LUIZ CARLOS GODOY RADIOANOMALIAS NO GRANITO SERRA DO CARAMBEÍ - PR E POSSÍVEIS IMPLICAÇÕES NO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO CURITIBA 2010 LUIZ CARLOS GODOY RADIOANOMALIAS NO GRANITO SERRA DO CARAMBEÍ - PR E POSSÍVEIS IMPLICAÇÕES NO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO Tese apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Doutor - Curso de Pós- Graduação em Geologia Ambiental, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. André Virmond Lima Bittencourt Co Orientadores: Prof. Dr. Leonardo José Cordeiro Santos Prof. Dr. Francisco José Fonseca Ferreira CURITIBA 2010 ii DEDICATÓRIA À Cecília, minha esposa, e às minhas filhas Aline, Letícia e Melissa pelo incentivo e apoio incondicional, apesar da minha quase completa ausência nesses últimos anos. Aos meus pais, Agenor (in memoriam) e Assumpção, meus irmãos Gregório, Fátima, Cesar e, em especial, ao José Roberto (in memoriam), que nos deixou tão cedo e com tanta saudade no transcurso desta jornada que ora se encerra. iii AGRADECIMENTOS À Universidade Federal do Paraná, pela oportunidade de realização de um grande sonho. À Universidade Estadual de Ponta Grossa e ao Departamento de Geociências da UEPG que permitiram minha liberação para o Doutorado. Ao meu orientador, Prof. Dr. André Virmond Lima Bittencourt, por ter aceitado a tarefa de me orientar e pelos ensinamentos e valiosas críticas e sugestões. Aos meus co orientadores Prof. Dr. Leonardo José Cordeiro Santos e Prof. Dr. Francisco José Fonseca Ferreira, pelos comentários e sugestões. Aos Professores José Manuel, Eleonora, Ernani, Luiz Eduardo, Maria José, Elvo, Salamuni, Luiz Alberto, Ronaldo, Everton e Gustavo pelos ensinamentos, incentivo e apoio que tanto contribuíram na realização desta tese. Aos Professores Pilatti e Aparecida, do NUCLEAM, pela grande amizade e pelo apoio, incentivo e companhia nos inúmeros trabalhos de campo. Aos amigos Claudinei, Clarice, Clotilde, Cris, Narali, Edenilson, Maria Aline e tantos outros pela grande amizade, apoio e incentivo durante esta longa caminhada. Ao Laboratório de Pesquisas em Geofísica Aplicada – PLGA/UFPR, pela cessão de dados gamaespectrométricos utilizados na realização desta tese. A todos do LAMIR, em especial ao Prof. José Manoel, pelas orientações e auxílio na aplicação de técnicas laboratoriais referentes aos ensaios químicos e mineralógicos. À professora Elizabete e ao Ozires, do Departamento de Química, e ao Dirceu, do Departamento de Engenharia de Materiais da UEPG, pelo valoroso auxílio na preparação das amostras. Ao Claudinei e ao Luis Gustavo (B.A.) pela amizade e pela orientação no uso dos aplicativos ArcView 3.2 e Geosoft OASIS Montaj. À Copel, pelo auxílio financeiro na execução de ensaios físico-químicos de água. Enfim, a todos que, de alguma maneira, contribuíram para a realização deste trabalho, os meus sinceros agradecimentos. iv SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS ............................................................................................. VIII LISTA DE TABELAS .............................................................................................. XII LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS .......................................................... XVII RESUMO............................................................................................................. XVIII ABSTRACT ........................................................................................................... XIX 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1 1.1 Apresentação ................................................................................................... 1 1.2 Objetivos .......................................................................................................... 2 1.3 Justificativa ...................................................................................................... 3 1.4 Localização e vias de acesso .......................................................................... 4 2 MÉTODOS E TÉCNICAS ....................................................................................... 8 2.1 Levantamento e a análise da literatura e da documentação cartográfica ........ 8 2.2 Análise e interpretação de produtos de sensores remotos .............................. 9 2.3 Trabalhos de campo ........................................................................................ 9 2.3.1 – Coleta de amostras .............................................................................. 10 2.4 Gamaespectrometria aérea e terrestre .......................................................... 11 2.5 Ensaios laboratoriais ...................................................................................... 15 2.5.1 Ensaios radioquímicos ............................................................................ 15 2.5.2 Difratometria de raios X (DRX) ................................................................ 17 2.5.3 Espectrometria por fluorescência de raios X (EFRX) .............................. 18 2.5.4 Análises granulométricas ........................................................................ 19 2.5.5 Análises físico-químicas de águas .......................................................... 20 2.5.6 Cor .......................................................................................................... 21 2.5.7 Determinação do teor de matéria orgânica ............................................. 22 2.6 Tratamento e interpretação de dados ............................................................ 23 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................ 25 3.1 Decaimento radioativo ................................................................................... 25 3.2 Processos de decaimento .............................................................................. 27 3.3 Interação das partículas e e da radiação gama com a matéria ............... 31 3.3.1 Efeito fotoelétrico .................................................................................... 32 3.3.2 Espalhamento Compton .......................................................................... 34 3.3.3 Produção de par ...................................................................................... 36 3.4 Fontes radioativas naturais e séries de decaimento ...................................... 36 3.5 Equlíbrio secular ............................................................................................ 40 3.6 Comportamento geoquímico e mobilidade dos radioisótopos ....................... 43 3.6.1 Potássio (40K) .......................................................................................... 43 3.6.2 Tório (232Th) ............................................................................................ 44 3.6.3 Urânio (238U) ............................................................................................ 45 3.6.4 Atividades antrópicas, bióticas e naturais como fatores de mobilização de radioisótopos .................................................................. 47 4 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ...................................................... 50 4.1 Clima .............................................................................................................. 50 4.1.1 Temperatura ............................................................................................ 50 4.1.2 Precipitação ............................................................................................ 52 v 4.1.3 Umidade relativa do ar ............................................................................ 54 4.2 Geologia ........................................................................................................ 57 4.2.1 Litoestratigrafia ........................................................................................ 57 4.2.1.1 Complexo Granítico Cunhaporanga .................................................. 57 4.2.1.1.1 Domínio Serra Abaixo-Alagados (NPcsaa)................................. 59 4.2.1.1.2 Domínio Jotuba-Pitangui (NPcjp) ............................................... 59 4.2.1.1.3 Granito Serra do Carambeí (GSC) ............................................. 60 4.2.1.1.3.1 Álcali-feldspato granitos (NPcsc1) ........................................ 60 4.2.1.1.3.2 Fácies de borda (NPcsc2) .................................................... 63 4.2.1.2 Grupo Castro .................................................................................... 66 4.2.1.3 Formação Furnas .............................................................................. 67 4.2.1.4 Rochas intrusivas básicas a intermediárias ...................................... 70 4.2.1.5 Coberturas cenozóicas ..................................................................... 70 4.2.2 Tectônica ................................................................................................. 75 4.3 Geomorfologia ............................................................................................... 76 4.3.1 Sub-bacia do rio Jotuba .......................................................................... 79 4.3.1.1 Hipsometria ....................................................................................... 79 4.3.1.2 Declividade ....................................................................................... 80 4.3.2 Sub-bacia de contribuição direta ............................................................. 83 4.3.2.1 Hipsometria