Gravimetria1
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Geofísica y Prospección Geofísica
GRAVIMETRIA
CONCEPTOS BÁSICOS
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Geofísica aplicada - GRAVIMETRIA
INDICE
• Introducción. Historia. Datos básicos.
• Gravedad. Geoide. Esferoide.
• Aparatos de medida. Gravímetros.
• Toma de datos.
• Reducción de la gravedad al geoide.
• Anomalías. Anomalía de Bouguer. Regional. Residual.
• Interpretación de las anomalías.
• Conclusiones
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ALGO DE HISTORIA
• Primera medición de la gravedad por Galileo. Valores entre 5 y 6 m/s2
• 1797. Cavendish determina el valor de K con una balanza de torsión: 6,754.10-11 Nm2/kg2.
• 1888. Primera balanza de torsión de Eötvös para prospección.
• 1917. Utilización de esta balanza para prospección geológica.
• 1918. Utilización del gravímetro.
• 1919. Determinación de un domo salino en Hungría.
• Años veinte: generalización de ambos equipos, más el péndulo en prospección del petróleo.
• Años treinta: generalización del gravímetro, junto con el péndulo
• Actualmente, en prospección: – Gravímetro, con equipos cada vez más ligeros, fiables y fáciles de
manejar.
– Tratamiento informático de datos. Programas de software más o menos adaptados y potentes.
– Redes gravimétricas, establecidas con gravímetros de alta precisión
– Microgravimetría.
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Métodos gravimétricos • El objeto principal de la gravimetría es medir
anomalías en el campo gravitatorio de la Tierra causadas por cambios de densidad entre distintos materiales.
• Los datos de campo deben ser corregidos respecto a puntos de referencia de gravedad conocida.
• La correcciones serán respecto a la latitud, altura topográfica, posición geográfica, mareas, cercanía a grandes masas de roca, basamento. En alta sensibilidad, presión atmosférica, hidratación del terreno, etc.
• Tres campos de actuación: – Gravimetría clásica. Investigación geológica y minera.
– Microgravimetría. Gravimetría local. Geotecnia.
– Sismología. Gravimetría de alta sensibilidad.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONCEPTOS BÁSICOS
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONCEPTOS BÁSICOS
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONCEPTOS BÁSICOS
DIAPIRO SALINO
La densidad de la sal es del orden de 2,15; la de las rocas encajantes, del orden de 2,5. Aunque la diferencia no es muy grande, el diapiro digno de explotación ha de ser de grandes dimensiones, lo que origina una anomalía de la gravedad detectable. Y se ha utilizado.
Otra aplicación es en la determinación de cavidades abiertas por disolución y no accesibles por sonar.
Aplicable en antiguas explotaciones de las que no hay registros. Podría, en casos especiales, servir para ver su evolución (prevención hundimientos), mediante la técnica de microgravimetría.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONCEPTOS BÁSICOS
Isostasia
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALÍA VERSUS PROFUNDIDAD
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Ejemplo de detección de cavidades mediante gravimetría
Los colores azules representan zonas de menor gravedad
desvelando la forma y la localización de la cavidad.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MICROGRAVIMETRÍA
Microgravimetría
Técnica aplicada al estudio de pequeñas variaciones de la gravedad en pequeñas distancias.
Puede permitir detectar cavidades próximas a la superficie y su posible evolución.
En el gráfico siguiente se pueden intuir las limitaciones.
Por ejemplo, para una esfera, con diferencia de densidad de 1 g/cc, el límite está en una relación de profundidad a diámetro de 2.
– Ordenadas amplitud normalizada.
– Abscisas profundidad/diámetro.
– Cuerpo: esfera de 10 m de Ø.
– Contraste de densidades: 1.000 Kg./m3.
– 1mm/s2 = 10-6 m/s2 = 10-4 cm/s2 = 10-4 gal = 102 mgal.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALÍA VERSUS PROFUNDIDAD
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APLICACIONES
Aplicaciones generales del método gravimétrico
• Detección por exceso de masa: sulfuros masivos,
diques etc.
• Detección por falta de masa: carbón, depósito de
sal, potasa, cavidades y huecos subterráneos, etc.
• Evaluación de depósitos masivos
• Cartografía geológica regional: cuencas, grabens,
etc.
• Morfología del basamento, estructuras
• Estudio de variaciones en aguas subterráneas
• Subsidencia. Isostasia
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – DATOS GENERALES
• Valor de K 66,72. 10-9 (M-1 L3 T-2)
(6,67 × 10-8cm3g-1s-2 = 6,67 × 10-11Nm2/kg2)
• Masa de la tierra, 6,14. 1027 gramos
• Radio de la tierra, 6.370 km.
• Densidad media, 5,65
• Densidad media de la corteza terrestre, 2,67
• Densidad rocas superficiales, de 1,8 a 3,5
2
' :Newton deLey
R
MMKF
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – UNIDADES
UNIDADES
De gravedad: Gal = 1 cm/s2
1 m/s2 = 100 gal
De gradiente de gravedad: 1mgal/km = 10-8s-2
1E Eötvös) = 10-9s-2
Valores de g: 980 cm/s2 = 980 gal = 9,8 m/s2
978 cm/s2 = 9,8 m/s2, en el ecuador
983 cm/s2 = 9,8 m/s2, en los polos
1mm/s2 = 10-6 m/s2 = 10-4 cm/s2 = 10-4 gal = 102 mgal.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CAMPO GRAVITATORIO TERRESTRE
Campo gravitatorio terrestre
Resultado de dos fuerzas: gravedad y centrífuga. La influencia de otros
astros (mareas) es mucho menor.
Como se ve el vector g medido no pasa necesariamente por el centro
de la tierra
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ESFEROIDE Y GEOIDE
Esferoide normal
Superficie teórica suponiendo una tierra “pastosa”, formada por capas
concéntricas homogéneas, sometidas a las fuerzas de la gravedad y
centrífuga.
Geoide
Superficie teórica de los mares en equilibrio a través de supuestos
canales en toda la tierra, teniendo en cuenta los valores reales de g.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ESFEROIDE Y GEOIDE
Diferencia geoide y esferoide: • La tierra no está formada por capas homogéneas
• Efectos de zonas con más masa y con menos. Isostasia.
• No es significativa a nivel de prospección gravimétrica
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ESFEROIDE Y GEOIDE
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ESFEROIDE Y GEOIDE
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – g EN FUNCIÓN DE LA LATITUD
.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – g EN FUNCIÓN DE LA LATITUD
g en el esferoide, en función de la latitud, f Fórmula de 1930:
g0 = 978,049(1+0,0052884 sen2 f – 0,0000059 sen4 2f) cm/s2
Actualmente:
g0 = 978,031846(1+0,005278895 sen2 f – 0,000023462 sen4 2f) cm/s2
O esta otra
g0 = 978,0318 (1+0,0053024 sen2 f – 0,0000059 sen4 2f) cm/s2
f = latitud en grados decimales
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – g EN FUNCIÓN DE LA LATITUD
• Fórmula de Helmert 1901: 978.030*(1+0.005302 sen2φ - 0.000007 sen22 φ)
• Formula de Bowie 1917
978.039*(1+0.005294 sen2 φ - 0.000007 sen2 φ 2)
• Formula de Cassinis o Internacional 1930 978.049*(1+0.0052884 sen2 φ - 0.0000059 sen22 φ)
• Formula de la gravedad normal GRS67 978.0318*(1+0.0053024 sen2 φ - 0.0000059 sen22 φ) - En la forma cerrada de Somigliana (1929): 978.03184558*(1+0.00193166338321* sen2 φ ) / ((1-0.00669460532856* sen2 φ)^ (1/2))
• Formula de la gravedad normal GRS80 - Con precisión de 0.1 mgal = 1μ m s-2: γe (1 + βsen2 φ - β1 sen22 φ) = 9.780327 (1 + 0.0053024 sen2 φ - 0.0000058 sen2 2 φ ) m s-2 - Con precisión de 0.1 μ gal = 1 n m s-2: 9.7803267715*(1+0.0052790414*sen2 φ +0.0000232718* ( sen4 φ)+0.0000001262* ( sen6 φ )+0.0000000007* ( sen8 φ))
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MEDICIONES
Mediciones de la gravedad
Absoluta:
– Péndulo
– Caída libre
– Balanza de torsión
– Superconductor
Relativa:
– Gravímetro (estable o inestable)
Derivada de la gravedad:
– Balanza de torsión
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Péndulo
T = 2 p [Qc/ (m × g × h)]1/2] , donde – Qc = momento de inercia del eje de rotación c
– m = masa total del péndulo
– h = distancia desde el centro de gravedad al centro de
rotación.
– g = aceleración de gravedad.
Utilizado inicialmente, fue desplazado en la investigación en cuanto
apareció el gravímetro.
2
24
T
lg
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto por caida libre A-10
Caída libre La caída libre, determinada por v igual a raíz de 2gh, o mejor x = x0 + vt +
1/2gt2., t en millonésimas de segundo
Se deja caer una masa en una cámara de vacío, en una
longitud de 7 cm.
El A-10, y otros modelos con el mismo principio, usa
láser, interferómetro, dispositivo de gran periodo de
inercia y un reloj atómico para determinar de forma
ajustada la posición en la caída libre de la masa y su
aceleración debida a la gravedad.
La aceleración se calcula directamente de los datos de la
trayectoria.
Su precisión de unos 10 mgal.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto FG-5
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto FG-5
![Page 29: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/29.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto por caida libre A-10
•Reloj de Rubidio, laser de He-Ne.
•Determinación absoluta del valor de la
aceleración de la gravedad.
•Establecimiento Red de Primer Orden.
•Establecimiento de densificación bases
de calibración.
•Intercomparaciones Internacionales de
gravímetros absolutos.
•Determinación de las variaciones
temporales de la gravedad.
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GRAVÍMETRO A 10
![Page 31: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/31.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto FG5-L
![Page 32: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/32.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Gravímetro absoluto FG-5
![Page 33: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/33.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA HISTORICOS
Balanzas
• Balanza de Eötvös: dos pesas iguales situadas a alturas
diferentes, unidas por un tubo de aluminio suspendido de un hilo
de torsión. Si el campo gravitatorio está distorsionado, la
resultante tendrá componentes horizontales, (gradiente horizontal)
que originarán un giro en la balanza.
• Balanza de Cavendish: difiere de la de Eötvös en la disposición
de las pesas.
• Variante de la balanza de torsión estándar
• Balanza de barra inclinada
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
![Page 35: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/35.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Aparatos de medida
Gravímetros estables:
Dg = K.Dl/m
Con un muelle simple es difícil de alcanzar precisiones:
un Dg de 1 mgal correspondería a un Dl de una micra
Ejemplos de gravímetros estables:
• Gravímetro GULF.
• Gravímetro de HARTLEY.
![Page 36: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/36.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Aparatos de medida
Gravímetros inestables
La deformación se manifiesta por la salida de un punto de
equilibrio, con lo que se amplia
Ejemplos – Gravímetro de THYSSEN
– Gravímetro de La Coste-Romberg Y derivados o similares a estos
![Page 37: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/37.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – APARATOS DE MEDIDA
Características generales
Precisión necesaria del orden de 0,01 mgal. Los equipos modernos llegan a escalas de lectura de 0,001 mgal e inferiores. Pero los errores de medidas repetidas con el mismo aparato y en el mismo sitio, indican diferencias de 0.005 mgal (los últimos aparatos electrónicos están entre 0,002 y 0,003 mgal). Los gravímetros de muy alta precisión se ven afectados por diferencias de densidad (presión) atmosférica, humedad del terreno, etc.
Con deriva instrumental mínima. “Estable”.
Robusto y cómodo de transportar.
Fácil manejo.
Posibilidad de recogida digital de datos.
1mm/s2 = 10-6 m/s2 = 10-4 cm/s2 = 10-4 gal = 102 mgal.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CAMPAÑA
Tomas de datos. Planteamiento de la campaña
Puntos a considerar: • Red de bases. Iteraciones. (a, ab, abc, abcd, bcde, cdef, defg,
efgh, etc)
• Corrección de la deriva instrumental y de mareas. Retorno al punto base (cada hora, por ejemplo).
• Calibración del gravímetro (laboratorio).
• Topografía (cotas puntos de medida. Tolerancia vertical, 4 cm.).
• Cartografía disponible (reducciones, latitud).
• Tolerancias admisibles.
• Sensibilidad del aparato.
• Densidad de los terrenos.
• Y, como siempre y fundamental, conocimientos geológicos previos disponibles, concretados en un modelo a confirmar o modificar.
![Page 39: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/39.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CAMPAÑA
Tomas de datos propiamente dicha • Verificación de las condiciones de independencia de la
medida respecto a los factores ambientales; presión atmosférica, temperatura, shocks, campo magnético, etc.
• Resolver el comportamiento de la deriva del gravímetro.
• Calibración de los mecanismos de medida del tiempo y longitud en los gravímetros absolutos.
• Calibración de los gravímetros de “muelle” dentro del rango de los valores de la gravedad que van a ser observados.
• Comparación de las medidas de diferentes instrumentos mediante mediciones paralelas de la gravedad.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIONES
Correcciones a las medidas de campo Se trata de llevar al geoide las medidas obtenidas en el campo, para tener una superficie de referencia y determinar las anomalías
Las correcciones son por:
• Latitud. No es estrictamente un llevar al geoide. Corrección por la fuerza centrífuga, mayor en el ecuador (menor gravedad) y cero en el polo, y por la variación del radio de la tierra, menor en los polos, luego mayor gravedad.
• Altura geométrica (cota del punto). Aire libre o Fayre. A mayor altura (mayor radio) menos gravedad.
• Masa entre el punto y el geoide. (Bouguer). Altura no vacia. Corrección en función de la altura y de la densidad de los terrenos que ocupan esta altura.
• Topografía circundante. Los terrenos aumentan el valor medido de la gravedad; la falta de terrenos hacen que el valor medido sea menor del que le correspondería.
• Mareas. Efectos de la atracción lunar y solar. Corrección por comparación con las medidas en un punto base, junto con las de la deriva del instrumento. Ver también Longman, I. M., Journal of Geophysical Resarch, Volume 64, nº 12: “Formulas for Computing the tidal Acelerations due to the Moon and Sun. Decembre 1959
• Deriva del instrumento.
•En mediciones de gran sensibilidad, filtro de aceleraciones sísmicas, presión atmosférica, hidratación del terreno (lluvia / sequía, etc.)-
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – Ejemplo de iteraciones
![Page 42: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/42.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIÓN POR LATITUD
Latitud f (variación de la fuerza centrífuga):
CL = 0,811sen 2f mgal/km
Se puede sustituir por la aplicación a cada punto
del valor de g0 obtenido por fórmula de g en función de f. En general no es necesaria esta corrección en prospección
minera.
En el tratamiento de los datos puede venir incluida esta
corrección-
![Page 43: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/43.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIÓN DE AIRE LIBRE
Aire libre o de Fayre
Corresponde solamente al efecto altura.
![Page 44: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/44.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIÓN DE AIRE LIBRE
Aire libre o de Fayre.
Corresponde solamente al efecto altura: variación de R y su
efecto sobre la gravedad.
CF = -2g/R mgal/m
Para una altura sobre el nivel del esferoide (nivel del mar), h
CF = 0,3086. h
Como al nivel del mar la gravedad es mayor, esta corrección hay que
sumarla a la medida obtenida en el gravímetro
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIÓN DE AIRE LIBRE
Aire libre o de Fayre.
Desarrollo de la anterior fórmula. Otro valor de g
Dgalt = 2 × f ×Mtierra/(rtierra)3 × h = h × 0,3083 mgal/m
donde
• f = constante de gravitación = 6,67 × 10-8 cm3g-1s-2,
• Mtierra = 5,977 × 1027g (6,14. 1027 gramos)
• rtierra = 6367,5 km
• h = altura sndm
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECIÓN DE BOUGUER
Correcciones a las medidas de campo
Bouguer. Corresponde al efecto de una masa de altura uniforme, h, y una densidad d. Se considera una densidad uniforme, salvo en mediciones especiales, o
con variaciones sustanciales de densidad.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECIÓN DE BOUGUER
Bouguer
Densidad uniforme Masa de altura uniforme, h, y una densidad uniforme d
CB = 2 p. K. dh mgal/m
Para una densidad media de la corteza de 2,67:
CB = 0,1119 h mgal Este efecto aumenta la gravedad medida, luego hay que restarla del valor obtenido en el gravímetro. La aplicación del valor de 2,67 es una simplificación; los terrenos sedimentarios tienen 2,3. Si hay variaciones de densidad en el área investigada, es necesario considerarlos.
Si la densidad a considerar es distinta de 2,67, basta una transformación a esa densidad.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECIÓN DE BOUGUER
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECIÓN DE BOUGUER
Bouguer.
Varias densidades
CB = 0,04191 (d1 × a1 + d2 × a2 + d3 × a3 +... +... + di × ai)
Donde:
•d1 a di = densidades de los estratos 1 a i.
•a1 a ai = alturas (potencias) de los estratos 1 a i.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
Densidad. Determinación por Nettleton
![Page 51: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/51.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
Hay varios métodos clásicos para determinar la densidad:
• Nettleton: – valores corregidos muy próximos en un perfiles
– simulación con varias densidades
– se adopta el que sale según una recta.
• Francés: tres valores en todos los perfiles, se hace una recta en cada perfil, se ve que densidad sale y se considera la media.
• JUNG ha transferido el método gráfico de NETTLETON a una fórmula matemática.
• Por procedimientos informáticos (hay varios programas) se pueden hacer cálculos más aproximados de las densidades.
![Page 52: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/52.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
JUNG ha transferido el método gráfico de NETTLETON a una fórmula matemática:
d = d0 + [S(CgB0i -CgB)× (ai - a)] /[2 × p × f × (S(ai - a)2)] ,
Donde: – d = densidad buscada.
– d0 = densidad estimada para el área en consideración.
– f = constante de gravitación = 6,67×10-8 cm3g-1s-2
– S = suma de i=1 hasta n.
– CgB0i = anomalía de Bouguer correspondiente a la estación de observación i.
– ai = altura de la estación de observación i
– CgB = promedio aritmético de las anomalías de Bouguer de todas las estaciones de observación del perfil
– a = promedio aritmético de las alturas correspondientes a todas las estaciones de observación del perfil.
![Page 53: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/53.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIONES
Correcciones a las medidas de campo
Se pueden agrupar las dos correcciones, altura y
Bouguer en una:
– Altura, CF = 0,3086 h
– Bouguer, CB = 0,1119 h
Ch = CF – CB = 0,1967 h mgal
Para una densidad uniforme de 2,67
Es decir, del orden de 0,20 mgal por m, 0,002 mgal por cm, 20 nm/s2, por cm.
1mm/s2 = 10-6 m/s2 = 10-4 cm/s2 = 10-4 gal = 102 mgal.
![Page 54: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/54.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIONES
Topográfica. CT
Programas informáticos partiendo de la cartografía digital. (GIS)
Plantillas (histórico) .
Las plantillas se superponen a un plano topográfico. A cada sector se le atribuye
una cota media, con la densidad correspondiente (hay tablas). A medida que nos
alejamos del punto la influencia de la topografía es menor
![Page 55: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/55.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CORRECCIONES
Mareas. VD
Poco importante, del orden de hasta 2,4 mm/s2, no suele considerarse.
Se parte de tablas o de un gravímetro estacionario tarado.
Deriva instrumental. VI
Referencia a una red de bases, iteraciones y corrección posterior.
Gravímetros con menor deriva.
Isostática. Solo se considera si se investigan áreas muy grandes. En cualquier caso considerar que se debe trabajar con programas informáticos donde están integradas las tablas, consideradas las iteraciones, etc.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIAS
Anomalía de Bouguer Trabajamos con anomalías, en este caso la anomalía de Bouguer.
Es la diferencia entre la gravedad medida reducida al geoide y la que
teóricamente corresponde al punto de medición: Anomalía de Bouguer: Dg
Dg = gmedida + CF – CB + CT + VD + Dl – g0
El mapa de Bouguer es la representación de los puntos con igual Dg
Puede ser en forma de curvas de nivel (isolíneas) o en secciones.
La separación entre curvas depende de la escala, sensibilidad del aparato, tolerancias de las mediciones, etc.
Estas características deben estar definidas en el programa de la campaña.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MAPA DE ANOMALIAS
Mapa de Anomalías de Bouguer
Anomalía de Bouguer = Anomalía regional + Anomalía residual
La anomalía de Bouguer es la suma de los efectos de:
Anomalía residual, (variaciones rápidas) debida a:
Masas aisladas de densidad diferente
Anomalía regional, (variaciones suaves) debida a:
Masas con densidad uniforme
Basamento lejano. Magma interno. Isostasia.
Topografía situada fuera de la corrección topográfica
Es el resultado preliminar de la investigación, antes de la interpretación.
Se expresa en mgal o en ug: 1 ug = 0,1 mgal.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS –ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual
Métodos
1.- Gráficos:
Suavización de curvas isoanómalas. Sencillo, rápido.
Suavización de perfiles. Similar al de las curvas.
Dan una idea rápida. Inconveniente: posible subjetividad
2.- Analíticos
Medias aritméticas.
Mínimos cuadrados: Ajuste de la AR a una recta:
AR = Mx + Ny + C
Método de Griffin.
Método de Saxov y Nygaard
Método de las segundas derivadas: d2g/dz2
En cualquier caso: aplicación de programas informáticos.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MAPA DE ANOMALIAS
Anomalía de Bouguer
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MAPA DE ANOMALIAS
Mapa de Anomalías de Bouguer (secciones)
![Page 61: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/61.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual
Medias aritméticas:
Se divide el campo en cuadrados que contengan varios
puntos de registro y se atribuye al centro del cuadrado,
como valor residual la media aritmética de las medidas
tomadas.
![Page 62: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/62.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual Mínimos cuadrados:
Ajusta la anomalía residual a una recta, según la fórmula:
AR = Mx + Ny + C
Los coeficientes M, N y C se calculan para que la diferencia (anomalía
residual) entre los datos (anomalía de Bouguer) y la recta (anomalía
regional) sea mínima.
![Page 63: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/63.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual Griffin:
Integral a lo largo de una circunferencia de radio arbitrario de todos los valores de la gravedad.
En realidad media aritmética de un número finito de datos, (polígono en lugar de circunferencia) que es la regional en el centro del círculo.
Depende del radio. Válido en simetría circular.
![Page 64: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/64.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual
Método de Saxov y Nygaard
Similar al Griffin, pero con dos círculos concéntricos
En la práctica los círculos se sustituyen por polígonos, con vértices en los círculos. Se aplica la fórmula:
La anomalía se considera como que corresponde al centro de los
círculos
2222111211
12
111rgrgrg
nrgrgrg
nrrA mnR
![Page 65: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/65.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – ANOMALIA RESIDUAL
Cálculo de la anomalía residual Segundas derivadas
•Resalta los cambios bruscos de la gravedad.
•Elimina efectos de capas profundas: decrecen con las potencias de la profundidad
•Necesita de mediciones suficientes y precisas: atención a las correcciones topográficas
•Todo un estudio matemático, aplicable también al método magnético (hay bibliografía).
•Dos métodos clásicos: Rosenbach y Elkins.
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METODOS GRAVIMÉTRICOS – MAPA DE ANOMALIAS
Resultado de la investigación (antes de la interpretación):
Mapa de Anomalías de Bouguer (isolíneas)
![Page 67: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/67.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – INTERPRETACIÓN
Interpretación de las anomalías 1.- Cualitativa: relación con las estructuras: anticlinal, sinclinal, domos, batolitos, etc.
2.- Cuantitativa: determinación de volumen, masa y profundidad.
Importante:
“Apurar” el conocimiento geológico previo
“Apurar” el filtrado de los datos: anomalías residuales, hipótesis diversas sobre el yacimiento, etc.
“Apurar” el ajuste de módelos: formas, tamaños, densidades, profundidades, etc., hasta alcanzar el que se ajusta más a los conocimientos que se tienen del sitio.
![Page 68: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/68.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – INTERPRETACIÓN
Interpretación cuantitativa
Objetivo, determinar profundidad, geometría, masa. • Estructuras geológicas.
• Masas mineras.
• Microgravimetría.
Metodología:
• Programas informáticos: Geosoft, Magixxl, MagixW • Simulación de cuerpos diversos: esferas, cilindros,
capas, semicapas, combinaciones diferentes, masas irregulares.
• Diversas hipótesis iniciales. Iteraciones, con mayor o menor grado de aproximación.
• Confirmación posterior con otros medios.
![Page 69: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/69.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONTINUACION DEL CAMPO
Continuación del campo gravimétrico
Trata de trasladar los valores observados, trasladando
por cálculo, los valores obtenidos:
1.- En profundidad: por ejemplo, a la cota donde se
estima que se encuentra la masa anómala. Se resalta la
anomalía residual.
2.- Hacia arriba: por ejemplo, a una altura significativa se
atenuaría la anomalía residual, pero se filtran pequeñas
variaciones muy locales de la gravedad.
![Page 70: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/70.jpg)
GRAVIMETRO
LACOSTE-ROSBERG
![Page 71: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/71.jpg)
GRAVIMETRO SUPERCONDUCTOR
• Sensibilidad:
Hasta 1 nanogal, es decir 10-12 partes de la gravedad en la superficie terrestre. Escala de registros en 0,1 µgal.
Afectada por las variaciones de presión atmosférica.
• Única parte móvil: esfera de niobio, de 2,5 cm. Ø, levitando en un campo magnético, creado por espiras superconductoras a una temperatura de 4,2º K.
• Las variaciones de g obligan a una variación del campo magnético, lineal en relación con la corriente que lo crea, que puede medirse y dar el valor de la variación de g.
• Aplicación en sismografía de alta resolución: movimientos del magma, vulcanología terremotos silenciosos, tectónica de placas, etc.
![Page 72: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/72.jpg)
GRAVIMETRO SUPERCONDUCTOR
![Page 73: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/73.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – MAPA DE ANOMALIAS
![Page 74: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/74.jpg)
MÉTODO
GEOFÍSICO
Propiedad
física
dependiente
Exploración de
hidrocarburos
(carbón, gas,
petró leo)
Estudios
geológicos
regionales
(> 100Km2)
Desarro llo y
exploración
de
depósitos
minerales
Geotecnia e
ingeniería
Hidro-
geología
Detección
de
cavidades
Lixiviados y
penachos de
contaminación
Localización
de objetos
metálicos
Gravimetría Densidad
MagnetometríaSusceptibilidad
magnética
Sísmica de
refracción
M odelo
elástico,
densidad
Sísmica de
reflexión
M odelo
elástico,
densidad
Eléctricos (SEV,
Tomografías
geoeléctricas)Resistividad
eléctrica
Potencial
espontáneoDiferencias de
potencial
Polarización
inducida
Resistividad y
capacidad
eléctrica
Electromagne-
tismo Conductividad
EM-VLF Conductividad
EM-GeoradarPermitividad y
conductividad
Magneto-
telúricoResistividad
eléctrica
Método más adecuado
Método secundario y complemetario
Inservible
Método que puede ser utilizado aunque no es muy recomendado
APLICACIONES GEOFÍSICAS
![Page 75: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/75.jpg)
METODOS GRAVIMÉTRICOS – CONCEPTOS BÁSICOS
• Aplicaciones de la gravimetría.
• Campo gravitatorio terrestre. Geoide. Esferoide.
• Aparatos de medida. Gravímetros.
• Planteamiento de una campaña gravimétrica. Toma de datos.
• Correcciones: aire libre, Bouguer, topográfica, deriva instrumental, mareas, isostática.
• Reducción de la gravedad al geoide. Anomalías. Anomalía de Bouguer. Regional. Residual.
• Interpretación de las anomalías.
• Continuación del campo.
• Microgravimetría
• Ventajas e inconvenientes del método gravimétrico.
![Page 76: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/76.jpg)
![Page 77: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/77.jpg)
![Page 78: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/78.jpg)
![Page 79: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/79.jpg)
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![Page 82: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/82.jpg)
![Page 83: Gravimetria1](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051002/55cf9a5b550346d033a15dda/html5/thumbnails/83.jpg)
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