Al abordar el tema de la geología de la Península de Yucatán se tiene la idea de materiales suaves, con presencia de oquedades, cavernas y cenotes, cuyas propiedades físicas y mecánicas no siempre satisfacen las normas y especificaciones de los proyectos de infraestructura, bienes y servicios.

 I. VARIACIÓN ESPACIAL DE LA ROCA CALIZA Y EL ORIGEN DE LOS CENOTES

La Península de Yucatán, conocida por los mayas como Mayab, es un territorio que surge de la plataforma continental con una extensión aproximada de 200,000 km2; divide el Golfo de México del mar Caribe. La península está clasificada como una mina de carbonato de calcio (CaCO3) de elevada pureza, y forma parte de una plataforma cuyo estrato superior se presenta como una roca caliza dura y muy fracturada; sobre esta roca se aloja un suelo orgánico de pequeño espesor que es objeto del despalme y en ocasiones aflora la roca dura que por su fracturamiento permite la infiltración del agua pluvial; el espesor de dicho estrato de la roca varía entre 2.0 y 3.0 m, y subyace una arena limosa mal graduada que empaca fragmentos grandes, medianos y chicos de la roca en estado de medianamente compacto a suelto; en la región, esta arena limosa (SM) se denomina sascab (sahcab en maya), su color varía de crema a blanco y es un excelente material para la formación de terracerías y terraplenes.

II. CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE LA ROCA CALIZA

Desde un punto de vista geotécnico, los estudios de exploración del subsuelo en la Península de Yucatán han sido de tipo superficial para determinar la estratigrafía, las propiedades físicas y mecánicas de los materiales que lo conforman. En las últimas cuatro décadas ha sido necesario efectuar exploraciones a mayor profundidad en el Caribe mediante sondeos mixtos con equipo rotatorio provisto de mecanismo de ensaye de penetración estándar, así como pruebas índice que permitan determinar los criterios de la cimentación de las edificaciones de esta región.

Actualmente en la ciudad de Mérida se tiene la necesidad de un crecimiento vertical de las edificaciones como resultado del progreso de la industria, del turismo y de su declaración como Zona Económica Especial (ZEE del puerto de Progreso); por tal motivo se requieren estudios de la cimentación de las edificaciones a profundidades mayores, con el desafío de la presencia de oquedades y cavernas con trayectoria, dimensiones y alcance que permitan conocer el subsuelo y garantizar la estabilidad y seguridad de las nuevas edificaciones.

Los fenómenos sísmicos recientes hacen pensar en la necesidad de incorporar en el diseño estructural el efecto de estas sobrecargas. Los huracanes, sismos y la presencia de oquedades y cavernas constituyen un desafío para los estudios de exploración del subsuelo para ser incorporados en el diseño geotécnico y estructural de las cimentaciones. Yucatán pasa de una cimentación superficial al diseño de cimentaciones profundas, lo que lleva a incorporar estos nuevos factores en los reglamentos de construcción del estado.

III. MECANISMO DE FORMACIÓN DE CENOTES

Un cenote es un pozo natural de gran belleza enclavado en la Península de Yucatán, con ríos subterráneos que circulan en esas extraordinarias cavidades con agua cristalina y tintes de color turquesa. Los cenotes han sido fuente de abastecimiento del vital líquido y sitios de veneración y culto para los mayas, la civilización madre de esta tierra peninsular. Aparecen como un serpentín entre la abundante vegetación y son parte integral de la historia, costumbres y tradiciones del pueblo maya; hoy son un generador de intensas sensaciones para quienes, provenientes de todas partes del mundo, se adentran en sus aguas. Los cenotes constituyen un sistema único, frágil y vulnerable, con valiosa información sobre la naturaleza y el ser humano.

Hablar de estos magníficos cuerpos de agua es remontarse al surgimiento de la Península de Yucatán, pues cuando esta región se encontraba en el fondo marino existió alló una importante biomasa durante miles de años.

Describir el surgimiento y consolidación de la Península de Yucatán requiere hacer referencia al cráter de Chicxulub, que de acuerdo con investigaciones recientes tiene un diámetro de entre 170 y 200 km. El impacto causado por el asteroide que forma el cráter fue de alcance global; como es sabido, muchas investigaciones afirman que causó la extinción de los organismos más espectaculares que hayan poblado la tierra: los dinosaurios. Algunas investigaciones sostienen que dicho impacto podría relacionarse con los anillos de los cenotes. En la geografía peninsular continúan vigentes importantes flujos de agua dulce que desembocan en las marismas de Celestún y Dzilam de Bravo.

La Península de Yucatán emergió del mar, y podemos considerar que a lo largo de los últimos 60 millones de años las calizas fueron recubriendo paulatinamente la plataforma; la península comenzó a consolidarse hasta conformarse de la manera en que hoy la conocemos. En términos geoógicos, no corresponde exclusivamente a los estados de Campeche, Yucatán y Quinta Roo, sino que se extiende al Petén guatemalteco y a Belice.

Uno de los rasgos más importantes de la Península de Yucatán son los cenotes. El subsuelo está formado por roca kárstica, que se caracteriza por su elevada porosidad y fracturamiento, alta permeabilidad y un gradiente hidráulico casi nulo. El agua de las lluvias, que constituye desde tiempos prehistóricos la única fuente que alimenta el manto freático, es estacional, se infiltra y se acumula en el subsuelo para formar un cuerpo de agua dulce que en ocasiones flota sobre la masa de agua salina, que es más densa y cuyo origen es la intrusión marina. El contacto entre ambas masas forma una capa llamada haloclina, la cual es un componente geológico importante en las venas subterráneas de agua o acuífero. El origen de los cenotes se deriva de un proceso geomorfológico que los científicos han denominado karst, consistente en la combinación de los mecanismos de disolución, colapso y construcción de la caliza. Estos procesos están gobernados por varios factores que actúan en diferentes escalas de tiempo y espacio, además de que generan diferentes grados y formas de karstificación.

El siguiente mecanismo es denominado colapso y proviene de la fluctuación que hubo en el nivel del mar durante los periodos glaciar e interglaciar. Cuando el nivel del mar bajó en los periodos glaciares, de la misma manera descendió el acuífero; por consiguiente, las zonas más altas de las cuevas, como la bóveda, quedaron libres y debido a la falta de soporte muchas de ellas se colapsaron. Al final de periodo glaciar volvieron a subir los niveles acuíferos y las cuevas nuevamente se inundaron. Finalmente, la fase denominada construcción es la responsable de las formaciones de estructuras constructivas o de acumulación de material disuelto en el proceso del karst, llamadas también espeleotemas (estalactitas, estalagmitas y columnas). Las cuevas secas originadas por los dos primeros mecanismos continúan recibiendo el agua de lluvia acidificada que lleva en solución los minerales de la roca disuelta. Al llegar a la cavidad aérea, el CO2 abandona el equilibrio acuoso y los minerales se precipitan y crean las espeleotemas. El crecimiento de esto se detiene cuando la cueva se inunda por un incremento en el nivel del mar en un periodo interglaciar.

El primer mecanismo, llamado de disolución, es el resultado de la disolución de las rocas solubles (yeso, caliza, dolomita y alita) por corrosión química. Este proceso consta de tres fases: la primera puede denominarse disolución inicial, y se deriva de la ligera acidificación del agua de lluvia debido a la absorción de dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, lo que forma ácido carbónico; de esta manera, el agua de lluvia acidificada absorbe más ácido carbónico al entrar en contacto con el suelo, en donde la descomposición de la materia orgánica por medio de los microorganismos produce el ácido y aumenta la agresividad del agua. La segunda fase es derivada de la mezcla del agua salada y dulce, y se observa comúnmente en la citada haloclina; esta fase es considerada el proceso más potente de la disolución. La tercera fase puede iniciarse en el suelo o en el flujo acuífero, donde el ácido sulfhídrico (H2S) se genera por la descomposición microbiana de la materia orgánica y disuelve la roca.