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 (ver Fig. 15). 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, Fig. 4). 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; Fig. 6, 7)
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.
Fig. 1. Anomalía residual de Bouguer de la estructura de impacto de Rochechouart (Francia)
A partir de la anomalía residual de Bouguer, ha sido calculada la 2ª derivada horizontal (ver la imagen de debajo, Fig. 2). 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).
Fig. 2. Estructura de impacto de Rochechouart: la 2ª derivada horizontal de la anomalía residual de Bouguer.
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 (Fig. 3), lo que implica diversas posibilidades a la hora de construir un campo residual fiable (Fig. 4).
Fig. 3. La anomalía negativa de Bouguer del cráter de Ries se halla inmersa dentro de un campo regional de considerable relieveThe Ries gravity negative anomaly embedded in a complex regional field.
Fig. 4. La anomalía residual de BouguerBouguer residual anomaly of the Ries (Nördlinger Ries) impact structure.
La anomalía residual de Bouguer mostrada (Fig. 4, 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 (Fig. 5), el gradiente horizontal del campo residual muestra de un modo claro la compleja estructura del cráter de Ries.
Fig. 5. Estructura de impacto de Ries: gradiente horizontal de la anomalía gravitatoria residual. Los anillos de color azul (de 19 km y 10 km de diámetro respectivamente) con un gradiente máximo delimitan el borde externo de la cuenca de impacto y el borde del cráter interno.
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. 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 (Fig. 7).
Fig. 6. Anomalía residual de Bouguer de la estructura de impacto de la cuenca de Steinheim.
Fig. 7. Modelos de densidad para la estructura de impacto de la cuenca de Steinheim. A partir de los modelos se hace evidente que el cráter posee un diámetro mucho más grande (7-8 km) que el comúnmente aceptado de 3.8 km.
A partir de estas mediciones gravitatorias y teniendo en cuenta las consideraciones morfométricas adicionales, un diámetro mucho más grande (aproximadamente de 7-8 km) que el comúnmente mencionado de 3.7 km es más que probable (Ernstson, K. (1984): A gravity-derived model for the Steinheim impact structure. – Int. J. Earth Sci., 73/2, 483-498). No obstante, incluso en artículos recientes sobre modelización del proceso de impacto de Steinheim (Stöffler et al. (2002):http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2002/pdf/1871.pdf , Ivanov and Stöffler (2005):http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2005/pdf/1443.pdf), se utiliza un diámetro pequeño – de 3.8 km – de modo que los resultados de estos modelos son más que sospechosos.
TÜTTTENSEE, CAMPO DE CRÁTERES DE IMPACTO DE CHIEMGAU (ALEMANIA)
La anomalía gravitatoria del cráter del lago Tüttenssee (Fig. 8 ) es remarcable a causa de la zona de morfología anular de las anomalías positivas relativas que rodean la anomalía central negativa. Las anomalías positivas se explican por un modelo de licuefacción del suelo y densificación post-licuefacción bien conocido a partir de grandes terremotos. No obstante, un flujo en masa tras el frente de choque de impacto podría haber contribuido a la compactación del objetivo cuaternario inconsolidado, altamente poroso y saturado de agua. El modelo de densificación por impacto está apoyado por una discontinuidad en la parte norte de la anomalía positiva de morfología anular. Aquí, una cresta de material morrénico formada por material glacial rocoso densificado resistió de forma obvia la posterior densificación tras el impacto, en contraste con los sedimentos fluviales del Cuaternario altamente porosos.
Fig. 8. Anomalía residual de Bouguer de 600 m de diámetro presente en el cráter meteorítico del Lago Tüttensee.
Fig. 9. Visualización en 3-D en la que es particularmente evidente el anillo de anomalías gravitatorias positivas presente alrededor de cráter del lago Tüttensee
Fig. 10. En el campo de la segunda derivada horizontal de la anomalía de Bouguer de Tüttensee, la morfología circular de la anomalía del cráter llega a ser más acentuada y al mismo tiempo exhibe un contorno de pequeños círculos que se interfieren. Este hecho puede indicar una desintegración pre-impacto del proyectil del lago Tüttensee.
CRÁter meteorÍtico DE WOLFE CREEK, Australia
Fig. 11. Anomalía gravitatoria residual de Bouguer, de 900 m de diámetro, presente en el cráter de Wolfe Creek. Gráfico modificado a partir de Fudali (1979)
Fig. 12. Gradiente horizontal de la anomalía gravitatoria residual de Wolfe Creek. El contorno del máximo gradiente (en azul) describe un círculo casi perfecto dibujando la base del borde interno del cráter.
CRÁTER METEORÍTICO DE BRENT (CANADÁ)
Fig. 13. Anomalía gravitatoria del cráter Brent de 3.8 km de diámetro. Modificado de Chavez (1986).
Fig. 14. Cráter Brent: contornos gravitatorios dibujados sobre una imagen de satélite obtenida a partir del NASA World Wind.
ESTRUCTURA DE IMPACTO DE LAPPAJÄRVI (FINLANDIA)
Fig. 15. Mapa de anomalías gravitatorias de Bouguer de la estructura de impacto de 17 km de diámetro de Lappajärvi (Finlandia). Modificado del Servicio Geológico de Finlandia, Departamento de Geofísica, 1976.
ESTRUCTURA DE IMPACTO DE MANICOUAGAN (CANADÁ)
Fig. 16. Mapa de anomalías de Bouguer de la estructura de impacto de Manicouagan de 100 km de diámetro.
Fig. 17. La estructura de impacto de Manicouagan (Google Earth)
Fig. 18. El campo gravitatorio de Manicouagan sobreimpuesto a una imagen de satélite obtenida a partir del Google Earth.