Principios del Método Gravimétrico

El método gravimétrico se basa en la medición de las variaciones del campo gravitatorio terrestre para inferir información sobre la distribución de masas en el subsuelo. Los principios fundamentales son:

1. Ley de Gravitación de Newton: La fuerza gravitatoria (F) entre dos masas (m₁ y m₂) es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que las separa: F = G × ((m₁ × m₂)/r²), donde G es la constante de gravitación universal. De esto se deriva que F = m₁ × a, donde a = G × (m₁/r²).

2. El Potencial y el Campo Gravitatorio de la Tierra: El potencial gravitatorio se define como el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria al mover una masa unitaria desde un punto de referencia arbitrario hasta un punto dado en el campo gravitatorio.

3. La Forma Teórica y la Forma Geométrica de la Tierra: La forma teórica de la Tierra se describe mediante la superficie equipotencial normal, que coincide con la superficie del mar y se denomina geoide. El geoide refleja las variaciones del potencial gravitatorio causadas por la distribución irregular de las masas en la corteza terrestre. La aproximación más sencilla del geoide es el esferoide, definido por una función esférica. Las variaciones entre el geoide (forma teórica) y el elipsoide de rotación se denominan ondulaciones del geoide, que son una medida de la distribución irregular de las masas con respecto al elipsoide de rotación. Una ondulación positiva indica un exceso de masa, mientras que una ondulación negativa implica un déficit de masa.

4. La Gravedad Normal “g”: Es el campo gravitacional normal de la Tierra, calculado teóricamente para un elipsoide de referencia.

Dispositivos de Medición Gravimétrica

Existen varios tipos de instrumentos para medir la gravedad, cada uno con sus propias características y aplicaciones:

1. Péndulo: Es un método absoluto para determinar la aceleración de la gravedad.

2. Balanza de Torsión: Mide gradientes y curvaturas del campo gravitatorio en lugar de aceleraciones gravitatorias directas.

3. Gravímetro: Instrumento principal para la medición precisa de la gravedad. Se dividen en:

   • Gravímetros Estables: Utilizan un elemento que equilibra la fuerza gravitatoria con otra fuerza mensurable a través de un desplazamiento lineal, angular o eléctrico. Ejemplos: Gravímetro GULF y Gravímetro de HARTLEY.

   • Gravímetros Inestables: Mantienen la fuerza gravitatoria en un equilibrio inestable con una fuerza restauradora. La inestabilidad se debe a una tercera fuerza que intensifica el efecto de cualquier variación en la gravedad. Ejemplos: Gravímetro de THYSSEN y Gravímetro de La Coste-Romberg.

Gradientes Gravimétricos

La comparación de las anomalías gravimétricas observadas con las producidas por cuerpos geométricos simples es un método común para estimar las dimensiones y la profundidad del cuerpo causante de la anomalía. Los gradientes altos de la anomalía observada son de interés particular porque a menudo permiten interpretaciones menos ambiguas 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 aportar información útil acerca de la geometría del cuerpo causante de la anomalía.

Reducciones Gravimétricas

Para comparar los valores de gravedad medidos en la superficie terrestre con la gravedad normal teórica, es necesario aplicar una serie de correcciones a los valores observados. Estas correcciones se conocen como reducciones gravimétricas:

1. Reducción de la Deriva del Gravímetro: Corrige las variaciones en las lecturas del gravímetro debidas a la deriva instrumental, causada por factores como la no elasticidad perfecta de los resortes y fibras de torsión, los efectos de la temperatura y las mareas.

2. Reducción para las Mareas: Elimina el efecto de la atracción gravitatoria del sol y la luna, que causan variaciones periódicas en la gravedad medidas por los instrumentos.

3. Reducción para la Latitud: Corrige la variación de la gravedad normal con la latitud, utilizando la fórmula internacional de gravedad o refiriendo los valores medidos a una estación base de coordenadas geográficas conocidas.

4. Reducción para la Altura: Corrige la diferencia de altura entre el punto de medición y el nivel de referencia.

5. Reducción Topográfica: Elimina el efecto gravitatorio de las irregularidades del terreno circundante, como colinas y valles.

6. Reducción con la Losa de Bouguer: Elimina el efecto de las masas de rocas ubicadas entre el nivel de referencia y la estación de observación.

7. Reducción de la Calibración: Aplica un factor de conversión para corregir las diferencias entre las unidades de medida del gravímetro y las unidades estándar.

Aplicaciones de la Gravimetría

El método gravimétrico se utiliza para detectar contrastes de densidad en la corteza terrestre, que pueden estar asociados a diferentes tipos de rocas o estructuras geológicas. Algunas aplicaciones comunes incluyen:

• Delineación de la interfase entre rocas sedimentarias y rocas del basamento.

• Determinación de las dimensiones de cuencas sedimentarias.

• Exploración de recursos minerales y energéticos.

• Estudios de la estructura de la corteza terrestre y el manto superior.

Gravimetría: Medición de Anomalías Gravitatorias

El objetivo principal de la gravimetría es medir anomalías en el campo gravitatorio de la Tierra causadas por cambios de densidad entre distintos materiales.

Determinación de la Densidad del Área

La densidad media del área en consideración entra en las fórmulas que corrigen el efecto topográfico y el efecto de las masas ubicadas entre el nivel de referencia y el nivel de observación (corrección con la losa de Bouguer).