Hidrogeología básica de la Península de Yucatán

Emiliano Monroy-RíosCandidato a doctor en Geoquímica

Asesora: Dra Patricia A Beddows

emiliano@earth.northwestern.eduemiliano.monroy.rios@gmail.com@mantarayo

Fotografía: Andreas W. Matthes

http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/nam.html

Plataforma de Yucatán

Banco de

Campeche

Plataforma

Continental de FloridaGolfo de México

Mar Caribe

• Plataforma de carbonatos (calcárea, caliza)

• Carbonatos Biogénicos (Son producidos por organismos vivos)

• “Los carbonatos nacen, no se hacen”

Campeche/Yucatán (N/O)

Q. Roo (E)

Plataforma de Yucatán

• La composición, tamaño y distribución de los granos de carbonato nos ayudan en la interpretación de las condiciones durante la sedimentación.

• También indican si han sido transportadas o modificadas (diagénesis), etc.

http://www.sepmstrata.org

Secuencias de carbonatos

• La variación en el nivel del mar produce patrones característicos de sedimentación (facies)

• El conocimiento de estos patrones ayuda a identificar horizontes (camas de sedimentación)

• La variación en el nivel del mar produce patrones característicos de sedimentación (facies)

• El conocimiento de estos patrones ayuda a identificar horizontes (camas de sedimentación)

http://test.seedtechnologies.com/sepmstrata/page.aspx?pageid=90

La arena de Cancún y Puerto Morelos está formada casi en 90% por Halimeda y Penicillus spp.

http://www.sepmstrata.org/page.aspx?pageid=103

• Podemos reconstruir diversas condiciones de sedimentación en el pasado.

• Por ejemplo ¿Cómo ha crecido la Península?

(Ward&Weidie, 1985)

Ward&Weidie, 1985)Emiliano Monroy-Ríos, 2013

• Podemos reconstruir diversas condiciones de sedimentación en el pasado.

• Por ejemplo ¿Cómo ha crecido la Península?

Ciclos de Milankovitch65 Ma

HOY

Geología superficial de la Península de Yucatán que muestra las secuencias sobrepuestas más recientes de carbonatos. Compilado de SGM (2007) y Perry et al (2009).

Urrutia-Fucugauchi, J., Chavez-Aguirre, J.M., Perez-Cruz, L., de la Rosa, J.L. (2008) Impact ejecta and carbonate sequence in the eastern sector of Chicxulub crater. Comptes Rend. Geosci. 341, 801–810

~65 Ma

http://www.fernandez-gamio.de/Massensterben/Massensterben.htm

~90 Ma

Porosidad media de la roca:14 - 23 % (Harris, 1984)

R: Cualquier formación geológica que contenga agua. (Rocas de las que se puede obtener agua)

Fuerzas terrestres-nivel freático-flotabilidad

Fuerzas marinas-marea-flotabilidad-gradiente térmico

Emiliano Monroy-Ríos 2013

“Haloclina”

Zona de vadosaZona freática

Emiliano Monroy-Ríos 2013

Lente de agua ‘dulce’

Emiliano Monroy-Ríos 2013

Emiliano Monroy-Ríos 2013

“Columna cromatográfica”

‘Lente’ de agua dulce

Imagen: Jill Heinerth

Espeleotemas de vadosaSistema de cuevas poligenético

Ghyben-Herzberg-Dupuit

z = 40h

¿Cuánta agua hay?

Aumenta con:Incremento en el nivel del mar.

Sobre-explotación de pozos de captación.

Excavación de trincheras, canales, marinas.

Flor

ida,

EEU

U

¿…Disponible?

Colapso en Louisiana, EEUU

Proceso geomorfológico

Puede formarse en:

SalYesoCarbonatos

“Paisaje con drenaje subterráneomediante redes organizadasde disolución…”

Area "3D"

Water in matrix STORAGE %

"1D" FLOW in conduits,

%

Lower Paleozoic Dolostone Smithville, Ontario Canada's largest PCB spill. $32 million +

99.7 97

Upper Paleozoic Limestone Mammoth Cave, Kentucky

96.4 99.7

Mesozoic Limestone English Chalk London's main water supply

99.9 94

Cenozoic Limestone Nohoch Nah Chich, Yucatan

96.6 99.7

(Wor

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Tomando un núcleo en el suelo no es la mejor manera de obtener una muestra representativa. Los resultados sonsesgados.

Difícil manejo urbanodebido a su heterogeneidad.

~25% de las reservas de agua ‘dulce’ en el planeta~45% de las reservas de hidrocarburos

Regiones cársticasRegiones cársticas

(Minnesota Karst

Conservancy)

En ambientes continentales, los pasajes profundos son los más jóvenes…

(No aplica para ambientes costeros…)

Quintana Roo tiene

la MITAD del agua dulce predicha. Las cuevas la drenan eficientemente.

Modelo (GHD) 1 : 40Solidaridad 1 : 23 Bahamas 1:16 a 1:32

(PA Beddows, 2004)

A y B. Pasajes en el lente de agua dulce con abundantes espeleotemas, montes de calcita flotante sobre base de coladas (flowstone).

C. Pasaje en la zona de mezcla (haloclina) con paredes y espeleotemas corroídos. Cortesía de H. Hicks

Curva de saturación de calcita para mezcla de masas de agua (A y B) con diferente salinidad con varios valores de pCO2.(Modificado de Ford & Williams, 1989)

Agu

a du

lce

Agu

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lada

(Smith, Beddows et al, in prep)

Se puede investigar la velocidad de disolución de la mezcla in situ empleando tabletas de mármol

Agua dulcehaloclina

Agua Salada

A. Extenso Pasaje lateral en Casa Cenote, sistema Nohoch Nah Chich.(Foto: A. Kuecha)

B. Pasaje vertical sobre fractura en sistema Abejas.(Foto: S. Gerrard)

(Smart, Beddows et al, 2006)

Smart, Beddows et al, 2006

Smart, Beddows, et al. 2006

Morfología sobrepuesta de los pasajes…

1. Elipses

2. Ensanchamiento

3. Colapso (cenote)

4. Sedimentación

(Barton, H, Quintana Roo Speleological Survey et al., 2000)

The PitSistema Dos Ojos

120 m

Prof

undi

dad

(m)

Cristales de calcita se forman en la superficie aunque el agua no esté sobresaturada con respecto a carbonato de calcio.

Los cristales crecen, se pegan unos a otros, y forman hojuelas de un material opaco.

Se forman por la pérdida de CO2 en la superficie, debido a la baja presión parcial (pCO2) en la cueva.La tensión superficial del agua mantiene a los cristales interconectados de calcita (δ=2.7), flotando en la superficie.

http://www.caves.org/project/qrss/qrlong.htm

Más de 1,600 km subacuáticos a lo largo de la costa

Densidad de cuevasOx Bel Ha4.3 km/km2

Dentro de 8-9 kmde la costa1.8 km/km2

Transmisiónde mareas40% a 5 km tierra adentro.

http://www.caves.org/project/qrss/qrdry.htm

La Peninsula de Yucatan presenta un gran número de cuevas y dolinas (bóvedas colapsadas) secas e inundadas de origen sedimentario calcáreo.

Miles de cenotes de diversas formas abundan en la Península de Yucatán, proveyendo fácil acceso al agua subterránea

Cenote Kankirixche

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“Hoyos azules” (e.g. “Blue hole”) – también son cenotes

La palabra ‘cenote’se está empleando enla descripción desistemas en otros países

Ceno

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Se calculan 8,000 cenotes en el Estado de Yucatán¿Cuántos en Quintana Roo?

Casa Cenote – Cuevas colapsadas de tamaño mediano

(P B

eddo

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200

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Descarga subterránea mediante ojos de agua y caletas. Cuevas colapsadas muy grandes

Caletas – Descarga de agua subterránea

400 m

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Ojos de agua – No hay colapso aún…

Gary Walten / Locogringo.com

• Las mareas en el Mar Caribe son pequeñas (~25-30 cm)

• El efecto se atenúa con la distancia a la costa

• Es posible monitorearlo con una regleta fija para hacer las lecturas (al menos 4 veces al día)

• La entrada Pool Tunich se encuentra aproximadamente a 5 km de la línea de costa.

El caliche mantiene separados diferentes cuerpos de agua en el acuífero. Para muestrear la descarga subterránea, hay que meterse en la cueva.

Cenote Chac Mol

Hoyo negro (~13,000? años)

La mujer de Las Palmas (~10,000? años)

La mujer de Naharon (~13,600? años)

Debido a las características químicas del agua, la falta de luz y los sedimentos finos y mineralizados, estos espacios han favorecido la preservación de vestigios arqueológicos así como paleontológicos.

Provee información acerca de:•Posición relativa de artefactos y osamentas•Estructura y dimensión de conductos y cuevas•Magnitud de descarga de agua subterránea•Análisis de estabilidad de terreno para grandes construcciones

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WINTER PARK SINKHOLE – FLORIDA, 1981Colapso en WINTER PARK - FLORIDA, 1981En un sólo día creció 98 m de diámetro y 27 m de profundidad

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Ciudad de Guatemala, 2010

Initially sinkhole forms as soil collapses into a crevice and is carried away through a conduit by water.

Then the soil roof of thedeveloping sinkhole fallsinto the hole to form acylindrical cavity.

Further collapse of the soil cover from below causes circular cracks to developat the surface

Erosion by water flowing into this new drain hole smoothes the hole's sharp edges to form the typical inverted cone- orbowl-shaped depression.

http://www.isgs.illinois.edu/maps-data-pub/publications/geobits/geobit7.shtml

(Supper et al. 2009)

Contaminación por agua dulce

Contaminación por temperatura

Drenaje / Desechos químicos / Nutrientes

Descarga de aguas

Imagen: Baird Consulting

PLAYA DELCARMEN

PuertoAventuras

Akumal

Chemuyil

TULUM

Puerto Morelos

CANCUN

Ciudades y poblados en la Riviera May, al sur de Cancún.

Áreas urbanas en negro y áreas con desarrollos de hasta 200 habitantes/ha en rojo.

Data from David Kay, CREH

Creature Feacal Production E. coli E. Coli Load(g per day) (per g faeces) (per day)

Human 150 13000000 1950000000Cow 23600 230000 5428000000Hog 2700 3300000 8910000000Sheep 1130 16000000 18080000000Turkeys 448 300000 134400000Ducks 336 33000000 11088000000Chickens 182 1300000 236600000Gulls 15 130000000 1950000000

Fec

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olif

orm

per

day

Bacterial testing helps YOU stay healthy.Lack of INADEQUATE bacteria is suspicious:

- the sample was killed during transport. - The site is dead, and can no longer support life. - The results are not reliable.

Velocidades de km/dia

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PDU Tulúm