GRAVIMETRIAINTEGRANTES:CABRERA MERIDA JOSE FELIXTORREZ LOPEZ VALERIARODRIGUEZ SALAZAR BERTHAGALLARDO TORREZ BERNAVE ANGELSABINA MAMANI GARECA

GRAVIMETRIA Introducción.-

La gravimetría es un método geofísico potencial muy importante para la prospección de depósitos minerales y exploración de hidrocarburos. Este método aprovecha las diferencias de la aceleración de la gravedad en distintos sectores a expensas del contraste de densidades causado por la presencia en profundidad de cuerpos mineralizados y estructuras que ponen en contacto cuerpos de génesis y procedencia diferente. La gravedad normal (promedio) en la tierra es 9,8066 m/s2. Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada generando de este modo valores denominados anómalos que pueden ser detectados y mapeados con la finalidad de inferir la presencia de estos depósitos minerales.

El gravímetro es un instrumento que puede medir diferencias muy finas en la gravedad. Básicamente un gravímetro es una “balanza” porque mide el peso de un objeto, siendo el peso la masa del mismo por la aceleración de la gravedad de esa ubicación. Esto quiere decir que si nos situamos en un sector con mayor gravedad la balanza marca a un valor relativo mayor, porque el objeto sufre una mayor fuerza de atracción gravitacional.

Concepto de Gravimetría.-

La prospección gravimétrica es un método geofísico que se basa en el estudio de las propiedades del subsuelo mediante la medida y el análisis del campo gravitatorio en la superficie de la corteza terrestre.

Consiste en la medida muy precisa de la aceleración de la gravedad en distintos puntos, registrando variaciones anómalas que pueden suponer cambios de la densidad del terreno. Al estudiar la distribución del campo gravitacional, se revelan perturbaciones, que son anomalías gravitacionales relacionadas con las distribuciones de masa de los distintos cuerpos geológicos.

Con los modelos matemáticos adecuados, nos permiten conocer cuantitativamente los contrastes de densidad y geometría de los cuerpos perturbadores. Éstos pueden ser cuerpos magnaticos intrusivos, límites litológicos, cuencas sedimentarias, cambios del grosor de la corteza.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

a. Geoide: Es una superficie de nivel (superficie física)

b. Elipsoide: Superficie matemática

GEOIDE

Este definido como la superficie que coincide con la superficie de mar (asumiendo la inexistencia de corrientes oceánicas, etc.), es utilizado como una superficie de referencia para las alturas; el Nivel Medio del Mar (NMM).

Al contrario que el elipsoide, el geoide no se puede crear matemáticamente o utilizarse en cálculos porque su forma depende de la distribución irregular de la masa dentro de la tierra

La gravedad decrece con la distancia al centro de la Tierra.

Déficits de masa: el geoide se deprime

Excesos de masa: el geoide asciende

GEOIDE

ELIPSOIDEEs una figura matemática que representa la superficie de la Tierra, es fácil de utilizar. Se utiliza para sistemas de coordenadas horizontales. El elipsoide se define mediante los siguientes parámetros

Semieje ecuatorial o mayor

Semieje polar o menor

La relación entre ambos da el achatamiento

CAMPO GRAVIMETRICO

La “Ley de la Gravitación Universal de Newton”, establece que la fuerza (F) de atracción mutua entre dos partículas de masa m1 y m2 es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) entre ellas.

Es decir Isaac Newton afirmaba que la gravedad era una fuerza instantánea

CAMPO GRAVIMETRICO EN FISICA RELATIVISTA

Einstein llego a la explicación de que la gravedad estaba presente en todos lados donde existiera un cuerpo, no se trataba de una fuerza en si, sino de geometría, la presencia de un cuerpo en el espacio deformaba el espacio-tiempo y era esta deformación lo que atraía a los cuerpos entre ellos.

POTENCIAL.-

Desplazamiento (dr) es el resultado de un trabajo W ejercido por el campo gravitatorio generado por M

El potencial U de la masa M es la cantidad de trabajo necesario para traer la partícula de masa unitaria desde el infinito a una distancia dada r

A una distancia r el potencial gravitatorio generado por M es U

Potencial gravitatorio de la Tierra

El campo gravitatorio terrestre ejerce un trabajo al mover una partícula de masa unitaria desde U a dU (desde una superficie equipotencial a otra) (en una Tierra esférica, homogénea, que no rota)

GRADIENTE• Gradiente corresponde a la fluctuación (Variación de

intensidad, de medida) de la gravedad por unidad de longitud

• Los gradientes altos de la anomalía observada son de interés particular porque estos gradientes a menudo permiten las menos ambiguas interpretaciones acerca de la profundidad, la ubicación y la inclinación de los lados extremos del cuerpo causante de la anomalía. En circunstancias favorables la asimetría de los gradientes puede entregar las informaciones útiles acerca de la geometría del cuerpo causante de la anomalía.

ANOMALIAS GRAVIMETRICAS• La diferencia entre el valor real de la aceleración de la gravedad medido en

una localización y el valor pronosticado por un modelo particular del subsuelo. Las anomalías gravimétricas se determinan generalmente mediante el ajuste del valor conocido de la aceleración de la gravedad (absoluta) en una estación de referencia, mediante correcciones de Bouguer, de aire libre o de otro tipo, y la substracción del valor predicho final de la medición.

• Puede ser:• Anomalía gravimétrica positiva.- valor real mayor que el teórico. Por

ejemplo con yacimientos de minerales de mayor densidad, fondos oceánicos.

• Anomalía gravimétrica negativa.- valor real menor que el teórico, materiales con poca densidad, por ejemplo yacimientos salinos, zonas montañosas.

• Asumamos que el geoide de altura N con respecto al esferoide es debido a una masa anómala dM. Si dM representa el exceso de masa, el equipotencial es movido hacia afuera y habrá un geoide con alguna altura (N > 0); en cambio, si dM representa un déficit de masa, N < 0 y habrá un geoide bajo.

• Hasta ahora ha sido asumido que las mediciones a nivel del mar (es decir, el geoide actual) estaban disponibles. A menudo este no es el caso. Si, por ejemplo, g es medido sobre la superficie de la Tierra en una altitud h se tiene que hacer la siguiente corrección:

• Para g a nivel del mar esta corrección equivale a dgFA = −0.3086h mgal o 0.3086h ×10−5 ms−2 (h en metros). Notemos que esto supone que no hay masa entre el observador y el nivel del mar, de ahí el nombre corrección del “aire libre”.

• La anomalía del aire libre es entonces obtenida por la corrección para alturas sobre el nivel del mar y por sustraer el campo de gravedad de referencia (en mgal)

• ∆gFA = gobs − dgFA − g0(λ) = (gobs + 0.3086h) − g0(λ)

Anomalía de Bouguer

• La corrección del aire libre no corrige si hay alguna masa adicional entre el punto de observación y el nivel del mar. Sin embargo, sobre la Tierra a una cierta elevación, habrá una masa (incluso aunque a menudo es compensada). En lugar de estimar la verdadera forma de, digamos, una montaña sobre la cual la medición es hecha, a menudo se recurre a lo que es conocido como la “aproximación de placa (slab)” en la cual simplemente se asume que las rocas tienen una extensión horizontal infinita. La corrección de Bouguer está dada por

• dgB = 2πGρh

• Donde G es la constante gravitacional, ρ es la densidad promedio asumida de la roca en la corteza y h es la altura sobre el nivel del mar. Para G = 6.67 × 10−11

m3kg−3s−2 y ρ = 2700 kgm−3

obtenemos una corrección de 1.1×10−6 ms−2 por metro de elevación (o 0.11h mgal, h en metros). Si la aproximación de placa (slab) no es satisfactoria, por ejemplo cerca de la cima de la montaña, se tiene que aplicar una corrección de terreno adicional.

• La corrección de Bouguer tiene que ser restada, dado que se quiere remover los efectos de una atracción extra. La corrección de Bouguer es habitualmente sustraída después de la aplicación de la corrección del aire libre. Ignorando la corrección de terreno, la anomalía de la gravedad de Bouguer está entonces dada por

• ∆gB = gobs − dgFA − g0(λ) − dgB = ∆gFA − dgB

• En principio, con la anomalía de Bouguer hemos tomado en cuenta la atracción de todas las rocas entre el punto de observación y el nivel del mar, y ∆gB entonces representa la atracción gravitacional del material bajo el nivel del mar. Los mapas de la anomalía de Bouguer son típicamente usados para estudiar la gravedad en los continentes mientras que la anomalía del aire libre es comúnmente usada en regiones oceánicas

Isostasia y la corrección isostática

Instrumentos gravimétricos

Gravímetros o gradiometros.-

Instrumento diseñado para medir la gravedad ya sea su valor absoluto o la diferencia de gravedades entre dos puntos.

Los gravímetros se utilizan en la exploración de petróleo y minerales, sismológicos, geodesia, análisis geofísico y otras investigaciones geofísicas.

Figura Nº1 Gravímetro CG-5 Gravímetro relativo

Gravímetros Absolutos.-

Existen muchos métodos para medir de forma directa la gravedad, pero son pocos los que logran la exactitud necesaria en geofísica y geodesia. Dentro de los gravímetros absolutos los más comunes son los de caída libre, tiro vertical y los péndulos.

Figura Nº2 Terreno para Gravímetros Absolutos

Tipo caída libre.-

Es un gravímetro absoluto optimizado para la adquisición rápida de datos y la portabilidad en aplicaciones al aire libre. El instrumento permite la operación en condiciones de campo áspero, en sitios abiertos al aire libre o con mucho sol, en la nieve y con bastante viento. Nivelación automática.

Figura Nº3 Gravímetros Absolutos

Tipo péndulo.-

Gravímetro HOLKECK-LEJAY

Es un dispositivo de alta sensibilidad diseñado para medir la gravedad de la tierra y su variación entre diferentes lugares.

Figura Nº4 Gravímetro Holkeck-Lejay

Gravímetros Relativos.-

Los gravímetros relativos mide la diferencia en la gravedad entre dos mediciones. Para fines exploratorios es suficiente emplear instrumentos relativos.

Figura Nº5 Terreno para Gravímetros Relativos

Gravímetro LACOSTE-ROMBERG.-

El principio de funcionamiento de este gravímetro consiste en igualar el momento del muelle lo cual produce un aumento de la sensibilidad de gravímetro, lo cual se traduce en unas mediciones muy precisas de los incrementos de la gravedad.

Figura Nº6 Gravímetro LACOSTE-ROMBERG

Gravímetro Marino.-

Este instrumento fue concebido para realizar mediciones en forma remotas, pues se lo fija en el fondo del mar en una cámara especial y mediante un cable se controla y se mide desde un barco cercano.

Figura Nº7 Gravímetro Marino

Gravímetro de HARTLEY

El gravímetro de HARTLEY se constituye de un peso suspendido de un resorte. Por variaciones en la aceleración gravitatoria de un lugar al otro el resorte principal se mueve y puede ser vuelto a su posición de referencia por medio de un movimiento compensatorio de un resorte auxiliar o de regulación manejable por un tornillo micrométrico.

Figura Nº8 Gravímetro de HARTLEY

APLICACIÓN:

Las aplicaciones de la Gravimetría son entre otras las siguientes: GRAVIMETRÍA GEODESIA.- Parte de geología que determina de

forma matemática la figura y magnitud de la tierra se ocupa a construir los mapas correspondientes .

GRAVIMETRÍA GEOFÍSICAS.- Parte de la geología que estudia la estructura y composición de la tierra y los agentes físicos que la modifican.

GRAVIMETRÍA APLICADA A INGENIERÍA CIVIL.- La topografía de la construcción de la tierra

GRAVIMETRÍA ARQUEOLOGÍA.- Sirven para el estudio de los sedimentos de los ser orgánicos

GRAVIMETRÍA PATRIMONIO.-.

UNIDADES: La Unidad del Sistema Internacional para la

aceleración de la gravedad es m/s2.

Tradicionalmente "g" ha sido medida en GAL (en honor a Galileo Galilei) y miliGAL, siendo su equivalente: gal = 1 cm s-2.

La palabra gal se deriva de Galileo pero no es una abreviatura y su notación es una g pequeña. (Bomford 1972).