Gravimetria Trabajo Final Grupo B.docx

Geología aplicada a la Ingeniería Civil GRAVIMETRÍA

DOCENTE: Juan Merino Roncero ALUMNO: Luis Rafael Sandoval Carrasco

I.

INTRODUCCION

La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aproveche las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación es la aceleración (m/s2)de un objeto qué está cayendo a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s 2 . Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración. El gravímetro es un equipo que puede medir diferencias muy finas en la gravedad. Principalmente cada balanza es un "gravímetro" porque una balanza mide el peso de un objeto. Peso significa la potencia que aplica la aceleración a un objeto: El objeto quiere bajar. La manzana en la mano tiene un peso porque quiere caer hacia al piso, solo la fuerza del brazo y de la mano no lo permite. El peso de la manzana que siente la persona realmente es la atracción de la manzana hacía la tierra. Arriba de un sector con mayor gravedad la balanza marca a un valor elevado, porque el objeto sufre una mayor fuerza para caerse al suelo. El equipo de un gravímetro es entonces una balanza muy sensible con un peso definido (m= masa) que sufre las diferencias de la gravedad El método gravimétrico hace uso de campos de potencial natural igual al método magnético y a algunos métodos eléctricos. El campo de potencial natural observado se compone de los contribuyentes de las formaciones geológicas, que construyen la corteza terrestre hasta cierta profundidad determinada por el alcance del método gravimétrico (o magnético respectivamente). Generalmente no se puede distinguir las contribuciones a este campo proveniente de una formación o una estructura geológica de aquellas de las otras formaciones o estructuras geológicas por el método gravimétrico, solo en casos especiales se puede lograr una separación de los efectos causados por una formación o estructura geológica individual. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto. Los datos reducidos apropiadamente entregan las variaciones en la gravedad, que solo dependen de variaciones laterales en la densidad del material ubicado en la vecindad de la estación de observación.

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aprovecha las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación es la aceleración (m/s2) de un objeto qué está cayendo a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2. Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración. El método gravimétrico hace uso de campos de potencial natural igual al método magnético y a algunos métodos eléctricos. El campo de potencial natural observado se compone de los contribuyentes de las formaciones geológicas, que construyen la corteza terrestre hasta cierta profundidad determinada por el alcance del método gravimétrico (o magnético respectivamente). Generalmente no se puede distinguir las contribuciones a este campo proveniente de una formación o una estructura geológica de aquellas de las otras formaciones o estructuras geológicas por el método gravimétrico, solo en casos especiales se puede lograr una separación de los efectos causados por una formación o estructura geológica individual. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto. Los datos reducidos apropiadamente entregan las variaciones en la gravedad, que solo dependen de variaciones laterales en la densidad del material ubicado en la vecindad de la estación de observación.

III. ¿Qué

PRINCIPIOS: es

el

Geoide?

Es una superficie de nivel que representa al nivel medio del mar, la cual se prolonga por debajo de los continentes y cubre a la Tierra en su totalidad. Puede ser imaginada como la superficie del mar en condiciones ideales de quietud y es en todo punto perpendicular a la línea de plomada o dirección de la gravedad. El geoide es un modelo físico que busca representar la verdadera forma de la Tierra calculándola como una superficie del campo de gravedad con potencial constante y es utilizada como referencia para determinar la elevación del terreno. Las imágenes incluidas en esta página muestran la ubicación del geoide con respecto de la superficie topográfica y el elipsoide geodésico de referencia. La utilidad principal del geoide es establecer la superficie de referencia de la altura ortométrica, conocida también como altura sobre el nivel medio del mar y se aplica en trabajos de ingeniería topográfica, cartografía, GPS aerotransportado, apoyo terrestre para fotografía aérea y como un insumo para la generación de modelos digitales de elevación. Combinando información de un modelo de alturas geoidales con alturas geodésicas obtenidas mediante técnicas de posicionamiento satelital es posible obtener alturas ortométricas de cualquier punto sobre el terreno. La manera de transformar el valor de altura geodésica (h) que proporciona un receptor GPS en un valor de altura ortométrica (H), es mediante la resta del valor de altura geoidal (N) dada por un modelo digital de elevación geoidal. H=h-N

Elipsoide El elipsoide viene de la palabra "elipse", que no es más que una generalización de un círculo. Los elipsoides son generalizaciones de las esferas. La Tierra no es una esfera perfecta, es un elipsoide, ya que la Tierra es ligeramente más ancha que alta. Aunque existen otros modelos, el elipsoide es el que mejor se ajuste a la verdadera forma de la Tierra.

Diferencias A diferencia del geoide, el elipsoide asume que la superficie de la Tierra es plana. Además, se supone que el planeta es completamente homogéneo. Si esto fuera cierto, la Tierra no podría tener montañas o trincheras. Además, el nivel medio del mar coincidiría con la superficie elipsoide. Esto no es cierto, sin embargo. Existe una distancia vertical entre el geoide y el elipsoide como resultado del geoide teniendo en cuenta las montañas y trincheras como un modelo de la Tierra. Esta diferencia se conoce como la "altura del geoide". Las diferencias entre el modelo elipsoide y el geoide pueden ser significativas, ya que el elipsoide es meramente una línea de base para medir la elevación topográfica. Se supone que la superficie de la Tierra es plana, donde el geoide no lo es.

IV.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO UTILIZADO.

Para medir diferentes locaciones se utilizan diferentes instrumentos, entre ellos están: 

Gravímetros Estables: Únicamente mide la variable vertical, a través del principio básico de fuerza, con instrumentos de alta sensibilidad para obtener los datos requeridos.

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Gravímetros Astáticos: A diferencia de los gravímetros estables estos generan una fuerza contraria a la de la gravedad para amplificar los resultados, pero miden solo las variables verticales.

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Balanza de torción: primer instrumento utilizado para medir la gravedad, consta de dos pesos unidos, suspendidos en un hilo de torción de tal manera que puedan oscilar libremente, las variaciones de altura indican las variaciones de gravedad.



Gradiometros modernos: poseen tres pares de gravímetros para obtener resultados en x, y, z.

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Laser: SLR

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Sonar: envían ondas sonoras para medir la altura y distancias.

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Instrumentos Altimétricos: miden las variaciones de altura, con lo cual calculamos las variaciones de gravedad. Estos instrumentos se han implementado en diferentes medios de transporte dependiendo el lugar y la exactitud que necesitemos medir pues mientras mayor sea el área de evaluaciones menor es la precisión,

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Instrumentos de mano: son instrumentos portátiles se utizaron por primera vez para encontrar pozos de petróleo y domos de sales, se va midiendo por puntos o a medida que la persona avanza.

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Gravimetros o gradiometros en aviones: se utilizan para medir áreas más amplias de superficie. Son mediciones menos locales que si estuviéramos en tierra, sin embargo, nos permite realizar un mapa más general del área de investigación. Se utiliza para descubrir domos de sal, pozos petroleros, aguas subterráneas, minerales subterráneos, entre otros. Y también se utilizan para medir la gravedad en el mar, para conocer las variaciones de densidad en este.

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Gravimetricos, gradiometros o sonores en barcos: Los utilizamos para medir la gravedad en el océano y las fluctuaciones en este. Los sonares son utilizados para medir la profundidad del océano. Esta información es útil para descubrir el flujo delas mareas, y las variaciones de densidad en el medio submarino.

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Gravimétricos, gradiometros, laser, altimetría utilizada en satélites: nos permite percibir las variaciones de gravedad a nivel mundial, es menos preciso a nivel local. Sin embargo, como se encuentran a mayor altura, son menos influenciados por los factores de la atmosfera. Sin embargo, estos instrumentos no son influenciados solo por la gravedad de latiera en el punto que buscamos, sino, por otros factores tales como: la atmosfera, la gravedad de los cuerpos celestes, la tierra en sí (pues al analizar una la gravedad en un punto de la tierra, esta es afectada por la gravedad en todos los puntos de la tierra), entre otras cosas. A estos factores se les llama correcciones gravimétricas.

V.

PLANIFICACIÓN, ADQUISICIÓN E INTERPRETACIÓN a) Métodos volumétricos: Son los métodos en que la cantidad de sustancia que se busca, se determina de forma indirecta midiendo el volumen de una disolución de concentración conocida, que se necesita para que reaccione con el constituyente que se analiza o con otra sustancia químicamente equivalente. b) Métodos gravimétricos: En estos métodos la cantidad de sustancia buscada se determina mediante el peso de la propia sustancia pura o de algún compuesto químico que la contiene a ella. c) Métodos electro analíticos: Se basan en la medida de una magnitud eléctrica. d) Métodos espectroscópicos: Estos métodos miden la interacción de la radiación electromagnética con los átomos o moléculas del analito o la radiación producida por los analito.

INTERPRETACIÓN DE LAS ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS La interpretación de anomalías de campos potenciales (gravimétrico, magnético y eléctrico) es ambigua. Es decir que pueden ser causadas por un infinito número posible de fuentes. Por ejemplo, esferas concéntricas de masa constante pero diferentes densidades y radios producirán la misma anomalía, puesto que la atracción de la masa actúa como si estuviera localizada en el centro de las esferas. Las anomalías detectadas por este método están originadas en la contribución de diferentes fuentes o masas, tanto superficiales como profundas, incluso a considerables distancias de la zona de trabajo. Esto obviamente enmascara la fuente anómala particular que se busca. Esa ambigüedad representa el problema inverso. Una tarea muy importante en la interpretación será reducir a un mínimo la ambigüedad, utilizando todo tipo de información disponible, fundamentalmente la geológica obtenida de afloramientos, pozos, minas o de otras técnicas geofísicas.

Anomalía Regional y Residual Las grandes estructuras producen anomalías de Bouguer que se caracterizan por ser ondas amplias y suaves, llamadas Tendencia Regional por su efecto o simplemente Anomalía Regional. Sobre esta puede estar superpuesta una anomalía local de extensión limitada y menor longitud de onda llamada Anomalía Residual o Local. Generalmente el interés de la interpretación está en estas anomalías locales o residuales, para lo que debe eliminarse primero el efecto regional. Existen métodos gráficos de suavizado de curvas y de ajuste de tendencias y filtros. Estos procedimientos deben utilizarse con mucho cuidado pues son soluciones analíticas que nada tienen que ver con la Geología. Entonces, antes de la interpretación debe resolverse primero la separación Regional/Residual, que pasa a ser fundamental para evitar la generación de anomalías residuales ficticias. Para ello el objetivo de la prospección gravimétrica debe estar claramente establecido incluso antes de iniciar la medición, pues de ello dependerá la densidad de estaciones y su precisión, que tendrá una incidencia directa en la separación de las anomalías de interés. Es de destacar que no debe intentarse una interpretación gravimétrica si no se cuenta con información geológica adecuada, o algún dato proveniente de otro método geofísico. Método de suavización de curvas Es un método gráfico que consiste simplemente en suavizar o aplanar, con criterio, las curvas isoanómalas de Bouguer. Justamente, estas nuevas curvas obtenidas son consecuencia de la anomalía regional. Serán curvas más o menos paralelas, lo que indica un efecto gradual de atracción. Luego se restan las curvas, que es lo mismo que encontrar los puntos de cruce a un mismo valor y luego unirlos. En la figura de la derecha se ve que los puntos de cruce con valores de 0.2, 0.4 y 0.6 miligales de diferencia permiten construir nuevas curvas isoanómalas, las que representan solo la anomalía residual. De este plano se traza un perfil en la dirección de mayor cambio, a los efectos de interpretar el cuerpo que causa esta anomalía. También se puede suavizar un perfil. La resta de la anomalía de Bouguer menos la curva suavizada permite obtener la anomalía residual

Superficies de Tendencia Son superficies matemáticas definidas por funciones obtenidas por mínimos cuadrados. Suelen ser de diferentes órdenes: El 1º es un plano, el 2º un paraboloide, etc., pero nunca mayor de 4º orden. Se usan para definir la tendencia regional. Al ser puramente matemáticas, no tienen en cuenta la geología y pueden llevar a interpretaciones erróneas. Continuación hacia arriba y hacia abajo En razón de que la gravedad es un campo potencial, es continuo, y por ello es posible determinar matemáticamente cómo sería el campo si se hubiera medido a diferentes niveles o alturas. La continuación hacia arriba de una anomalía de Bouguer elimina los efectos de pequeñas masas superficiales y mejora el campo regional. Sería como si se hubiera medido desde un avión. La continuación hacia abajo se usa muy poco ya que, si bien tiende a eliminar el efecto regional y delinear mejor las masas pequeñas o superficiales, tiene el problema que lleva a interpretaciones erróneas cuando la masa anómala está a la misma profundidad de investigación. Estas prolongaciones son equivalentes a filtrar los datos observados en el dominio espacial o frecuencial.

VI.

APLICACIONES Y EJEMPLOS

Por medio del método gravimétrico se puede detectar contrastes de densidad existentes en la corteza terrestre debido a los distintos tipos de rocas, que constituyen la corteza terrestre. La mayoría de las rocas sedimentarias por ejemplo es menos densa en comparación a las rocas, que forman el basamento. En consecuencia, con el método gravimétrico se puede delinear la interfase o el límite entre las rocas sedimentarias y las rocas del basamento subyacentes o las dimensiones de cuencas sedimentarias formando lechos u otras depresiones en las rocas del basamento. El método gravimétrico es muy útil en la exploración inicial de áreas cubiertas por una capa uniforme, que esconde los afloramientos y la estructura del subsuelo. La cubierta puede componerse de vegetación densa, de agua somera o de aluviones, por ejemplo. Los fines de la década sesenta un gravímetro portado por barco fue desarrollado, lo que empujó la exploración gravimétrica de los márgenes continentales de cubierta somera de agua. Combinando los datos gravimétricos con los resultados de la exploración sísmica el geofísico puede identificar más claramente estructuras y formaciones geológicas como domos de sal o de rocas ígneas por ejemplo en comparación con la aplicación de solo uno de estos métodos geofísicos de exploración. En la exploración minera se aplica el método gravimétrico en la búsqueda de minerales pesados como la cromita, por ejemplo. Debido al contraste alto de densidad entre los minerales pesados y las rocas adyacentes más livianas se puede delinear la distribución y dimensión de las rocas de diferentes densidades por medio del método gravimétrico. Los canales antiguos son prometedores para acumulaciones de menas de oro y de uranio. Frecuentemente ellos están hundidos y escondidos debajo de una cubierta de otras rocas. Debido al contraste de densidad entre el relleno menos denso de estos canales, que hacen incisiones en rocas de mayor densidad, el método gravimétrico está capaz de delinear la forma de estos canales. Los estudios de reconocimiento regional por medio del método gravimétrico pueden resultar en el levantamiento de estructuras geológicas de importancia regional tales como fallas o lineamientos, que son prometedores para acumulaciones de minerales y mineralizaciones. Además, se emplea el método gravimétrico para distinguir anomalías electromagnéticas causadas por sulfuros macizos de aquellas causadas por grafitos de densidad relativamente pequeña, por ejemplo en el escudo canadiense se realizaron tales estudios.

VII.

BIBLIOGRAFÍA.

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