1) El documento describe el método de exploración gravimétrica, el cual permite detectar variaciones en la densidad de materiales bajo la superficie midiendo la gravedad. 2) Se realizan correcciones a los datos gravimétricos para eliminar efectos indeseables y obtener anomalías que puedan interpretarse. 3) La interpretación de las anomalías puede ser directa, dando información cualitativa sobre cuerpos anómalos, o indirecta mediante la simulación de modelos geológicos y su comparación con las observaciones.

1. GEOFÍSICA APLICADA II
MÉTODO DE EXPLORACIÓN
GRAVIMÉTRICA
UNIDAD I

2. INTRODUCCIÓN
 Método: La presencia del campo gravimétrico es
utilizada por la geofísica para detectar las
variaciones verticales y laterales de las
diferencia de densidades de las unidades
geológicas en el subsuelo.
 Ventajas de la Gravimetría: Es un método
• pasivo que permite la medición de las
propiedades gravimétricas en cualquiera
condición geológica. Grandes avances en la
teoría de campos potenciales, técnicas de
adquisición, algoritmos de interpretación y
visualización permiten que todos los métodos
gravímetricos sean usados en nuevas y
avanzadas formas para solución de problemas en
exploración e ingeniería-geotecnia.

3. Aplicaciones
1. La gravedad es ampliamente aplicada en la
exploración petrolera (avión, marino y
terrestre).
2. Ingeniería civil – geotecnia.
3. Detección de exceso de masa: sulfuros
masivos, etc.
4. Detección de falta de masa: carbón, depósito
de sal, etc.
5. Estudio de placeres en actividades mineras.
6. Mapeo geológico regional: cuencas, grabens,
etc.
7. Definición de la morfología del basamento y
marco estructural regional.
8. Monitoreo de variaciones en aguas
subterráneas.
9. Subsidencia e isostasia.
10. Detección de vacíos.

4. Continuación
• A causa de que un objeto sobre la superficie
terrestre es atraído por la masa de la Tierra, el
Método de Exploración o Prospección Gravimétrica
permite detectar variaciones en la densidad de
materiales bajo la superficie, midiendo la gravedad e
interpretando los valores registrados.
• Pero aquí se nos presenta una aparente dificultad si
consideramos la magnitud de las variaciones que
medimos. El valor medio de la gravedad de la Tierra
es casi constante, es del orden de los 980 cm/seg2, y
para que podamos detectar los cambios de densidad
que mencionamos, es necesario que midamos 10-5
de este valor. No obstante esto es posible pero
requiere instrumentos muy sensibles.

5. Continuación
• El cálculo del efecto que producen las masas de
densidad y formas variables no es tan complicado, sí
en cambio, el hecho de que distintas configuraciones
de forma y densidad, producen idénticos valores de
gravedad observada.
• Dada esta particularidad, es un método de
prospección que detecta fundamentalmente grandes
estructuras de carácter regional, y tratándose de
pequeños yacimientos de minerales, el requisito será
un fuerte contraste de densidad y una buena
información geológica de base.
• Generalmente se lo complementa con otros métodos
geofísicos, sirviendo como de reconocimiento previo
a la sísmica para prospección petrolífera.

6. FUNDAMENTO FÍSICO
• La Primera Ley de Newton establece que existe
una fuerza de atracción entre dos masas m1 y
m2 separadas por una distancia r, representada
por la siguiente relación de proporcionalidad:
M1M2
G= ---------
R2
• Para la determinación del factor de
proporcionalidad, Cavendish en el año 1798 ideó
una balanza, y como podía medir las masas y
distancias, además de conocer el coeficiente de
torsión del hilo de suspensión y medir el ángulo
de rotación, pudo calcular el coeficiente de
proporcionalidad que es la conocida
• Constante de Gravitación Universal (G) que vale
6,67 x 1011

7. MEDICION DE LA GRAVEDAD
• Absoluta:
La determinación del valor absoluto de la gravedad
requiere de instrumentos sofisticados, difíciles de
transportar y un tiempo considerable para efectuar la
medición con un sin número de cuidados.
El péndulo es uno de estos instrumentos. Una masa
suspendida a una longitud L, oscila con un período T,
y la gravedad es la fuerza recuperadora del sistema.
• El método de caída libre que utiliza la conocida
relación z = ½g t2, puede asegurar el 0,01 miligal
cuando el tiempo y la distancia se miden
electrónicamente. Para ello se arroja un cuerpo
hacia arriba, pasando por dos marcas en subida y
dos en bajada (z1 y z2) y se miden los
• correspondientes tiempos (t1,t2,t3 y t4).

8. Continuación
• Relativa:
La determinación del valor relativo de la
gravedad requiere de instrumentos de diseño
más simple, prácticos y de fácil traslado, y son
los que determinan la diferencia de gravedad
entre dos estaciones.
• Un péndulo también podría ser usado para medir
la diferencia de gravedad con lo que se
obtendría 0,1mgal, pero no son muy prácticos
para el campo.
• El principio de medición relativa surge del
equilibrio de fuerzas en una masa suspendida de
un muelle.

9. Correcciones de la
gravedad
• Corrección/reducción de datos y anomalías
gravimétricas:
• La gravedad medida en la superficie de la Tierra
generalmente no sirve para hacer
interpretaciones con respecto a las estructuras
geológicas, porque varios efectos diferentes se
superponen y encubren las anomalías buscadas.
• La separación y eliminación de estos efectos
indeseables de la gravedad medida siempre es
el primer paso de la gravimetría aplicada
después de las mediciones. Este proceso es
llamado corrección/reducción.

10. Correcciones
• Como las mediciones de gravedad se realizan en la
superficie topográfica y la gravedad normal se determina
a nivel de geoide, es necesario bajar las primeras al nivel
del mar, que es aproximadamente el nivel del mar bajo
los continentes. Para ello se considera por separado
cada efecto.
1. Aire Libre
Para este análisis basta suponer la Tierra como esférica
y no rotacional, por lo tanto g = GM/R2. Si la altura sobre
el nivel del mar cambia (por la topografía), la gravedad
será distinta porque cambia la distancia al centro de la
Tierra por (R+h).

11. Continuación
• La corrección de Aire Libre :
La gravedad teórica se calcula con respecto al
nivel de referencia y no al nivel de la estación. Por
esto tenemos que añadir el efecto de las diferentes
alturas de las estaciones.
• Esta corrección se llama de aire libre porque no se
tiene en cuenta la atracción de ningún material
situado por encima del nivel del mar.
• La corrección de Bouguer
El objetivo de esta corrección es la eliminación del
efecto gravimétrico de las masas entre el nivel de
la estación y el nivel de referencia. Para aproximar
estas masas se usa generalmente el modelo simple
de una placa plana e infinita con una densidad
constante

12. 2. Bouguer
• Entre el nivel del mar y la estación de
medición hay una masa, que por estar
debajo aumenta el valor medido. Esta
masa debe ser eliminada para que
nuestra medición sea comparable con el
valor teórico al nivel del mar obtenido
con la Fórmula Internacional.
• La Teoría de Potencial demuestra que las
masas ubicadas encima del nivel del mar
no producen atracción, siempre que se
trate de un cuerpo esférico como la
Tierra.

13. Continuación
• La corrección topográfica
Aproximando las masas subyacentes
mediante la placa de Bouguer (arriba)
desatendimos el relieve de la superficie
de la Tierra, que generalmente no es una
superficie plana. Con la corrección
topográfica eliminamos el efecto del
relieve irregular.
• Tanto las depresiones (valles) como las
elevaciones (cerros) en los alrededores
de la estación disminuyen la gravedad
medida. Por esto la corrección
topográfica siempre es positiva

14. Continuación
• Si bien la corrección que determina
Bouguer no es exacta, es suficiente para
la precisión de nuestras mediciones.
Esta inexactitud surge de considerar a la
masa interpuesta como una losa plana
horizontal de espesor igual a la altura
sobre el nivel del mar por un lado, y la
densidad de esta placa igual a la
densidad en la superficie por el otro. Esta
corrección no tiene en cuenta los valles
y montañas ya que son como aplanados
con la aplicación de la placa.

15. 3. Topografía
• Esta corrección viene a considerar los valles y
las montañas que la placa de Bouguer no tuvo
en cuenta. Los valles fueron rellenados y su
efecto fue restado con la corrección de
Bouguer.
Como se midió sin material en ellos, debemos
calcular la atracción de esa masa y sumarla
para anularla. Las montañas no fueron
consideradas en la corrección de Bouguer.
• Como estas disminuyen el valor medido, debe
calcularse la atracción y sumar su efecto. Es
decir que tratándose de montañas o valles,
esta corrección será siempre positiva.

16. Continuación
La gravedad tiene un alcance teórico
infinito, sin embargo, la fuerza es mayor si
los objetos están cerca uno del otro, y
mientras se van alejando dicha fuerza
pierde intensidad. La pérdida de
intensidad de esta fuerza es proporcional
al cuadrado de la distancia que los
separa. Por ejemplo, si se aleja un objeto
de otro al doble de distancia, entonces la
fuerza de gravedad será la cuarta parte.

17. Corrección por altitud
• Puesto que las correcciones de aire
libre y Bouguer son proporcionales
a la altura sobre el nivel del mar, es
usual combinarlas en una sola,
llamada corrección por altitud.

18. El Método de Nettleton
• es un procedimiento que requiere valores de
gravedad sobre un perfil topográfico con
fuertes desniveles. Se calcula la anomalía
de Bouguer con densidades desde 1,8 hasta
2,8 Tn/m3 y se lleva a una gráfica estos
valores, con la misma escala horizontal que
el perfil topográfico.
• La densidad del perfil gravimétrico que
tenga menor correlación con la topografía,
es la que mejor se ajusta como densidad
superficial para la placa de Bouguer. Siendo
la densidad entre las estaciones de menor y
mayor altura sobre el nivel del mar.

19. 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.
•

20. Continuación
• 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.

21. Interpretación Directa
• La interpretación directa es más bien
cualitativa pues da información de cuerpos
anómalos sin precisar la verdadera forma
de los mismos. Hay varios métodos:
Profundidad límite o limitante. Se refiere a
la máxima profundidad a la cual se
encuentra la parte más alta del cuerpo que
produce una anomalía dada:
• a) Método del medio ancho: La distancia
horizontal entre el valor máximo de la
anomalía y el valor mitad del máximo se
define como medio ancho o medio máximo
x1/2.

22. Continuación
La gravedad tiene un alcance teórico
infinito, sin embargo, la fuerza es mayor si
los objetos están cerca uno del otro, y
mientras se van alejando dicha fuerza
pierde intensidad. La pérdida de
intensidad de esta fuerza es proporcional
al cuadrado de la distancia que los
separa. Por ejemplo, si se aleja un objeto
de otro al doble de distancia, entonces la
fuerza de gravedad será la cuarta parte.

23. Continuación
• b) Método del Gradiente-Amplitud
máxima:
Con los mismos supuestos y figura
del método anterior es posible
obtener z desde la relación entre el
valor máximo de la anomalía (x=0) y
el valor cuando la pendiente de la
curva es máxima (punto de
inflexión).

24. Interpretación Indirecta
• Consiste en simular un cuerpo geológico, o
modelo, calcular la anomalía que produce y luego
compararla con la observada. En razón del
problema inverso, esta no será la única solución.
Primeramente, con las coordenadas de los puntos
de observación y las anomalías de Bouguer en
cada uno de ellos, se confeccionan las llamadas
curvas isoanómalas o curvas que unen puntos de
igual valor anomalía gravimétrica. Luego se
trazan perfiles que corten perpendicularmente a
las curvas, donde se observe el mayor cambio o
gradiente.
• El intento más simple de interpretación indirecta
es la comparación de las anomalías observadas
con las calculadas para ciertas formas
geométricas simples, cuyo tamaño, forma,
densidad y posición pueden ser ajustadas
fácilmente.

25. Ejemplos de interpretación
gravimétrica
• 1 - Creamos un modelo geológico simple
que permita analizar las anomalías que
genera.
Imaginemos un río subterráneo tapado con arena y grava
en una cuenca sedimentaria asentada en un basamento
cristalino inclinado hacia el Este.
• Nuestra observación gravimétrica estará afectada tanto
de la masa del río como del relleno sedimentario. Si
calculamos la anomalía de Bouguer en cada punto y la
graficamos a lo largo de un perfil, tendremos una
tendencia a disminuir hacia el Este y una anomalía
seguramente local porque aparece y desaparece en la
línea de tendencia.
• Si nuestro objetivo es conocer la forma y dimensiones
del río al que asignamos un contraste de densidad
razonable de –0,40 Tn/m3, y a la roca sedimentaria un
contraste de –0,20 Tn/m3, ambas sobre el basamento de
2,67 Tn/m3 que es la densidad utilizada para obtener la

26. Continuación
• Sir Isaac Newton formuló la teoría de la gravedad.La
gravedad, denominada también fuerza gravitatoria,
fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o
gravitación, es la fuerza teórica de atracción que
experimentan entre sí los objetos con masa. Tiene
relación con la fuerza que se conoce como peso.
• El peso, que es familiar a todos, es la fuerza de
gravedad que ejerce la masa de la Tierra, respecto a
cualquier objeto que esté en su entorno, por
ejemplo, la masa del cuerpo humano. Se aprovecha
esta fuerza para medir la masa de los objetos con
bastante precisión, por medio de básculas de pesas.
• La precisión alcanzada al pesar se debe a que la
fuerza de gravedad que existe entre la tierra y los
objetos de su superficie es similar en cualquier lugar
que esté a la misma distancia del centro terrestre,
aunque esta disminuirá proporcionalmente si se
alejan, tanto de la pesa como del objeto a pesar.

27. Anomalía de Bouguer
• Esta corrección tiene en cuenta la
atracción del material rocoso
situado entre el nivel del mar y la
estación situada a una altura h. Se
basa en la hipótesis de que la
superficie de la Tierra es horizontal
en todas partes (paralela al geoide)
a una altura h por encima del nivel
del mar.

28. Continuación
• Calculando la Anomalía de Aire Libre (AAL) no
se elimina el efecto de masas y por esto esta
anomalía se usa más como base de
investigaciones geodésicas. Generalmente no
se puede interpretar la AAL geológicamente,
pero se puede aprovechar su correlación tan
fuerte con la topografía para determinar la
densidad de las masas topográficas.
• Calculando la Anomalía de Bouguer (AB)
sustraemos el efecto de todas las masas
subyacentes, y por esto la AB solamente refleja
el efecto de la distribución irregular de
densidades en el subsuelo (vea Figura abajo).
Esta anomalía generalmente es la base de las
investigaciones de la gravimetría aplicada!
•

29. Densidad superficial
• En física, la densidad superficial,
o densidad por unidad de superficie se
refiere a la cantidad kilogramos por
metro cuadrado que posee un material.
Se diferencia de la densidad, porque
esta última se refiere a volúmenes - por
ejemplo - kilogramos por metro cúbico.
• Es de mucha importancia en Acústica,
ya que los materiales con alta densidad
superficial sirven como aislante
acústico.

30. CONCEPTOS DE
GRAVIMETRIA

31. Anomalía de la gravedad
• La diferencia entre el valor de la
gravedad corregida y el valor teórico
de la gravedad (en el esferoide para
la latitud y la longitud) en la
estación se denomina Anomalía
gravitatoria. El tipo de anomalía
depende de las correcciones que se
hayan hecho al valor observado.

32. Anomalía isostática
• El método gravimétrico tradicional para
estudiar el equilibrio de la corteza
terrestre (isostasia) consiste en obtener
las anomalías de gravedad y
compararlas con las anomalías
generadas por un modelo teórico en
perfecto equilibrio.
• A gran escala, las diferencias laterales
en la densidad se extienden por decenas
de kilómetros o más , la tierra se
comporta como una litósfera sólida
flotando en una astenósfera más densa

33. Método gravimétrico
• Definiciones importantes:
• Gravímetro: Sensor utilizado para medir la intensidad del
campo gravitatorio punto a punto. Es común que estos
aparatos entreguen una cuantificación relativa de g (por
ejemplo, al comparar la elongación experimentada por un
resorte del cual cuelga una masa patrón).
• Gradiómetro de gravedad: sensor gravitatorio que mide
el gradiente del campo gravitatorio en lugar de su valor
absoluto. Según su orientación, un Gradiómetro puede
medir el gradiente en X, Y o Z (o combinaciones en
diagonal). En términos simples el gradiente corresponde a
la fluctuación de la gravedad por unidad de longitud.
• Esferoide: El esferoide normal corresponde a la forma que
adquiriría nuestro planeta en el caso de ser una masa
pastosa sometida a la acción simultánea de la fuerza de
gravedad y de la fuerza centrífuga generada por el espín
de la Tierra.

34. Típico Levantamiento
Gravimétrico
• A) Fase de Terreno.
• Definir una malla y en cada nodo medir la aceleración de
gravedad.
B) Correcciones.
• i) Deriva del instrumento: el gravímetro no es perfecto,
razón por la cual se utiliza una estación de amarre para
cuantificar la deriva del cero (se asume lineal).
ii) Corrección topográfica: un cerro incrementa la
aceleración de gravedad, mientras que una cuenca la hace
disminuir. Todos los datos deben llevarse a topografía plana
iii) Otras correcciones: por latitud, de Faye, de Bouguer, etc.
• C) Mapa final: isoanómalas de gravedad.
El mapa resultante muestra las variaciones sufridas por la
aceleración de gravedad como resultado exclusivo de las
diferentes densidades de las rocas.
Puede ser conveniente realizar un análisis estadístico de la
gravedad y mostrar las desviaciones respecto del
background ("gravedad residual").

35. Corrección por marea
terrestre
• Dentro de los ámbitos geodésicos y
gravimétricos son observables con gran
precisión, los efectos de marea terrestre
deben ser tenidos en cuenta para la
correcta reducción de los mismos. Estos
efectos de marea se dividen en una
serie de componentes armónicas de
diferente período donde los parámetros
reales de amplitud y desfase deben ser
observados para poder aplicar los
modelos teóricos con exactitud.

36. Continuación
• El efecto gravitatorio del Sol, de la Luna y de los
planetas del sistema solar afectan a la Tierra no
solo en las partes oceánicas, sino también en
las continentales ocasionando las llamadas
mareas terrestres.
• Este hecho afectará a cualquier medida
geodésica efectuada sobre la superficie
terrestre, por lo que, para cálculos precisos,
debemos tener en cuenta tal efecto y corregirlo
adecuadamente ya que las mareas terrestres
provocan que los observatorios geodésicos de
precisión sean dependientes del tiempo
debiendo reducirse a un estado cuasi-
estacionario de Invarianza temporal.

37. Fuerza gravitacional
Newton, al formular la Ley de Gravitación Universal, quiso decir que:
Dos cuerpos se atraen con una fuerza que es directamente proporcional al
producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia que separa a sus centros.
Supongamos los siguientes dos cuerpos, de masas m y M, cuyos
centros están separados una distancia R.
m
M
R
Ambos cuerpos se atraen con las
fuerzas gravitacionales F.
F
F
¿Te gusta la matemática?
NO
SI
2
R
GmM
F 
Fuerza gravitacional
entre m y M.
Donde G es una
constante, llamada
constante de gravitación
universal.
Y, su valor es
G = 6,67x10-11 Nm2/kg2

38. Peso Daniela, sabías que el peso es, por lejos, una de las fuerzas
más conocidas, pero no todos saben que es una fuerza
gravitacional.
En efecto, el peso de un objeto no es otra cosa que la fuerza
con que la Tierra lo atrae hacia su centro.
Daniela
Peso
El peso de Daniela, como se muestra en el dibujo, se dirige hacia el
centro de la Tierra.
Y, por reacción, Daniela ejerce una fuerza sobre la Tierra.
Ambas fuerzas son de tipo gravitacional.
El peso de un objeto, en la Tierra, depende de dos factores: su
masa y la distancia a que está del centro del planeta.
La fórmula matemática, del peso (P) de un objeto, se puede
simplificar a:
P = mg
Donde m es la masa del objeto y g la aceleración de gravedad del
lugar en que se determina su peso.
Fuerza que
Daniela ejerce
sobre la Tierra.

39. ¿Vender por el peso o por la masa?
Por si acaso, para que sepan.
La aceleración de gravedad, g, depende de la
distancia al centro de la Tierra.
Su valor disminuye a medida que nos alejamos
de la superficie terrestre.
El valor de g en la superficie de la
Tierra es, en promedio, 9,8 m/s2.
Pero, en la línea del ecuador, donde
la Tierra es más “gruesa”, su valor es
menor que en los Polos, donde la
Tierra es más achatada.
Entonces, si alguien fuera midiendo el
valor de la aceleración de gravedad
viajando, a nivel del mar, desde la
línea del ecuador a uno de los polos,
su valor iría aumentando.
Sin embargo, la masa del objeto no cambia en
ningún lugar del Universo.

40. El peso de Daniela
Amigos y amigas.
Mi masa es de 55 kg.
¿Cuál es mi peso si vivo a nivel del
mar?
Como el peso se determina por la expresión P = mg, y g, a nivel del mar,
tiene el valor de 9,8 m/s2, se tendrá:
P = mg = 55 kg · 9,8 m/s2
Entonces, se tiene que el peso de Daniela es P = 539 newton
No olvidar que el peso es
una fuerza, por lo que su
unidad de medida es el
newton.

41. La Luna y las mareas
La Luna y la Tierra se atraen gravitacionalmente y
ello trae varios efectos, entre ellos están:
La formación de 2 intervalos
diarios, de marea alta y marea
baja en los mares y océanos
de la Tierra.
La Luna por efecto
gravitacional atrae a las aguas
de la Tierra, entonces se
produce una elevación del
nivel de las aguas, orientadas
hacia la posición de la Luna.
En el lado opuesto de la Tierra
ocurre algo similar.
Las mareas son más altas
cuando el Sol, la Luna y la
Tierra están alineadas.
La información de los horarios de
la marea alta (pleamar) y mareas
bajas (bajamar), es de mucha
utilidad para los pescadores
artesanales.
La Luna se mueve
elípticamente en
torno a la Tierra.

42. Haz clic aquí para
conocerlas.
Las preguntas previas
Ahora que ya casi terminamos, veamos cuáles
afirmaciones que he planteado son verdaderas y
cuáles falsas.
Yo siempre le he dicho, si quieres vender oro por su
peso, tienes que venderlo en Polo Sur.
Si queremos pesar
menos, nos conviene
ir a la Luna, ahí
pesaríamos menos
que acá en la Tierra.
Es fácil entender por qué
los astronautas flotan en
el espacio.
En el espacio no hay
gravedad.

43. Resumen
• La Ley de gravitación Universal, formulada por Isaac Newton, se
refiere a la fuerza de interacción entre dos cuerpos. Conocida como
fuerza gravitacional.
• La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente
proporcional al producto de sus masas.
• La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
• El peso es una fuerza de tipo gravitacional, entre la Tierra y un
objeto sobre su superficie.
• La fuerza gravitacional entre los cuerpos celestes, es la responsable
de la dinámica macroscópica del Universo. También se cree que es
la responsable de la evolución del Universo.
• La trayectoria parabólica que tienen los objetos que se lanzan sobre
la Tierra es debido al efecto del peso de los objetos.
• En las mareas, en mares y océanos de la Tierra, intervienen
gravitacionalmente la Luna y el Sol.

44. Gracias por su atención