Autor: Mario Rebolledo Vieyra
Texto publicado en el libro Cenotes, Huellas de Agua y Luz en la Selva, Cancún 2008.
Introducción
La península de Yucatán no cuenta con ríos importantes en su superficie, a excepción del río Hondo, cerca de la ciudad de Chetumal. No obstante, la región alberga mantos acuíferos de gran extensión que constituyen el sistema de ríos subterráneos más importante del mundo. La gran diversidad ecológica que todavía caracteriza la región se sustenta en esta reserva de agua oculta. Pero, aparentemente, el hecho de que el agua fluya y se desplace por el subsuelo, impide apreciar su vulnerabilidad. Se pierde de vista la conexión entre los cuerpos de agua superficiales, los cenotes, las lagunas y las aguadas, entre otros. Estas ventanas del alma líquida de la península deben cuidarse; es de vital importancia evitar su contaminación y sobreexplotación.
Lo cierto es que, recientemente, los maravillosos cenotes de la península de Yucatán se han convertido en un paseo obligado para visitantes y lugareños, persuadidos de no dejar pasar la oportunidad de tomar en ellos un relajante baño o practicar el espeleobuceo. Por otro lado, debido a las características del acuífero costero peninsular, prácticamente cualquier persona puede perforar un pequeño pozo en el patio de su casa y obtener agua potable. Lo anterior ha generado una falsa impresión: “en la región lo que sobra es agua”. Sin embargo, resulta pertinente plantearnos algunas preguntas al respecto: ¿Cuánta agua hay en el subsuelo? ¿Es potable el agua subterránea? ¿Cómo funciona este sistema de agua que lleva su propia vida bajo nuestros pies? Esta contribución desea brindar al lector algunas respuestas a estas cuestiones.
Origen de la península de Yucatán
Para explicar la presencia y características de los acuíferos en la península de Yucatán, es necesario brindar al lector un panorama acerca de su origen. Una revisión de la historia geológica de la península nos muestra que estamos ante una de las porciones relativamente más jóvenes de México. Hace aproximadamente 120 millones de años, la península se encontraba sumergida en el océano. En tal época, empezó a gestarse lo que ahora conocemos como el Océano Atlántico. Más tarde (hace alrededor de 70 millones de años) la zona era un mar somero de apenas 100 m de profundidad; en la actualidad el Océano Pacífico tiene una profundidad promedio de 4,000 m, muy similar en condiciones climáticas a las del actual Caribe. En ese mar tropical de temperaturas cálidas, poco a poco se fue formando un sistema arrecifal y un fondo marino rico en rocas calizas. Sin embargo, esta historia no estuvo exenta de cambios; de hecho, la secuencia de rocas que hemos estudiado en la península indica que ésta experimentó, en repetidas ocasiones, periodos cortos en los que el nivel del mar bajó lo suficiente como para quedar por encima de la superficie marina. Estos periodos en que la península emergía (de hecho aún no era una península sino, más bien, una isla), permitieron la formación del tipo de rocas llamadas “evaporitas”, precisamente porque muchas de sus propiedades derivan de la evaporación del agua de mar. El yeso y la halita (nombre del mineral formado por la sal común) son ejemplos de este tipo de rocas.
Durante los últimos dos millones de años del periodo Cuaternario se produjeron las llamadas “glaciaciones” –periodos en los que el clima del planeta ha sido mucho más frío que en la actualidad–. Durante estos periodos, una gran cantidad de agua se congela, por lo que el nivel del mar desciende. Al terminar la era glacial, el nivel del mar vuelve a subir. Durante el Cuaternario, nuestro planeta experimentó 16 glaciaciones, las cuales tuvieron una duración promedio de 100,000 años. La última de ellas, llamada Wisconsin, inició hace 75,000 años y terminó hace 10,000 años. En algunas de estas glaciaciones, el nivel del mar llegó a descender hasta 120 metros; sin embargo, se acepta que durante la glaciación Wisconsin, el nivel del mar descendió 40 metros en promedio (Nova Scotia Museum of Natural History, 1996).
Topografía cársica
Durante los periodos en que emergía la plataforma de calizas que hoy conocemos como Península de Yucatán, comenzó a desarrollarse un sistema de cavernas que evolucionó a lo largo de cientos de miles de años. Estas cavernas actúan como un medio altamente permeable, es decir, facilitan el paso de fluidos. El hecho de que este medio sea fácilmente soluble en agua permitió que estas cavernas se hicieran cada vez más grandes, al grado de que muchas de ellas adquirieron tal dimensión que, eventualmente, su techo se colapsó dejando expuesta la caverna a la luz del día. A estas estructuras se les conoce, localmente, como “cenotes” –palabra que deriva de la acepción maya dzono’ot.
El fenómeno descrito es bien conocido por los geólogos; a este escenario de disolución de terrenos carbonatados, se le denomina “topografía cársica”.
La disolución de la roca caliza, que está formada por carbonato de calcio, también es un fenómeno bien conocido. Sucede gracias a una serie de reacciones químicas que acidifican un poco el agua que se filtra por grietas y, lentamente, disuelve el carbonato que forma las rocas.
Durante la precipitación pluvial, el agua reacciona con el dióxido de carbono (CO2), que se encuentra tanto en la atmósfera como en el suelo, en la zona de raíces de las plantas, donde se produce la siguiente reacción:
H20 + CO2 g H2C03 + CaCO3 g Ca++ + 2(HCO3)-
Es decir, una molécula de agua más una molécula de dióxido de carbono generan una molécula de ácido carbónico; éste a su vez, al reaccionar con el carbonato de calcio, lo disuelve; se libera un ion de calcio más dos moléculas de ácido disuelto en el agua; el calcio liberado, en una cueva seca, se precipitará de nuevo en forma de carbonato de calcio dando origen a estalactitas y estalagmitas.
El ácido carbónico es muy conocido para nosotros los humanos, pues está presente en las bebidas gaseosas que bebemos cotidianamente. Resulta interesante que para los humanos sea placentero beber tal ácido, totalmente inofensivo, y que a la vez sea capaz de disolver rocas, hasta el punto de crear cavernas gigantescas que, como se ha dicho, dan origen a los cenotes.
Porosidad, permeabilidad y fallas
Otro aspecto clave en la formación de cuevas y cenotes es la presencia de grietas y fracturas en las rocas. Si bien el ácido desempeña un papel muy importante en el proceso (de miles o tal vez millones de años), le tomaría mucho más tiempo disolver las rocas sin el concurso de tales grietas y fracturas. Éstas forman lo que en hidrogeología se denomina “porosidad secundaria”, la cual facilita la circulación del agua acidificada.
Las grietas contribuyen a la disolución y poco a poco aumentan su tamaño, hasta dar cauce a verdaderos ríos subterráneos.
Dada su importancia para entender el proceso de formación de un cenote es necesario clarificar y distinguir aquí los conceptos de porosidad y permeabilidad. Un poro se define como el “espacio entre dos partículas sólidas en una roca” (Bear, 1972); la suma de estos espacios en un volumen determinado de roca se denomina “porosidad” y, generalmente, se expresa en un porcentaje del volumen total. Ahora bien, la permeabilidad de una roca está en función del tamaño de los poros y el número de éstos que se conectan entre sí; lo cual permitirá la circulación de fluidos (ibid). Para concretar la diferencia entre estos dos conceptos es útil recurrir a un ejemplo clásico: las arcillas son rocas con una alta porosidad, puede llegar hasta al 60% del volumen total mientras que en las arenas no excede el 50%.
Probablemente el lector reconozca que las arcillas, si bien altamente porosas, son “impermeables”; es decir, no permiten circular fluidos ni gases, ni líquidos, o lo hacen de manera muy lenta; mientras que las arenas tienen una excelente permeabilidad y, de hecho, son utilizadas en filtros. Si la porosidad no es tan diferente, ¿en qué radica la diferencia? Justamente en el tamaño del poro: en las arcillas los poros son tan pequeños que no permiten la circulación de los fluidos.
Lo descrito en el párrafo anterior lo conocemos como porosidad y permeabilidad “primaria”. Si revisamos la definición de poro podemos decir que cuando una roca se fractura, las grietas que se producen se convierten en “poros de origen secundario”; si varias fracturas se conectan entre sí dan origen a la “permeabilidad secundaria”. Las calizas, al ser rocas originadas por la precipitación de un compuesto químico como el carbonato de calcio, tienen una porosidad primaria muy baja (menos del 25%); sin embargo, por una serie de procesos físicos llegan a desarrollar una altísima porosidad y, por consiguiente, una permeabilidad secundaria, que es el tópico de esta sección.
Una fractura, al formar un espacio entre las paredes de las rocas, permite el flujo del agua; ésta, al tener cierta acidez, disuelve poco a poco estas paredes ampliando el espacio entre ellas. Eventualmente esta disolución dará origen a una caverna, un buen ejemplo de esto son las grutas de Cacahuamilpa, en el estado de Guerrero, o las grutas de Loltún, en el estado de Yucatán. En caso de grutas que no están inundadas, el proceso de disolución continúa, como es de suponer, por el adelgazamiento del techo, toda vez que el agua que infiltra diluye más rápidamente el techo, hasta el punto en el cual, debido a su propio peso, éste se colapsa abriendo la bóveda; si esta cueva está inundada, dará origen a lo que conocemos como cenote.
Las rocas, como todo material, al ser calentadas se dilatan y al enfriarse se contraen; esto lleva a lo que se denomina “fatiga térmica”, fenómeno que produce fisuras y grietas en los materiales. Ésta es una de las causas que dan origen a las grietas aunque generalmente son de pequeñas dimensiones (desde centímetros hasta unos pocos metros). Otro tipo de fracturas son aquéllas provocadas por el desplazamiento relativo de las rocas afectadas; en geología se denominan fallas y son producto de procesos geológicos más complicados que, por falta de espacio, no se exponen en detalle.
Aunque no existe una definición formal de los cenotes, podemos hablar de tres grupos principales: los semi-abiertos, en los cuales el techo sólo se ha derrumbado parcialmente, y los abiertos, en los cuales el techo ha colapsado por completo. Resulta interesante notar que, todos los cenotes abiertos, tienen una forma circular, casi perfecta, como ejemplo podemos citar el cenote sagrado de Chichén Itzá, aún nadie ha estudiado a qué se debe esta particularidad. Existe un tercer grupo de cenotes, siempre hablando de una clasificación informal, que son los cenotes “secos”. He puesto entre comillas el término seco, puesto que ésta es una impresión equivocada; en realidad lo que sucede, es que el material producto del colapso del techo, así como otros sedimentos transportados por la lluvia, se acumulan en el interior del cenote, provocando que éste rebase el nivel del agua, con lo cual el nivel freático queda debajo del material de derrumbe. En algunos cenotes de la Riviera Maya, es frecuente ver que en el centro de un cenote hay una pequeña “isla” rodeada de agua, este fenómeno no es más que una consecuencia del fenómeno antes descrito.
En la península de Yucatán existen dos regiones con fracturas y fallas muy interesantes. Una se localiza al noroeste, en el famoso “cráter de impacto de Chicxuluub”, el cual tiene un diámetro de 180 km y una profundidad de más de 30 km en su zona más profunda (Rebolledo-Vieyra, et al, 2000). Debido a los procesos geológicos que tuvieron lugar a lo largo de este borde en los 65 millones de años posteriores al impacto, se generó un sistema de fallas muy extenso que dio origen a una de las peculiaridades hidrológicas más notables de México, el “anillo de cenotes de Chicxuluub”.
Si tomamos una fotografía aérea de la zona y unimos los cenotes localizados al sur de Mérida, veremos que éstos describen un semi-círculo casi perfecto que inicia en Celestún y termina en Dzilam de Bravo. Estos cenotes son el resultado de la disolución de rocas que produjo la circulación del agua a través de las fracturas en el borde del cráter. El sistema que forman es de gran importancia para la hidrología de la zona pues, de acuerdo con estudios al respecto, el agua proveniente del sur de la península es “atrapada” en este anillo, que se comporta como un río subterráneo y distribuye el líquido a lo largo de su curso, descargándolo al océano en Celestún y Dzilam de Bravo (Perry, et al., 2002).
Al oriente de la península y a lo largo del estado de Quintana Roo, existe igualmente un sistema denominado “Zona de fracturas de Holbox–Xel Há” (Butterlin y Bonet, 1962) que, prácticamente, recorre todo el estado con orientación norte-sur. En investigaciones realizadas recientemente en el Centro para el Estudio del Agua, en colaboración con colegas de la Universidad Nacional Autónoma de México, se encontró que al igual que en el “anillo de cenotes de Chicxuluub”, el sistema de fracturas de Holbox–Xel Há “captura” el agua proveniente del oriente peninsular y la distribuye en esta vertiente, alimentando los cenotes, lagunas, ríos subterráneos y caletas en todo el estado y descargando en Holbox, Sian Ka’an y otras zonas. De hecho, seguimos estudiando este sistema pues necesitamos saber con mayor certeza cómo funciona, cuánta agua circula por él y a dónde se dirige exactamente. Sin embargo, y al igual que en el “anillo de cenotes de Chicxuluub” y aun cuando los orígenes de las fracturas son completamente diferentes, es interesante hacer notar que se ha constatado la alineación de cenotes a lo largo de las fracturas. En la zona de Tulum es evidente que las lagunas Muyil, Unión y Chunkopó, están perfectamente alineadas; lo que nos hace pensar que tuvieron su origen en una de las fracturas del sistema Holbox-Xel Há.
Otra característica interesante de esta región son las descargas de agua dulce en el océano. Éstas conforman las “caletas”, sitios de alto valor ecológico por la diversidad de especies que congregan; dichas descargas también forman los “ojos de agua”, pequeños manantiales de agua dulce en medio del mar que aportan nutrientes al medio, por lo cual no es raro encontrar concentraciones de peces y otros organismos a su alrededor.
Intrusión salina
Un aspecto crítico de la hidrología de la península de Yucatán es la llamada “intrusión salina”. Su consideración es fundamental para la correcta explotación de un acuífero costero (en cualquier parte del mundo). En todo entorno costero, debido a la presión que ejerce el nivel medio del océano, el agua de mar tiende a penetrar hacia el continente precisamente en la medida de la porosidad y permeabilidad que exista en la zona. La magnitud de la intrusión dependerá, asimismo, de las características del acuífero en cuestión. El agua de mar, de alto contenido en sales y otros sólidos suspendidos, tiene una mayor densidad que el agua dulce. Así, cuando existe un encuentro de aguas con amplia diferencia de densidades, el agua dulce del acuífero tiende a “separarse” del agua salada y, literalmente, flotar sobre el agua de mar, creándose una “interfase” de mezcla llamada “haloclina”. En algunos cenotes o en caletas como Yal-Kú o Xel-Há, en Quintana Roo, es posible observar el fenómeno de intrusión salina portando un simple visor de buceo; la salinidad aumenta o disminuye según la perspectiva, creando un fenómeno óptico en el que la visibilidad se reduce y el agua se vuelve turbia, de aspecto “aceitoso”.
Por las razones expuestas, es vital tener en cuenta la presencia de intrusión salina cuando se planea perforar pozos para proceder a su explotación. El mismo fenómeno incide en los llamados “pozos de inyección”, los que trasladan al subsuelo las “aguas tratadas”. Esta inyección debe realizarse por debajo de la intrusión salina, pues en caso contrario y debido a la diferencia de densidades, el agua tratada tenderá a flotar por encima de la intrusión salina. Como ya se expuso, esto provocaría la contaminación del lente de agua dulce con aguas residuales, situación que se agrava cuando el agua no recibe un tratamiento adecuado.
El equilibrio que se establece entre ambas fases, la salina y la no-salina, es muy frágil y fácilmente puede romperse. Por ello, al planear la perforación de un pozo para extracción de agua dulce, es necesario conocer el tiempo que requiere el pozo para recuperar su nivel normal de agua, pues si se extrae agua a un ritmo mayor a la capacidad de recuperación del pozo, la interfase puede perder su equilibrio y contaminar el lente de agua dulce con salada.
¿Cuánta agua es mucha agua?
Para terminar esta contribución, abordemos brevemente el tema de la gestión o explotación de los acuíferos de la península de Yucatán. Debido a algunas de las características expuestas (por ejemplo: la abundancia de cenotes con aguas cristalinas aunada a la ausencia de flujos superficiales), se ha mantenido la falsa percepción de que el agua “sobra” en la península. Aparentemente, lo que ha contribuido a generar esta percepción errónea es el hecho de que casi cualquier persona pueda perforar un pequeño pozo en el patio de su casa… y no poder ver cuando se contamina el agua subterránea.
Más allá de la imagen turística, es necesario difundir la fragilidad de este sistema a través de una visión objetiva que genere una conciencia crítica, tanto entre las personas que visitan la península como en sus habitantes.
Expuesta la fragilidad del sistema y su “alta vulnerabilidad”, término técnico que se utiliza en hidrogeología, se hace evidente la necesidad de que ciudadanos y autoridades implementen medidas para la explotación de los acuíferos. De igual forma, deben aplicarse normas técnicas en el tratamiento y disposición final de las aguas residuales y tomar en cuenta las características ya expuestas.
En la península de Yucatán, como en todo el mundo, el activo más importante con que se cuenta es el medio ambiente. Por tanto, trabajar y canalizar recursos en ello, estudiarlo, no es ni pérdida de tiempo ni un gesto “políticamente correcto”; es una inversión que rinde beneficios a corto y largo plazo, pues la industria turística y la población dependen del equilibrio en el medio ambiente.