El Método Gravimétrico

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EL-MÉTODO-GRAVIMÉTRICO.

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  • EL MTODO GRAVIMTRICO

  • EL MTODO GRAVIMTRICOPRINCIPIOS GENERALES El campo gravitatorio terrestre, o gravedad, no es ms que un caso particular de la ley de atraccin universal por lo que se pueda decir que el peso de un cuerpo es igual a la atraccin de la Tierra sobre dicho cuerpo, es decir, aplicado la ley de Newton:

  • Donde m y M son las masas del cuerpo considerado y de la Tierra r el radio terrestre; G la constancia de gravitacin universal, igual

    y g la aceleracin de la gravedad.

  • La aceleracin g de la gravedad se expresa en cm seg-2 o gales, en honor de Galileo. La unidad utilizada prcticamente en prospeccin es el miligal (10-3gal), que difiere poco de 10-6g (los geofsicos americanos utilizan normalmente la unidad gravimtrica u.g. equivale a 0,1 mgal) si la tierra fuese homognea, perfectamente esfrica y permaneciese inmvil en un espacio completamente vaco, g sera constante sobre toda su superficie. Sin embargo en realidad g varia apreciablemente de unos puntos a otros de la tierra.

  • La Prospeccin Gravimtrica consiste en medir g (o sus variaciones para, a continuacin, aplicar a los valores brutos (observados) un cierto nmero de correcciones para eliminar la influencia de otros cuerpos celestes y de la rotacin y forma de la Tierra, con objeto de obtener las anomalas cuyo origen se deba nicamente a variaciones de densidad en el subsuelo.En el cuadro de la figura 4 se indican los rdenes de magnitud de la densidad de las rocas ms frecuentes.

  • Obsrvese que la densidad media de las arcillas, margas y areniscas es 2,2 (gr cm-3) aproximadamente, 2,5 la de calizas y dolomas, 2,7 la de las rocas del zcalo y, por fin, 2,9 la correspondiente a las lavas.

  • LOS APARATOS DE MEDIDAEl instrumental empleado en Gravimetra puede clasificarse en tres grandes grupos segn el tipo de observaciones que permiten realizar. Podemos distinguir:- los pndulos que dan el valor absoluto de g;- las balanzas de torsin, que miden el gradiente horizontal de la gravedad (dg/dx) y que por lo tanto indican la direccin de mxima variacin de g para un desplazamiento horizontal de la unidad de longitud.

  • - El valor de este gradiente se expresa en eotvos, que corresponde a una variacin de g de 1 miligal cada 10 km;los gravmetros, que determinan las variaciones de g entre diferentes estaciones.- Los gravmetros permiten obtener los mayores rendimientos y actualmente son los nicos aparatos utilizados en prospeccin.

  • Su principio de funcionamiento es, muy sencillo: el peso de una pequea masa se compensa por medio de un resorte del que se miden sus variaciones de longitud, En esencia, se trata, pues, de dinammetros extraordinariamente perfeccionados.Los gravmetros modernos (fig. 5) son de pequeo tamao, robustos y muy cmodos de manejar: una lectura requiere menos de un minuto. Su precisin es muy elevada: del orden de 0,01 mgal.

  • Sin embargo, si no llevan un sistema que compense los efectos de la variacin de la temperatura ambiente, la precisin disminuye hasta 0,05-0,1 mgal cuando estas variaciones diarias de temperatura ambiente alcanzan los veinte grados.

  • Los gravmetros presentan una pequea deriva debida principalmente al envejecimiento del resorte y a las sacudidas que sufre al transportarlo. El valor de esta deriva se determina volviendo peridicamente a una base de referencia; para corregir su efecto de las observaciones se reparte el valor de deriva observado en el curso de un recorrido completo de ida y vuelta; se admite que la deriva varia linealmente en un intervalo de tiempo de algunas horas.

  • LAS CORRECCIONES1 Correccin de atraccin luni-solarLa atraccin del sol y la luna provocan una perturbacin (marea gravimtrica) variable a lo largo del da que puede alcanzar un valor de 0,3 mgal. La correccin que es necesario efectuar viene dada en tablas publicadas con anterioridad. En la prctica, esta perturbacin se suma a la de deriva instrumental y se elimina con ella.

  • 2 Correccin por latitud La fuerza centrfuga debida a la rotacin de la Tierra y su aplanamiento causan una variacin de g con la latitud. As, g vale aproximadamente 978 gales en el ecuador y 983 gales en los polos.A lo largo de un meridiano, la variacin de g viene dada por0,81 sen 2 mgal por kmEsta variacin, nula en el ecuador ( =0) y en los polos (2 =180), alcanza un valor de 0,1 mgal por cada 123 m de desplazamiento en direccin norte-sur a los 45 de latitud.

  • 3 Correccin por alturaLa correccin por altura es la suma algebraica de las correcciones de aire libre y de Bouguer.a)Correccin de aire libre: Como la gravedad vara en razn inversa del cuadrado de la distancia al centro de la Tierra, la correccin de aire libre tiene por objeto reducir el valor de g al que se observara si la estacin considerada se encontrase en la cota 0 en lugar de en la cota z.Esta correccin vale 0,3086 mgal cada metro. Es positiva para z positivo.

  • b)Correccin de Bouguer: La correccin de Bouguer hace ntervenir las capas de terreno de densidad situadas entre las cotas z y 0 cuyo efecto no se haban tenido en cuenta en la correccin de aire libre.Esta correccin vale 0,0419 mgal por metro.Si la densidad de los terrenos superficiales es de 2,3 y la cota z de la estacin es positiva (como normalmente sucede), la correccin por altura es por lo tanto igual a: 0,3086-0,0419 2,3, es decir, aproximadamente 0,2 mgal cada metro.

  • 4 Correccin topogrficaEl relieve (taludes, fosas, colinas, valles) alrededor de la estacin influye en el valor de g observado. Su influencia es tanto mayor cuanto ms prximos estn estos accidentes a la estacin, por lo que evidentemente lo primero que hay que hacer es situar las estaciones en zonas lo ms llanas posible.

  • La correccin topogrfica consiste en allanar los relieves y llenar las depresiones en un radio de aproximadamente 20 km alrededor de la estacin. Alturas y depresiones se descomponen en elementos de forma geomtrica sencilla con objeto de facilitar el clculo de su influencia. Las perturbaciones debidas a los relieves se suman a las originadas por las depresiones; la correccin topogrfica es positiva.

  • LOS MAPAS DE RESULTADOS1. Mapa de la anomala de BouguerEl mapa de anomalas de Bouguer da, en cada estacin, la diferencia entre los valores corregidos de g de la estacin considerada y de otra estacin que se toma como referencia para todo el estudio.Constituye el documento bsico de toda prospeccin gravimtrica y a partir de l se efecta la interpretacin.A veces, en una misma prospeccin, se hacen varios mapas de anomalas Bouguer, cada uno de ellos correspondientes a un valor diferente de la densidad supuesta para hacer las correcciones.A partir del mapa de anomalas Bouguer se pueden Obtener los mapas de anomala residual y del gradiente vertical.

  • 2 Mapa de la anomala residualEl mapa de anomalas Bouguer est influido tanto por las anomalas de densidad de los terrenos sedimentarios, que son de extensin relativamente limitada, como por las existentes en el zcalo cristalino o metamrfico, que cubren una gran extensin. De ellas, slo las primeras son interesantes y el geofsico tratar de eliminar el efecto de las segundas del mapa de anomalas Bouguer; para ello se determina la anomala regional correspondiente a la influencia del zcalo, la cual se resta de la anomala de Bouguer, obtenindose as la anomala residual, cuyo origen est en las formaciones sedimentarias.

  • Conviene sealar que si en el zcalo existen variaciones litolgicas de pequea extensin, las anomalas que producen siguen apareciendo reflejadas en el mapa de residuales.Existen varios mtodos para escoger una anomala regional:Los mtodos grficos, que consisten en el "suavizado", bien de las curvas del mapa de anomalas de Bouguer, bien de los perfiles orientados segn la direccin de mxima variacin de la anomala (vanse las figuras 6 y 7);

  • - Mtodo de las medias aritmticas, en el que se toma como valor de la anomala regional en un punto la media de los valores de la anomala de Bouguer de las estaciones que rodean a la considerada; Diversos mtodos matemticos ms sofisticados.

  • 3 Mapas del gradiente verticalEl mapa del gradiente vertical o derivada primera tiene las siguientes ventajas:elimina automticamente la anomala regional;tiene poder de resolucin muy superior al del mapa de anomalas Bouguer. La figura 8 ilustra esta propiedad: tres masas esfricas prximas entre s dan una anomala nica en el mapa de Bouguer, pero estn perfectamente individualizadas sobre un mapa de gradientes.

  • Para estudios detallados, a veces se traza el mapa de segundas derivadas cuyo poder de resolucin es mayor todava.A veces, para poner ms claramente de manifiesto las estructuras profundas se efecta una, "prolongacin hacia abajo" de la anomala, es decir, se calcula el valor que tendra la anomala si se hubiesen efectuado las observaciones en las proximidades de la parte superior de la estructura. El mtodo tiene el riesgo de "prolongar demasiado bajo" es decir, hacer el clculo anterior para un plano situado por debajo de las estructuras.

  • LA INTERPRETACION1 Consideraciones generalesLa Prospeccin Gravimtrica es ante todo un mtodo de reconocimiento, y la Interpretacin cuantitativa, en el caso de una gran cuenca sedimentaria en que no existe ninguna perforacin, es prcticamente imposible. En estas condiciones hay que limitarse a efectuar una interpretacin cualitativa que permita delimitar las zonas donde merece la pena proseguir los trabajos de investigacin. Una vez efectuadas las primeras perforaciones se conocen las lineales generales de la geologa de la cuenca, y es posible emprender una interpretacin cuantitativa.

  • Cuando se efectan estudios de detalle (estructura en una cuenca sedimentaria zonas de tritur