing-masing mempunyai 15 proton dan sejumlah neutronyang berbeda banyaknya, mulai dari 13 sampai 19 (lihat tabel 5-1 dibawah)

Tabel 5-1. Komposisi inti berbagai isotop fosfor

Isotop No.Massa

(A)

No.Atom

(Z)

Jumlah neutron

(N)

N/Z Sifat inti

28P

28P

28P

28

29

30

15

15

15

13

14

15

13/15

14/15

15/15

radioaktif

28

P 31 15 16 16/15 Stabil28P28

P28

P

32

33

34

15

15

15

17

18

19

17/15

18/15

19/15

radioaktif

Dari sudut pandang ini, atom radioaktif adalah atom-atom yang mempunyai harga

N/Z lebih kecil atau lebih besar dari harga (N/Z) stabil,yaitu yang terrletak di atas

atau di bawah garis kestabilan. Disamping itu, ada juga atom-atom di luar garis

kestabilan yaitu yang mempunyai no. Atom > 83.

Macam-macam peluruhan radioaktif

Berikut ini akan dibahas macam-macam cara peluruhan radioaktif menurut ketiga

daerah dalam tabel tersebut: Atom dengan N/Z>N/Z(stabil).

Atom dengan N/Z83.

1. N/Z>N/Z (stabil)

Inti-inti atom pada daerah ini tidak stabil karena mengandung terlalu banyak

neutron dibandingkan dengan jumlah protonnya. Untuk menstabilkan

dirinya,sebuah neuron akan berubah menjadi proton. Perubahan ini diikuti

dengan pancaran elektron,yang dalam hal ini adalah partikel β dan sebuahanti neutrino v. Anti neutrino adalah partikel elementer yang mempunyai

massa hampir sama dengan nol dan tidak bermuatan listrik sehingga sangatsukar dibuktikan adanya. Anti neutrino dipostulatkan ada, agar hukum

kekekalan massa dan tenaga dalam peluruhan β- tetap dapat terpenuhi.

n p++β-+v (5.1)

oleh karena sebuah neutron berubah menjadi proton maka sebagai akibatnya

atom inti yang mengalami peluruhan β- akan naik satu sedang nomormassanya tetap.

Dalam peluruhan β-, jumlah tenaga partikel β- dan v selalu tetap yaitu sebesarselisih massa antara induk dan anak luruh. Tenaga total tersebut dibagi dua

secara bervariasi di antara partikel β-

sedemikian hingga terbentuk spektrumβ- mulai dari tenaga nol sampai dengan suatu tenaga maksimum.


3/17

57

2. N/Z83

Ketidakstabilan inti atom pada daerah ini terutama disebabkan karena inti

atom menjadi terlalu besaar dan bukan karena perbandingan harga N/Z. Untuk

menstabilkan irinya, inti jenis ini akan memancarkan partikel yang terdiri dari

2 proton dan 2 neutron, yang disebut partikel α. Partikel α tidak lain adalah

inti He24 .Sebagai akibat peluruhan α akan dihasilkan inti baru dengan nomor atom

berkurang dua dari inti semula dan nomor massanya berkurang empat.

peluruhan γ γγ γ

setelah inti memancarkan partikel β-,β+, α atau setelah peristiwa tangkapanelektron, inti atom tersebut akan berada dalam keadaan excited state(tidak

stabil). Inti dalam exited state ini akan segera menuju ke keadaan dasar dengan

jalan memancarkan radiasi elektromagenetik yang disebut sinar. Sinar ini sama

seperti radiasi elektrmagnetik lainnya bisa dipandang dengan paket-paket catu

daya yang disebut foton-γ . Massa dan muatan suatu inti yang memancarkansinar γ tidak berubah atau tetap.


4/17

58

Sifat-sifat sinar α,ββββ, dan γ γγ γ Sinar α

- dihasilkan oleh pancaran partikel2 α

- mempunyai daya penetrasi atau tembus terlemah dibandingkan dengan

sinar β dan γ - memiliki daya ionisasi paling kuat sebab muatannya paling besar

- dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik

Sinar β

- dihasilkan oleh pancaran partikel2 β - mempunyai daya tembus lebih besar daripada sinar α, tetapi lebih kecil

dari sinar γ - dibelokkan dengan kuat oleh medan magnetik dan medan listrik karena

massanya sangat kecil

Sinar γ

-

mempunyai daya tembus yang paling besar namun daya ionisasi palinglemah.

- Tidak dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik

- Sinar γ merupakan radiasi EM dengan panjang gelombang yang sangat

pendek. Sinar γ tidak bermuatan dan tidak bermassa

Gambar 5.1. Sinar radioaktif pada suatu medan listrik

Gambar 5.2. Sinar radioaktif pada suatu medan magnet.

Gambar 5.3. Daya serap radiasi sinar radioaktif


5/17

59

Peluruhan

Inti atom yang tidak stabil akan memancarkan sinar radiaktif ( α,β atau γ )untuk menjadi stabil . Peristiwa pemancaran sinar radiaktif disebut peluruhan .

Proses peluruhan dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

).exp()( 0 t N t N λ −= (5.5)

N(t) = banyaknya atom yang tersisa pada saat waktu t

N0 = banyaknya atom mula-mula

λ = tetapan peluruhan ( satuan s-1 )

Gambar 5.4. Ilustrasi proses peluruhan inti atom besar

Waktu Paruh

adalah lama waktu yang diperlukan oleh suatu bahan radioaktifuntuk meluruh

sampai tinggal dari semula.

Setelah waktu paruh T1/2 diperoleh N(t) =2

0 N ; maka

21

21

21

21

210

0

.2ln

.

2

1ln

)).ln(exp(2

1ln

).exp(2

1

).exp(2

T

T

T

T

T N N

λ

λ

λ

λ

λ

=

−=

−=

−=

−=

λ λ

693,02ln

21 ≈=T (5.6)


6/17

60

Aktivitas Radioaktif

Aktivitas bahan radioaktif didefinisikan sebagai banyaknya peluruhan per

satuan waktu . Aktivitas sebanding banyaknya bahan radioaktif dirumuskan

dengan persamaan :

).exp(.. 0 t N dt dN λ λ −=− (5.7)

Dari persamaan tersebut dapat kita ketahui bahwa bahan radioaktif

berkurang menurut fungsi eksponensial terhadap waktu . Satuan aktifitas pada

dasarnya didefinisikan sebagai banyaknya partikel yang dipancarkan dalam satu

detik yang terjadi dalam 1 gram dari226

Ra . Satuan ini dinamakan Curie sebagai

penghormatan kepada keluarga Curie . 1 Curie (Ci) = 3,7 x 1010

partikel / detik ) ,

satuan SI dari aktifitas adalah Becquerel (Bq) dimana 1 Bq = 1 partikel / detik .

1 Ci = 3,7 x 1010

Bq

Kesetimbangan Radioaktif

Apabila setelah peluruhan 1 inti ’induk’ radioaktif kemudian menghasilkan

1inti ’anak’ yang masih besifat radioaktif dan begitu seterusnya sampai ke-n anak

inti yang stabil , maka kondisi kesitimbangan dari inti radioatif tersebut adalah :

λ 1 . N1

= λ 2

. N2 = λ 3

. N3

= ........ = λ n

. Nn (5.8)

Ni : jumlah mula-mula inti i

λ i : konstanta peluruhan inti i

i = 1.. n

Di dalam praktik disiplin ilmu geofisika , radiasi partikel gamma sangatdipakai karena memiliki tingkat penetrasi batuan yang tinggi dibandingkan radiasi

partikel alpha dan beta yang tingkat penetrasi batuannya sangat rendah . Hal ini

karena partikel gamma memiliki panjang gelombang antara 10-11

... 10-13

m atau

setara dengan frekuensi sekitar 1019

... 1021

Hz.

Hubungan antara energi gelombang elektromagnetik terhadap frekuensi dapat

dinyatakan dengan persamaan :

E = h . v (5.9)

h = konstanta Planck ( 6,6256 x 10-34

J s)

Energi ( E ) dinyatakan dengan electron-volts (eV)

Sifat radioaktif alami pada batuan disebabkan oleh peluruhan inti yang

ditemukan dalam material atau mineral pada batuan , mineral yang terbebas dari

kondisi luar seperti tekanan dan temperatur tersebut sangat mempengaruhi sifat

keradioaktifan batuan . Batuan pada permukaan bumi didiminasi oleh mineral-

mineral yang memiliki inti atom yang tidak stabil , berdasarkan penelitian ~

hingga saat ini diketahui kira-kira 1500 inti atom tetapi hanya kira-kira 400 inti

atom yang stabil .


7/17

61

Interaksi sinar γ γγ γ dengan materi

Interaksi sinar γ dengan materi bisa terjadi melalui bermacam-macam proses.Dari berbagai proses tersebut hanya ada tiga proses yang penting untuk

diperhatikan dalam spektrometri γ ,yaitu:1.

Hamburan Compton2. Efek fotolistrik

3. Pasangan produksi

Ketiga proses tersebut menghasilkan pembebasan elektron dari atom-atom materi

yang berinteraksi dengan sinar γ . Efek fotolistrik penting pada daerah tenaga

sinar γ di bawah 102keV;hamburan Compton penting untuk daerah jangkauantenaga yang sangat lebar, sedang pasangan produksi hanya penting untuk tenaga

sinar γ > 1,022x103 keV.

Efek fotolistrik

Efek fotolistrik adalah interaksi antara foton γ dengan sebuah elektron yangterikat kuat dalam atom yaitu elektron pada kulit bagian dalam suatu atom,

biasanya kulit K atau L. Foton γ akan menumbuk elektron tersebut dan karenaelektron itu terikat kuat-kuat maka elektron akan menyerap seluruh tenaga foton

γ . Sebagai akibatnya elektron akan dipancarkan keluar dari atom dengan tenaga

gerak sebesar selisih tenaga foton γ dan tenaga ikat elektron.

E0 = Eγ -WE0 = tenaga kinetik elektron

Eγ = tenaga ikat elektron γ W = tenaga ikat elektron

Elektron yang dipancarkan itu disebut fotoelektron. Efek fotolistrik secara

skematis digambarkan pada gambar berikut :

Gambar 5.5. Efek fotolistrik.

Atom yang terionisasi akibat efek fotolistrik tentu saja berada dalam keadaan

tidak stabil. Lowongan yang ditinggalkan fotoelektron akan segera diisi olehelektron pada kulit berikutnya dan seterusnya. Penataan kembali konfigurasi


8/17

62

elektron ini mengakibatkan deret pancaran sinar X karakteristik yang mempunyai

tenaga tertentu.

Hamburan Compton

Hamburan Compton terjadi antara foton γ dan sebuah elektron bebas atau yangterikat lemah. Elektron-elektron yang dapat dikategorikan sebagai elektron yang

terikat lemah adalah elektron yang berada pada kulit terluar suatu atom. Apabila

foton γ menumbuk elektron jenis ini maka berdasarkan hukum kekekalan

momentum tidak mungkin elektron akan dapat menyerap seluruh tenaga foton γ

seperti yang terjadi dalam efek fotolistrik. Foton γ hanya akan menyerahkansebgaian tenaganya kepada elektron dan kemudisan terhambur menurut sudut θ

terhadap arah gerak foton γ mula-mula. Secara sederhana hal ini dapatdigambarkan sebagai suatu kelereng yang ditembakkan pada sebuah kelerang lain

yang bebas dan diam. Sebagai akibat tumbukan yang terjadi, kelereng yang

ditembakkan itu akan menyerahkan sebagian tenaganya pada kelereng yang diamdan kemudian terhambur ke arah lain dengan tenaga yang sudah berkurang dari

semula. Sebaliknya kelereng yang diam akan bergerak ke depan karena menerima

tenaga dari luar. Demikian pula yang terjadi dengan elektron yang mula-mula

bebas dan diam itu akan terlempar ke depan dan keluar dari sistem atom.

Tumbukan dalam hamburan Compton ini dapat dianggap sebagai tumbukan

kenyal.

Gambar 5.6. Efek Compton.

Elektron yang dilepas itu disebut sebgai elektron Compton. Tenga sinar γ yang

terhambur setelah tumbukan merupakan fungsi tenaga γ mula-mula dan suduthamburan :

)cos1)((1 20

0

θ γ

−+=

cm E

E E

o

Dimana : E= tenaga sinar γ terhambur

E0= tenaga sinar γ mula-mulam0 = massa diam elektron

c= laju cahaya dalam hampa

θ = sudut hamburan


9/17

63

Pasangan produksi

Apabila suatu foton γ yang bertenaga cukup tinggi melalui medan listrik yang

sangat kuat di sekitar inti atom (medan coulomb inti) maka foton γ tersebut akanlenyap dan sebgai gantinya muncul pasangan elektron dn positron (e

- dan e

+).

Peristiwa ini disebut efek pasangan produksi (lihat gambar).

Gambar 5.7. Pasangan produksi

Pembentukan anti materi positron dapat dipandang sebagai pemancaran

sebuah elektron dari suatu tingkat tenaga negatif menuju kepada suatu tingkat

tenga positif dengan meninggalkan suatu lowongan dalam daerah yang biasanya

diisi oleh tingkat tenaga negatif. Lowongan ini adalah positron.

Pengukuran radioaktivitasi alami batuan dengan Metode logging radioaktif

Metode logging merupakan metode geofisika yang dapat merekam sifatfisis batan di bawah permukaan seperti densitas, kelistrikan,dll dengan

memasukkan alat pendeteksi ke dalam sumur pemboran dan menghubungkannya

dengan alat perekam di permukaan. Perekaman dilakukan kontinyu dengan hasil

pengukuran berupa sifat fisis batuan (densitas,resistivitas,potensial diri,porositas

dan kandungan radioaktif) sehingga kurva yang dihasilkan menggambarkan

hubungan antara kedalaman dengan sifat fisis batuan tersebut. Setiap batuan

memiliki sifat fisis yang khas, sehingga dari kurva hasil perekaman akan dapat

diinterpretasikan jenis, kedalaman dan ketebalan litologi (batuan) yang berada

pada suatu sumur pemboran.

Logging radioaktif1. Logging densitas menggunakan atom Cobalt-60 dan Cessium-137 (sinar

gamma energi rendah), maka terjadi hamburan compton.

2. logging sinar γ pengukuran sinar gamma alami yang dipancarkan formasi oleh detektor

yang dipasang pada alat logging. Radiasi sinar gamma berasal dari atom

Uranium (U), thorium (TH) dan Potassium (K).


10/17

64

Gambar 5.8 Logging dengan menggunakan sinar gamma

Interpretasi logging sinar gamma

Logging sinar gamma adalah perngukuran keadaan sinar gamma alami yang

beremisi di dalam formasi. Pada lapisan batuan sedimen, radiasi sinar gamma

berasal dari peluruhan atom Uranium (U), Thorium (Th) dan Potassium (K).

Konsentrasi atom-atom tersebut umumnya tinggi dalam mineral-mineral lempung

dibandingkan dengan batuan lain. Dengan demikian di antara batuan-batuan

sedimen serpih lebih bersifat radioaktif dibandingkan batupasir, batugamping dsb.

Seprti yang ditabelkan pada Tabel 5-2.

Tabel 5.2. Karakteristik respon sinar gamma pada batuan

Radioaktif sangat

rendah

(0-32.5 API)

Radioaktif rendah

(32.5-60 API)

Radioaktif sedang

(60-100 API)

Radioaktif tinggi

(>100API)

Andhidrit Batupasir Batuan granit Batuan serpih

Salt Batugamping Lempung pasiran Abu vulkanik

Batubara dolomit Serpih pasiran bentonit

Gamping

lempungan

Tabel 5.3. Tiga iipe radionuclides alami yang biasa ditemukan pada batuan di kerak bumi :

Uranium series

Thorium Series

Potassium isotope

Parent

238U

235U

232Th

40K

T1/2 in years

4.5 x 109

7.1 x 109

1.4 x 109

1.3 x 109

End of series

206Pb

205Pb

208Pb

89%40

Ca (β-)11%

40Ar (e-capture)

Gambar berikut ini adalah urutan peluruhan inti atom Uranium dan Thorium

sampai pada kondisi kesetimbangannya :


11/17

65

Deret Uranium :

Gambar 5.9 Deret peluruhan Uranium 238.

Gambar 5.9 Deret peluruhan Uranium 235.


12/17

66

Deret Thorium :

Gambar 5.9 Deret peluruhan Thorium 232.

Gambar 5.10. Grafik yang merupakan spektrum distribusi energi pada deret Uranium.

Ketinggian pada garis vertikal sebanding dengan intensitas relatif atom .


13/17

67

Gambar 5.11. Grafik spektrum distribusi energi pada deret thorium .

Gambar 5.12. Grafik spektrum distribusi energi pada deret potassium .

Untuk penggunaan secara praktis (seperti pada borehole gamma spectrometry),

energy windows atau channels digunakan sebagai range atau jangkauan dari energi yang

khas dari atom. Seperti 1,46 MeV untuk K, 1,76 MeV untuk U (dari bismuth214

Bi ) 2,61

MeV untuk Th ( dari thallium208Th

).

5.2. Kandungan Uranium , Thorium , dan Potassium pada mineral batuan

Hubungan ( correlation ) dengan unsur lain

Dengan beberapa pengecualian , terdapat positive correlation dengan

unsur-unsur berikut :

K, Rb, Cs, Tl, Pb, Th, U + dan beberapa unsur yang langka

Korelasi positif ini terdapat pada batuan vulkanik dan batuan sedimen , halini berarti atom Uranium , Thorium dan potassium banyak ditemukan

bersamaan mineral tersebut .

Unsur ini sukar bergabung pada pola geometri molekul dengan 6 atom

oksigen (mineral pada mantel bumi).

Mempunyai korelasi negatif dengan unsur Mg, Ca, dan Fe ( banyakterdapat pada batuan mafic) .


14/17

68

Gambar 5.13. Abd El-Naby and Saleh, 2003: Granites and Pegmatites from the Egyptian

desert

Kandungan atau komposisi dari unsur tersebut didalam batuan biasanyadituliskan kedalam bentuk ppm untuk Uranium dan Thorium ( 1 ppm = 10

-6kg U

atau K untuk 1 kg massa batuan ) dan ke dalam prosentase (%) untuk Potassium (

1% = 10-2

kg K untuk 1 kg massa batuan )

Potassium

Potassium biasanya banyak terdapat pada daerah Batuan berpasir (sand)

yang terdiri dari sedimen (klastik,detrital) yang telah tererosi , melapuk dan

tertranportasi sangat jauh dari batuan induknya . Unsur Potassium banyak

ditemukan pada mineral –mineral berikut :

a. mineral lempung (clay ) yang terbentuk pada struktur mineral lempung .

Contoh : kaolinite , chlorite

b. mineral pembentuk batuan seperti feldspar, mika, ortoklas, biotit,

muskovit dll yang secara kimia terbentuk menjadi struktur silikat.

c. Mineral pada batuan hasil penguapan (evaporites) yang terbentuk melalui

proses kimia seperti salts conthnya : syilvite dan carnalite

d. Mineral pada algal limestone (limestone berfosil ganggang ).

Uranium

a. ditemukan pada sedimen detrital dan kimia (shales, conglomerates,

sandstones dan batuan karbonatan)

b.

ditemukan juga pada mineral tuff dan posfatc.

secara umum berhubungan dengan batuan beku asam (sekitar 4,65 ppm) ,

uranium bertambah pada saat proses peleburan. Uranium terbentuk oleh

larutan endapan garam , khususnya dari ion uranyl (UO22+

) . Uranium ada

dalam bentuk ini di dalam air sungai ataupun laut. Endapan ini tidak stabil

dan mudah tertransportasi. Di dalam air Uranium dapat mengendap dan

menyatu bersama endapan lain melalui 3 cara yaitu ;

1. pengendapan secara kimia pada kondisi asam ( pada PH 2,5...4,0)

atau pada lingkungan dengan PH 0...0,4

2. penyerapan oleh material organik (plankton ,tanaman (plant) ,

hewan bercangkang (kerang~shells), fosil hewan

3.

penyerapan oleh phosphates


15/17

69

secara umum , Uranium tidak terbentuk secara kimia terhadap batuan

dengan kompak (erat ) seperti halnya Potassium , namun mudah lepas

bersama komponen sekunder batuan .(Rider , 1986)

d. Konsentrasi atom Uranium tinggi terdapat pada varian mineral Uranium

(autunite, bequerelite, carnotite, pechblende, uraninite, tyuyamunite)

sekitar 76%,dan mineral Uranium-bearing (betafite, chalcolite,fergusonite, pyrochlore, uranotile) sekitar 56% Uranium.

e. Sebagian besar longgar pada batas butir, retakan (fracture) , permukaan

dalam (internal surface) sehingga mudah lepas pada saat proses geologi .

Hal ini dikarenakan sifat unsur Uranium yang high mobility.

f. Pada bagian yang terpenting , Uranium digunakan sebagai indikator

lingkungan dan proses pengendapan sedimen.

Thorium

Thorium asal mulanya merupakan bagian dari batuan asam dan intermediet.

Namun berbeda dengan Uranium ,Thorium lebih stabil dan tidak mudah lepas.Thorium dan mineral thorium terdapat pada sedimen sebagai butir detrial.

Keduanya biasanya stabil pada mineral berat seperti zircon, thorite, monzite,

epidote dan sphene (Rider, 1986). Thorium relatif dalam jumlah besar ditemukan

pada bauxite dan diantara mineral lempung, dan lebih banyak lagi ditemukan pada

kaolinite dibanding glauconites. Thorium tidak pernah ditemukan pada mineral

kimia murni.

Mineral lempung memiliki konsentrasi U, Th dan K relatif lebih tinggi karena

terbentuk dari mineral yang telah mengalami proses alterasi (proses perubahan

susunan mineral karena tekanan dan temperatur yang tinggi).

Mineral-mineral lempung (dan phyllosilicates yang lain) memliki perbedaan

kadar rasio Th/K. Sifat fisik ini digunakan untuk identifikasi mineral lempung ,

dan ini merupakan dasar dari pengukuran dari spectrometric gamma log

Gambar 5.14. Range perbandingan kandungan Thorium terhadap Potasium dalam berbagai batuan


16/17

70

Gambar 5.15. Indikasi mineral yang dilihat dari kosentrasi Th/K di dalam berbagai batuan.

Satuan standar API digunakan untuk mengetahui perbandingan kualitatif

antara 3 unsur radioaktif

LOG SINAR GAMMA (SATUAN API)

J = total sinar gamma yang dipancarkan 1 ppm Uranium.

a=kandungan uranium (ppm) yang sama dengan 1%K

b=kandungan uranium yang sama dengan 1 ppm Th

k= respon alat logging

Korelasi antara kandungan clay dengan radiasi batuan sedimen

Korelasi antara kandungan clay dengan radiasi batuan sedimen sangat penting

dalam penentuan karakteristik reservoar, yaitu dengan memperhatikan beberapa

hal berikut ini :

☻

Perbedaan antara Clay dengan lapisan-lapisan pasir (sand layers)

☻ Penentuan kandungan Clay dalam batuan sedimen

☻ Pengkarakteristikkan tipe-tipe Clay

Korelasi ini dapat berubah bila mineral radioaktif lainnya (contoh : feldspar, mica,

glauconite, monazite, dan zircon) terdapat dalam batuan klastik (clean clastic

rocks).

1. Korelasi berdasarkan intensitas radiasi sinar gamma


17/17

71

2. Beberapa nilai V sh yang dipublikasikan oleh Fertl (1983);

3. Korelasi berdasarkan komponen spektrum (Th, K) dalam intensitas

sinar gamma.

untuk klastik tersier

∆Is = Intensitas atau konsentrasi Th / K

untuk batuan mesozoik

yang terkonsolidated sangat kuat dan tidak berlaku bila terdapat pengaruh

Uranium.

Contoh hasil logging sinar Gamma gambar 5.16.

Gambar 5.16. Contoh logging sinar gamma dari berbagai batuan sedimen

)0.12(083.07.3 −⋅= ∆⋅ γ I SH V

)0.12(33.0 2 −⋅= ∆⋅ γ I SH V

γ I

I V

SH ∆⋅−

∆=

0.20.3

[ ] 2 / 12)7.0(38.37.1 +∆−−= γ I V sh

5 Radioaktivitas Batuan Ok

Documents

Transcript of 5 Radioaktivitas Batuan Ok