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Sistema de datação (Laboratório de Espectrometria Gama e Luminescência - Legal)

 

 

Descrição

O sistema para datação por luminescência divide-se em: 1. detector de germânio hiperpuro para espectrometria gama de baixa contagem (HPGe Detector), blindado com chumbo, munido de mecanismo de resfriamento por N2 líquido e registro computadorizado de espectro (Figura 3); 2. Dois medidores automatizados de luminescência (Figura 4), via luz azul e infravermelha, com irradiação por fonte β (90Sr/90Y) e carrossel para alojamento simultâneo de até 48 alíquotas (Automated TL/IRSL/Blue OSL System Model Risø TL/OSL-DA-20); 3. acessório para medidas de luminescência opticamente estimulada (LOE), em grãos individuais (Risø TL/OSL-DA-20 Single Grain OSL Attachment), via laser verde (532 nm), com sistema de posicionamento X-Y automático e capacidade para acondicionar 100 grãos por disco (até 4800 grãos por seqüência); 4. acessório com laser violeta Roithner (405 nm) e 54. capela para ensaios de pré-preparação de amostra (purificação de quartzo) para medição de LOE, incluindo separação de minerais em líquidos densos e ataques em HCl e HF.

 

Figura 3. Detector de germânio Canberra, instalado no pavimento térreo do Laboratório de Espectrometria Gama e Luminescência (Legal).
Figura 4. Leitor de luminescência Risoe, instalado no pavimento superior do Laboratório de Espectrometria Gama e Luminescência (Legal).


Abrangência de utilização

A datação LOE, com uso do protocolo SAR (Single-Aliquot Regeneration), constitui o método geocronológico mais confiável para sedimentos terrígenos quaternários. Ela só é possível, em tempo aceitável, mediante o equipamento Risoe System. Tem sido aplicada na pesquisa de aspectos do Quaternário como: cronologia de indicadores paleoclimatológicos e de mudanças no campo magnético, dinâmica de sistemas deposicionais, expansão de populações humanas e evolução do relevo.


 


Como é feita a datação LOE?

A determinação de idade via luminescência requer a estimativa de duas quantidades, dose equivalente de radiação e dose anual de radiação (Eq. 1).

 

Eq. 1


A medida da primeira quantidade depende de sistema de dosimetria de radiação por luminescência aqui solicitado, e a da segunda, do espectrômetro de raios gama. A aquisição de frações ou grãos minerais para estimativa de doses equivalentes envolve ataques químicos e separação densimétrica, livres de exposição à luz (comprimentos de onda abaixo do vermelho), o que exige capela dedicada, em sala sob luz vermelha.

 

Objetivos científicos

Os objetivos da criação do Legal incluem: 1. implantação no país de rotina de datação de sedimentos por LOE-SAR, em alíquotas e grãos individuais na fração areia; 2. realização de pesquisa básica em datação por luminescência, com destaque para a extensão do protocolo SAR para outros minerais, além de quartzo e feldspato; 3. desenvolvimento de novas aplicações da luminescência à geologia, como o uso de sinais TL como geotermômetros e da sensibilidade LOE em quartzo como marcador aplicado à análise de proveniência e correlação estratigráfica, em rochas de quaisquer idades.

 

Medidas do espectrômetro gama são necessárias para o cálculo das doses anuais de radiação (taxas de dose) utilizadas na datação LOE. Mas os teores de radionuclídeos nele medidos podem servir também para discriminar sedimentos de características genéticas distintas, o que configura potencial da espectrometria gama para análise de proveniência e correlação estratigráfica. Destaca-se ainda a aplicação da espectrometria para monitoramento da radiação ambiental.

Competitividade internacional

A distribuição de equipamento de datação LOE-SAR (Risoe) nos continentes e nos principais países emergentes (os BRICs: Brasil, Rússia, Índia e China) é apresentada na Tabela 1.

 

Os quatro únicos sistemas Risoe atualmente disponíveis (2011) no Brasil pertencem ao Instituto de Radioproteção e Dosimetria (Rio de Janeiro, RJ), ao Instituto de Pesquisas Nucleares (IPEN, São Paulo, SP), ao Instituto da Física da USP (São Paulo, SP) e à Universidade Federal do Estado de São Paulo (Unifesp- Santos, SP), estes dois últimos recém-adquiridos. As três primeiras instituições atuam na pesquisa em física. Desse modo, não havia no país sistemas Risoe em operação voltados para datação LOE, cenário que começou a mudar entre 2011 e 2012 com a entrada em rotina de equipamentos Risoe em dois laboratórios, o da Unifesp, coordenado pela Dra. Sônia H. Tatumi, e o do IGc-USP, financiado pelo presente projeto FAPESP.

 

Tabela 1. Distribuição de sistemas Risoe por continente e por país (BRIC)

A implantação de dois laboratórios com sistema Risoe, rotina SAR e datação de grãos individuais possibilitará ao Estado de São Paulo dispor do mesmo patamar instrumental de laboratórios de alto nível no exterior, tais como o Nordic Laboratory for Luminescence Dating (Aarhus University, Dinamarca), o Radiation Dosimetry Laboratory (Oklahoma State Universtity, EUA), o Luminescence Geochronology Laboratory (Los Alamos National Laboratory, EUA), o Research Laboratory for Archaeology and the History of Art (University of Oxford, Reino Unido) e o OSL Dating Laboratory (Australian National University, Austrália).

 

Além do estabelecimento de rotina para datações LOE-SAR, o Legal propõe-se a induzir a implantação de linhas de pesquisa incipientes ou inexistentes no Brasil, dentre as quais se destacam a pesquisa básica em datação por luminescência e novas aplicações da luminescência à geologia. Entre as novas aplicações propostas nos últimos anos, incluem-se a geocronologia de materiais vulcânicos, de crateras de impacto meteorítico e de falhas.

 

A experiência técnica necessária à implantação de laboratório de luminescência no IGc-USP tem sido adquirida mediante projetos de colaboração do pesquisador responsável e pesquisadores associados com investigadores do Radiation Dosimetry Laboratory (Dra. Regina DeWitt, Oklahoma State University) e do Luminescence Geochronology Laboratory (Dr. Michael Blair, Los Alamos National Laboratory). Apesar de recente, a experiência do grupo na aplicação da LOE/TL à geologia vem sendo materializada em artigos publicados e submetidos para publicação em periódicos internacionais.

 

Frente ao crescimento da datação de sedimentos terrígenos na pesquisa do Quaternário brasileira, e à inexistência, até então, de equipamentos Risoe voltados à datação LOE, parte desta demanda analítica vinha sendo atendida mediante encomendas a laboratórios internacionais, o que, no entanto, representava fonte volumosa de gastos pelas instituições de fomento. A implantação de laboratório de datação LOE no IGc-USP é portanto também vantajosa do ponto de vista econômico, haja visto o custo elevado das datações LOE-SAR em laboratórios de alto nível no exterior (cerca de US$1000,00/amostra). Este custo deve-se mais ao grande número de procedimentos laboratoriais, os quais devem ser realizados por especialista, do que ao preço de aquisição e manutenção dos equipamentos. Um cálculo simples é bastante ilustrativo da economia que a compra do equipamento de datação poderá representar para as instituições de fomento nacionais: nos últimos três anos antes da chegada dos equipamentos, o núcleo de pesquisa responsável por este projeto no IGc-USP realizou a datação de 63 amostras de sedimentos pelo método LOE-SAR. Parte destas datações foi executada durante estágios no exterior e parte como serviços contratados. Se for considerada somente essa segunda forma de pagamento, o montante gasto pela datação destas amostras é o suficiente para cobrir metade do custo do equipamento TL/IRSL/Blue OSL System Model Risø TL/OSL-DA-20 (sem o acessório para medidas em grãos individuais), estimado em US$ 120.000,00.

Cooperações internacionais

Na escassez de laboratórios congêneres no Brasil, o Legal tem sentido a necessidade de abrir-se a cooperações com laboratórios estrangeiros. A inserção internacional do grupo de pesquisa do Legal é estimulada também por pelo menos três outras razões: 1. laboratórios com esta linha de atuação em geral são nucleados em grupos de pesquisa multidisciplinares e emergentes dedicados ao Quaternário, portanto com caráter não-comercial, o que, acoplado à elevada demanda analítica em escala mundial (Figura 2), tem favorecido o crescimento de colaborações internacionais em detrimento das simples prestações de serviços; 2. colaborações entre laboratórios têm sido prática constante para a proposição e teste de protocolos de datação LOE, uma vez que estas tarefas envolvem idealmente as diferentes especificidades de aplicação do método de cada laboratório. 3. o destaque de cada grupo ou laboratório no cenário científico internacional é diretamente proporcional à capacidade analítica e diversidade de temas de pesquisa, o que pressupõe colaborações. É neste contexto que a internacionalização tem moldado o perfil de atuação do Legal nestes seus primeiros anos de funcionamento, conforme demonstra o Quadro 5, sem prejuízo da prioridade ao atendimento da comunidade científica nacional, sobretudo do Estado de São Paulo.

 

Quadro 5. Colaborações científicas internacionais em andamento ou implementação no Legal

 

Estas colaborações internacionais têm facilitado à equipe científica do Legal o acesso irrestrito a acervos de dados e amostras relacionados a temas de grande relevância e impacto, cuja obtenção requereu investimentos de longo prazo por parte das instituições do exterior. Outro ponto muito positivo é que maior parte destas colaborações envolve a participação de estudantes de pós-graduação brasileiros.

Tabela de preços e prioridades de atendimento

Conforme decisão da Comissão de Gestão Interinstitucional do projeto EMU, oficiada à FAPESP em dezembro de 2012, as proporções de tempo de dedicação do laboratório e os preços cobrados obedecem a escala, baseada no tipo de demanda, estabelecida no Plano de Gestão atualizado (item 5.4):

As prioridades 1A, 1B, 2 e 3 referem-se a análises realizadas pelo próprio usuário, sob instrução e supervisão do corpo técnico do laboratório. Análises encomendadas ao laboratório, como prestação de serviços, encaixam-se na prioridade 4, independentemente de instituição ou órgão de fomento.

Como agendar o uso?

Para agendar o uso ou solicitar serviços do Legal, deve-se contactar a técnica especialista do laboratório Luciana Nogueira, por correio eletrônico (legal@usp.br) ou telefone ((0xx11)3091-0497). Pede-se, antes, consultar nesta página a tabela de custos e prioridades de atendimento (subitem 7.1.7) e as normas de utilização previstas no Plano de Gestão do projeto (item 5).

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