Estudios gravimétricos

Las anomalías gravitatorias que se observan en las estructuras de impacto pueden originarse a partir de diferentes procesos. Los pequeños cráteres simples muestran por lo general una anomalía negativa aproximadamente circular. Este déficit de masa puede deberse bien a un cuerpo lenticular de brechas de baja densidad sito en el suelo del cráter, bien al relleno por sedimentos recientes post-impacto, o bien a la fracturación de las rocas presentes bajo y alrededor del cráter.

En los cráteres complejos, de mayor tamaño, con levantamientos centrales y/o anillos, las anomalías gravitatorias pueden ser también complejas. Como en los cráteres simples, la fracturación de las rocas, la presencia de rocas de fundido de impacto de baja densidad, suevitas, otros tipos de brechas, así como sedimentos post-impacto, pueden provocar anomalías negativas por contraste con las rocas del objetivo. Además, pueden observarse anomalías positivas relativas provocadas por el levantamiento de rocas de mayor densidad – que darán lugar a los mencionados levantamientos centrales y anillos – durante el estadio de modificación del proceso de craterización. La litificación por choque de rocas porosas (la reducción de porosidad por efecto de las ondas de choque) puede también dar lugar a un incremento local de la densidad.

En este contecto, las medidas gravimétricas constituyen una importante herramienta en la investigación de las estructuras de impacto. Son importantes en la detección de estructuras de impacto enterradas (como por ejemplo la famosa estructura gigante de Chicxulub http://dsaing.uqac.uquebec.ca/~mhiggins/MIAC/chicxulub.htm), permitiendo además la reconstrucción del tamaño original en cráteres profundamente erosionados en los que únicamente los restos de impactitas apuntan a un origen por impacto (como por ejemplo en el caso de la estructura de impacto de Rochechouart (ver en los ejemplos de debajo)

La teoria del potencial gravitatorio nos dice que a partir de la integración sobre una una anomalía gravitatoria negativa puede calcularse la totalidad del déficit de masa independiente de la distribución específica de densidad. Como en las estructuras de impacto el déficit de masa está relacionado con la energía cinética del proyectil, es posible realizar consideraciones sobre la energía de impacto y estimaciones de las masas desplazadas (ver debajo: estructura de impacto de Ries). Por otra parte, la densidad del modelado de las anomalías gravitativas puede mostrar detalles sobre la estructura interna de los cráteres de impacto (ver debajo: estructura de impacto de la cuenca de Steinheim)

Ejemplos:

Estructura de impacto de Rochechouart (Francia)

La estructura de impacto de Rochechouart se localiza en el Macizo Central Francés. La estructura se halla profundamente erosionada, de modo que únicamente restos de rocas de fundido de impacto, suevitas y otras impactitas, pueden ser observadas. La anomalía residual de Bouguer (modificado de Schmidt, T. (1984): Bearbeitung und Auswertung von Schweremessungen im Gebiet der Impakt-Struktur von Rochechouart (Massif Central, Frankreich). - Diplomarbeit, Universität München.) presenta una amplitud de aproximadamente –10 mgal. A partir de los cálculos por modelización, Schmidt concluyó que el diámetro de la estructura de impacto original oscilaba entre los 25 y los 30 Km. El déficit de masa corresponde aproximadamente a unas 40,000 megatoneladas.

A partir de la anomalía residual de Bouguer, ha sido calculada la 2ª derivada horizontal (ver la imagen de debajo)

En este campo, destacan los contornos lineares de dirección NW-SE y NE-SW. Este dato sugiere que el campo gravitatorio de la estructura de impacto de Rochechouart se halla influenciado por direcciones estructurales regionales (ver mapa de fotoalineaciones, Lambert 1974; ; Bischoff & Oskierski 1987; mapa geológico 1 : 50,000, Rochechouart, Chèvremont & Floc'h 1996).

Estructura de impacto de Ries (Alemania)

La estructura de impacto de Ries, de 26 Km de diámetro y de 15 m.y de antigüedad, se halla sita en el sur de Alemania. El cráter esta bien preservado y constituye una de las estructuras de impacto mejor investigadas.

La anomalía negativa de Bouguer del cráter de Ries se halla inmersa dentro de un campo regional de considerable relieve, lo que implica diversas posibilidades a la hora de construir un campo residual fiable.

La anomalía residual de Bouguer mostrada (modificada de Kahle, H.-G. (1969): Abschätzung der Störungsmasse im Nördlinger Ries. - Z. Geophys., 33, 317-345.) llega hasta los –19 mgal de los que aproximadamente 5 mgal pueden ser atribuidos a los sedimentos lacustres post-impacto. En la imagen de debajo, el gradiente horizontal del campo residual muestra de un modo claro la compleja estructura del cráter de Ries con un anillo interno de 12 Km de diámetro.

A partir de la anomalía residual (relativa a 400 m sobre nivel del mar), se ha podido calcular un déficit total de masa comprendido entre 70,000 y 10,000 megatoneladas. Si se añaden las masas de los sedimentos lacustres, la suevita de retroceso, y la masa de los sedimentos eyectados por encima de 400 m, obtenemos que un total aproximado de 300,000 megatoneladas fueron excavados, valor que corresponde a una energía de impacto de alrededor de 1026 - 1027 erg (Pohl et al. 1977).

Estructura de impacto de la cuenca de Steinheim (Alemania)

La cuenca de Steinheim con un prominente levantamiento central se cree que es un compañero del cráter de Ries de pequeño tamaño. A partir de las medidas gravimétricas y de las consideraciones morfométricas, un diámetro mayor (~ 7-8 km) del generalmente supuesto de 3.7 Km es más que probable (Ernstson, K. (1984): A gravity-derived model for the Steinheim impact structure. - Geol. Rundschau, 73/2, 483-498.).

La anomalía central difícilmente excede de los –2 mgal, y está rodeada por un anillo discontinuo de anomalías ligeramente positivas (diámetro de 5-6 km). La influencia de las estructuras tectónicas puede haber sido la causa de las fuertes desviaciones respecto de la simetría circular. Los modelos de densidad para los perfiles realizados a través del cráter se muestran debajo.