Informe Final-prospeccion Gravimetrica Marina

PROSPECCION GRAVIMÉTRICA – 2015 GRAVIMETRÍA MARINA

INTRODUCCION Desde la antigüedad el hombre siempre se ha interesado por comprender todos los fenómenos que ocurren en la tierra, surgiendo de esta manera muchas ciencias que se han dedicado a su estudio, entre ellas esta los métodos de exploración que se dedica a comprender los fenómenos naturales y no naturales, mediante métodos e instrumentos que miden las ondas sísmicas, el magnetismo terrestre y la fuerza de gravedad.

Desde su inicio los métodos de exploración ha alcanzado grandes éxitos en la búsqueda de yacimientos efectuando algunos descubrimientos espectaculares de depósitos (minerales y yacimientos petroleros), y gracias a los avances tecnológicos se han perfeccionado y transformados con el fin de lograr un mejor desarrollo y bienestar de la humanidad.

En general, al aplicar los conocimientos de las prospección geofísica se deben hacer todos los estudios respectivos que aseguren el hallazgo de posibles depósitos, valiéndose para ello de varios métodos geofísicos: magnéticos, gravimétrico, eléctrico, electromagnético, sísmico y el método radiométrico, los cuales se van aplicar dependiendo de ciertas propiedades física de la materia y de lo que se desea encontrar en la zona de estudio.

1


OBJETIVOS

 Conocer más acerca de la geofísica marina.  Saber más acerca de los avances en la prospección gravimétrica marina.  Identificar cuales son las correcciones que se le aplican a los datos de gravedad obtenidos en campo.  Determinar las dificultades que se encuentran en la prospección gravimétrica marina  Describir los equipos que se usan para la prospección gravimétrica en el mar.  Conocer más acerca de los equipos tanto gravímetros como péndulos  Dar a conocer los equipos más actualizados en el mercado para estudios de gravedad marina

2


CAPITULO 1 1. GENERALIDADES 1.1 PROSPECCIÓN GRAVIMÉTRICA La gravimetría es un método geofísico potencial muy importante para la prospección de depósitos minerales. Este método aprovecha las diferencias de la aceleración de la gravedad en distintos sectores a expensas del contraste de densidades causado por la presencia en profundidad de cuerpos mineralizados y estructuras que ponen en contacto cuerpos de génesis y procedencia diferente. La gravedad normal (promedio) en la tierra es 9,8066 m/s2. Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada generando de este modo valores denominados anómalos que pueden ser detectados y mapeados con la finalidad de inferir la presencia de estos depósitos minerales.

1.2. MEDICIONES DE GRAVEDAD RELATIVA: Los primeros trabajos de prospección fueron realizados con balanzas de torsión, como la de Eötvos, que median el gradiente de la gravedad (gradiómetros) en esos tiempos también se utilizaban los péndulos, si bien más lentos para realizar las mediciones pero más apropiados para hacer mediciones absolutas (1917- H. Katter).

1.2.1. Gravímetro Desde 1930, se han utilizado los gravímetros, que miden pequeñas variaciones de la componente vertical (z) de la gravedad relativa, respecto a una referencia (base principal). El gravímetro es un instrumento que puede medir diferencias muy finas en la gravedad. Básicamente un gravímetro es una “balanza” porque 3


mide el peso de un objeto, siendo el peso la masa del mismo por la aceleración de la gravedad de esa ubicación. Esto quiere decir que si nos situamos en un sector con mayor gravedad la balanza marca a un valor relativo mayor, porque el objeto sufre una mayor fuerza de atracción gravitacional. El equipo de un gravímetro es entonces una balanza muy sensible con un peso definido (m= masa) que sufre las diferencias de la gravedad.

1.2.1.1.

Gravímetros Estables

El cambio de longitud del muelle se mide directamente por medio de una ampliación, sea óptica, mecánica o eléctrica, ajustándose nuevamente al punto central mediante un tornillo y leyendo las divisiones debidas a la variación de la longitud del muelle, es decir el cambio de gravedad. 1.2.1.2.

Gravímetros Inestables o Astáticos

Consta de una masa suspendida inestablemente a través de un brazo lateral, tal que para determinado valor de g la masa se encuentra en equilibrio. Basta un pequeño cambio de la gravedad para que se abandone el equilibrio y esto se traduzca en desplazamientos relativos grandes. Pose 2 resortes principales, uno para los ajustes de las mediciones como las estables y otro para suspender el sistema, el cual es llamado Resorte Cero, ya que no se modifica su posición durante la operación.

1.3. MEDICIONES DE GRAVEDAD ABSOLUTA: 1.3.1. Péndulos: Basados en el sincronismo de su periodo descubierto por Galileo Galilei, los primero instrumentos usados y aun se los emplea. 1.3.2. Aparatos de caída libre: Desarrollados en las últimas dos décadas, miden la gravedad por caída de un cuerpo en un receptáculo en vacío, haciendo las determinaciones mediante instrumental electrónico de alta precisión y recodando que la distancia vertical

1 2 h= ∙ g .t 2

(t = tiempo de caída).

1.3.3. Gravímetro superconductor o criogénico: 4


De desarrollo reciente, coste en una esfera hueca suspendida en un campo magnético generado por un toroide superconductor enfriado por un compresor de helio, usado para medición s absolutas y monitoreo fino de mareas y sismos.

1.4 UNIDADES EN APLICACIONES GRAVIMÉTRICAS       

•1 Gal = 1 cm/s2 = 0,01 m/s2 •1 mGal = 10-3 Gal = 10-5 m/s2 = 0,00001 m/s2 •El gravímetro CG-5 tiene una desviación estándar menor a 5 mGal •1 mGal = 10-6 Gal = 10-8 m/s2 = 0,00000001 m/s2. •El FG5 de Micro-Lacoste tiene una exactitud de 2 mGal •1 nGal = 10-9 Gal = 10-11 m/s2 = 0,00000000001 m/s2 •El gravímetro superconductor tiene una exactitud de 1 nGal

1.5

CLASIFICACIÓN GRAVEDAD

PROVISORIA DE

LAS

MEDICIONES

DE LA

1.6 APLICACIONES La gravedad es ampliamente aplicada en la exploración petrolera (avión, marina y terrestre), minera (avión y terrestre) e ingeniería civil – geotecnia. En particular, algunas de las aplicaciones son: 5


       

Detección de exceso de masa: sulfuros masivos, etc. Detección de falta de masa: carbón, depósito de sal, etc. Estudio de placeres en actividades mineras. Mapeo geológico regional: cuencas, grabens, etc. Definición de la morfología del basamento y marco estructural regional. Monitoreo de variaciones en aguas subterráneas. Subsidencia e isostasia. Detección de vacíos.

6


CAPÍTULO 2 2.GEOFÍSICA MARINA La Geofísica Marina es una disciplina de las ciencias muy requerida por áreas tales como Arqueología Subacuatica, Ingeniería de suelos aplicada a obras marítimas y rebúsqueda de artefactos y objetos sumergidos. Los equipos más comúnmente utilizados en la Geofísica Marina son los sonares de barrido lateral (Side Scan Sonar), los magnetómetros marinos y el pefilador de sub fondo marino (Sub Bottom Profiler). Se cuenta para los trabajos de geofísica, con un Side Scan Sonar de triple frecuencia y un sub bottom profiler, con los que realiza frecuentes levantamientos geofísicos para distintas áreas y objetivos. El Side Scan Sonar es una herramienta muy efectiva para revelar anomalías que sobresalgan del fondo marino y permite detectar estas anomalías a una gran distancia, dependiendo del tamaño de estas, pudiendo abarcar rangos de hasta 200 metros a ambos lados del trazado de avance. Naufragios, tuberías y rocas de distintos tamaños y hasta neumáticos pueden ser resueltos ajustando correctamente las frecuencias y la altura del transductor sobre el fondo marino. El perfilador del sub fondo por su parte, es capaz, dependiendo del tipo de sedimento, de penetrar bajo el fondo marino y determinar los estratos bajo este, identificando rocas, tuberías y anomalías de gran tamaño enterradas. Existen diversos tipos de sub bottom profilers, dependiendo de la potencia que se induce en la onda dirigida al fondo marino, variando desde los sparkers y boomers con penetraciones tipicas de varias centenas de metros bajo el fondo hasta los sub bottom tradicionales de frecuencia simple y constante (CW) con rangos de pocos metros bajo el fondo. El sub botom profiler con que cuenta Skyring Marine es de tecnología CHIRP, el que genera un abanico de frecuencias bajas las que aplicando complejos procesos de convolución/deconvolución, para penetrar al fondo marino, permiten penetraciones típicas de hasta 20 metros en arenas no compactas o suelos blandos. El procesamiento de información recopilada por estos equipos es un proceso tan complejo como lo es la toma de datos, a menudo requiriendo largo tiempo de procesamiento y software especiales para la generación de mosaicos y georreferenciaciones del levantamiento. Un software de manejo de esta información con los que se generan los resultados para cada levantamiento.

7


2.1 HISTORIA DE LA PROSPECCION GRAVIMETRICA MARINA

8


En 1923, Vening Meinesz (1.887-1.966) de los Países Bajos tuvo éxito, por primera vez, en la medición de la gravedad en el mar con precisión significativa útil para los estudios geofísicos (con la precisión de 4-5 mgals). Dificultades en mediciones de la gravedad en la tierra pantanosa en Holanda condujeron al desarrollo de un sistema de gravimetría marina. Un paso importante fue un método de balanceo dos péndulos con la misma amplitud pero en fases opuestas. El efecto principal de la tierra blanda se asocia con aceleraciones horizontales, que pueden ser eliminados mediante la medición del movimiento relativo de dos péndulos. El éxito de este método en la tierra dio lugar a una investigación de las posibilidades de medición de la gravedad en el mar. Vening Meinesz puso un aparato de péndulo en un submarino siguiendo los consejos del profesor Van Iterson, Director del Gobierno Minas holandés, que hay menos movimiento en un submarino bajo inmersión. Incluso durante el mal tiempo, un submarino es suficientemente tranquila a una profundidad de 30 metros o más. Una ventaja adicional es que durante la inmersión es movido por motores eléctricos, los cuales no provocan grandes vibraciones como un motor diesel en un barco normal no. Sin embargo, la aceleración debida al movimiento del submarino bajo el mar es pequeña, pero no cero. En consecuencia, utilizó dos métodos para obtener la precisión deseada. En primer lugar, el dispositivo de péndulo se mantuvo vertical con cardanes en dos ejes (porque la gravedad es la aceleración en la dirección vertical, manteniendo la dirección vertical es esencial).En segundo lugar, se utiliza un conjunto de tres péndulos; la central fue colgado libremente y los péndulos en ambos lados balanceó con la misma amplitud pero opuesta en fase. Se utilizaron dos conjuntos de datos que muestran el movimiento diferencial entre el péndulo central y que en cada lado para calcular la gravedad. Vening Meinesz comenzó a desarrollar un sistema de gravímetro en 1920, y llevó a cabo la primera expedición de Holanda a Java a bordo de un submarino en 1923, el mismo año en que ocurrió el gran terremoto de 9


Kanto. Poco después de la salida del puerto madre, repararon el dispositivo en la base marina británica en Gibraltar. En combinación con la observación durante el crucero en 1926-1927, un anillo completo de valores de gravedad, que rodea la Tierra, se obtuvieron por primera vez, y se encontró que la gravedad anomalía era bastante pequeña en la mayoría de los océanos (menos de ~ 10 mgals o alrededor de 10 ppm de un valor de la gravedad). Reconociendo que la comprensión de la relación entre la gravedad y la actividad tectónica sería de importancia primordial, llevó a cabo un estudio detallado sobre todo en el de Java Trench cerca de Indonesia que había sido un territorio holandés. La topografía del fondo marino también se midió con ecosondas en más de 30.000 puntos. Luego se descubrió que la gravedad lo largo de la Fosa de Java es más de 100 mgals menor que el valor normal. Según el profesor Chuji Tsuboi que fue miembro de la Academia de Japón, este fue uno de los descubrimientos más importantes de la geofísica en el siglo 20, y tuvo una gran influencia en la investigación de la estructura de la corteza y el manto de convección de la tierra que le siguió. Por ejemplo, Vening Meinesz interpretarse que las grandes anomalías negativas de la gravedad es causada por la corteza engrosada deformado por la fuerza asociada con la corriente de convección subducente debajo de la zanja. Fue uno de los primeros geofísicos para defender el concepto de convección del manto (para las discusiones detalladas sobre el estudio de la convección del manto sobre la base de mediciones de la gravedad, consulte Heiskanen y Vening Meinesz 2)). Después de la segunda Guerra Mundial, aparatos de Vening Meinesz se distribuyeron en todo el mundo e instalados en 27 submarinos liberados de la guerra. Profesor JL Worzel realizó unas mediciones de la gravedad oceánicas a escala global. 3) Los resultados se convirtieron en la base de la base de datos global de la gravedad que los geofísicos habían soñado durante mucho tiempo.

2.2 AVANCES INSTRUMENTALES Conforme aparecían nuevas necesidades en el campo de la prospección, las compañías petroleras, mediante inversiones económicas, ampliaban las posibilidades de desarrollo de las diferentes técnicas gravimétricas que les eran de interés. Conforme se incrementó el interés de prospección sobre el golfo de México se desarrollaron los trabajos de gravimetría sobre áreas inundadas. Estos datos se utilizaban para la búsqueda de petróleo. 10


Posteriormente estos dieron paso a las campañas de inmersión donde operador y gravímetro eran sumergidos y finalmente a gravímetros accionados mediante control remoto. Aunque la primera compañía en modificar sus gravímetros fue la Gulf Oil Corp, los verdaderos protagonistas fueron los gravímetros submarinos L&R que prácticamente han llegado hasta nuestros días, teniendo actualmente un uso muy limitado. Este tipo de gravímetro fue desplazado completamente por los gravímetros de intraborda en los años 60. El primer gravímetro satisfactorio en la toma de observables intraborda fue el L&R en 1965. Bell y Askania posteriormente manufacturaron este tipo de gravímetros aunque con menor éxito. Las observaciones realizadas con este tipo de gravímetro son muchas, arrojando importantes datos sobre la estructura y composición de la corteza oceánica. En el caso de los observables intraborda nos encontramos con precisiones bajas, alrededor de 2 mgal, debido a errores en posicionamiento, siendo imprescindible la aplicación de filtros para eliminar los efectos del movimiento del barco. La interpretación de la medición en el mar es más complicada que en tierra pues los datos adquiridos contienen además del valor de g, las componentes producidas por el inevitable movimiento de la caja del instrumento en contacto con el agua. Estas son, en general, de más alta frecuencia y se eliminan mediante filtrado, realizando previamente un análisis espectral, las frecuencias más bajas son las que corresponden al dato de interés.

11


CAPITULO 3 3. CORRECCIONES DE LOS DATOS DE MEDICIONES DE GRAVEDAD EN EL MAR Fundamentos El método gravimétrico estudia la distribución de densidades en el interior de la Tierra a partir de la observación de las anomalías que generan en la aceleración de la gravedad “g”. Para ello, se basa en la directa relación entre ambos parámetros (densidad y aceleración de la gravedad). La Ley de la Gravitación Universal establece:

Siendo: F, la fuerza de atracción entre dos masas, M, la masa de la Tierra y m cualquier masa sobre su superficie, R, la distancia entre ambas y G, la Constante de Gravitación Universal (=6,67*10-8 cm3/g*s2). Por otra parte, la segunda Ley de Newton dice:

De modo que, igualando ambas expresiones y sustituyendo M por Vρ, siendo V el volumen y ρ la densidad, se llega a:

Donde se observa una relación directa entre g y ρ. El Geodetic Reference System de 1967 (GRS 1967) define la gravedad teórica (gø), en cualquier latitud (ø) de la superficie del elipsoide que configura la forma teórica de la Tierra, suponiendo así mismo un modelo teórico con distribución creciente de densidad hacia el interior de la Tierra:

Cualquier variación de la g leída sobre la gø teórica calculada, será anómala (anomalía gravimétrica) y se deberá a distribuciones de densidad diferentes respecto de las establecidas por el modelo teórico. El análisis de las anomalías de la gravedad, por tanto, es lo que permite determinar la distribución de densidades en el subsuelo y deducir la configuración geológica. La necesaria homogeneización de los valores de g y gø, lleva consigo una serie de 12


correcciones: calibración y deriva instrumental, Eötvös y topografía para el valor leído, y Aire Libre y Bouguer para la g teórica. 3.1 CALIBRACIÓN Y DERIVA INSTRUMENTAL DEL GRAVÍMETRO: Se trata de eliminar los efectos mecánicos que inciden en el funcionamiento de los aparatos de medida, basándose en la repetición de las lecturas en un mismo punto, con determinados intervalos de tiempo. La variación asumida entre los valores de lectura es de tipo lineal. El rango de variación en el gravímetro marino es muy pequeño por tratarse de un instrumento electromagnético (± 0.1 mGal). 3.2 CORRECCIÓN DE EÖTVÖS: Elimina el efecto producido al obtener las lecturas desde una plataforma móvil. La velocidad y rumbo del vehículo se combinan con la rotación terrestre pudiendo generar en g desviaciones de varias decenas de mGal. La relación utilizada para corregir este efecto es la propuesta por Eötvös: C.Eötvös = 7.508Vcosø senα + 0.0416V² mGal Siendo: V, la velocidad del vehículo en nudos, ø, la latitud y α, el azimut en grados del desplazamiento del vehículo Es evidente la necesidad de realizar esta corrección en lecturas efectuadas desde un barco. 3.3 CORRECCIÓN DE AIRE LIBRE: Traslada el valor de la gravedad teórica (gø), calculada sobre el elipsoide de referencia, a la cota real de lectura. Si el gradiente teórico del campo gravitatorio terrestre se estima en 0.3086 mGal/m, la corrección a aplicar vendrá definida por: C.A.L. = 0.3086*Z Siendo Z la cota del punto en que se realiza la lectura. En el mar, esta corrección es nula al considerar que se mide sobre el elipsoide (nivel medio del mar) y teniendo en cuenta las precisiones con que se trabaja. 3.4 CORRECCIÓN DE BOUGUER: Calcula el efecto que produce sobre la gravedad la lámina de material comprendido entre la cota del punto en que estamos midiendo y el nivel del mar. En prospección terrestre se utiliza un densidad media de 2.67 g/cm3, mientras que en prospección marina el valor a tener en cuenta es 13


el de la densidad el agua del mar (1.03 g/cm3), luego 1.64 g/cm3. Este efecto, sobre la unidad de masa de una capa infinita de altura Z es: C.B. = 2πGρZ Siendo: G, la constante de Gravitación Universal (= 6.67*10-8 cm3/g*s²) y ρ, la densidad de reducción. 3.5 CORRECCIÓN TOPOGRÁFICA: Se realiza para tener en cuenta el efecto causado por las variaciones de relieve que existe alrededor de los puntos de medida. Los altos topográficos ejercen una atracción gravitatoria hacia arriba, de modo que la g observada es menor, y por lo tanto se debe sumar la cantidad correspondiente a este efecto. Los bajos topográficos, durante la aplicación de la corrección de lámina de Bouguer, han sido ficticiamente “rellenados” y, como consecuencia, ejercen una atracción gravitatoria hacia abajo, efecto que se restaría a la corrección de Bouguer, la cual es negativa, de modo que se sumará el valor de corrección topográfica a la g observada tanto en los altos como en los bajos. En el mar, las variaciones morfológicas de los fondos oceánicos hacen que masas de agua ocupen de forma irregular volúmenes entre masas de rocas con densidad mucho más alta. Este efecto es especialmente relevante cuando se trabaja en áreas con grandes variaciones batimétricas. La corrección del efecto producido por la lámina de agua y por las irregularidades del fondo oceánico están descritas por Nettleton (1976); el resultado de aplicar estas correcciones lo denomina anomalía de Bouguer, si bien estas correcciones no son exactamente iguales a las aplicadas en la tierra. Debe tenerse en cuenta que la lámina de agua se sitúa por debajo del nivel de referencia, así como que el efecto de las irregularidades del fondo de dicha lámina se computa en la superficie del mar, no en los puntos del fondo oceánico respecto de los cuales se realiza la corrección, y puede ser positivo o negativo. 3.6 ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS: Según sean las correcciones aplicadas, se calculan diferentes tipos de anomalías: La anomalía gravimétrica de Aire Libre conlleva la aplicación de la corrección de Aire Libre (Fig. 14 B) y, en caso de obtener las lecturas gravimétricas sobre una plataforma móvil, como es un barco, también se aplica la corrección de Eötvös: A.A.L. = gleída + C.E. – (gteórica – C.A.L.)

14


Siendo: A.A.L., la Anomalía de Aire Libre, C.E., la corrección de Eötvös y C.A.L., la corrección de Aire Libre. La anomalía gravimétrica que incorpora las correcciones aplicadas para el cálculo de la anomalía de Aire Libre, más la corrección de lámina de Bouguer es la denominada anomalía de Bouguer (Fig. 14 C): A.B. = gleída + C.E. – (gteórica – C.A.L. + C.B.) Siendo: A.B., la Anomalía de Bouguer y C.B., la corrección de lámina de Bouguer. C.E., la corrección de Eötvös La anomalía de Bouguer refleja el contraste de densidad de las masas anómalas con respecto a las densidades medias normales (para la corteza normal se considera una densidad media de 2.67 g/cm3). Si la anomalía de Bouguer incluye la corrección topográfica, se llama anomalía de Bouguer Completa (Fig. 14 C): A.B.C. = gleída + C.E. – (gteórica – C.A.L. + C.B. + C.T.) Siendo: A.B.C., la Anomalía de Bouguer Completa y C.T., la corrección topográfica. C.E., la corrección de Eötvös C.B., la corrección de lámina de Bouguer. C.A.L., la corrección de Aire Libre.

15


Figura14: A) Sección de corteza para describir las diferentes correcciones a la gravedad observada; la “montaña” es isostáticamente compensada por una raíz cortical. La masa de sección rectangular representa una variación de densidad de acuerdo con la geología de la corteza superior. B) La misma sección de corteza después de restar la gravedad teórica a la observada y de aplicar la corrección de aire libre. La anomalía de aire libre está fuertemente influenciada por el relieve; aunque la corrección de aire libre tiene en cuenta la variación en la cota de medida, no considera el efecto de la masa adicional del edificio topográfico. C) Anomalías de Bouguer y Bouguer Completa sobre la misma sección cortical; la anomalía de Bouguer refleja las masas anómalas, y en este caso incluye una componente negativa de gran longitud de onda causada por la raíz que compensa isostáticamente la topografía y una componente positiva de corta longitud de onda causada por el cuerpo de mayor densidad 3.7 MÉTODO DE VENING MEINESZ PARA DETERMINAR LA FUERZA DE LA GRAVEDAD EN EL MAR CON UN APARATO PENDULAR Sobre el trípode del péndulo, instalado en un navío en marcha, actúan las aceleraciones variables

2

d x /dt

2

y

2

d y /dt

2

y

según los ejes del aparato, y las inclinaciones variables

2

d z /dt α ,

2

, dirigida β

y

γ

con respecto a estos ejes, es decir, las oscilaciones del péndulo se efectúan en un soporte con seis grados de libertad. En dicho soporte, las 16


oscilaciones del péndulo no son armónicas, y el propio péndulo, a diferencia del ideal, que realiza oscilaciones armónicas, se denomina perturbado. Si las aceleraciones perturbadoras y las inclinaciones son pequeñas y varían constantemente, la diferencia entre las oscilaciones armónicas y no armónicas no es grande, lo cual permite valorar la influencia de cada factor por separado y con un grado de exactitud suficiente para los trabajos prácticos. Supongamos que la aceleración 2

d y / dt

oscilaciones del péndulo, la

d 2 x /dt 2 2

actué en el plano de las

, en el plano perpendicular a las

oscilaciones (a lo largo del filo del prisma del péndulo), y la

d 2 z /dt 2

vaya dirigida verticalmente hacia abajo. La inclinación del aparato

∆α

con respecto al eje x inclina el plano de oscilación del plano respecto de la vertical; la inclinación ∆ β alrededor del eje y no origina inclinación del plano de oscilación del péndulo; pero acarrea una inclinación del péndulo con respecto al propio aparato. La idea del método de Veinng Meinesz consiste en que se observan las oscilaciones de dos péndulos con periodos muy próximos que oscilan en un mismo plano y sobre un mismo soporte. Suponiendo que no hay más aceleración perturbadora que la

d 2 x /dt 2

y

que el soporte es tan rígido que las suspensiones de los péndulos tienen la misma aceleración horizontal, se obtienen las ecuaciones de los movimientos de los péndulos: 2

2

d φ1 2 n1 d 2 x +n sin φ + ∙ cos φ1=0 ; 1 1 2 g dt 2 dt

2

(1)

2

d φ2 2 n2 d 2 x +n sin φ + ∙ cos φ2 =0 ; 2 2 2 g dt 2 dt

(2)

Donde n1=

√

g π = l1 T 1

;

(4)

17


n21=

√

g π = l2 T 2

;

(5)

Son las frecuencias de las oscilaciones respectivamente del primero y segundo péndulo. Suponiendo que los péndulos son isócronos (de los movimientos de igual n1=n2=n , y efectúan pequeñas oscilaciones, es periodo), o sea decir, que

sin φ ≈ φ

y

d 2 φ1 2 +n2 d 2 x +n φ1 ∙ =0 g dt 2 dt 2

(6)

d 2 φ 2 2 +n 2 d 2 x +n φ2 ∙ =0 g dt 2 dt 2

(7)

φ1−φ2

Designando

cos φ ≈ 1 , se obtiene

por

φ

y restando de la primera ecuación la

segunda, se halla que d2 φ 2 +n φ=0 2 dt Esta ecuación es la del movimiento del péndulo no perturbado por las aceleraciones horizontales, con una longitud equivalente de l=g/n , con un periodo de oscilación de inclinación

φ

T =π √l / g=π /n

, y un angulo de

respecto de la vertical.

De esta manera, la diferencia de los ángulos de elongación de los péndulos isócronos puede considerarse como el ángulo de elongación de cierto péndulo ficticio o de diferencia que no se somete en absoluto a la influencia de la aceleración horizontal

d 2 x /dt 2

y que tiene la misma

longitud y periodo que los péndulos reales sin la aceleración horizontal. En esto consiste la idea fundamental de Vening Meinesz de la eliminación de las aceleraciones horizontales en el péndulo: dos péndulos perturbados forman un péndulo ficticio no perturbado. Es natural que las amplitudes y las fases de dos péndulos reales puedan ser diferentes. Pero el caso más ventajoso es las amplitudes de las oscilaciones de los péndulos son iguales, y las fases opuestas 18


( φ1 =−φ2 ) , y entonces la diferencia

φ1−φ2=2 φ

tiene el valor máximo.

Si las fases son iguales, siendo las amplitudes iguales, la diferencia φ1−φ2=0 , es decir, el péndulo ficticio permanece en reposo. Vening Meinesz construyo un aparato pendular que registraba directamente el ángulo de elongación φ , o sea, registraba las oscilaciones del péndulo ficticio, que eran una sinusoide regular. Un rayo de luz (en la figura num) incide sobre el espejo del péndulo 1 y, reflejándose del mismo, incide sobre el espejo del péndulo 2, que oscila en el mismo plano. Luego, el rayo incide sobre una cinta fotográfica en movimiento. El desplazamiento por la cinta del rayo reflejado es proporcional a la diferencia de ángulos de elongación de los péndulos y el registro es una sinusoide regular por la cual se puede determinar el período del péndulo ficticio. A continuación presentaremos una imagen sobre la diferencia de los ángulos de elongación.

Figura # N: Diferencia de ángulos de elongación. Así pues teniendo, dos péndulos rigurosamente isócronos, se puede eliminar la influencia de las aceleraciones verticales. Asegurar un isocronismo ideal de los péndulos prácticamente es imposible; siempre quedara cierta falta isocronismo que hay que tener en cuenta. En este caso, el ángulo de elongación del péndulo ficticio será. φ=φ1−

n1 φ n2 2

En este péndulo ficticio tampoco influyen las aceleraciones horizontales, y el período se determina de las siguientes ecuaciones: T =T 1 + ∆T

19


∆ T =( T 1−T 2 ) T 1 −T 2

Donde a2

y

a2 cos ( θ2−θ ) a

es la diferencia de periodos de los péndulos ficticios;

a , las amplitudes, y

θ2

y

θ , las fases de los péndulos

real y ficticio. La magnitud

∆T

se denomina correlación por isocronismo. Para

obtener dicha correlación hay que registrar las oscilaciones de uno de los péndulos reales, además de las del ficticio. El método de Vening Meinesz permite liberarse de la acción perturbadora de aceleraciones horizontales solamente en primera aproximación. En general, no se puede despreciar la influencia de las aceleraciones horizontales porque éstas crean un incremento aparente de la fuerza de la gravedad, y la suspensión cardan, en la que se halla el aparato pendular, se instala según la resultante de la fuerza de la gravedad y las aceleraciones perturbadoras de la fuerza instantánea de la gravedad gn . Como el péndulo oscila alrededor de la vertical instantánea, sobre el mismo influye la fuerza instantánea de la gravedad g

obtener la verdadera fuerza de la gravedad

gn , y para

hay que añadir a la

magnitud media de la corrección de Brown por la acción de las aceleraciones horizontales: −1 ∆ g xy = 2g

[( ) ( ) ] 2 2 2 d´ x d´ y + 2 2 dt dt

2

Si hay

aceleraciones verticales, estás se suman a la fuerza de la gravedad g , y el periodo de las oscilaciones del péndulo es T =π ∙

l 1 d2 z T =π ∙ 1+ ∙ 2 g g dt

√(

Suponiendo pequeña la magnitud

√

l d2 z g+ 2 dt

−1/ 2

)

1 d2 z =T 0 1+ ∙ 2 g dt

1 d2 z ∙ g dt 2

(

−1 /2

)

tenemos que 20


[

T =T O 1−

Al determinar

T

( )]

1 d2 z 1 d2 z ∙ + 2 g dt 2 8 g2 dt 2

2

de gran numero de oscilaciones durante un largo

intervalo de observaciones, se puede considerar que d´2 z ≈0 dt 2

Entonces, T 1 d´2 z =1+ 2 T0 8 g dt 2

2

( )

La correlación del periodo es 1 d´2 z ∆ T =T −T 0= 2 8 g dt 2

2

( )

La corrección de la fuerza de la gravedad es 2g 1 d´2 z ∆ g z= ∆T= T0 4 g dt 2

2

( )

Esta es la corrección de Brown por la aceleración vertical. La corrección total de Brown por la acción perturbadora de las aceleraciones en el aparato pendular es −1 ∆ g xyz = 2g

[( ) ( ) ] ( ) 2 d 2´ x d 2´ y + 2 2 dt dt

2

1 d´2 z + 4 g dt 2

2

Además de las aceleraciones y perturbadoras horizontales y verticales, en el periodo de oscilación del péndulo influye la inclinación del soporte sobre el que oscila el péndulo. Esta influencia se tiene en cuenta mediante la corrección por la inclinación. La inclinación del soporte en el plano de oscilación del péndulo no influye en el periodo de las 21


oscilaciones, ya que el eje de sensibilidad del péndulo coincide, en este plano, con la posición instantánea de su equilibrio. Esta última, con alto grado de exactitud coincide con la dirección de la correspondiente componente de la fuerza instantánea de la gravedad. Y sólo si la inclinación es muy grande puede resbalar del soporte el prisma del péndulo. Por eso, para las inclinaciones del soporte que varíen lentamente, cuando su período es considerablemente mayor que el periodo de las oscilaciones del péndulo (en más de 5 veces), la corrección por influencia de la inclinación se determina solamente por una componente: por la inclinación del soporte en el plano perpendicular al de oscilación del péndulo. 1 2 ∆ g β= ∙ g ∆´β 2

En las mediciones en el mar, durante todo el tiempo que duren observaciones de las oscilaciones de los péndulos, hay que registrar la inclinación del plano de estas oscilaciones. 3.8 MÉTODO ESTÁTICO PARA MEDIR GRAVEDAD EN EL MAR

LA FUERZA DE LA

Las perturbaciones más considerables en el procedimiento estático, lo mismo que en el pendular, son las aceleraciones periódicas verticales y horizontales del movimiento del barco. Las otras aceleraciones perturbadoras como, por ejemplo, el incremento aparente de la fuerza de la gravedad a causa de la suspensión del cardan se instala según la resultante de la aceleración de la fuerza del gravedad y del movimiento del barco, se eliminan o se toman en consideración de la misma manera que en método, pendular de la medición. Para las mediciones marítimas se pueden adaptar el sistema de cualquier gravímetro pero es preferible utilizar gravímetros de tipo rotatorio, en los cuales el péndulo se halla en posición horizontal. En este caso, la componente horizontal de la aceleración del buque influye débilmente en las indicaciones del gravímetro. Los momentos de las fuerzas horizontales Mx y vertical My componentes de la aceleración de barco son: d2 x M x =m 2 l senα dt M z =m

d2 z l cosα 2 dt 22


Donde: 2

d x 2 dt

2

,

d z 2 dt

son las aceleraciones horizontales y verticales del barco.

m, es la masa del péndulo l, la distancia del eje de rotación hasta el centro de gravedad del péndulo. α; es el Angulo de inclinación del péndulo con respecto a la horizontal. De estas fórmulas se infiere de que cuando α, es pequeño, el momento de fuerzas de la aceleración horizontal es despreciablemente pequeño en comparación con la influencia de la componente vertical de la aceleración. Por eso, la componente vertical es la perturbación en el método estático de medición de la fuerza de la gravedad en el mar, y en general, en movimiento. Examinando la posibilidad de eliminar esta perturbación, se da mediante la ecuación del movimiento del sistema elástico del gravímetro de tipo rotatorio: I

d2α + Σ M =0 dt 2

Dónde: I, es el momento de inercia del sistema. ∑M, es la suma de los momentos de fuerza que actúan sobre el sistema.

Teniendo en cuenta todos los enumerados momentos de fuerza, la ecuación del sistema tiene la forma: ml 2

2

d α dα +mgl cosα+ τ ( θ0 +α )+ H +ml az cosωt =0 2 dt dt

d2 α g τ H dα a z + cosα + θ + α + + cosωt=0 ( ) 0 2 2 2 l dt ml m l dt l

Si el sistema se halla en equilibrio tenemos que: mgl cosα=−τ ( θ 0+ α ) Considerando esto y suponiendo que el Angulo α es pequeño, introducimos las notaciones: 23


τ =n20 2 ml

H , ml 2 =2 ε

Entonces la ecuación del movimiento adquiere la forma: az d2 α dα 2 +2 ε +n α + cosωt=0 0 dt l dt 2

Poniendo w=0 en la formula 2

2 2

2

2

n0−ω ¿ +4 ε ω ¿ ¿ l√¿ a α 2= z ¿

Tenemos: α est=

az 2

l .n 0

Dividiendo

α2

entre α est , tenemos:

n20−ω2 ¿2 +4 ε 2 ω2 ¿ ¿ √¿ 2 α 2 n0 λ= = α est ¿

De donde se deduce: tgδ=Tω En las mediciones las anomalías de la fuerza de la gravedad pueden considerarse como oscilaciones armónicas de muy baja frecuencia. Por eso, para aumentar la supresión relativa de las perturbaciones de alta frecuencia en comparación con la supresión de la señal de baja

24


frecuencia, hay que aumentar marcadamente el amortiguamiento del sistema elástico.

Grafico: característico amplitud-frecuencia.

a: diferencia de fase. b: sistema amortiguado del gravímetro. Si suponemos que no hubiera aceleraciones perturbadoras, la palanca del gravímetro y la plataforma giroscópica están horizontales bajo la acción del ángulo α a lo largo de la palnca del péndulo, y el ángulo β a lo largo del eje de rotación del péndulo, donde el propio péndulo se inclina con respecto a la plataforma giroscópica formando con ella un ángulo φ. Entonces basándonos en la ecuación: T0

2

gγ 1 Δ´gn = ∫ Δ g n dt= 0 T0 0 4

Tenemos que: (δ y −¿ δ β ) d´ y 2

1 β= a y aβ cos ¿ 2 dt 2

25


De esta manera los errores máximos en las plataformas giroscópicas los aportan los términos segundo y tercero. Para que siendo =50mgal, las inclinaciones de la plataforma no deben de superar los 7-8”. La construcción de una estabilización giroscópica de tal exactitud es excesivamente compleja, por eso, al utilizar los dispositivos estabilizadores reales, hay que introducir las correcciones analizadas. Para registrar las inclinaciones, los péndulos inclinometricos de 100 seg de periodo y mas. Para disminuir las correcciones relacionadas con el ángulo de inclinación del péndulo del gravímetro con respecto a la posición horizontal inicial, se utilizan dispositivos de acoplamiento de reacción, por cuya mediación del péndulo se mantiene todo el tiempo en posición horizontal.

CAPITULO 4 4. DIFICULTADES Y RECOMENDACIONES 4.1 PRINCIPALES DIFICULTADES EN LA MEDICIÓN DE LA FUERZA DE LA GRAVEDAD SOBRE UNA BASE MÓVIL: El problema de determinación de la fuerza de la gravedad en movimiento a bordo de un buque o de un avión es de gran importancia. Como el agua cubre más del 70% de la superficie terrestre, es completamente natural que sin conocer el campo gravitatorio en los mares y océanos, no se puede estudiar la distribución de la fuerza de la gravedad por la Tierra. Conocer la fuerza de la gravedad en el mar es importante para resolver muchos problemas y, ante todo, para estudiar la figura de la Tierra. Solamente disponiendo de una red uniforme de puntos gravimétricos por toda la Tierra. Solamente disponiendo de una red uniforme de puntos gravimétricos por toda la Tierra.

26


La aplicación en el mar de los métodos habituales de medición de la gravedad, tropieza con una serie de dificultades. La medición de la fuerza de la gravedad en el mar con péndulos y gravímetros se efectúa en submarinos o, principalmente, en buques. 4.2 EN UN BUQUE El aparato está sometido a distintas aceleraciones perturbadoras a consecuencia del movimiento y del balanceo, cuyas magnitudes superan muchas veces el incremento medido de la fuerza de la gravedad. Para calcular las anomalías de la fuerza de la gravedad, en las mediciones gravimétricas marinas hay que saber la profundidad del mar y si la medición se efectúa en un submarino, la profundidad de su inmersión. La profundidad del mar generalmente se determina mediante ecosondas (sonares), la velocidad del sonido en el agua depende de su temperatura y de la salinidad. Las aceleraciones perturbadoras, al sumarse a la fuerza de la gravedad real, en cada momento considerado forman la denominada fuerza de la gravedad instantánea.

d 2 x / dt 2 , d 2 y / dt 2

d 2 z / dt 2

Donde y son las componentes de la aceleración perturbadora según los ejes de coordenadas Todo aparato gravimetrico mide el incremento de la fuerza de la gravedad a lo largo de una determinada dirección denominada eje de sensibilidad del instrumento. Por eso, el instrumento destinado a medir la fuerza de la gravedad en movimiento debe construirse de manera que la aceleración perturbadora no influya en absoluto en la sensibilidad del sistema, o pueda reducirse hasta una magnitud despreciable, o permita introducir correcciones por su influencia en los valores observados de la fuerza de la gravedad. Para deducir las fórmulas de las correcciones por las aceleraciones perturbadoras e inclinación de la base, hay que hallar la proyección del valor instantáneo de la fuerza sobre el eje de sensibilidad del instrumento. Para simplificar consideraremos que la base efectúa un movimiento plano, o sea, se desplaza en dirección horizontal por el plano xOz. Sea α el ángulo entre el eje de sensibilidad OA y la vertical real z y Δα, el ángulo entre el mismo eje y la vertical instantánea OB. 27


El valor medio es α

De la formula (2) se infiere que la aceleración horizontal aumenta el valor medio de la fuerza de la gravedad, y la inclinación del eje de sensibilidad con respecto a la vertical instantánea, lo disminuye. Para obtener el valor real de la fuerza de la gravedad introducir en el promediado valor medido

gr

g

, hay que

la corrección.

Análogamente se obtiene la corrección para el movimiento en el plano yOz:

La corrección total por la influencia de las aceleraciones horizontales y la inclinación de la base es igual a la suma de las componentes según los ejes de coordenadas:

El primer termino de la formula es la corrección por la influencia de las aceleraciones horizontales y se denomina corrección de Brown. Para disminuir la influencia de las aceleraciones perturbadoras durante las mediciones gravimétricas en el mar, los aparatos se instalan en una suspensión cardán. En este caso los ángulos y son los errores en la orientación de la suspensión cardán con respecto a la vertical instantánea. La colocación del eje de sensibilidad del aparato a lo largo de la vertical instantánea requiere un cálculo muy minucioso de la corrección de Brown. En este caso, regulando el aparto se consigue hacer coincidir el eje de sensibilidad del mismo con la vertical real.

28


En concordancia con ello, la corrección del valor medido de la fuerza de la gravedad será:

La corrección total por las aceleraciones perturbadoras y por la inclinación de la plataforma giroscópica será:

Cabe observar que es fácil pasar de la formula (7) a la (3). Efectivamente, teniendo en cuenta que:

De la figura 1, se obtiene:

Examinando la influencia de las aceleraciones verticales. En el caso de influir conjuntamente las aceleraciones horizontales y verticales, el valor instantáneo de l a fuerza de la gravedad será:

29


La aceleración vertical no aporta una componente sistemática al valor instantáneo de la fuerza de la gravedad, pero origina perturbaciones alternativas

Al aumentar T, la corrección disminuye, y a prolongadas observaciones puede despreciarse. Hay que advertir que semejanza fenómeno se observa solamente para un sistema lineal de medición. Todas las observaciones en el mar se efectúan hallándose el buque en movimiento, por eso hay que introducir la corrección por el efecto de Eötvös, que se manifiesta, al desplazarse el navío, a consecuencia de las variación de la fuerza centrifuga originada por la rotación de la Tierra. En la actualidad, para las mediciones marítimas se utilizan aparatos pendulares y estáticos. Y si en los levantamientos terrestres, los instrumentos pendulares se utilizan solamente para crear redes de puntos de referencia de orden superior, en los levantamientos marítimos estos instrumentos desempeñan un papel muy importante, ya que en los trabajos hay que efectuar largos recorridos que, a veces, se prolongan varias semanas y más. En estas condiciones es difícil tener en cuenta la deriva del punto cero de los gravímetros, incluso a veces es imposible repetir las observaciones en los mismos puntos. Esto dificulta la aplicación del gravímetro en los largos recorridos y requiere la creación de un gravímetro marino con pequeña deriva del punto cero. Resulta útil la aplicación conjunta de aparatos pendulares y gravímetros: las determinaciones pendulares son de referencia para las gravimétricas

30


31


CAPITULO 5 5. OTROS TRABAJOS 5.1 ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO EN EL NE DEL CARIBE Cristina Granado Pérez MADRID, CURSO 2009 – 2010 La complejidad tectónica y estructural del área de interacción entre las placas del Caribe y Suramérica ha hecho de ésta una zona con mucho interés para la comunidad científica. En concreto, en la zona que nos atañe, el borde NE de la Placa del Caribe, a pesar de todos los estudios realizados en los últimos 50 años, aún no se ha conseguido un modelo geodinámico que sea capaz de integrar todos los elementos tectónicos que aquí se observan. En el marco de los proyectos GEOPRICO-DO (2005) y CARIBENORTE (2009), se han llevado a cabo investigaciones de la estructura de la litosfera en el borde NE de la Placa Caribe, desde la Cresta de Beata hasta el Pasaje de Anegada, por métodos de perfiles sísmicos de refracción y reflexión de gran ángulo, sísmica de reflexión multicanal, campos potenciales (gravedad y magnetismo) y batimetría mediante sonda multihaz. Durante el mes de abril de 2009, se realizó la adquisición de datos del proyecto CARIBENORTE. Se desplegó una red de 340 estaciones sísmicas portátiles en la República Dominicana, distribuidas en 4 perfiles sísmicas, uno E-W y tres N-S. Además de esos equipos, se fondearon 16 sismógrafos de fondo oceánico (OBS) en los márgenes Norte, Este y Sur de la Española. La red de estaciones sísmicas terrestres y los OBS registraron los disparos de aire comprimido realizados a intervalos de 90 segundos, por el Buque de Investigaciones Oceanográficas (BIO) HESPÉRIDES (Fig. 1), así como tres explosiones subterráneas de 1000 Kg, en tres posiciones seleccionadas para este proyecto, en las cordilleras Central y Oriental. Para el estudio que nos atañe, se han utilizado datos gravimétricos de las campañas: CARIBE NORTE (2009), GEOPRICO-DO (2005) y PRICO (1997); y además se han utilizado los mapas de anomalías gravimétricas de Bouguer de la República Dominicana y Puerto Rico (SISMIN, USGS), para orlar los datos gravimétricos marinos obtenidos con el BIO Hespérides, debido a su homogeneidad instrumental, su enlace a las redes terrestres, y a su calidad contrastada. En el presente trabajo el objetivo es realizar un análisis del campo potencial gravitatorio en el N de la Placa Caribe, concretamente en la zona de contacto entre las Antillas Mayores (La Española y Puerto Rico), para caracterizar desde el punto de vista gravimétrico el citado margen.

32


Figura 5.1. Buque de Investigación Oceanográfica “Hespéride PROCESADO DE DATOS Con la información así almacenada, se sigue un procedimiento con distintas etapas. Se aplicó el programa LANZADA (Carbó et al., 1998), diseñado para obtener las anomalías gravimétricas de cada línea. El programa compone un fichero para cada línea que incorpora los datos de lecturas de gravímetro, posición, rumbo, velocidad y profundidad, con esto calcula el rumbo y la velocidad reales y aplica las correspondientes correcciones, y por último el programa calcula las anomalías de Aire Libre y de Bouguer, referidas al GRS67. Posteriormente las líneas de navegación así procesadas, se incluyen en una base de datos georefenciada mediante el sistema OASISMontaj.

33


Figura 5.2 Procedimiento para procesado de datos gravimétricos y resultados obtenidos DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES El procesado de los datos gravimétricos marinos de las campañas CARIBE NORTE (2009), GEOPRICO-DO (2005) y PRICO (1997) en el dominio de frecuencias nos ha permitido realizar un análisis gravimétrico de la zona de estudio a partir de la interpretación de diferentes mapas de anomalías gravimétricas. La zona se caracteriza por presentar diversos dominios con características gravimétricas diferentes, y la correlación de estos mapas con la batimetría y con otras fuentes de información geológica y/o geofísica como son los sondeos DSDP ( Deep Sea Drilling Project), perfiles sísmicos de reflexión y 34


cartografía geológica en Tierra (Edgar et al., 1973; Ladd et al., 1977; ten Brink et al., 2004; Mann et al., 2005; Hernaiz Huerta, 2006; Granja, 2009), permite una interpretación de las mismas. De este modo se destacan los siguientes rasgos: -

Una zona de valores de anomalía de Bouguer positiva (>250 mGal) y muy estable que se correspondería con la corteza oceánica engrosada de la Cuenca de Venezuela (Placa caribe).

-

Un eje de mínimos gravimétricos de anomalía de Bouguer E-O (<100) que indicaría la corteza continental engrosada correspondiente al cinturón de arco-isla de archipiélago de las Antillas Mayores (Puerto Rico- La Española).

-

Una zona de fuerte gradiente (> 3.7 mGal / km) que define el límite tectónico de primer orden entre la Placa caribe y el cinturón de arcoislas de las Antillas Mayores. La presencia de este límite se atenúa hacia el E (S de La Española y Haití) debido a la presencia de la dorsal asísmica de Beata. Esta dorsal presenta valores mínimos de anomalía de Bouguer, que implican un engrosamiento cortical importante.

-

Existen en los límites de esta dorsal de Beata una serie de anomalías positivas y negativas asociadas a crestas morfológicas que deben corresponderse con intrusiones ígneas de orientación norteada.

-

La zona de transición entre la Cuenca de Venezuela y el cinturón de arco islas se caracteriza por presentar un carácter heterogéneo desde el punto de vista gravimétrico, con numerosos máximos y mínimos de corta longitud de onda y extensión lateral limitada. Este conjunto de anomalías se localiza bajo el cinturón de pliegues y cabalgamientos de Los Muertos, y existe una buena correspondencia de los máximos con las principales estructuras antiformales y de los mínimos con pequeñas cuencas de tipo Piggy-back (Granja et al., 2009).

5.2 CARTOGRAFÍA SUBMARINA. EL PROGRAMA ESTUDIO HIDROGRÁFICO Y OCEANOGRÁFICO DE LA ZONA ECONÓMICA EXCLUSIVA ESPAÑOLA En la actualidad, el estudio y cartografía de los fondos marinos se puede dividir en dos aspectos; el Hidrográfico y el Geomorfológico, geológico y geofísico. El Instituto Hidrográfico de la Marina (IHM) es el organismo encargado de la cartografía naútica española, mientras otros organismos de investigación y universidades realizan estudios 35


sobre el suelo y subsuelo marino alrededor de nuestros márgenes continentales. El Instituto Español de Oceanografía (IEO), fundado en 1914 es un Organismo autónomo con personalidad jurídica y patrimonio propios, que depende orgánicamente del Ministerio de Ciencia y Tecnología a través de la Secretaría General de Política Científica, y está clasificado como un Organismo Público de Investigación (http://www.ieo.es). La investigación del IEO se extiende a los recursos marinos en general, a los problemas relacionados con la oceanografía y la contaminación del medio marino y a los cultivos. El grupo de geología y geofísica marina del IEO es el encargado dentro del programa ZEE de los estudios geomorfológicos, geológicos y geofísicos. La evolución histórica de estos estudios y sus resultados han sido consecuencia y van parejos a la evolución tecnológica, movida por dos motores básicos: El económico, centrado en la búsqueda de yacimientos submarinos minerales y de petróleo (sísmica continua por reflexión), y la defensa nacional impulsada por las guerras mundiales con el descubrimiento y desarrollo de ecosondas o el radar. La importancia del reconocimiento internacional de la extensión de soberanía y derechos de exploración y explotación de los recursos vivos y no vivos de las grandes zonas adyacentes a los países costeros mediante la Convención sobre el derecho del Mar de Naciones Unidas ha propiciado el estudio sistemático de las grandes zonas económicas exclusivas de los países con costa para conocer, explotar y proteger estas áreas. Los recursos del océano y sobre todo de su zona litoral y plataforma continental, donde se localizan mayoritariamente las actividades económicas más importantes, no están relacionadas necesariamente con recursos minerales o energéticos, sino que, pueden tener más que ver con una ordenación litoral integral adecuada, una explotación sostenible de recursos vivos - acuicultura, un conocimiento exacto del medio geológico y geofísico que permita obras civiles sin riesgos y gestionadas de modo eficiente y en definitiva un conocimiento preciso y sistemático de nuestro entorno marino. Las altas densidades de población costera, unidas a crecimientos urbanos incontrolados y un turismo que se espera alcance a nivel mundial 637 millones de viajeros y de los cuales España es el tercer país, con un 10.5 % de su PIB basado en este sector, hacen que se deba valorar cuidadosamente el desarrollo económico frente a la conservación medioambiental. Esta zona, que es medioambientalmente sensible, precisa un esfuerzo de investigación y cartografía sistemática que ayude a su conocimiento y mejor gestión. El comienzo y operación de plan ZEE vino dado por la Orden Ministerial Comunicada 55/94, de 30 de Mayo, que estableció que, “..con el fin de explorar, explotar, conservar y administrar los recursos existentes en la 36


Zona Económica Exclusiva Española de forma eficaz y sin deterioro para el medio ambiente, era necesario un esfuerzo cartográfico y de investigación oceanográfica que contemplase los intereses de la Defensa Nacional, Administraciones Públicas y Comunidad Científica”. Para la obtención de los datos en la mar, el Plan ZEE fijaba la utilización del B.I.O. ¨Hespérides¨ (figura 3) durante un mes al año, en campañas de verano, a partir de 1995 dado que en el momento de promulgarse el Plan, éste era el único buque científico español equipado con sondadores multihaz.

Metodologías utilizadas Uno de los objetivos fundamentales en los programas de geociencias marinas en general y del programa de investigación Oceanográfica Hidrográfica de la Zona Económica Exclusiva Española, se basa en el reconocimiento batimétrico con cobertura al 100 %, de los fondos marinos estudiados, este reconocimiento se realiza mediante el uso de las ecosondas multihaz de última generación que tiene instaladas el B.I.O Hesperides; las sondas Simrad EM-12 S y EM-1000. Ambas ecosondas son complementarias en cuanto a su rango de profundidad, utilizándose la EM1000 para zonas de hasta 600m de profundidad y a partir de ahí y hasta cualquier profundidad oceánica la ecosonda EM-12. Asimismo el BIO Hespérides incorpora otros sistemas y equipos capaces de obtener información geológica y geofísica que permiten un conocimiento detallado del suelo y subsuelo marino. -

Navegación mediante GPS con correcciones diferenciales Ecosondas Multihaz Simrad EM-12S y EM-1000 (de 50 a 11.000 m de profundidad) Ecosonda Hidrográfica Simrad EA-500 Sonda sísmica de alta resolución de efecto paramétrico (TOPAS 18) Gravímetro marino Bell Aerospace-Textron BGM-3 Gravímetro terrestre La Coste &Romberg Magnetómetro marino de protones Geometrics G-801 37


-

Perfilador de corrientes ADCP Sensores continuos de velocidad de sonido y temperatura-salinidad Dragas y sacatestigos de sedimentos Fotografía submarina de gran profundidad (Benthos) Sensor de medida directa de velocidad de sonido SV-plus ( > 5000 m)

38


CAPITULO 6 6. EQUIPOS 6.1 GRAVÍMETROS MARINOS 6.1.1 Gravímetro marino Askania Gss3 Este instrumento fue concebido para realizar mediciones en forma remota, pues se lo fija en el fondo del mar en una cámara especial y mediante un cable se controla y mide desde un barco cercano.

Fig. 6.1: Gravímetro marino Askania Gss 3. Como se esquematiza en la figura 6.1 se basa en una masa tubular (T) suspendida de un resorte que tiene limitado su movimiento a un solo grado de libertad, condición lograda con un conjunto de láminas elásticas (L) que le permiten solamente movimientos verticales. En la parte inferior se fija la bobina de un transductor electrodinámico. La posición de la masa es sensada por un transductor capacitivo de desplazamiento (C) con detector sincrónico (ver capítulo 9) ubicado en la parte superior. El transductor electrodinámico (TED) cuya bobina está formando parte de la masa tubular y su imán es solidario a la caja, actúa aplicando la fuerza necesaria para mantener la masa en la posición de origen. Podemos explicar su funcionamiento estableciendo ecuaciones muy sencillas: al producirse una variación g la masa trata de moverse, el transductor de desplazamiento lo detecta y produce una señal de error que, mediante un amplificador, aplica una corriente al TED para reestablecer el equilibrio, en ese punto vale: 39


Donde Gm es la constante del TED [N/A] y m es la masa del tubo más la bobina del TED [kg]. Luego:

Es decir que las variaciones de g están representadas por las variaciones de la corriente i. Esta corriente, aplicada sobre una resistencia, se convierte en una tensión que es la salida del instrumento, la cual puede ser registrada o transformada en valores digitales usando un conversor analógico digital. Para evitar los problemas de nivelación, todo el conjunto se monta en una plataforma especial giroestabilizada para mantener perfectamente la vertical. Los problemas térmicos se minimizan manteniendo la temperatura constante mediante resistencias de calefacción y un control automático de temperatura. Es un instrumento que permite medir con una resolución de 0.1 mGal en tierra y 1 mGal en el mar. 6.1.2 Gravimetro marino BGM-3

El gravímetro marino BGM-3, manufacturado por Bell Aerospace, consiste de un acelerómetro inercial montado sobre una plataforma giroestabilizada y de un sistema de manejo de datos. El sensor BGM-3 se esquematiza en la figura 13.11. El acelerómetro es una masa de prueba envuelta por una bobina restringida a moverse verticalmente entre dos imanes permanentes.

Fig. 6.2. Configuración del acelerómetro BGM-3 (izquierda) y sistema del sensor (derecha). 40


El principio físico del diseño del sensor se basa en un balance entre la fuerza de gravedad que actúa sobre la masa de prueba y la fuerza electromagnética inducida en la bobina. Este balance de fuerzas mantiene a la masa de prueba en una posición constante:

Siendo N el número de vueltas de la bobina y B la densidad de flujo magnético. La corriente que circula por la bobina varía de forma proporcional a los cambios en la aceleración vertical. En el mar, estas aceleraciones son la suma de la gravedad terrestre y la aceleración vertical que actúa sobre el barco. Los cambios en la posición de la masa de prueba son detectados por un sistema de lazo cerrado de segundo orden que regula la corriente en la bobina y lleva a la masa a la posición de balance. La salida del acelerómetro es una corriente proporcional a las aceleraciones verticales en el rango de 0 a 200 gales. Sumando a la salida un valor constante de 880 gales el sistema puede responder al rango de aceleraciones verticales normalmente encontradas en mar. La corriente es filtrada con un filtro RC con una constante de tiempo de 4.5 s para prevenir la interferencia de altas frecuencias. Por último, la señal analógica filtrada es convertida a digital y enviada al sistema de manejo de datos (ver figura 6.2) Calibración El gravímetro BELL AEROSPACE-TEXTRON BGM-3 (actualmente Lockheed Martin Federal Systems) viene calibrado de fábrica, pero es conveniente una comprobación periódica para ajustar las posibles derivas. Todas las medidas de re-calibración se realizan con un gravímetro portátil WORDEN mod. MASTER. Se realizó una calibración en la base AeroNaval de Ushuaia el 29/12/2004 Incidencias. En varias ocasiones se ha quedado la electrónica en estado de System Malfunction en una de ellas coincidió con un fondeo en Decepción. Se ha tenido que reiniciar la electrónica para eliminar el problema. Cuando esto sucede el Flag del telegrama pasa de valor 0 (normal) a 2 (error).

41


HOJA DE CALIBRACION

42


6.1.3 Gravímetro C3-VNIIG Este gravímetro se ha construido según el principio del gravímetro con hilo de torsión horizontal y compensación térmica hidráulica. El sistema elástico del gravímetro consta de dos sistemas de cuarzo. Algunos modelos tienen un sistema. En los bastidores de cuarzo van tendidos unos hilos a los cuales se han soldado los péndulos con los espejos. Los hilos están torcidos de tal manera, que la posición de los péndulos se aproxima a la horizontal, y los propios péndulos están orientados en sentido opuesto. La medida del incremento de la fuerza de la gravedad es la variación del ángulo de abertura entre los péndulos. Para registrar el ángulo de abertura se utiliza un sistema óptico. El rayo del iluminador alumbra la red ranurada en la cara de aluminio del prisma que son cinco rayas paralelas. Las imágenes de las rayas iluminadas se reflejan en los espejos de los péndulos del sistema elástico y se enfocan mediante las lentes sobre el papel fotográfico que se ha fijado en el tambor. Previamente, mediante la lente cilíndrica, las imágenes de las rayas se han concentrado en un punto. El tambor gira accionado por un mecanismo de relojería y desplaza el papel fotográfico, en el cual se obtienen dos líneas. La distancia entre las líneas viene determinada por el ángulo de abertura de los péndulos. Para eliminar las influencias de la temperatura, el sistema va sumergido en un liquido, además, la caja del sistema elástico esta en el interior de un termostato doble. El líquido, además de servir de compensador térmico, amortigua el sistema. El aparato se instala en una suspensión cardan o en una plataforma giroscópica. El haber dos sistemas idénticos orientados en 180° al instalar el gravímetro en la plataforma giroscópica, permite la eliminación de la influencia conjunta de las aceleraciones horizontales y verticales.

43


Figura 6.3 Gravímetro C3-VNIIG 6.1.4 Gravimetro ANG La peculiaridad fundamental de este gravímetro es lea compensación de las variaciones de la fuerza de la gravedad con registro de la magnitud de la fuerza compensadora se relaciona linealmente con el incremento de la fuerza de la gravedad. El conjunto principal del gravímetro ANG es el sistema sensible de cuarzo con un hilo horizontal de torsión y una compensación térmica hidráulica. El líquido en que se ha introducido el sistema de cuarzo es, al mismo tiempo, el amortiguador del sistema. El rayo de luz del iluminador incide sobre el espejo del péndulo del sistema sensible, el rayo reflejado lo distribuye el prisma separador a dos fotorresistencias conectadas en el circuito del puente de Wheatstone. Cuando el péndulo se halla en posición horizontal, la corriente fotoeléctrica del circuito del puente es nula. Al inclinarse el péndulo, el equilibrio del puente se altera y aparece una corriente foto eléctrica, que va a parar al amplificador. Después de su transformación e intensificación, la corriente pasa al motor reversible. El convertidor transforma el movimiento de rotación del motor en movimiento de traslación (de avance), extiende o comprime el resorte de cuarzo, cuyo extremo inferior se ha fijado al péndulo del sistema. El péndulo es accionado por el resorte hasta volver a la posición horizontal, en la cual cesa la corriente fotoeléctrica y la rotación del motor. El eje del motor se relaciona al mismo tiempo y a través, del reductor con el potenciómetro de medición. Al girar el eje del potenciómetro, se desplaza la corredera, que varía la magnitud de la resistencia a la 44


entrada del autorregistrador. El desplazamiento de la corredera anotado por el autorregistrador es la medida del incremento de la fuerza de la gravedad. El desplazamiento total del muelle de compensación se ha calculado para una gama de mediciones de unos 5000 mgal. Para aumentar la escala del registro, las vueltas del potenciómetro de medición se han calculado de dos en dos y se conectan mediante un conmutador. Con un conmutador manual se conecta el autorregistro al par de puntos desoldados entre los cuales se halla el contacto móvil.

Figura 6.4 Gravímetro ANG El desplazamiento total del muelle de compensación se ha calculado para una gama de mediciones de unos 5000 mgal. Para aumentar la escala del registro, las vueltas del potenciómetro de medición se han calculado de dos en dos y se conectan mediante un conmutador. Con un conmutador manual se conecta el autorregistro al par de puntos desoldados entre los cuales se halla el contacto móvil. El potenciómetro tiene 50 vueltas y, por lo tanto, la escala del autorregistro puede anotar 1/25 parte de la gama de las mediciones de la fuerza de la gravedad, o sea, unos 200mgal. En la cinta se anota el número de la sección del potenciómetro a que se ha conectado el autorregistro. El aparato se introduce en un termostato de una etapa. Durante observaciones, el gravímetro se instala en una suspensión cardan amortiguamiento de aceite. Las pruebas han demostrado que con marejada moderada, el gravímetro ANG permite realizar mediciones una exactitud de 5-7 mgal.

las con una con

6.1.5 Gravimetro marino de Lacoste Es un aparato automático en el cual en el proceso de las observaciones 45


se calculan y se introducen, en los valores medidos de la fuerza de la gravedad, las correcciones por la influencia de las aceleraciones perturbadoras.

El sistema elástico del gravímetro de La Coste se ha construido según el principio del péndulo de Gilitsin y es análogo al del gravímetro terrestre de La Coste-Romberg, diferenciándose de este ultimo solamente por una suspensión reforzada que reduce a uno los grados de libertad del movimiento del péndulo, y por un aumento del amortiguamiento de aire. El incremento de la fuerza de la gravedad se compensa por el desplazamiento del punto superior de fijación del muelle mediante un dispositivo micrométrico. Las inclinaciones del péndulo con respecto a la posición horizontal las registra un dispositivo fotoeléctrico. El sistema elástico va en un termostato. En las observaciones, el gravímetro se instala en una plataforma especial estabilizad mediante un giroscopio. Para introducir las correcciones por el efecto del acoplamiento mutuo, en la plataforma giroscópica hay dos acelerómetros horizontales. Durante las observaciones con el sistema de seguimiento que actúa sobre el muelle de medición, el péndulo del gravímetro se mantiene en una posición próxima a la horizontal. Con ello, se registran continuamente la posición del péndulo con respecto ala inicial, la lectura del dispositivo micrométrico y las indicaciones de los acelerómetros. Todos estos datos pasan a un dispositivo especial de cálculo donde se transforman en las correspondientes correcciones, se integran en cierto intervalo de tiempo y se promedian. De esta manera se obtiene el valor medio del incremento de la fuerza de la gravedad durante las observaciones. La duración de las observaciones en un punto, como término medio es de 20-30min

46


Las observaciones pueden efectuarse siendo considerable la marejada; si la marejada es moderada, la exactitud de las determinaciones de la fuerza de la gravedad es de 0.7-1.5 mgal. En los últimos modelos del gravímetro de La Coste se ha previsto la introducción, en el bloque calculador, de los datos de la velocidad y rumbo del buque, lo cual permite calcular e introducir las correcciones por el efecto de Eötvös.

47


6.2 PÉNDULOS MARINOS. 6.2.1 APARATO PENDULAR VENING MEINESZ Tiene tres péndulos de periodos muy próximos situados en un mismo plano, el dispositivo de registro se ha construido de manera que en una cinta fotográfica en movimiento se graban las oscilaciones del rayo de luz reflejados consecutivamente de dos péndulos: del medio y de unos de los extremos lo cual nos un péndulo ficticio de esta manera de tres péndulos reales resultan dos ficticios, además se registran las oscilaciones del péndulo del medio para calcular las correcciones por el isocronismo.

6.2.2 APARATO MARINO HEXAPENDULAR El aparato marino hexapendular nacional se construyó en 1957 en el Instituto de Física de la Tierra de la Academia de Ciencias de la URSS. En el aparato hay seis péndulos de cuarzo y metal situados en dos planos paralelos. Cada conjunto de tres péndulos forman dos ficticios y, de esta manera, en el aparato se obtiene el registro de cuatro péndulos ficticios. Los péndulos se suspenden en una plataforma de ágata asegurados en una plancha maciza de bronce que representa la base del soporte del aparato. En esta misma plancha se colocan dos acelerómetros horizontales y uno vertical, dos péndulos inclinómetros y todo el sistema 48


óptico para registrar las oscilaciones de los péndulos en la película. El soporte consta de una plancha de bronce, en la cual se disponen todos los conjuntos del aparato, de una caja de duraluminio y de una tapadera que cubre la plancha. El soporte del aparato se coloca en una suspensión cardán que consta de tres armazones rectangulares, de un dispositivo de bloqueo y de un amortiguador hidrostático. La construcción del aparato garantiza las observaciones en las naves de superficie con estados de la mar hasta fuerza 2.3 con una exactitud de unos 5 mgal. El aparato se ha utilizado en las investigaciones marítimas en los navíos «Vitiaz» y «Obi».

6.2.3 Aparato tripendular Un aparato tripendular para las mediciones marítimas se construyó y se experimentó en el ICICGAC en 1963 bajo la dirección de M. Ye. Jéifets. El aparato tiene un soporte dividido en tres compartimientos y seis péndulos de cuarzo y metal formando un juego. En la parte superior del soporte se sitúan unos cojinetes para la suspensión de los péndulos y el conjunto de los acelerómetros para registrar las aceleraciones perturbadoras. Para registrar el tiempo se ha construido un reloj de cuarzo especial. Durante las observaciones, los dos péndulos extremos oscilan en oposición de fase y el del medio permanece en reposo. Para mantener las observaciones, el aparato se instala en una suspensión cardán. Como la suspensión y el sistema de acelerómetros se han calculado para aceleraciones y ángulos de inclinación pequeños, las observaciones con este aparato se realizan en submarinos; en los buques de superficie, las observaciones pueden realizarse solamente en condiciones peculiarmente favorables. En las mediciones en submarinos, el aparato garantiza una precisión de 1-2 mgal. Para las observaciones pendulares en buques de superficie, M. Ye Jéifets ha construido un aparato especial en el cual se han utilizado péndulos de cuarto de segundo y no los corrientes de medio segundo. Esto permite aumentar considerablemente la estabilidad del péndulo, puesto que las oscilaciones del mismo se desvían poco del eje de oscilación, lo cual es muy importante en las mediciones marítimas. El péndulo corto ha permitido construir un soporte ligero que se puede instalar en una plataforma hidráulica. En el aparato hay cuatro péndulos de tungsteno, que-aportan la anotación de dos ficticios. Durante las observaciones, en el fotograma se graban las oscilaciones de todos los cuatro péndulos reales. El registrador fotográfico del horizonte, cuya anotación se realiza en el mismo fotograma, permite de-terminar, para cualquier momento, el ángulo de inclinación del aparato. 49


Para registrar las aceleraciones verticales está el acelerómetro vertical. En las observaciones, el aparato se instala en una plataforma estabilizada giroscópicamente. Las pruebas han demostrado que el aparato funciona de modo estable con marajedas de hasta fuerza 4. 6.3 MICROGLACOSTE 6.3.1 Aire-mar System II

En 1965 LaCoste y Romberg introdujo por primera vez de forma dinámica en el mundo para la medida de gravedad en plataformas estabilizadas. Estos medidores revolucionaron el mundo de la geofísica por lo que es posible, por primera vez, a tomar mediciones de la gravedad muy exacta de un buque o aeronave en movimiento. Desde entonces, más de un centenar de estos instrumentos han navegado o volado alrededor del mundo, la data de millones de horas de datos de gravedad. En 2005 LaCoste y Romberg fusionó con Micro-g Soluciones para formar micro-g Lacoste. La nueva empresa sigue produciendo los mejor gravímetros con base en resorte de metal disponibles para aplicaciones aerotransportadas, marinos y de pozo. El medidor de gravedad Sistema de Aire-Mar II está diseñado para satisfacer o superar los requisitos de nuestros clientes para un robusto, preciso y relativamente sistema compacto para operar en algunos de los entornos más exigentes en la tierra. El sistema ha demostrado, con más de 40 nuevo o actualizado 50


Gravímetros en funcionamiento en todo el mundo. Sobre la base de nuestro famoso, tiempo- probada tecnología de sensor de Primavera ™ de longitud cero, la gravedad Sistema de Aire-Mar II Meter incorpora un sistema electrónico avanzado, software fácil de usar, un sensor autónomo y una plataforma más compacta,. El Air-Sea Gravedad Sistema II ofrece capacidades sin igual por cualquier plataforma estable actualmente en servicio del sistema. Giroscopios de fibra óptica, el estado de los acelerómetros de arte, un sistema de control digital totalmente integrado y filtros digitales modernas ofrecen una mayor precisión y una mayor fiabilidad, incluso mientras en funcionamiento sin vigilancia

Características del sistema de control • ™ Interfaz de Microsoft Windows • Configuración sencilla • Separe Versiones mar y aire • Bienes de salida de datos de tiempo de serie • Puerto y disco duro interno a 1 Hz • Salida de datos de hojas de cálculo compatible • Entrada GPS • Usuario FIR seleccionable de paso bajo el filtrado digital • Bienes de corrección de tiempo EOTVOS en la versión Mar • Real Time parcelas gráficas con usuario bases de tiempo seleccionables • Auto diagnóstico en el arranque con el informe de sesión

51


Ultimas Mejoras Gyros El medidor de gravedad Sistema de Aire-Mar II tiene fibra óptica giroscopios de estado sólido (FOG). La sensibilidad más alta es posible utilizando la salida digital directa. El sistema también es compatible con los nuevos giroscopios mecánicos. Sistema de Control Digital El nuevo sistema de registros del sistema de control digital de datos y rendimiento de monitores con una mayor fiabilidad. DSP plataforma de control Un tablero de procesador digital mantiene el nivel de la plataforma independiente del sistema de computadora. Este sistema de control permite una mayor ganancia de la plataforma que da más rápidez a los tiempos de respuesta y los errores más pequeños. Repetibilidad Las pruebas de laboratorio muestran una dinámica de repetibilidad mejor que 0,25 milliGals. Mayor precisión Muestreo interna de las señales analógicas a 1000 Hz mejora la precisión, evita aliasing, y produce una resolución efectiva de 21 bits. Confiabilidad El Sistema II Medidor Gravedad nueva Aire Mar emplea la electrónica de calidad industrial diseñada para una larga vida y alta fiabilidad incluso en condiciones adversas, minimizando la necesidad de la intervención y 52


mantenimiento del operador. Built-in funciones de diagnóstico ayudan al operador en la solución de problemas y las reparaciones cuando es necesario. Piezas de la electrónica son completos modulares plug-ins para menos tiempo de inactividad. Fuente de poder ininterrumpible Un sistema de alimentación ininterrumpida es de serie en el sistema, el aislamiento del sistema de fluctuaciones de energía. Acepta tensión de entrada de CA (80 a 265 VAC). La tensión del resorte de encoder absoluto Valor de la tensión del resorte se almacena en la memoria permanente. Base de tiempo estable Oscilador de rubidio ofrece muestreo de precisión. Interfaz GPS Los datos GPS se registran y un tiempo real de corrección se calcula EOTVOS. Actualice su medidor Las actualizaciones están disponibles para todos los LaCoste y Romberg Aire Mar Gravity Metros mayores.

6.3.2 MGS-6 Gravedad Meter (Sistema de Gravedad Marina)

53


Micro-g LaCoste se enorgullece en anunciar la próxima generación de gravímetros dinámica marina basada: The Marine Gravedad Sistema-6 (MGS-6). Se representa la próxima generación en una larga línea de sistemas de gravedad dinámicos basados en Lacoste, que se remonta a las primeras pruebas de medidores gravedad dinámicas exitosas en los buques hace más de 50 años. Tenga en cuenta sin embargo, que el MGS6 es más que una simple actualización del Sistema de Aire-Mar II (AS2). El MGS-6 se basa en la, más eficiente de energía más pequeños y ligeros, TAGS-6plataforma (en el aire), y emplea el mismo sensor de retroalimentación de fuerza. En ambos sistemas, el control de la plataforma y el sistema de adquisición de datos se han revisado, resultando en calidad de los datos sin precedentes.

Mejoras de sensores Como se ha mencionado anteriormente, el MGS-6 emplea el mismo, sensor de retroalimentación de fuerza completa que se utiliza en el sistema TAGS-6. Este sistema asegura que la viga flotante se celebra siempre en el centro del rango del sensor. La fuerza eléctrica necesaria para mantener el haz de centrado es proporcional a la gravedad. Funciones Este sistema no sólo en todo el rango de gravedad en todo el mundo, sino también en entornos altamente dinámicos. De hecho, los MGS-6 / TAGS-6 pueden soportar aceleraciones de ± 500.000 milliGals sin saturar. La verdadera ventaja del nuevo sensor sin embargo, es el aumento de la precisión en su totalidad (ampliado) gama. Cuanto más viejo sistema AS-2 tenía una región mucho más pequeña en la que se podría medir con precisión. Así que no sólo se saturará en aceleraciones locales más pequeños, sino un sistema de tensado de la primavera tuvo que ser empleada para mantener el haz "en rango", como la gravedad local 54


cambió. Además, dado que el haz se movía en realidad, su velocidad tuvo que ser calibrado a la gravedad. Los properites mecánicos imperfectas del tornillo y el comportamiento de la viga "fuera del centro" significan que el sistema era nevery perfectamente lineal, y estos errores se presentaron en los datos mientras que el ruido del sistema. Por último, el sistema de adquisición de datos se ha mejorado pasando de un 16-bit y 24-bit A2D (efectivamente 25 bits; las muestras de sensores primas a 100 Hz, y los datos se registran a 1 Hz). El resultado es el metro más tranquila, más precisa y más exacta la gravedad dinámica jamás se ha hecho. La siguiente figura muestra mareas terrestres reales medidas durante un período rougly dos días. Tenga en cuenta que estos no son los datos de un sensor estático - este sensor está montado en la plataforma activo, controlado por nivel (cardán).

Comparación con el original AS-2           

Más pequeño sensor / cardán (60%) Más claro / sensor de cardán (30%) Nueva tecnología de anillo deslizante en el cardán lo convierte en una plataforma estable más robusto y fiable Ampliar Pitch (25 ° vs. 22 °) y más grande Rollo rangos (25 ° 35 °) vs. Retroalimentación completa: ± 500,000 gama mGal en viga 100 veces el rango de aceleración dinámica Doble control de la temperatura del horno La electrónica de temperatura controlada , Unidad electrónica de montaje en rack separada y equipo permiten una mayor flexibilidad en la configuración Cardán con cerradura Barcos con sistema cardán instalados en cuadro 55


   

Repetibilidad estático mejorado (0.02 vs 0.05 millGals) Los requisitos de energía reducidos (75 vs. 240W) Tamaño muy reducido: 48% más pequeño (59 x 53 x 56cm vs. 71 x 56 x 84cm, tamaño) Peso muy reducido (101kg 121kg contra, incluyendo UPS y electrónica)

Se muestra más arriba es el original AS-2 al lado del marco de la MGS6. Tenga en cuenta la diferencia de tamaño. Camino hacia TAGS-6 Actualización Debido a que el MGS-6 se basa en la misma plataforma y del sensor como los TAGS-6, Micro-g LaCoste se complace en anunciar que una ruta de actualización está disponible! Las aplicaciones incluyen 

Mapeo geoide



Petroleum Exploration



Geofísica regional



Exploración Mineral

56


CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

57


BIBLIOGRAFIA http://eprints.ucm.es/5991/1/M._Druet_An%C3%A1lisis_gravim %C3%A9trico_del_margen_occidental_de_Galicia.pdf http://www.inecc.gob.mx/descargas/con_eco/2009_sem_oceano_pres_05_cmortera.p df http://ocw.upm.es/ingenieria-cartografica-geodesica-y-fotogrametria/topografiaii/Cartografia_submarina_Juan_Acosta.pdf http://www.sandoxcientifica.com/gravimetros.html http://www.sandoxcientifica.com/brochures/MgL_AirSeaII(1).pdf http://www.microglacoste.com/pdf/Brochure-MGS6.pdf http://www.ugm.org.mx/publicaciones/geos/pdf/geos10-1/sesiones_regulares/EG.pdf http://www.marinegeo.org/link/data/field/Hesperides/HE102/docs/informe_TomoDec_He102.pdf http://eprints.ucm.es/23186/1/Proyecto_Cristina.pdf http://www.utm.csic.es/web/index.php/es/equipamientohes?showall=1

58


ANEXOS BIO Hespérides

El Buque de Investigación Oceanográfica (BIO) Hespérides es un buque de investigación de ámbito global. La instrumentación y los laboratorios con los que cuenta le permiten investigar los recursos y riesgos naturales, el cambio global, los recursos marinos, la circulación oceánica global y la biodiversidad marina. La investigación que en él se realiza está fundamentalmente dirigida y financiada por el Plan Nacional de I+D+i. Su casco está reforzado para navegar en las zonas polares de la Antártica y el Ártico, por lo que, además, sirve de apoyo logístico a las bases españolas del Polo Sur. El Hespérides pertenece a la Armada española y tiene su base en Cartagena (Murcia), donde fue construido y botado el 12 de marzo de 1990. La Unidad de Tecnología Marina (UTM) del CSIC es la responsable del mantenimiento del equipamiento científico del buque y aporta el personal técnico para la realización de las campañas oceanográficas. Instrumentación acústica / geofísica 

Ecosonda monohaz hidrográfica KongsbergMaritime EA 600 transductor de recepción del pingerBenthos 2216 Deep Sea Pinger)



Ecosonda multihaz de aguas profundas KongsbergMaritime EM 120 1º × 2º (incluye circuito continuo de velocidad del sonido superficial y GPS de actitud Sepath 200)



Ecosonda multihaz de aguas someras KongsbergMaritime EM 1002S

(incluye

59




Perfilador de subusuelos paramétrico KongsbergDefence&Aerospace TOPAS PS 18 (incluye 3 CodaOctopus 120)



Ecosonda biológica Kongsberg Maritime EK 60 (frecuencias de 18, 38, 70, 120 y 200 Khz)



Perfilador de corrientes por efecto Doppler Teledyne RD Instruments ADCP OceanSurveyor 75 kHz



Unidad de sincronía acústica Kongsberg Maritime SSU (Sonar Synchronisation Unit)



Sistema de comunicación acústica con sensores de red Scanmar



Gravímetro marino Lockheed Martin Naval Electronics and Surveillance Systems BGM-3



Gravímetro portátil Worden Master

Instrumentación para la caracterización y muestreo de la columna de agua 

Sistema de recepción y adquisición de imágenes vía satélite Terascan TS300



Estación meteorológica automática AanderaaScanningUnit 3010



2 termosalinógrafos Sea-Bird SEACAT SBE 21 (incluye bombas de circuito continuo)



Fluorómetro Turner Designs 10AU

60

Informe Final-prospeccion Gravimetrica Marina

Recommend Documents