5 NATURAL RADIOACTIVITY OF ROCKS “ Radioaktivitas Radioaktivitas Alami batuan 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 atom sebab massa tiap partikel inti kira-kira 1800 x massa sebuah elektron. Radioaktivitas Radioaktivitas merupakan proses peluruhan isotop ke isotop lainnya yang terjadi secara spontan di dalam sebuah atom . Hal ini terjadi pada isotop yang tidak stabil , apabila energi yang kuat menumbuk menumbuk isotop tersebut tersebut maka akan 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 sambil memancarkan memancarkan partikel alpha 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 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 l ebih -15 lebih besar dari (kira-kira) 5x10 m. Bila jarak pisah lebih kecil dari nilai tersebut, 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 inilah yang disebut radioaktivitas. 55
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 neutron yang berbeda banyaknya, mulai dari 13 sampai 19 (lihat tabel 5-1 dibawah) Tabel 5-1. Komposisi inti berbagai isotop fosfor Isotop 28
P P 28 P 28 P 28 P 28 P 28 P 28
No.Massa (A) 28 29 30 31 32 33 34
No.Atom (Z) 15 15 15 15 15 15 15
Jumlah neutron (N) 13 14 15 16 17 18 19
N/Z
Sifat inti
13/15 14/15 15/15 16/15 17/15 18/15 19/15
radioaktif
Stabil 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 sebuah anti neutrino v. Anti neutrino adalah partikel elementer yang mempunyai massa hampir sama dengan nol dan tidak bermuatan listrik sehingga sangat sukar 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 nomor massanya tetap. Dalam peluruhan β , jumlah tenaga partikel β dan v selalu tetap yaitu sebesar selisih massa antara induk dan anak luruh. Tenaga total tersebut dibagi dua secara bervariasi di antara partikel β sedemikian hingga terbentuk spektrum β- mulai dari tenaga nol sampai dengan suatu tenaga maksimum. 56
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 2 inti 4 He .
Sebagai akibat peluruhan α akan dihasilkan inti baru dengan nomor atom berkurang dua dari inti semula dan nomor massanya berkurang empat. peluruhan γ γ - + setelah inti memancarkan partikel β ,β , α atau setelah peristiwa tangkapan elektron, 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 memancarkan sinar γ tidak berubah atau tetap.
57
Sifat-sifat sinar α,β, dan γ 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 paling lemah. - 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
58
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 : N (t ) = N 0 exp(−λ .t )
N(t) N0
λ
(5.5)
= banyaknya atom yang tersisa pada saat waktu t = banyaknya atom mula-mula -1 = tetapan peluruhan ( satuan s )
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. N Setelah waktu paruh T 1/2 diperoleh N(t) = 0 ; maka 2 N 0 = N 0 exp(−λ .T 1 ) 2 2 1 = exp(−λ .T 1 ) 2 2 1 ln = ln(exp(−λ .T 1 )) 2 2 1 ln = −λ .T 1 2 2 ln 2 = λ .T 1 2
T 1 = 2
ln 2
λ
≈
0,693
λ
(5.6)
59
Aktivitas Radioaktif
Aktivitas bahan radioaktif didefinisikan sebagai banyaknya peluruhan per satuan waktu . Aktivitas sebanding banyaknya bahan radioaktif dirumuskan dengan persamaan : dN − = λ . N 0 . exp( −λ .t ) (5.7) dt 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 226 detik yang terjadi dalam 1 gram dari Ra . Satuan ini dinamakan Curie sebagai 10 penghormatan kepada keluarga Curie . 1 Curie (Ci) = 3,7 x 10 partikel / detik ) , satuan SI dari aktifitas adalah Becquerel (Bq) dimana 1 Bq = 1 partikel / detik . 10 1 Ci = 3,7 x 10 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)
N : jumlah mula-mula inti i i
λ : konstanta peluruhan inti i i
i = 1.. n Di dalam praktik disiplin ilmu geofisika , radiasi partikel gamma sangat dipakai karena memiliki tingkat penetrasi batuan yang tinggi dibandingkan radiasi partikel alpha dan beta yang tingkat penetrasi batuannya sangat rendah . Hal ini -11 -13 karena partikel gamma memiliki panjang gelombang antara 10 ... 10 m atau 19 21 setara dengan frekuensi sekitar 10 ... 10 Hz. Hubungan antara energi gelombang elektromagnetik terhadap frekuensi dapat dinyatakan dengan persamaan : E=h.v
(5.9) -34
h = konstanta Planck ( 6,6256 x 10 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 mineralmineral 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 .
60
Interaksi sinar γ 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 Compton 2. 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 10 keV;hamburan Compton penting untuk daerah jangkauan tenaga yang sangat lebar, sedang pasangan produksi hanya penting untuk tenaga 2
sinar γ > 1,022x10 keV. 3
Efek fotolistrik
Efek fotolistrik adalah interaksi antara foton γ dengan sebuah elektron yang terikat kuat dalam atom yaitu elektron pada kulit bagian dalam suatu atom, biasanya kulit K atau L. Foton γ akan menumbuk elektron tersebut dan karena elektron 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 -W E0 = 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 oleh elektron pada kulit berikutnya dan seterusnya. Penataan kembali konfigurasi
61
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 yang terikat 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 menyerahkan sebgaian tenaganya kepada elektron dan kemudisan terhambur menurut sudut θ terhadap arah gerak foton γ mula-mula. Secara sederhana hal ini dapat digambarkan 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 diam dan 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 terhambur setelah tumbukan merupakan fungsi tenaga hamburan : E 0 E γ = 1 + ( E 0 mo c 2 )(1 − cosθ ) Dimana :
γ mula-mula
γ yang
dan sudut
E= tenaga sinar γ terhambur E0= tenaga sinar γ mula-mula m0 = massa diam elektron c= laju cahaya dalam hampa θ = sudut hamburan
62
Pasangan produksi
γ yang bertenaga cukup tinggi melalui medan listrik yang sangat kuat di sekitar inti atom (medan coulomb inti) maka foton γ tersebut akan Apabila suatu foton
-
+
lenyap 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 sifat fisis 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 radioaktif 1. 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).
63
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) Andhidrit Salt Batubara
Radioaktif rendah (32.5-60 API)
Radioaktif sedang (60-100 API)
Radioaktif tinggi (>100API)
Batupasir Batugamping dolomit
Batuan granit Lempung pasiran Serpih pasiran Gamping lempungan
Batuan serpih Abu vulkanik bentonit
Tabel 5.3. Tiga iipe radionuclides alami yang biasa ditemukan pada batuan di kerak bumi :
Uranium series Thorium Series Potassium isotope
Parent
T1/2 in years
238
4.5 x 10 9 7.1 x 10 9 1.4 x 10 9 1.3 x 10
U 235 U 232 Th 40 K
9
End of series 206
Pb Pb 208 Pb 40 89% Ca (β-) 40 11% Ar (e-capture) 205
Gambar berikut ini adalah urutan peluruhan inti atom Uranium dan Thorium sampai pada kondisi kesetimbangannya :
64
Deret Uranium :
Gambar 5.9 Deret peluruhan Uranium 238.
Gambar 5.9 Deret peluruhan Uranium 235.
65
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 .
66
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 214 khas dari atom. Seperti 1,46 MeV untuk K, 1,76 MeV untuk U (dari bismuth Bi ) 2,61 208Th MeV untuk Th ( dari thallium ).
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 , hal ini 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 ( banyak terdapat pada batuan mafic) . 67
Gambar 5.13. Abd El-Naby and Saleh, 2003: Granites and Pegmatites from the Egyptian desert
Kandungan atau komposisi dari unsur tersebut didalam batuan biasanya -6 dituliskan kedalam bentuk ppm untuk Uranium dan Thorium ( 1 ppm = 10 kg U atau K untuk 1 kg massa batuan ) dan ke dalam prosentase (%) untuk Potassium ( -2 1% = 10 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 posfat c. secara umum berhubungan dengan batuan beku asam (sekitar 4,65 ppm) , uranium bertambah pada saat proses peleburan. Uranium terbentuk oleh 2+ larutan endapan garam , khususnya dari ion uranyl (UO 2 ) . 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
68
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
69
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 : f eldspar, mica, glauconite, monazite, dan zircon) terdapat dalam batuan klastik (clean clastic rocks). 1. Korelasi berdasarkan intensitas radiasi sinar gamma
70
2. Beberapa nilai V sh yang dipublikasikan oleh Fertl (1983); ∆ I V SH = 0.083 ⋅ ( 23.7⋅∆ I γ − 1.0) V SH = 3.0 − 2.0 ⋅ ∆ I γ V SH = 0.33 ⋅ (2 2⋅∆ γ − 1.0) I
V sh = 1.7 − [3.38 − ( ∆ I γ + 0.7) 2 ]
1 / 2
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 71
