Método gravimétrico
En esta entrada puedes aprender la teoría básica del método geofísico gravimétrico, sin embargo al ser un tema extenso, te dejamos varios subtemas que puedes visitar, a continuación.
El método gravimétrico (adquisición de la gravedad o exploración gravimétrica) es parte esencial de los métodos geofísicos y de la ciencia geofísica.
En el método gravimétrico (gravimetría) la geología del subsuelo se investiga sobre la base de las variaciones en el campo gravitatorio de la Tierra que surgen de las diferencias de densidad entre las rocas del subsuelo.
Un concepto subyacente es la idea de un cuerpo causal, que es una unidad de roca de diferente densidad de su entorno.
Un cuerpo causal representa una zona subsuperficial de masa anómala y causa una perturbación localizada en el campo gravitatorio que se conoce como anomalía de la gravedad (anomalía gravitatoria).
Un amplio rango de situaciones geológicas da lugar a zonas de masa anómalas que producen anomalías de gravedad significativas.
A pequeña escala, el relieve enterrado en una superficie rocosa, como un valle enterrado, puede dar lugar a anomalías medibles.
En una escala más grande, las pequeñas anomalías negativas se asocian con domos de sal.
En una escala aún mayor, las anomalías de gravedad mayores son generadas por plutones de granito o cuencas sedimentarias.
La interpretación de las anomalías de la gravedad (anomalías gravimétricas) permite realizar una evaluación de la profundidad y la forma probable del cuerpo causal.
La capacidad de realizar el método gravimétrico en áreas marinas o, en menor medida, desde el aire extiende el alcance del método para que la técnica pueda emplearse en la mayoría de las áreas del mundo.
Teoría básica del método gravimétrico (geofísica)
La base o principio del método de la adquisición geofísica del método gravimétrico (Exploración gravimétrica) es la Ley de Gravitación de Newton, que establece que la fuerza de atracción F entre dos masas m1 y m2, cuyas dimensiones son pequeñas con respecto a la distancia r entre ellas, viene dada por la ecuación 1.
Donde G es la constante gravitacional (6.67 x 10ˆ-11 m3 kgˆ-1 sˆ-2).
Considere la atracción gravitatoria de una Tierra esférica, no giratoria y homogénea de masa M y radio R en una pequeña masa en su superficie.
Es relativamente simple mostrar que la masa de una esfera actúa como si estuviera concentrada en el centro de la esfera y por sustitución en la ecuación 2.
La fuerza se relaciona a la masa por la aceleración y el término g = GM / R2 se conoce como la aceleración gravitacional o, simplemente, la gravedad.
El peso de la masa está dado por mg.
En la Tierra, la gravedad sería constante.
Sin embargo, la forma elipsoidal, la rotación, el relieve irregular de la superficie y la distribución interna de la masa de la Tierra hacen que la gravedad varíe sobre su superficie.
El campo gravitatorio se define de la manera más útil en términos del potencial gravitacional U, mostrado en la ecuación 3
Mientras que la aceleración gravitacional g es una cantidad vectorial, que tiene tanto magnitud como dirección (verticalmente hacia abajo), el potencial gravitacional U es un escalar, que tiene solo magnitud.
La primera derivada de U en cualquier dirección da el componente de la gravedad en esa dirección.
En consecuencia, un enfoque de campo potencial proporciona flexibilidad computacional.
Las superficies equipotenciales se pueden definir en las que U es constante.
La superficie a nivel del mar, o geoide, es la superficie equipotencial más fácilmente reconocible, que es horizontal en todas partes, es decir, en ángulos rectos a la dirección de la gravedad.
Unidades de gravedad
El valor medio de la gravedad en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 9,8 msˆ-2.
Las variaciones en la gravedad causadas por las variaciones de densidad en el subsuelo son del orden de 100 umsˆ-2.
Esta unidad de micrómetro por segundo por segundo se conoce como unidad de gravedad (gu).
En los levantamientos de gravedad en tierra, se puede alcanzar una precisión de ± 0.1 gu, correspondiente a aproximadamente cien millonésimas del campo gravitacional normal.
En el mar, la precisión que se puede obtener es considerablemente menor, aproximadamente ± 10 gu.
The c.g.s. la unidad de gravedad es el miligal (1 mgal = 10-3 gal = 10-3cms-2), equivalente a 10 gu.
Adquisición gravimétrica en campo
El espacio entre estaciones utilizado en el método gravimétrico (geofísica) puede variar desde unos pocos metros en el caso de levantamientos geotécnicos o minerales detallados a varios kilómetros en levantamientos de reconocimiento regionales.
La densidad de la estación debe ser mayor donde el campo de gravedad está cambiando más rápidamente, como medida precisa de Los gradientes de gravedad son críticos para la interpretación posterior.
Si se requieren valores de gravedad absolutos para relacionar los resultados con otros levantamientos de gravedad, al menos una estación base de fácil acceso debe estar disponible donde se conoce el valor absoluto de la gravedad.
Si la ubicación de la estación de IGSN más cercana es inconveniente, se puede usar un gravímetro para establecer una base local midiendo la diferencia de gravedad entre la estación de IGSN y la base local.
Debido a la deriva instrumental, esto no se puede lograr directamente y se adopta un procedimiento conocido como bucle. Se realiza una serie de lecturas alternativas en los tiempos registrados en las dos estaciones y se construyen curvas de deriva para cada una (Fig. 1).
Las diferencias en las mediciones de ordenadas (Δg1–4) para las dos estaciones pueden promediarse para dar una medida de la diferencia de gravedad corregida por la deriva.
Durante un levantamiento por gravedad, el gravímetro se lee en una estación base a una frecuencia que depende de las características de deriva del instrumento.
En cada estación de levantamiento, se registran la ubicación, el tiempo, la elevación / profundidad del agua y la lectura del gravímetro.
Para obtener un valor de gravedad reducido con una precisión de ± 1gu, el procedimiento de reducción descrito en la siguiente sección indica que el gravímetro debe leerse con una precisión de ± 0.1 gu, la latitud de la estación debe conocerse a ± 10 m y la la elevación de la estación debe conocerse a ± 10 mm.
Por lo tanto, la latitud de la estación debe determinarse a partir de mapas a una escala de 1: 10 000 o menor, o mediante el uso de sistemas electrónicos de fijación de la posición.
Las incertidumbres en las elevaciones de las estaciones de gravedad probablemente representan los mayores errores en la reducción de los valores de gravedad en tierra; en el mar, las profundidades del agua se determinan fácilmente con un registrador de profundidad de precisión con una precisión consistente con las mediciones de gravedad.
En áreas terrestres bien estudiadas, la densidad de elevaciones determinadas con precisión en los puntos de referencia es normalmente lo suficientemente alta como para que las estaciones de gravedad puedan ubicarse en los puntos de referencia o conectadas a ellas mediante levantamientos de nivelación.
Los reconocimientos de gravedad por reconocimiento de áreas menos bien mapeadas requieren algún tipo de determinación de elevación independiente.
Muchas de estas áreas han sido estudiadas utilizando altímetros aneroides.
La precisión de las alturas determinadas por dichos instrumentos depende de las condiciones climáticas prevalecientes y es del orden de 1 a 5 m, lo que lleva a una incertidumbre relativamente grande en las correcciones de elevación aplicadas a los valores de gravedad medidos.
El equipo óptimo en la actualidad es el sistema de posicionamiento global (GPS) (Davis et al. 1989), cuya constelación de 24 satélites está completa y se emite una señal sin adulterar.
Las señales de estos pueden ser monitoreadas por un receptor pequeño y barato.
El uso de GPS diferencial, es decir, la comparación entre las señales de GPS entre un conjunto de base en una elevación conocida y un conjunto de campo móvil, puede proporcionar elevaciones con una precisión de unos 25 mm.
Soy ingeniero geólogo con experiencia y conocimiento en el área de exploración minera, hidrocarburos, evaluación de depósitos minerales metálicos y no metálicos, exploración de piedras preciosas y de metales preciosos, procesamiento de datos geológicos en software especializado y métodos de explotación de recursos naturales.
Además, tengo conocimiento en geología aplicada a la ingeniería geológica, donde se incluye el estudio de suelos, rocas y agua para la construcción de obras de ingeniería civil.
