¿CÓMO SE FORMARON CUEVAS Y CENOTES? ESPELEOGÉNESIS

Uno de los rasgos distintivos del norte de nuestra Península de Yucatán es su topografía casi plana, sin valles ni montañas y con altitudes que apenas rebasan los 30 metros. El tipo suelo se compone principalmente de roca caliza, o saskab (tierra blanca), la cual contiene carbonatos de calcio y magnesio que son ligeramente solubles en agua.
Hace millones de años la Península era muy diferente a como la conocemos actualmente, desde entonces ha sufrido modificaciones radicales a causa de cambios climáticos en el planeta. Un ejemplo de estos cambios, fue durante el periodo de la última glaciación o Era de Hielo –hace unos 20,000 años– cuando el nivel del mar se encontraba 120 metros por debajo de su nivel actual y muchos de los cenotes, en los que hoy podemos bucear, se encontraban secos. Desde entonces, el nivel del mar ha aumentado más o menos gradualmente hasta donde lo conocemos hoy y muchas cuevas fueron inundadas.

La porción que hoy habitamos por encima del nivel del mar de la Península de Yucatán, es solamente una parte de la plataforma de carbonatos que fue creciendo desde el fondo marino por acumulación de millones de esqueletos de diferentes organismos marinos que utilizan el carbonato de calcio para formar sus huesos, conchas, espículas y otras partes del cuerpo. Al morir, se depositaron sobre la superficie del fondo para compactarse y endurecerse junto con arcillas finas al paso de millones de años. Es importante reconocer que el crecimiento de la plataforma, se hace a través de la deposición de carbonato biogénico, es decir, proveniente de organismos vivos y que además, es un proceso que necesariamente sucede debajo del agua, en la parte que se encuentra sumergida.

El nivel del mar ha cambiado de posición varias veces durante diferentes periodos glaciales, por lo tanto, la Península en crecimiento en realidad no “emergió del mar” sino que ha sido expuesta y sumergida por el océano en varias ocasiones. Sin embargo, se reconoce que cada vez que comienza un ciclo glaciar, la Península efectivamente “emerge“, ya que el agua de los océanos se acumula en forma de hielo en los polos del planeta y el nivel del mar desciende, dejando expuesta una mayor superficie y la línea de costa aumenta.

​​

Cambios en el nivel del mar durante los últimos 800,000 años. El presente se encuentra a la derecha. LFI (Last Full Interglacial-Último interglaciar); LGM (Last Glacial Maximum-Último Máximo Glaciar). 

​​Actualmente, el término cenote se emplea para designar cualquier espacio subterráneo con agua y que contenga una ventana hacia el exterior. El pueblo maya, que no solamente tenía el conocimiento de estas manifestaciones del terreno sino que los empleaba diariamente como fuente de agua y vida, los llamó ts’ono’ot o d’zonot, que significa “depósito de agua”. El abastecimiento de agua en la Península de Yucatán fue y sigue siendo un grave problema para sus pobladores, pues aunque a lo largo de cuatro meses caen lluvias más o menos abundantes, el periodo de sequía suele ser severo y puede prolongarse hasta seis meses en algunos años. Por otra parte, la constitución geológica calcárea causa de que el agua difícilmente se conserve en la superficie. Por esta razón, los cenotes fueron y seguirán siendo fuente primordial de agua y de vida.

En el presente, aunque subsisten ciertas prácticas de su antigua veneración, es claro que su significado dista mucho de lo que era para los antiguos mayas. Hoy día, su valor está asociado principalmente al turismo. Es conocido que Quintana Roo posee varios de los sistemas de cuevas inundadas más grandes del mundo. Exploraciones recientes realizadas por equipos de buzos, han puesto al descubierto cientos de kilómetros de conductos subterráneos. Sin embargo, nuestro Estado también cuenta con un gran número de cuevas secas de considerable longitud. No podemos ignorar su existencia si deseamos convivir con ellas.

¿Cómo se formaron los cenotes?

La espeleogénesis, es la palabra que se usa en espeleología y geologíapara describir el mecanismo de formación de todo tipo de cuevas, cavernas, grutas y cenotes. Una de las hipótesis más aceptadas acerca del origen de cuevas y cenotes, propone una secuencia de pasos en un proceso llamado carstificación, que consiste en la combinación de al menos tres mecanismos: disolución, colapso y crecimiento de la roca caliza.

1) En el primer paso la roca se disuelve por medio del agua de lluvia –acidificada tanto por el dióxido de carbono, CO2 del aire, como por el proveniente de la descomposición de materia orgánica en el suelo de la selva (hojas, ramas, animales muertos, bacterias)– que al mezclarse con agua salada aumenta su poder corrosivo. Donde se juntan las capas profunda salada y superficial de agua dulce es donde mayor disolución se tiene de roca caliza, formando una extensa red de conductos, cuevas y cavernas que se extiende por el subsuelo. A esta interfase de capas dulce y salada le llamamoshaloclina. Las personas que buceamos las cuevas podemos fijarnos que justamente sobre la haloclina las cuevas generalmente son más anchas, una señal de que la disolución es mayor en esa zona y de que sigue ocurriendo, es un proceso continuo y en desarrollo.

El agua de lluvia acidificada disuelve más fácilmente al carbonato de calcio de la roca caliza y forma bicarbonato de calcio, una especie mucho más soluble. Otro tipo de disolución, pero de origen biológico, es el que se presenta en el interior de algunos cenotes donde algunas bacterias descomponen la materia orgánica produciendo ácido sulfhídrico (H2S), un poderoso corrosivo que, al disolverse y concentrarse sobre la superficie de la haloclina, se observa en forma de “nube” y resulta tóxico para los organismos que respiramos oxígeno. Al entrar en contacto con las capas superficiales, que pueden contener un poco de oxígeno disuelto, el ácido sulfhídrico se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4), también un ácido fuerte y potente corrosivo de la roca caliza.

​​

 2) En el segundo mecanismo, cuando el nivel del mar ha bajado durante periodos glaciares, desciende también el nivel del acuífero y deja una cueva llena de aire donde, por falta de soporte se pueden desplomar diferentes secciones del techo, formando una dolina o cenote. Al final del periodo glaciar, se descongelan los polos, aumenta nuevamente el nivel del mar e inunda la cueva.

​​

Cambios en el nivel del mar a finales de la época del Pleistoceno, que empezó hace 2.5 millones de años y con éste, los periodos glaciares modernos. Al cambiar el nivel del mar, también cambia la posición de la haloclima y sobre ella se empiezan a formar y extender los sistemas de cuevas que hoy buceamos. 

3) Finalmente, el tercer paso asociado al proceso de carstificación es el responsable de la formación de estalactitas, estalagmitas, columnas y otros espeleotemas, por acumulación del material disuelto en el primer paso. En la formación de espeleotemas también está  involucrada la degasificación, es decir, la expulsión del CO2 del agua al entrar ésta en un ambiente de cueva diferente al del exterior desde el cual se filtró a través de la roca, lo que provoca la precipitación de carbonato de calcio (ver ecuaciones químicas). En el caso de las cuevas inundadas este proceso ya no sucede más. El grado de carstificación depende de factores que operan con diferente escala espacial y temporal, lo que permite una gran variedad de formas y decoraciones en el sistema de cuevas y cavernas.

​​

Gota de agua con carbonato de calcio disuelto, suspendida del canal central de una estalactita

Teniendo en mente estos mecanismos, podemos decir que la formación de cenotes se genera a través de una secuencia de eventos: una cueva inundada puede formar un cenote tipo cántaro por hundimiento parcial del techo. Este proceso avanza desde arriba, por infiltración de la lluvia y desde abajo, por circulación subterránea. A continuación, la totalidad del techo se derrumba formando un cenote cilíndrico; si se interrumpe el flujo se forma por azolve y hundimiento de la zona adyacente un cenote de agua estancada, es decir, una aguada.
La disolución mayor ocurre en la zona de contacto y mezcla entre el agua dulce y salada, una zona de transición abrupta conocida comohaloclina, la cual sube o baja dependiendo del nivel del mar, y por esta razón existen cuevas horizontales más profundas que otras (por ejemplo, en el sistema Dos Pisos). Al cambiar el nivel del mar, la haloclina se desplaza y empieza a disolver la roca a diferente profundidad, empezando así otro “nivel” de cuevas.
La haloclina estratifica el cenote: funciona como una barrera física que aísla la capa de agua dulce. En los cenotes costeros, la capa marina profunda no siempre se encuentra realmente estancada, sino que puede circular impulsada por las mareas y tormentas a través de túneles conectados con el mar (un caso muy claro es Tankah y la descarga del cenote Manatí en la orilla del mar). También observamos ojos de agua que descargan agua dulce e intercambian agua salada con el mar, en la laguna arrecifal de Puerto Morelos y en las playas al sur de Tulúm.

​​

Diagrama de la Península de Yucatán, donde el agua subterránea está separada en dos capas de diferente salinidad y densidad: el lente de agua dulce y la intrusión salina -de agua de mar- que se filtra a través de la roca. La zona de mezcla entre las dos capas se llama haloclina

Los cenotes son complejos sistemas acuáticos generados mediante la disolución de los carbonatos y otros minerales del suelo, por lo que en geología se llaman lagos de disolución, aunque en realidad algunos cenotes son más similares a ríos que a lagos, ya que cuentan con conexiones a corrientes subterráneas que favorecen la circulación de agua. A este tipo de sistemas acuáticos, en donde coexiste agua dulce y salada, se les denomina anquihalinos.
Los colapsos intermitentes a lo largo de los diferentes sistemas de cuevas de la Península van abriendo ventanas hacia la superficie, por donde podemos entrar a los conductos y pasajes. Generalmente los cenotes en la parte oriental de Quintana Roo, se forman por el colapso de cuevas formadas a lo largo de periodos muy largos de tiempo, ya que en esta región cercana a la costa, el cambio de profundidad de la haloclina -formadora de cuevas- es mínimo y ha permanecido por mucho tiempo más o menos en la misma posición. Este tipo de cuevas son llamadas cuevas de margen del flanco (flank margin caves) en alusión a su cercanía con la línea costera. Otro tipo de cenotes, más comunes en el centro de la Península, son los llamados pit-cenotes (aunque existen algunos en Quintana Roo, por ejemplo, el Blue Abyss o El Pit, que sobrepasan los 120 metros de profundidad) en donde su formación seguramente incluye flujos de agua provenientes de regiones más profundas de la roca, los cuales van creciendo desde abajo hacia arriba.

​​

Comparación de distintos tipos cenotes con diferente mecanismo de formación. A la izquierda, pit-cenotes que predominan en el centro de la Península y sobre el anillo de cenotes. En ellos, seguramente intervienen flujos de agua desde profundidades mayores, favoreciendo la disolución de la roca desde abajo hacia arriba. Del lado derecho, morfología de los cenotes más comunes en la costa oriental de Quintana Roo, sobre la “Riviera Maya”. Estos cenotes son la entrada a sistemas de cuevas menos profundos y con galerías anchas y ramificadas

Para lograr un aprovechamiento sostenible de estos sistemas, es necesario un entendimiento integral de los cenotes, las cuevas, el movimiento del agua subterránea y su interacción con las rocas que forman el acuífero, la influencia del océano y sus mareas (es decir, el estudio del sistema hidrogeológico completo de la Península;

también es necesario evaluar el impacto de las zonas urbanas y las posibles causas de contaminación de la única fuente de agua con la que contamos, que es precisamente el agua subterránea. Esta búsqueda debe darse por convergencia entre las ciencias ambientales, ciencias del agua, ciencias de la tierra, ciencias biológicas, el estudio y conservación de la red subterránea de conductos, trabajo con las comunidades, explotación eficiente de recursos y, por supuesto, la exploración y aprovechamiento sostenible mediante buceo de cuevas.