Este documento describe los arcos magmáticos y el uso de la gravimetría para estudiarlos. Los arcos magmáticos son regiones caracterizadas por su forma arqueada y su intensa actividad volcánica y sísmica. Existen dos tipos: arcos de islas y arcos de margen continental. La gravimetría mide variaciones en la gravedad que revelan anomalías en la densidad de las rocas subyacentes, lo que ayuda a comprender la estructura y evolución de los arcos magmáticos.

1. Arcos Magmáticos
y Gravimetría

2. Arcos Magmáticos
• Regiones caracterizadas por su forma
arqueada y por su sismicidad y volcanismo
intensivos.
• Existen dos tipos de arcos magmáticos:



lContinentaMargendeArcos
arcoenIslas
MagmáticosArcos

3. Arcos Magmáticos
• Las ISLAS EN ARCO son frontera de placas
cubiertas ambas por corteza oceánica y ejemplos
de ellas son las Aleutianas, Marianas, Tonga-
Kermadec y Sandwich Sur.
• Los ARCOS DE MARGEN CONTINENTAL
son la frontera entre una placa oceánica (en
subducción) y una placa continental (cabalgando
sobre la oceánica). Ejemplos de estos son la
margen occidental de México y de SudAmérica,
Indonesia, Kamchatka y Japón.

4. Características de las Islas en Arco
según Sugimura y Uyeda, 1973.
1. Alineación arqueada de islas
2. Actividad volcánica prominente
3. Trinchera en el lado oceánico y mar somero al
otro lado
4. Anomalía gravimétrica distintiva
5. Tectonismo activo
6. Coincidencia con cinturones orogénicos
recientes
7. Alto flujo de calor en el lado hacia el continente

5. ALINEACION ARQUEADA DE ISLAS

6. Actividad Volcánica Prominente

7. Trinchera en el lado oceánico y
mar somero al otro lado

8. PERFIL DE
GRAVEDAD EN
LAS ALEUTIANAS
CENTRALES
4-5
cm/año
ANOMALÍA GRAVIMÉTRICA DISTINTIVA

9. MODELO DE GRAVEDAD DE
LAS ALEUTIANAS CENTRALES
Sur Norte
4-5cm/año
litósfera 3.40
3ra capa 2.9
agua 1.03 sed trinchera 2.0
CALCULADA
astenósfera 3.35
3.40
3.403.40
-200
agua 1.03
OBSERVADA
OBSERVADA
VOLCANES
Sedimentos
del mar de Bering
3.3
2.8
2.5
-100
100
200
Anomalía de Aire Libre (mgal)
3.35
(Tomado de: J.A. Grow, Geol Soc
Am Bull, Vol. 84 p2181. 1973)
KILOMETROS
0 100 300200-100-200
50
100100
100
100
0
KM
SEDIMENTOS
DEFORMADOS
Sed de terrazas
2.2 2.4

10. Gravimetría
La gravedad en La Tierra es un caso especial de
la Ley de Gravitación Universal (Newton)
rm2
m1
F
Gm m
r
= 1 2
2
F = fuerza entre dos masas m1 y m2
separadas por una distancia r.
G = constante de gravitación universal =
6.67x10-11
Nm2
/Kg2

11. Gravimetría
La gravedad (g) tiene un valor de 9.80665 m/s2
, pero tiene
variaciones debidas a la forma y estructura del planeta
F mg=
F
GmM
r
= 2
La fuerza de atracción de un cuerpo de masa m hacia La
Tierra es simplemente masa × aceleración
Y si la masa de La Tierra es M, entonces

12. Gravimetría
2
r
GmM
mg =
g
GM
R
= 2
Combinando estas dos ecuaciones,
2
r
GM
g =⇒
y r = R o el radio de La Tierra,
R

13. Gravedad y Densidad
• Tomar R como la distancia entre dos
cuerpos supone un planeta esférico
• No es en realidad el caso
• Si El planeta fuese esférico se simplificaría
el problema
• Busquemos una relación que nos permita
calcular la DENSIDAD MEDIA del
planeta…..

14. Gravedad y Densidad
( )
RG
g
R
G
Rg
media
ππ
ρ
4
3
4
3
3
2
==
Densidad ρ = masa / volumen
33
4
3
3
4 R
M
R
M
volumen
masa
ππ
ρ ===
Y como,
g
GM
R
= 2
Entonces,

15. Densidad media de La Tierra
¡Solo necesitamos medir g, R y G para
conocer la densidad media del planeta!
RG
g
media
π
ρ
4
3
=
TAREA: Calcule la densidad media del planeta y compare sus
resultados con el rango de densidades de la rocas de la corteza
¿a qué se debe la discrepancia?

16. FORMULA INTERNACIONAL DE LA
GRAVEDAD
A una latitud p, la gravedad puede ser obtenida por la
FORMULA INTERNACIONAL DE LA GRAVEDAD*:
g = 978.0495 [1 + 0.0052892 sen2
(p) - 0.0000073 sen2
(2p)]
(g= cm/s2
)
En los polos g = 983.2226 cm/s2
En el ecuador g = 978.0495 cm/s2
*de acuerdo a la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica, 2005.

17. Anomalía Gravimétrica
• Diferencia entre la gravedad medida y la
esperada en una cierta localidad basada en
un modelo del campo gravitatorio del planeta.
• Se mide generalmente en Gales o mgales
(por Galileo)
– Gal = 0.0010197g,
– milligal (o mGal) = 10-6
g (o 10–5
m s-2
).
– La gravedad media de La Tierra es 981 000 mGal

18. Anomalía de Aire Libre
• Para comparar los valores de diferentes area
se requiere estandarizar al nivel del mar
• La primera corrección es por diferencia de
altura y la anomalía resultante se conoce
como Anomalía de Aire Libre.
• 0.3087 mgal/m

19. Anomalía de Bouguer
• Despues se corrige por material y se obtiene
la Anomalía de Bouguer que representa el
efecto de rocas con densidad diferente.
• Esta corrección se obtiene al compara la
gravedad medida con la obtenida con la
Formula Internacional de la Gravedad,
despues de corregir por altura y material

20. MODELO DE GRAVEDAD DE
LAS ALEUTIANAS CENTRALES
Sur Norte
4-5cm/año
litósfera 3.40
3ra capa 2.9
agua 1.03 sed trinchera 2.0
CALCULADA
astenósfera 3.35
3.40
3.403.40
-200
agua 1.03
OBSERVADA
OBSERVADA
VOLCANES
Sedimentos
del mar de Bering
3.3
2.8
2.5
-100
100
200
Anomalía de Aire Libre (mgal)
3.35
(Tomado de: J.A. Grow, Geol Soc
Am Bull, Vol. 84 p2181. 1973)
KILOMETROS
0 100 300200-100-200
50
100100
100
100
0
KM
SEDIMENTOS
DEFORMADOS
Sed de terrazas
2.2 2.4

21. Latitud
(grados)
Polo
Columbus
Paris
Berlin
Helsinki
Los Angeles
Melbourne
México DF
Factor de
corrección
Martillo
6045cm
Javalina
8,041cm
Salto
813cm
Bala
1854cmCorrección a
los records
olímpicos
debido a la
variación de
g en las
cedes

22. Corrección de Eotvos (45° latitud)
Curso Norte
Curso 270°
Curso 180°
Curso 90°
Curso 45°
Curso 315°
Vel (nudos) 100 400 640 10001 10 16

23. Gravimetría Marina
http://topex.ucsd.edu/marine_grav/mar_grav.html

24. Topografía Oceánica
• Poca cobertura en los océanos
• Velocidad común de crucero 12 nudos
• Abultamientos y depresiones en la
superficie del mar
– ¿de qué tamaño son?
– ¿como se pueden medir en presencia de olas y
mareas?
– ¿qué se ha descubierto con ellos?

25. Topografía Oceánica
• Geosat (1985) Marina de los Estados
Unidos
• Altímetro con presición vertical = 0.03m
• Se fija la posición del satelite con doppler y
lasers
• Se mide la altura con radar y pulsos con
repetición de alta frecuencia (1000 pulsos
/seg)
• Esto elimina el oleaje y marea

26. Mapa Global de la Gravedad
en La Tierra por Satelite
órbita del satelite
medición del
altímetro
superficie del
mar
geoide
esferoide de
referencia
¡Las variaciones verticales de la
superficie pueden serhasta de 200m!

27. Abultamiento por atracción gravitatoria
monte marino
océano
atracción local por
exceso de masa

28. Topografía Oceánica
• Una montaña submarina atrae agua hacia
ella
• Un volcán de 2000m de altura y radio de
20km produce un abultamiento de 2m de la
superficie del mar
• ¡Ojo, las diferencias de altura registran
cambios en la topografía pero tambien en la
composición!
• Calibración con datos de crucero

29. Mapa de gravedad del planeta basado en datos
de altímetro de la Agencia Espacial Europea

30. Anomalias Gravimétricas por Altimetría Satelital

31. Topografía por Gravedad de Altimetría Satelital