Gravimetria
A gravimetria é o estudo da intensidade e variação do campo gravitacional da Terra ao redor do globo. Esse método possui grande importância à medida que os materiais que geram esse campo são objetos de interesse, como frequentemente ocorre na Geofísica.
A gravidade normalmente é medida em unidades de aceleração. No sistema de unidades S.I., a medida de aceleração padrão é igual a 1 metro por segundo ao quadrado (abreviado como m/s2). O valor da aceleração da gravidade na superfície terrestre é cerca de 9,8 m/s². As variações de gravidade geradas por diferenças de densidade na superfície terrestre são da ordem de 100 mm/s². Assim, a unidade de micrômetro por segundo é conhecida como unidade gravimétrica - gravity unity (gu). A unidade do Sistema CGS de unidades para a gravidade é o miligal (homenagem a Galileu Galilei), que equivale a 10 gu.
A gravidade começou a ser explorada por Galileu Galilei em 1589, quando do alto da torre de Pisa começou a estudar como o peso dos objetos interferia na sua velocidade ao cair. Pierre Bouguer, em suas expedições para Lapland, Peru e Equador, entre 1735 e 1745, teve a oportunidade de estabelecer relações gravitacionais básicas, incluindo as variações de gravidade com mudanças de elevação e latitude, além da atração horizontal devido as montanhas e a densidade da Terra. O britânico Henry Kater, em 1817, introduziu o pêndulo composto com centros fixos de oscilação e suspensão, que se tornou uma das ferramentas mais importantes para a investigação da gravidade por mais de um século. F.A. Vening Meinesz, em 1932, mediu a gravidade com pêndulos a bordo de um submarino holandês e demonstrou as variações da gravidade ao longo de várias áreas do oceano. A segunda metade dos anos 1920s mostrou-se com intensas pesquisas sobre gravidade com a Balança de torção.
A prospecção gravimétrica (tipo de Prospecção geofísica) consiste na medida da variação do campo gravitacional em subsuperfície utilizada para fins de exploração e levantamentos geológicos/geofísicos. É um método de fonte natural, no qual a variação local de densidade das rochas causam pequenas mudanças no campo gravitacional da Terra em uma determinada área. Possui o objetivo de identificar anomalias positivas ou negativas, que significam um excesso ou deficiência de massa, respectivamente. Essa metodologia é utilizada para rochas na região da crosta terrestre, mais próximas da superfície. Os estudos de gravidade são bastante usados na investigação de estruturas geológicas de grande e média escalas. As anomalias gravimétricas podem evidenciar formas de intrusões ígneas. Por exemplo, levantamentos gravimétricos no sudoeste da Inglaterra levaram a proposição de um batólito contínuo de 10 a 15 km de espessura. Assim como também são usados para identificação e interpretação de bacias sedimentares e seus mecanismos de formação.
Para realizar a medição de um vetor é preciso que sejam medidos seu módulo, direção e sentido. Essa não é uma tarefa simples e para contornar a dificuldade o que se faz é medir o potencial gravitacional. Como os campos gravitacionais são campos conservativos, o potencial em uma direção r depende da força F nessa direção dividida pela massa, o que se relaciona diretamente com a aceleração da gravidade. A equação para o potencial gravitacional se dá da seguinte maneira: U ( r → ) = ∫ ∝ r g → ⋅ d . r → {\displaystyle U\left({\overrightarrow {r}}\right)=\int _{\propto }^{r}{\overrightarrow {g}}\cdot d.{\overrightarrow {r}}} ela determina o trabalho realizado ao mover uma massa do infinito, por qualquer caminho, para um ponto a uma distância r do centro de massa que produz o campo gravitacional. Na forma escalar temos que: U ( r → ) = γ ∫ ∝ r m 1 r 2 ⋅ d r = γ m r {\displaystyle U\left({\overrightarrow {r}}\right)=\gamma \int _{\propto }^{r}m\ {\frac {1}{r^{2}}}\cdot dr\ =\ \gamma \ {\frac {m}{r}}}
Campo gravitacional é formado pelos valores da aceleração da gravidade em infinitos pontos ao redor do globo e, devido a diversas variáveis, como a latitude, ele não é constante ao longo da superfície terrestre. Alguns outros fatores influenciadores na variação do campo gravitacional são: elevação do ponto até o centro de massa da Terra, topografia, o local com irregularidades marcantes, marés terrestres evidenciando ação de outros corpos como a Lua e a densidade dos materiais rochosos. Sobre a Latitude, a aceleração da gravidade é maior em regiões polares, a Terra é achatada nos polos e alargada na região equatorial, logo, o raio(geometria é menor em latitudes maiores gerando uma gravidade superior. Além disso, a aceleração “centrífuga” provocada pelo movimento de rotação da Terra corrobora com a diferença. Média da aceleração da gravidade nos polos é 9,83 m/s2, enquanto no equador é 9,78 m/s2.
Correções necessárias
Os valores obtidos durante trabalhos de campo desenvolvidos em uma determinada região são influenciados pelos fatores já citados. Para que eles possam ser utilizados de maneira adequada é preciso que eles sejam corrigidos.[carece de fontes?] Para fazer a correção de latitude utiliza-se a seguinte equação: em que Δs = distância horizontal N-S = RT Δϕ, sendo RT o raio da Terra. A correção é máxima quando na latitude de 45° e é zero no equador e nos polos. A medida em que se move em direção ao equador se adiciona a correção a g. Como a gravidade varia de maneira inversamente proporcional ao quadrado da distância, é necessário que se faça a correção de Ar-Livre devido às variações na elevação entre estações para levar as leituras de campo para uma superfície de Datum. Esta correção não leva em consideração os materiais entre as estações e a superfície de Datum. Ela é obtida ao se derivar a equação da aceleração da gravidade:
Existem duas metodologias principais para adquirir a aceleração da gravidade, o primeiro consiste na medição absoluta enquanto a segunda na medição relativa, essa última fundamenta-se em conseguir a aceleração da gravidade por meio da diferença da mesma em dois pontos conhecidos, enquanto a absoluta é o dado direto em determinado local. A medida absoluta utiliza a queda de corpos mediante a anotação das distâncias e tempos, com base na lei de newton, desse modo, a precisão é considerada baixa. Ademais, também é possível utilizar um pêndulo sabendo o momento do sistema pêndulo (I), massa (m), comprimento (L) e período das oscilações (T). Todavia, é necessário muitas oscilações para adquirir uma precisão aceitável, desse modo, é trabalhoso e difícil utilizá-lo. g = 2 × ( d 2 × t 1 − d 1 × t 2 ) ( t 2 − t 1 ) × t 2 × t 1 {\displaystyle g={\frac {2\times \left(d2\times t1\ -\ d1\times t2\right)}{\left(t2-t1\right)\times t2\times t1}}}
Em um levantamento gravimétrico, após as correções, o produto final é um mapa de linhas isopotencias denominado Mapa de Gravidade Bouguer, o qual é utilizado como base para todas as interpretações seguintes, por exemplo, determinar a tendência regional, identificar algum efeito local e constatar anomalias positivas ou negativas locais. Para efetuar a análise, tem-se duas técnicas mais antigas que podem ser empregadas até hoje, a gráfica que consiste em fazer uma análise visual sob o Mapa de Gravidade Bouguer e procurar tendências regionais e anomalias. Essa foi muito empregada antes da evolução dos computadores e softwares, desse modo, hoje em dia é pouco utilizada. A outra técnica é chamada de Técnica da Derivada Segunda que matematicamente fornece pontos de máximos e mínimos de gravidade, ou seja, pode-se tirar o efeito regional para visualizar apenas o local com todas suas anomalias evidenciadas. Ademais, existem diversos outros métodos para interpretar dados, muitos associados a softwares que entregam resultados de maneira mais rápida.
