Placas tectónicas, terremotos y maremotos

por Daniel A. Laó Dávila

Publicado originalmente en el libro ¡Ciencia Boricua! Ensayos y anécdotas del científico puertorro, 2011, Consejo para el avance en Puerto Rico de la innovación y la investigación científica, Editorial Callejón, 228 p. (http://www.cienciapr.org/en/book-ciencia-boricua)

Placas Tectónicas

¿Alguna vez te has despertado de la cama al sentir vibraciones parecidas a las producidas por un camión? ¿O tal vez has visto los cuadros de tu casa caer de las paredes y escuchado un ruido fuerte, a la misma vez de sentir fuertes vibraciones? No pienses que es un gigante despertándose. Lo más probable es que estás sintiendo uno de muchos terremotos que ocurren a diario en Puerto Rico.

Si has sentido un terremoto, has sido testigo de un proceso muy importante en la Tierra. La Tierra está dividida internamente en diferentes capas rocosas, cada una con diferentes propiedades físicas y químicas. Las capas rocosas superiores, aproximadamente los primeros 100 kilómetros, están divididas en fragmentos que se mueven entre sí y que llamamos placas. En sus bordes, las placas pueden chocar unas con otras, separarse unas de otras o moverse de lado a lado. Puerto Rico, junto a La Española y Jamaica, se encuentra en el borde entre las placas del Caribe y de Norteamérica. En este borde de placa las rocas chocan entre sí, en vez de moverse de lado a lado. Por consecuencia, Puerto Rico se encuentra en una zona donde más rompimientos de rocas ocurren debido a estos movimientos de placas.

El  rompimiento de rocas ocurre a lo largo de superficies llamadas fallas. Las fallas pueden encontrarse en la superficie o a gran profundidad. Cada vez que se rompen las rocas, se libera mucha energía por medio de ondas que se propagan en todas las direcciones. Muchas veces es tanta la energía que se libera, que la sentimos en la superficie. Las ondas que se propagan tienen diferentes propiedades. Las primeras ondas en producirse, llamadas ondas P (primarias), se comprimen en la dirección de propagación. Las ondas S (secundarias) llegan después de las ondas P, y se comprimen perpendicularmente a su dirección de propagación. Si el terremoto es bastante fuerte, también se pueden producir ondas superficiales que son las más lentas en propagarse.

La mayoría de los terremotos cercanos a Puerto Rico ocurren en fallas mar adentro en las regiones de la Fosa de Puerto Rico (al norte de la Isla) y en la región de Sombrero (al noreste de la Isla). Esto quiere decir que hay muchos terremotos que no sentimos porque ocurren lejos de la Isla. Pero, hay eventos de rompimiento de rocas en esas regiones, que sentimos porque liberan mucha energía y están cercanos a la superficie. Los más cercanos a la superficie podrían sacudir el fondo marino y producir un maremoto.

Un maremoto (también conocido como “tsunami”, palabra originada del japonés) es una perturbación del mar a consecuencia de un desplazamiento del fondo marino que podría causar inundaciones en las costas. Las fallas submarinas alrededor de Puerto Rico son fuentes potenciales de maremotos. Como ejemplo, en el año 1918 ocurrió un terremoto de gran magnitud que ocasionó una perturbación en el suelo marino al noroeste de Aguadilla. Se formó un maremoto que inundó las costas del oeste de Puerto Rico y ocasionó muchos daños a su paso. Este suceso nos indica que tenemos que estar preparados para un posible maremoto en el futuro. Podemos estar más seguros, si nos preparamos y si seguimos las instrucciones de las organizaciones de manejo de emergencias luego de un terremoto.

Los terremotos pueden ser dañinos, si se libera mucha energía y si ocurre cerca de la superficie. Las vibraciones pueden ser tan fuertes, que rompan casas, edificios y carreteras. Por lo que, en caso de un terremoto, hay que actuar rápidamente y cubrirse debajo de algún mueble, como la cama o escritorio. También es importante que en las escuelas y en los hogares se tengan mochilas de emergencia que contengan objetos de primeros auxilios, por si hay que ayudar a algún herido.

No hay que tener miedo a los terremotos y a los maremotos. Sólo hay que estar listos y preparados, en caso que ocurran. Cada vez que sintamos las vibraciones ocasionadas por un terremoto y ver que estamos sanos y salvos, podemos entonces apreciar que estamos sintiendo el continuo movimiento de las placas tectónicas en la Tierra.

Publicado en Falla, Geología, Maremotos, Placas tectónicas, Riesgos geológicos, Terremotos, Volcanes | Etiquetado , , , , | Deja un comentario

Sierra Bermeja: testimonio de historia boricua

por Daniel A. Laó Dávila

Publicado originalmente en El Nuevo Día y en el libro ¡Ciencia Boricua! Ensayos y

anécdotas del científico puertorro, 2011, Consejo para el avance en Puerto Rico de la innovación y la investigación científica, Editorial Callejón, 228 p. (http://www.cienciapr.org/en/book-ciencia-boricua)

Sierra Bermeja

Sierra Bermeja

Sierra Bermeja es una cordillera localizada al sur del Valle de Lajas que ocupa parte de los municipios de Cabo Rojo y Lajas. Aunque esa región es más conocida por rumores de ovnis, presencia de monos, la base del aerostato, rodeos y cosechas de orégano, pocos saben que sus rocas guardan información científica valiosa. Y es que en Sierra Bermeja se encuentran las rocas más antiguas de Puerto Rico y unas de las más antiguas de la región del Caribe. La información recopilada de Sierra Bermeja nos relata una historia geológica que comienza hace aproximadamente 195 millones de años y sugiere que hubo una colisión entre las placas tectónicas del Caribe y Norteamérica.

Las rocas de Sierra Bermeja consisten en una mezcla de rocas formadas por sedimentos (rocas sedimentarias), rocas formadas de magma y lava (rocas ígneas), y rocas alteradas por altas temperaturas, presiones y fluidos (rocas metamórficas). Estas rocas se formaron en la corteza oceánica, una capa de rocas de aproximadamente 5 kilómetros de espesor que se encuentra debajo del fondo oceánico; y en el manto, capa de rocas que se encuentra debajo de la corteza oceánica. Entre las rocas sedimentarias se encuentra el pedernal, una roca rojiza muy dura compuesta por sílice y que se forma a grandes profundidades submarinas. Es por el color rojizo del pedernal y sus derivados de donde proviene el nombre de Sierra Bermeja y, posiblemente, del municipio de Cabo Rojo.

El profesor Johannes Schellekens, del Departamento de Geología en la Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, y su equipo de trabajo, encontraron fósiles microscópicos de aproximadamente 195 millones de años en los pedernales de Sierra Bermeja. Estos fósiles pertenecieron a un grupo de organismos proveniente de la región donde ahora se encuentra el Océano Pacífico. Esto indica que las rocas más antiguas de Puerto Rico se formaron en el ámbito del Océano Pacífico y no en el Mar Caribe.

La disparidad entre el lugar de origen de estas rocas y su actual localización se puede explicar con los movimientos de las placas tectónicas.  La capa exterior de la Tierra está dividida en placas rígidas que se mueven a velocidades diferentes entre sí. Las rocas de Sierra Bermeja nos indican que la Placa del Caribe (donde está Puerto Rico) se formó al oeste de la Placa de Norteamérica. Por lo tanto, las rocas de la sierra, junto a las demás rocas de la Placa del Caribe en aquel entonces, se han desplazado lentamente hacia el este en relación con la Placa de Norteamérica. Este movimiento ha ocurrido desde la formación de la Placa del Caribe hasta el presente.  La presencia de rocas metamórficas y rocas formadas en el manto, que ahora se encuentran en la superficie, ha llevado a los geólogos a pensar que una colisión entre la Placa del Caribe y la Placa de Norteamérica ocurrió aproximadamente hace 100 millones de años. Esa colisión creó los cimientos de Puerto Rico y de las demás Antillas Mayores.

Además de tener un valor geológico, Sierra Bermeja tiene otras riquezas importantes para nuestro patrimonio nacional. Allí habitan varias especies de aves y plantas en peligro de extinción. También se han encontrado yacimientos indígenas donde algunas de las herramientas halladas están hechas de pedernal. Por estos atributos de nuestra historia natural y cultural, debemos festejar lo que nos brinda Sierra Bermeja y conservar el área para el disfrute de futuras generaciones.

Publicado en Ciencias terrestres, Geología, Investigación, Placas tectónicas, Rocas | Etiquetado , , , | Deja un comentario

Puerto Rico… ¿La punta de un volcán?

por Pablo A. Llerandi Román

Publicado originalmente en el libro ¡Ciencia Boricua! Ensayos y anécdotas del científico puertorro, 2011, Consejo para el avance en Puerto Rico de la innovación y la investigación científica, Editorial Callejón, 228 p. (http://www.cienciapr.org/en/book-ciencia-boricua)

Miré por encima de los edificios del pueblo, hasta ver las montañas al sur de Arecibo. ¡Ajá, allí está el volcán! – dije. Estaba curioso porque iba a visitar a mis abuelos en San Sebastián. Sabía que ese pueblo estaba cerca del centro de la isla, y por ende, de las montañas más altas de Puerto Rico. La gente en la calle y en la escuela decía que esas montañas eran la punta de un volcán que formó a Puerto Rico.

Mientras viajábamos hacia el pueblo del Pepino, me imaginaba el volcán haciendo erupción, la tierra temblando y siendo tragado por aquellos sumideros profundos bordeados de piedras grandes y amarillas. La gente decía que en los sumideros el agua desaparecía y la tierra se tragaba a las vacas. Y si se tragaba a las vacas, pensaba, ¡se podía tragar a la gente! Al llegar a casa de mis abuelos pregunté si podía jugar afuera. Quería encontrar el cráter misterioso y profundo de aquel volcán que salió del mar para formar a Puerto Rico. Pero a pesar de mi exaltación, en mis cinco o seis años de vida, nunca había visto un volcán en el centro de la Isla. Aunque era un niño escéptico, estaba preocupado. Gente con autoridad me había dicho que había un volcán… yo tenía que investigarlo.

Hoy continúo escuchando relatos similares contados por muchas personas en Puerto Rico. Si conociéramos el origen de estos relatos, quizás podríamos hacer un mejor trabajo al enseñar y aprender ciencias. Sin embargo, aprender sobre la geología de Puerto Rico puede ser frustrante. La información está dispersa en revistas científicas de distribución limitada y lenguaje técnico. Por esta razón, y apoyado en las investigaciones realizadas en la isla por los últimos 50 años, decidí resumir brevemente la historia geológica de Puerto Rico. Con este resumen emprenderemos un viaje histórico en búsqueda de nuestro origen geológico, para así entender mejor nuestro territorio.

A principios del período Jurásico, hace 195 millones de años, fósiles de organismos marinos llamados radiolarios se acumularon y compactaron en el lecho del Océano Pacífico formando una roca llamada pedernal. Ésta es la roca más antigua de Puerto Rico y de toda la Placa del Caribe. Se encuentra en Sierra Bermeja, entre Cabo Rojo y Lajas, y está relacionada con una roca metamórfica verdosa llamada serpentinita. Los movimientos de las placas tectónicas de aquel entonces desplazaron el pedernal y otras rocas de la corteza oceánica hacia la parte este del Pacífico, formando la Placa del Caribe en el espacio que existía entre América del Norte y del Sur. Hoy, Puerto Rico es parte de la Placa del Caribe, y aunque no se originó por la erupción de un volcán como dice la gente, gran parte de su territorio, incluyendo Vieques y Culebra, contiene evidencia de volcanismo.

Los volcanes estuvieron activos en Puerto Rico por unos 80 millones de años (entre 120 y 40 millones de años atrás). Las erupciones ocurrieron en varias islas volcánicas que luego se unieron para formar al Puerto Rico que conocemos hoy. La evidencia directa más antigua de volcanismo se encuentra en la región de Coamo, Salinas, Cayey, Barranquitas y Orocovis. Allí existen rocas ígneas formadas por la solidificación de la lava y ceniza producida por volcanes submarinos y terrestres. Lugares como Utuado, San Lorenzo, Morovis, Ciales y Vieques tienen rocas que se formaron al enfriarse y solidificarse el magma acumulado bajo la superficie terrestre. La erosión, transportación y deposición de sedimentos volcánicos propició la formación de rocas sedimentarias alrededor de las islas volcánicas. Los ricos y variados ecosistemas marinos que bordeaban las islas han quedado grabados en las rocas calizas del interior de Puerto Rico.

Las fuerzas tectónicas también han jugado un papel importante en la historia geológica puertorriqueña. Por ejemplo, en la época del Eoceno, hace 50 millones de años, la Placa del Caribe chocó con la región de las Bahamas causando una serie de fallas y resultando en una deformación que produjo, entre otras cosas, rocas dobladas sinuosamente como un acordeón. Estas rocas se extienden en una franja montañosa que va desde Isla Desecheo, pasando por Rincón, hasta el área de Coamo y Salinas. Las montañas se observan imponentemente al norte del Valle de Añasco y algunos de sus pliegues más espectaculares se encuentran en la carretera del Embalse Cerrillos en Ponce.

En las épocas geológicas subsiguientes, Oligoceno, Mioceno y Plioceno (entre 34 y 5 millones de años atrás) se depositó un gran volumen de material calcáreo en ambientes marinos costeros. Las rocas resultantes son mayormente rocas calizas compuestas de fragmentos de fósiles marinos, incluyendo uno que otro mamífero marino, y sedimentos compuestos de pedazos de rocas y minerales transportados por ríos desde el interior de Puerto Rico. Estas rocas calizas cubren una tercera parte de Puerto Rico y se localizan en franjas al norte y sur de la isla principal, en Isla de Mona y al sur y este de Vieques. Luego de formarse, las rocas calizas se fueron disolviendo lentamente por agua superficial y subterránea levemente ácida. Este proceso ha ido esculpiendo uno de los paisajes más impresionantes del planeta, el carso puertorriqueño. El carso tiene una topografía única de redes inmensas de cavernas, sumideros, mogotes y zanjones. La zona más grande y espectacular es conocida como el Carso Norteño, extendiéndose desde Aguada hasta Carolina por la costa, y hasta San Sebastián y Lares en el sur. El Carso Norteño es un área de gran valor que merece toda nuestra atención y conocimiento para poder conservarla. Sistemas de cavernas, como el de los ríos Camuy y Encantado, algunos de los acuíferos más importantes del Caribe, y proyectos como el de la liberación de la cotorra puertorriqueña se encuentran en esta zona.

Una reflexión sobre la historia geológica de Puerto Rico y los procesos terrestres activos indica que la constante en nuestro planeta es el cambio. Ese pensamiento se puede aplicar a nuestra sociedad de manera positiva. Con acciones dirigidas a mejorar el conocimiento científico y cultural relacionado con nuestro entorno, lograremos que las personas aprecien, respeten y manejen nuestros recursos efectivamente para bien de nuestra generación y generaciones futuras.

Publicado en Blogs, Carso, Ciencias terrestres, Geología, Placas tectónicas, Volcanes | Etiquetado , | Deja un comentario

El Caribe y el crecimiento de los continentes

por David N. Cuevas Miranda

Como geólogos, no hay forma de entender el mundo que nos rodea si no lo hemos visto como realmente es, ya sea en un desfiladero, en un afloramiento en la carretera, en la cima de la montaña, en el lecho del río o en la playa. Y por supuesto, no puede faltar la parada en el chinchorro más pintoresco que se encontrase en el camino. Mis primeras excursiones al campo, cuando apenas cursaba mi primer año de universidad de Puerto Rico fueron en el área suroeste de Puerto Rico junto al profesor Hernán Santos.  En aquellos tiempos, al comenzar a aprender sobre geología, no entendía mucho de lo que observa en los afloramientos. Sin embargo, siempre recuerdo la pasión con la cual Hernán nos describía lo que a su entender había sucedido en el lugar. Hablaba de la Sierra Bermeja y el origen de las rocas más antiguas de la Isla, de las unidades de roca caliza del periodo Cretácico Superior, de los fósiles de rudistos, de la serpentinita y las rocas volcánicas. Era un mundo fascinante y complejo. Era inevitable querer conocer más sobre la historia geológica de Puerto Rico.

Durante ese tiempo fue que comencé a escuchar el término Complejos Volcano-Sedimentarios. Estos son secuencias de rocas volcánicas y sedimentarias de origen penecontemporáneo común en arcos de islas volcánicas. En Puerto Rico, y gran parte de las Antillas, los mismos son representados por lavas y depósitos piroclásticos, turbiditas/grauvacas volcanoclásticas y rocas calizas. Estas últimas pueden encontrarse con abundantes fósiles de rudistos si son del Cretácico Superior o con corales fósiles si pertenecen al Cenozoico. Es común encontrar en Puerto Rico varias secuencias de estos complejos volcano-sedimentarios, de distinta edad y origen, yuxtapuestos uno encima del otro en forma de nappes (mantos rocosos de corrimiento o que se mueven encabalgando otras rocas), solamente separados por fallas geológicas.

Varios años más tarde tuve la oportunidad de participar en un internado de verano auspiciado por la Fundación Keck de Geología. Allí estudié la geología del periodo geológico comprendido por rocas del eón Proterozoico Medio (ca. 1,600 a 1,300 millones de años) en el centro del estado de Colorado, EE.UU. Estas rocas representan cerca de mil millones de años de acreción (acumulación y crecimiento) y formación de corteza, colisión de arcos volcánicos, orogénesis (i.e. formación de montañas), metamorfismo y plutonismo (i.e. intrusión de rocas ígneas por lo general granitos). La mayoría de las rocas del lugar son metamórficas, es decir, han sido alteradas mineralógicamente debido a los diferentes cambios en presión y temperatura como resultado de los procesos descritos anteriormente. Esto daba como resultado la abundancia de gneises de cuarzo-biotita, esquistos cloríticos y/o de silicatos cálcicos, anfibolitas, y walleritas (greenstones o piedras verdes), entre otras. Según los numerosos estudios realizados en el lugar (e.g. Whitmeyer & Karlstrom, 2007), el protolito (i.e. roca original) de estas rocas metamórficas lo son lavas y depósitos piroclásticos, turbiditas/grauvacas volcanoclásticas y rocas calizas. ¡Es decir, los mismos complejos volcano-sedimentarios que se pueden observar hoy día en las Antillas Mayores y que se están formando en la actualidad en las diferentes islas volcánicas de las Antillas Menores!

El pensamiento geológico nos permite atar la historia geológica de un lugar tan lejano como el oeste de Estados Unidos con los procesos que han llevado a la formación de las islas caribeñas. Esto en gran parte debido al principio geológico del uniformitarismo, desarrollado por el padre de la geología moderna, James Hutton, en el Siglo XIX. Según el uniformitarismo, “el presente es la clave del pasado”. Haciendo uso de este principio, encontramos entonces que la corteza continental ha estado creciendo posiblemente desde el eón Arcaico (aproximadamente 2,500 millones de años) mediante la colisión de archipiélagos de islas volcánicas (en arcos volcánicos insulares) como Puerto Rico, Cuba y La Española. Eso es lo que encontramos en Colorado y gran parte del suroeste de los Estados Unidos de América en donde por aproximadamente mil millones de años, islas como las del Caribe estuvieron colisionando una tras otra dando como resultado la generación de sobre más de 2,000 km de corteza nueva. Es interesante y fascinante pensar que nuestro archipiélago antillano es solo una pequeña pieza más de la increíble y vasta historia geológica de nuestro mundo. ¿Quién sabe qué pasará en 300 ó 400 millones de años? ¿Estaremos colisionando con Norteamérica o Suramérica? Conociendo la historia de la Placa del Caribe y el marco geotectónico actual, podemos suponer que seguiremos teniendo el desarrollo de islas volcánicas por mucho, mucho tiempo.

Publicado en Educación, Investigación | 8 comentarios

Ciudadanos conocedores de la Tierra

por Daniel A. Laó Dávila

“Si hubieran sabido que algo así volvería a pasar, nunca se hubieran ido”.

Francius Pierre, familiar de la familia Desarmes

Estudio geofísicoEl relato de supervivencia de la Familia Desarmes es un triste ejemplo de cómo las personas pueden ser afectadas por los procesos de la Tierra. La familia Desarmes sobrevivió el terremoto de magnitud 7 de Haití del 12 de enero de 2010. Temiendo por su vida, la familia decidió mudarse a Chile donde el 27 de febrero de 2010, un poco más de un mes después, le sorprendió un terremoto de magnitud 8.8. La familia sobrevivió los dos terremotos pero ambas experiencias han dejado heridas emocionales que serán difíciles de superar.  La cita al principio de este artículo refleja el sentir de la familia con respecto a estos sucesos y trae a colación el conocimiento humano sobre los procesos geológicos. Aunque no se pueden predecir los terremotos, sí conocemos que la mayoría de ellos ocurren en los bordes de placas. Haití y Chile se encuentran en bordes de placas tectónicas en donde es común que hayan terremotos fuertes. Varios factores pudieron haber influido en la decisión de ir a Chile como el establecimiento previo de un miembro de la familia en ese lugar, la disponibilidad de visas para viajar y el bienestar económico del país. Sin embargo, tener el conocimiento sobre la ocurrencia de terremotos en nuestro planeta pudiera haber beneficiado a esta familia en su toma de decisiones.

La toma de decisiones correctas sobre las interacciones de las personas con los procesos geológicos tiene que provenir de los individuos, comunidades y los gobiernos, especialmente en ambientes donde muchas veces se comunican mitos e información equivocada. Por eso es que hacen falta ciudadanos conocedores de la Tierra que puedan aportar a esa discusión y al bienestar de la humanidad en su medioambiente.

Es importante estudiar la Tierra y sus procesos naturales ya que estos procesos afectan la gente. Por ejemplo, el bienestar de las comunidades depende de la disponibilidad de recursos como agua potable, aire limpio, minerales y recursos energéticos. Además las poblaciones son impactadas por desastres naturales como los huracanes, terremotos, erupciones volcánicas y deslizamientos de terrenos. Por otra parte, muchas de nuestras actividades resultan en la contaminación del agua, el aire y el suelo. La acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera por actividades humanas ha contribuido al calentamiento global. ¿Cómo podremos sobrevivir si no conocemos la magnitud del impacto ambiental que nuestras actividades causan en la Tierra? ¿Podremos disminuir el impacto y adaptarnos lo suficientemente rápido a estos cambios? Deberíamos esforzarnos por conocer estos procesos ya que la Tierra es nuestro único hogar y en estos momentos no tenemos la opción de mudarnos a otro.

Una manera en que podemos aprender más sobre la Tierra es utilizando el método científico como herramienta para entender como funciona. Este método consiste en hacer observaciones y experimentos para plantear una hipótesis o una explicación que pueda explicar las observaciones. Luego se hacen más experimentos para validar la hipótesis. La hipótesis que más pueda explicar los datos observados sería la más aceptada. Sin embargo, ese proceso continúa con más experimentos para mejorar la explicación de las observaciones.

Utilizando este método podremos afrontar retos que pudieran definir nuestra supervivencia. Por ejemplo, ¿Cómo podremos alimentar a los seres humanos y proveer los recursos necesarios? ¿Cómo podremos sobrevivir desastres naturales y cambios en el ambiente? ¿Cómo podremos tener un futuro sostenible? Los científicos de la Tierra utilizan muchos métodos experimentales y teóricos para entender los procesos que ocurren en la Tierra y asegurar la supervivencia humana. Es a través de estos estudios científicos que cada ciudadano puede aprender sobre estos procesos.

El ciudadano conocedor de la Tierra entiende los conceptos fundamentales de los sistemas terrestres. También puede encontrar y evaluar información científicamente creíble acerca de la Tierra. Además toma decisiones bien informadas y responsables, y se comunica sobre Ciencias Terrestres de una forma significativa.

Los ciudadanos conocedores de la Tierra tendrán un mejor futuro y serán clave para propulsar la sociedad hacia un mejor bienestar salubre, económico y social. De la misma manera que es importante aprender a leer y escribir para funcionar en la sociedad es importante tener conocimiento práctico sobre el funcionamiento la Tierra.

Publicado en Cambio climático global, Ciencias terrestres, Educación, Geología, Riesgos geológicos, Terremotos | Etiquetado | 1 Comentario

El encanto del carso

por Pablo A. Llerandi-Román

Kermin J. Martínez-Hernández colaboró en el diseño y explicación de la figura sobre el proceso de carsificación

“Ni sol, ni lluvia, ni traición, ni nada, podrá borrar lo que se ha escrito en piedra”, Juan Antonio Corretjer, Pictografía

Vista panorámica de la zona del carso y el Río Grande de Arecibo desde Cueva Ventana, Arecibo, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, 2000.

En muy pocos lugares del mundo puedo caminar en una vereda rocosa bordeada por vegetación exuberante y llegar a los restos de una caverna cuyo techo colapsó, descender fácilmente al mundo subterráneo, observar las formaciones geológicas, encontrar a los murciélagos, serpientes, insectos y aves que allí habitan y al final del camino descubrir un acantilado majestuoso con una vista espectacular de un río en una isla tropical.  Esa es mi experiencia cada vez que visito Cueva Ventana en Arecibo, mi pueblo natal en la zona del carso norteño de Puerto Rico.  Admirar y estudiar el carso norteño, o cualquier zona cársica del mundo, es una oportunidad para entender de primera mano la relación entre los grandes sistemas terrestres y la interacción de los seres humanos con el medio ambiente.

Estalactitas colgando del techo de Cueva Clara, entre Camuy, Quebradillas y Hatillo, Puerto Rico. La bóveda de Cueva Clara termina en un sumidero cilíndrico con entrada a otra caverna (al fondo). Foto tomada por Daniel Laó-Dávila, 2012.

La palabra carso, en el contexto geológico moderno, se origina del nombre de la región de roca caliza al nordeste del Golfo de Trieste, cerca de la frontera entre Italia, Eslovenia y Croacia.  De acuerdo a un estudio publicado por Gams en 1993 es muy posible que el nombre de esa región se derive de la palabra karra que significa piedra o lugar pedregoso.  Al carso se le conoce como “kras” en el idioma esloveno  y en inglés y alemán se le conoce como “karst”.  En español, los términos karst y karso también se utilizan esporádicamente.

Mogote entre Camuy y San Sebastián, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, julio 2006.

La ciencia en Latinoamérica ha generado algunos términos técnicos en el idioma español relacionados al carso.  Por ejemplo, la palabra pepino fue utilizada por Hill en 1899 y Hubbard en 1923 durante sus estudios geológicos en Puerto Rico para referirse a los montes en forma de pepinos o mogotes en la parte norte-central de la isla.  Según Monroe, en su obra clásica The Karst Landforms of Puerto Rico publicada en 1976, la palabra mogote se utilizó en Cuba por primera vez para referirse a unas colinas en la Sierra de los Órganos en la provincia de Pinar del Río.  Actualmente el término mogote se utiliza a nivel mundial para describir una colina de pendientes bien inclinadas y cima redondeada en zonas cársicas.  Los mogotes generalmente se encuentran rodeados por planicies de origen aluvial.  El zanjón es otro vocablo utilizado para describir rasgos geológicos del carso.  Este término fue introducido por Monroe en 1964 para describir una trinchera natural de gran tamaño encontrada en la región de Morovis y Florida en el carso norteño de Puerto Rico.  Los zanjones normalmente ocurren en grupos y son resultado de la disolución de la roca caliza a lo largo de diaclasas.  La palabra guano, de origen quechua, es otro de los términos en español relacionados al carso.  El guano es el excremento de los murciélagos y aves depositado como sedimento orgánico en las cavernas.  Este material tiene un gran valor como fertilizante debido a su alto contenido de fósforo y nitrógeno.  Hoy en día se pueden observar los restos de operaciones mineras conducidas por compañías puertorriqueñas, españolas, alemanas y estadounidenses que extrajeron alrededor de 150,000 toneladas métricas de guano de Isla de Mona entre 1877 y 1927.  La minería de guano en Isla de Mona impactó considerablemente a sus cavernas debido a la extracción de material y a los arrecifes circundantes al abrir paso a los buques que cargaban con el guano.

Evidencia de la minería de guano en Cueva Lirios, Isla de Mona, Puerto Rico. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, 2000.

Las palabras en español relacionadas al carso también están asociadas con los nombres de lugares y con leyendas regionales.  Según un estudio publicado en 1997 por Domínguez Cristobal hay una variedad de palabras y nombres asociados con las cavernas, rocas calizas y el agua en la región del carso norteño de Puerto Rico.  Nombres como el Río Encantado entre Florida y Ciales, que aparece y desaparece de la superficie al discurrir por cavernas cuyo techo ha colapsado parcialmente, la Cueva del Indio en Arecibo y la Cueva de los Muertos entre Arecibo y Utuado son algunos ejemplos.  Domínguez Cristobal presta especial atención a la leyenda del “niño del caliche”.  Esta leyenda indica que una madre taína dejó a su niño en una caverna y le cantó mientras ella se alejaba.  Una vez el niño dejó de escuchar el canto de su madre comenzó a llorar y no ha dejado de hacerlo desde entonces.  La leyenda dice que las lágrimas del niño son la fuente que alimenta a las corrientes que surgen de las montañas en el carso en la zona de Ciales.

Estalactita en formación, Onyx Cave, Kentucky, EE.UU. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, marzo 2012.

El encanto del carso no se limita únicamente a conceptos lingüísticos, a sus recursos económicos, a la toponimia o las leyendas.  El carso es también un lugar donde ocurren procesos químicos y físicos únicos que dan forma a la gran variedad de rasgos geológicos que lo caracterizan.

El carso es una zona dominada por rocas que contienen minerales de carbonato, mayormente roca caliza y dolomía.  En el carso los poros y grietas de las rocas se han expandido considerablemente debido a la acción disolvente del agua mezclada principalmente con dióxido de carbono y con componentes secundarios tales como el dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y cloro.  Esta mezcla produce una solución levemente ácida que al entrar en contacto con el carbonato de calcio en la roca caliza y dolomía hace que se disuelvan lentamente.  De esta manera, las grietas, huecos y poros de esas rocas se agrandan formando estructuras y rasgos complejos que incluyen a las cavernas y a una topografía única caracterizada en muchas regiones por mogotes, trincheras, colinas y sumideros.  A este proceso se le conoce como carsificación.

Proceso de la carsificación en rocas calizas a nivel microscópico (g= gas, s=sólido, aq= solución acuosa). Esta figura ha sido modificada de White (1988), p. 141.

La carsificación en rocas calizas se puede explicar también desde un punto de vista químico a nivel microscópico, tal como se demuestra en los procesos representados en la figura a la derecha: (1) el agua (H2O) de la atmósfera (precipitación) y de la superficie terrestre se mezcla con dióxido de carbono (CO2); (2) esa mezcla produce ácido carbónico (H2CO3); (3) el ácido carbónico se separa en dos componentes, el ión de bicarbonato (HCO3-) y el ión de hidrógeno (H+); (4) el ión de hidrógeno se combina entonces con el ión de carbonato que se encuentra en el mineral calcita (carbonato de calcio, CaCO3); (5) este proceso resulta en que la calcita deja de ser calcita al separarse o disolverse en dos componentes distintos, el ión de calcio (Ca2+) y el ión de bicarbonato (formado al combinarse el ión de hidrógeno liberado del ácido carbónico y el carbonato de la calcita).  Finalmente, (6) el ión de calcio y el bicarbonato pasan a formar parte de la solución acuosa en contacto con la calcita en la roca caliza.

Los mogotes, trincheras, colinas y sumideros, formados por la carsificación se encuentran entremezclados con valles de distinto tamaño que comúnmente albergan ríos.  La carsificación también forma sistemas complejos de cavernas que son producto de la composición y estructura de la roca y de la hidrogeología local.  Por otra parte, la disolución del carbonato de calcio no es el único proceso que da lugar a la gran variedad de rasgos geológicos en las rocas del carso.  El carbonato de calcio también se deposita en forma de mineral (principalmente calcita) y espeleotemas que cubren las paredes como mantos y forman estalactitas, estalagmitas y columnas (estalactitas y estalagmitas unidas).

Capas de espeleotemas en estalagmita, Onyx Cave, Kentucky, EE.UU. Foto tomada por P. A. Llerandi-Román, marzo 2012.

Los espeleotemas crecen al acumularse el nuevo material de carbonato de calcio en láminas finas sobre las capas que se habían formado previamente.  Esta característica es parecida a la forma en que están dispuestos los anillos de crecimiento de los árboles en zonas templadas.  El orden en que se observan las capas de espeleotemas y la relación de isótopos radiactivos de torio y uranio, por ejemplo, ayudan a los geólogos y geólogas a tener una idea de la edad relativa, la cual indica que capa de espeleotema fue depositada antes o después que otra y la edad absoluta de las estalactitas y estalagmitas.  Igualmente, la peculiaridad de la formación en capas de los espeleotemas los convierte en indicadores de los climas del pasado.  Esto ocurre cuando se extraen isótopos estables de oxígeno y carbono de las capas de espeleotemas para estimar la temperatura y humedad del ambiente en el momento en que se formaron.  El análisis de los isótopos de oxígeno y carbono y la edad de los espeleotemas muestra como el clima ha cambiado a través del tiempo.

El carso es un lugar fascinante lleno de historias y de gran valor geológico establecido por la relación entre las rocas, el agua, el aire y los organismos vivos.  Es nuestro deber conocerlo, admirarlo y preservar su encanto para que así podamos entender mejor el funcionamiento de nuestro hogar, el planeta Tierra.

Publicado en Carso, Educación, Geología | Etiquetado , , , | 8 comentarios

La geología de El Yunque

por Daniel A. Laó Dávila

El YunqueEl Yunque es una de las montañas más conocidas en Puerto Rico por su elevación, relieve y su extenso bosque tropical que ocupa su superficie. Miles de turistas visitan sus faldas y picos para disfrutar de la biodiversidad de su bosque. ¿Pero de qué está hecho El Yunque? ¿Cuáles son las rocas sobre las que se formó el bosque tropical del Caribe? Es difícil ver a través de la cubierta del bosque, pero podemos tener una mejor idea al estudiar las rocas expuestas en los afloramientos en ríos y zonas afectadas por deslizamientos de tierra.  Además, podemos observar los metales preciosos que son transportados río abajo. Estudios geológicos en la zona indican que las rocas que forman El Yunque están divididas en dos grupos principales: rocas sedimentarias cuyos granos se originan de rocas volcánicas y rocas ígneas del cuerpo intrusivo Río Blanco.

Las rocas sedimentarias son principalmente areniscas y brechas compuestas en su mayoría por pedazos de rocas volcánicos, cristales y pómez. Estos granos tienen tamaños que varían entre arcilla, arena y grava. También contienen unos pocos pedazos de rocas calizas entre los granos volcánicos. Se interpreta que estas rocas se formaron por acumulación de sedimentos y rocas volcánicas en un ambiente marino entre 90 y 100 millones de años atrás.

Las rocas intrusivas del cuerpo intrusivo Río Blanco son dioritas compuestas principalmente de cristales de cuarzo, ortoclasa, plagioclasa, hornablenda y biotita. Estos cristales son lo suficientemente grandes para que se puedan ver sin la ayuda de lupas o microscopios. Se interpreta que estas rocas se formaron por el enfriamiento lento y a profundidad de un cuerpo de magma caliente, posiblemente en una cámara magmática. Utilizando técnicas de fechado radiométrico de los cristales, se ha determinado que la edad de estas rocas es aproximadamente 48 millones de años. Lo que indica que la intrusión de estas rocas fue un evento más joven que la acumulación, formación y deformación de las areniscas y brechas volcánicas.

El Yunque es un pico alto debido, en parte, a que, al igual que la Cordillera Central, sus rocas han sido expuestas a esfuerzos tectónicos entre la Placa del Caribe y la de Norteamérica que deforman y engrosan la corteza. Las areniscas y brechas volcánicas están plegadas y fracturadas. Varias fallas, como la Falla Leprocomio, recorren de noroeste a sureste en el área alrededor de El Yunque y cortan las rocas sedimentarias con un desplazamiento lateral. Los pliegues muestran que la deformación máxima horizontal fue de noroeste a sureste. Es probable que los pliegues y las fallas fueran formados casi a la misma vez y antes de la intrusión del cuerpo intrusivo Río Blanco, ya que las dioritas penetraron las areniscas y brechas y no están afectadas por las fallas y los pliegues.

La intrusión de magma caliente fue un evento importante para la formación de metales preciosos como el oro y cobre. Esta intrusión creó una zona conocida como aureola metamórfica de casi 3 kilómetros alrededor del cuerpo de magma caliente en donde las areniscas y brechas encontradas dentro de esa aureola fueron expuestas a altas temperaturas. Algunos de los minerales afectados se transformaron en minerales nuevos como clorita, epidota y actinolita por los efectos de la temperatura.  Las rocas también cambiaron su textura. Rocas calizas dentro de la aureola cambiaron a mármol. Además, la intrusión de magma movió fluidos calientes que trajeron consigo altas concentraciones de elementos que al precipitarse en fracturas formaron vetas que contienen cobre (en el mineral calcopirita) y oro.

Los archivos históricos indican que la minería de estos metales comenzó principalmente desde el año 1508 por los colonizadores españoles y que al principio fue enfocada en la minería de oro en los sedimentos de los ríos. Al menos 24 minas de oro y cobre han sido documentadas como áreas de trabajo minero en el área de El Yunque. Aunque la minería a gran escala ya terminó en esta región, es posible que existan cuerpos con altas concentraciones de oro en sedimentos marinos cerca de la desembocadura de ríos que erosionan las rocas en El Yunque.

Hoy día, la geología sigue activa en El Yunque. Aunque no hay eventos volcánicos y no se ha medido gran deformación reciente en las rocas de esta área, la erosión de rocas y sedimentos continúa. La gran cantidad de agua que cae en las faldas de El Yunque permite en parte que exista el bosque tropical. Pero también causa muchos deslizamientos de tierra. Más de 100 deslizamientos de tierra han sido identificados en los últimos 54 años.  A veces, estos deslizamientos ocurren sobre carreteras que dan acceso al bosque. La mayoría de los deslizamientos ocurren en el área de las rocas intrusivas Río Blanco, sugiriendo que podrían estar controladas por el tipo de roca en el subsuelo, o por la meteorización de tipos específicos de roca.

El Yunque es reconocido mundialmente por su bosque tropical que alberga flora y fauna endémica. Pero también es importante reconocer el valor intrínseco de la composición e historia de las rocas que proveen el suelo y los cimientos de este bosque, y que además representa un recurso natural que ha impactado nuestro entorno sociocultural y científico.

Publicado en Deslizamientos de tierra, Falla, Geología, Minerales, Minería, Placas tectónicas, Ríos, Riesgos geológicos, Roca metamórfica, Rocas, Rocas sedimentarias | Etiquetado , , , , , , , | 2 comentarios