Qué es y como se aplica el Método gravimétrico

El método gravimétrico fue la primera técnica geofísica que facilita el estudio del comportamiento generalizado del campo de gravedad en la superficie terrestre. El método gravimétrico se utiliza bajo las premisas de la gravimetría en la geología, pues sirve para investigar el subsuelo 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. Así como también es utilizada para la exploración de hidrocarburos.  

¿Cómo se aplica el método gravimétrico?

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Radica en el cálculo de las pequeñas variaciones en el campo de gravedad terrestre, como resultado de las reparticiones de masa presentes en el subsuelo (deficiencias y/o demasías de cohesión). Las variaciones son tan chiquillas que es necesario el uso de instrumentos de registro de alta precisión, capaces de mapear las variaciones del campo, punto a punto, sobre la superficie terrestre llamados gravímetros.

Un concepto inferior de este método es la idea de un cuerpo desprovisto, que es una unidad de roca de diferente densidad de su entorno. Un cuerpo causal simboliza una zona inferior a la superficial de masa anómala y causa una perturbación localizada en el campo gravitatorio que se conoce como anomalía de la gravedad (anomalía gravitatoria).

Existe un amplio rango de situaciones geológicas, dan lugar a zonas de masa anómalas que producen anomalías de gravedad significativas; a corta 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.

Explicación de la Teoría del método gravimétrico

Los principios del método se sostienen de la  geofísica y 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.

En este caso: (G) es la constante gravitacional (6.67 x 10ˆ-11 m3 kgˆ-1 sˆ-2).

Es perentorio considerar la atracción gravitatoria de una Tierra esférica, no giratoria y homogénea de masa M y radio R en una pequeña masa en su superficie. En este sentido, 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. Por su parte, la fuerza se relaciona a la masa por la aceleración y la expresión g = GM / R2 se conoce como la aceleración gravitacional o, simplemente, la gravedad.

Gravimetría en el campo terrestre

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El espacio entre estaciones utilizado en el método gravimétrico en el ámbito de la geofísica puede variar desde unos pocos metros, en el caso de levantamientos geotécnicos o minerales detallados a varios kilómetros, en levantamientos de reconocimiento regional. 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 demandan 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 medición más cercana es inconveniente, se puede usar un gravímetro para establecer una base local midiendo la diferencia de gravedad entre la estación de  medición y la base local. Debido al vacío 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.

Objetivo del método gravimétrico en la geofísica y geología

Este método angular para conseguir una prospección gravimétrica adecuada, lo cual a su vez ayuda para poder analizar los cambios del campo gravitacional generados por los diferentes materiales de la Tierra, que al ser comparadas con la gravedad normal y después de aplicar las correcciones necesarias (mareas, deriva del instrumento, latitud, altura), dan lugar a anomalías gravimétricas. Vale la pena decir que una correcta interpretación de las anomalías puede servir para detectar variaciones verticales y laterales de la densidad de las rocas, que puedan definir el comportamiento del subsuelo.

Aplicación del método gravimétrico en otras áreas

Los elementos de la gravedad no están presentes solamente en el estudio de las ciencias de la Tierra sino que en la química analítica. Allí, el análisis gravimétrico sirve para la determinación del contenido de analito (componente digno de analizar) en una muestra mediante operaciones de medición del peso.

Los métodos gravimétricos pueden clasificarse en dos categorías:

  • Métodos de volatilización:

El analito o algún producto de este se separan en forma de gas. Dicho elemento se recoge y pesa, o se determina el peso del producto gaseoso a partir del detrimento de peso de la muestra. Las aplicaciones más importantes son la del valor de agua en materia sólida y la de carbono en compuestos orgánicos por formación de CO2.

  • Métodos de precipitación:

El analito se separa de los demás constituyentes de la materia por aparición de un compuesto insoluble. El peso del analito en la muestra se determina a partir del peso del compuesto obtenido inicialmente, o de un compuesto producido posteriormente por calentamiento. El resto del tema se referirá a este tipo de métodos.

Cabe destacar que un analito es cualquier elemento o porción de la materia que se esté estudiando. En química, aquellos de mayor interés son los elementos precipitados que son materias solidas o insolubles que se crean mediante el congelamiento o compactación de otras sustancias o bien mediante reacción química.

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