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Por las Rutas del Tren Maya

Uno de los rasgos distintivos del norte de la 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 sascab (tierra blanca), la cual contiene carbonatos de calcio y magnesio que son ligeramente solubles en agua.

En este tipo de suelos, es común que sucedan procesos de disolución de la roca caliza, creando huecos y conductos que van creciendo con el paso del tiempo hasta formar extensas galerías subterráneas e intrincados sistemas de cuevas. A este proceso le llamamos carstificación, o karstificación, ya que el nombre viene de una localidad que ha servido como ejemplo para describir sus característicos paisajes: el Karst o Carso en Eslovenia. Por esta razón, solemos escuchar que el tipo de suelo en la península es de tipo “kárstico”, un tipo de suelo en el que ha sucedido el proceso de carstificación. En realidad, sigue sucediendo en nuestros días.

La exploración sistemática de las cuevas subacuáticas de Quintana Roo comenzó en Tulum a mediados de la década de 1980. Diferentes equipos de buzos comenzaron a explorar los cenotes de la región y encontraron extensos pasajes que crecían a medida que unían sus registros.

En el área de Tulum, han sido explorados poco más de 630 kilómetros de cuevas subacuáticas,  mapeados en casi 35 años de exploración. En Quintana Roo existen unos 1,800 kilómetros de cuevas conocidas y faltan muchas por explorar (QRSS, 2019). El proyecto del Tren Maya debe garantizar su preservación.

La cueva subacuática más larga del planeta Tierra se encuentra bajo el municipio de Tulum en Quintana Roo, México. Se extiende por más 360 kilómetros a una profundidad media de 21 metros y una máxima de 120 metros en una oquedad profunda llamada “El Pit”. El Sistema Sac Actun, que significa “cueva blanca”, descarga el agua de lluvia  infiltrada a través de la roca hacia el Mar Caribe en ojos de agua y en caletas como Xel Ha y Yalkú. Cuando desciende el nivel del mar, las cuevas antes llenas de agua se llenan de aire, perdiendo soporte y provocando el colapso y derrumbe del techo en diferentes secciones, creando puntos de acceso a la cueva. El Sistema Sac Actun cuenta con más de 220 cenotes.

¿Cómo se formaron las cuevas y los cenotes
en la península de Yucatán?

Buzos exploran el sistema de cuevas subacuáticas Sac Actun, debajo del área de Tulúm. Foto: Proyecto Gran Acuifero Maya.


Hallazgos antropológicos

El extenso sistema de cuevas bajo la península de Yucatán ha resultado ser un guardián de tesoros antropológicos y paleontológicos invaluables para aprender de la historia. Restos de animales pleistocénicos y humanos que datan de un tiempo muy anterior a la ocupación por la civilización Maya han sido encontrados en sus pasajes y galerías subacuáticas. Bajo el agua, estas cuevas proveen un ambiente único para la preservación de restos humanos y animales.

La mujer de Las Palmas crea nuevos interrogantes sobre cómo y cuándo llegaron nuestros antepasados a este continente.

En 2006 fue encontrado el esqueleto casi completo (90%) de la “Mujer de Las Palmas” en otra cueva subacuática a 4.5 km de Tulum, que corresponde a una mujer entre 45-50 años de edad y 1.52 metros de estatura. Los hallazgos son piezas clave para entender el poblamiento del nuestro continente.

Unos años antes, en 2004 fueron encontrados los restos de la “Mujer de Naharon” de entre 20-25 años de edad, a 23 metros de profundidad y a 370 metros de distancia a la entrada más cercana, en el Sistema Naranjal. Sus restos fueron fechados en 13,600 años de antigüedad, aunque el dato se encuentra en disputa y actualmente se realizan otros fechamientos.

El sitio arqueológico de Chan Hol II antes de ser vandalizado. El esqueleto estaba originalmente completo y casi articulado. Fotografía de Nick Poole y Thomas Spamberg (Stinnesbeck et al., 2017).

El  “Joven de Chan Hol” fue hallado en el cenote Chan Hol del Sistema Toh Ha de 32 km de longitud. El cuerpo fue colocado (posiblemente) en una ceremonia funeraria realizada al final del Pleistoceno, cuando el nivel del mar estaba 120m debajo y antes de que se inundaran las cavernas que el joven conoció y recorrió. Análisis de isótopos en un espeleotema asociado al hueso sugiere ~13,000 años de antigüedad. En febrero de 2012 diversos medios reportaron los hallazgos y unos días después, la cueva fue vandalizada y muchos huesos fueron robados entre el 16-23 de marzo por personas aún no identificadas. Por esta razón, muchas ubicaciones se mantienen en secreto.

La historia de Naia

En marzo del 2008, en la sección Actun Hu de Sistema Sac Actun, en un lugar llamado “Hoyo negro” fueron encontrados a 42 metros de profundidad los restos de una mujer de entre 15-17 años de edad –de nombre Naia– con una antigüedad estimada entre 12,000 y 13,000 años.

Álvarez es uno de los buzos originales que descubrió Hoyo Negro, una cueva subacuática la península de Yucatán lleno de antiguos huesos humanos y animales. Años más tarde, regresó a Hoyo Negro como parte de la expedición para recuperar e investigar a Naia, uno de los esqueletos más antiguos y mejor conservados jamás descubiertos en las Américas.

Los buzos exploradores la encontraron en su tumba bajo el agua, junto a ella yacían restos de otros animales que fueron identificados como dientes de sable, gofoterio (relacionado con el elefante moderno), tapir gigante, jabalí, oso, puma, gato montés, coyote, coatí y murciélago.

En años posteriores al hallazgo, buzos descuidados manipularon los restos y para evitar una mayor intromisión, los huesos se sacaron de la cueva entre 2014 y 2016, lo que permitió más estudios científicos. El análisis del ADN mitocondrial de Naia ha indicado un vínculo genético entre paleoamericanos y modernos nativos americanos.

Izq: La reconstrucción facial de Naia revela que los primeros humanos en pisar el continente no se parecían mucho a los nativos americanos, aunque la evidencia genética confirma su ancestro común. Der: La cueva estaba predominantemente seca durante la corta vida de Naia, ella pudo haber caído mientras exploraba sus oscuros pasajes. Recreación:  J Chatters / Paleociencia aplicada: T McClelland / Fotografía: T Archibald / Arte (der): J Foster (National Geographic, 2015).

La datación por carbono 14 del esmalte de sus dientes arrojó una edad máxima para Naia de unos 12,900 años. Acumulaciones de carbonato de calcio que crecieron sobre los huesos de Naia han sido datados en 12,000 años por el método de uranio-torio (U/Th).


El sistema cárstico-antropogénico

Las cuevas y cenotes de la península de Yucatán fueron utilizadas como alojamiento y para otras actividades desde hace mucho tiempo. De acuerdo con su uso, podrían subdividirse en santuarios, cuartos de servicio y lugares donde se extraía agua y sascab.

Cenote Xtacumbilxunan, en Bolonchén (‘nueve pozos de agua’) Campeche. Este pueblo escapó a la epidemia de cólera de 1833. La única fuente de agua dulce fluye en las profundidades debajo de gruesas capas de roca caliza. Litografía por H Warren. Imagen publicada en “Views of Ancient Monuments in Central America, Chiapas and Yucatan” – Frederick Catherwood (1844).

Las cuevas con iluminación natural se emplearon como salas de trabajo: cerámica, piedras de molino y otros artículos de piedra se han encontrado en ellas. El tercer grupo de cuevas servía para recoger arcilla o sascab, para ser utilizada en la fabricación de cerámica o como estuco para el acabado de las paredes de las casas. Es evidente que las cavidades subterráneas fueron modificadas o reconstruidas parcialmente durante su utilización por las manos de sus habitantes.
Huellas de manos en una cueva en Yucatán (Sergio Grosjean).

En la década de 1980, la Península de Yucatán, sobre todo el estado de Quintana Roo, experimentó el inicio del auge del desarrollo turístico y una gran transformación del sistema cárstico con un fuerte componente antropogénico.

Los sistemas de cuevas y cenotes están sujetas a destrucción mecánica por explosivos o maquinaria, como sucede en muchos sitios habilitados para “rafting” en ríos subterráneos, lo que aumenta el impacto de contaminantes infiltrados hacia capas cada vez más profundas.

En la actualidad, el impacto en el paisaje cárstico de la península de Yucatán es considerable, asociado también a turismo y visitas intensivas a zonas arqueológicas, cuevas y cenotes.

Punta Cancún, donde corre una porción de la zona hotelera de Cancún.

El Tren Maya, en caso de concretarse, deberá sortear de forma segura los retos técnicos de pasar sobre las cuevas subacuáticas más grandes del planeta, como los sistemas Sac Actun y Ox Bel Ha. Como estos, existen decenas de sistemas a lo largo de la costa oriental del estado de Quintana Roo.

El listado más completo y sus mapas asociados, que existe de los sistemas subterráneos de Quintana Roo, es el que publica “Quintana Roo Speleological Survey” (QRSS).

Fuente: QRSS. Actualizado 18/julio/2019.

Sistema hidrogeológico

El Sistema Sac Actun es solamente una de tantas cuevas que descargan el agua dulce de la lluvia infiltrada bajo el suelo hacia el Mar Caribe, actúan como drenajes naturales. Colapsos en diferentes zonas del techo han formado más de 220 cenotes, utilizados con fines comerciales y recreativos alrededor del área de Tulum.

Sistema Sac Actun. Fotografía: Archivo Gran Acuífero Maya (GAM)/INAH.

El área que contiene a Sac Actun tiene una densidad de cuevas de 2.9 km/km². En el área de Ox Bel Ha, la densidad de cuevas alcanza 5.2 km/km². Estos sistemas de cuevas mantienen el balance hidrológico de la zona descargando el agua infiltrada de la lluvia hacia el Mar Caribe.

Distribución de cuevas y densidad de zonas subacuáticas y de vadosa en la costa oriental de Quintana Roo (Kambesis, 2016).


Hoy en día, el término “cenote” se emplea para designar cualquier espacio subterráneo con agua y que contenga una ventana hacia el exterior. Los cenotes se forman cuando delgadas secciones del techo sufren derrumbes, colapsan sobre las cavidades a lo largo de la cueva, creando nuevas entradas al mundo subterráneo.

En el cenote Samulá en Valladolid, Yucatán, se puede observar perfectamente en el suelo la pila de rocas que colapsaron del techo. También se observan estalactitas recientes y raíces bajando desde la superficie en busca de agua.

Cenote Samulá. Fotografía: @Caminomascorto.

Por ejemplo, en el cenote Suytun también cerca de Valladolid, aprovecharon las rocas del colapso para construir una plataforma para los visitantes.

Cenote Suytun. Imagen: Fun&Travel


Las secciones del techo que colapsan pueden ser pequeñas o muy grandes, conduciendo bajo la tierra hacia amplias galerías o estrechos pasajes llenos de agua. Los cenotes también son entradas de luz y materia orgánica dentro del sistema hidrogeológico, interactuando con el agua subterránea.


Como vimos, los sistemas de cuevas subacuáticas descargan el agua infiltrada en la selva hacia el Mar Caribe. En algunas ocasiones, se desploman grandes secciones del techo de las cuevas cerca de la costa formando “caletas”, como las muy conocidas Xel Ha, Xcaret y Yalkú.


También puede darse el caso de que las cuevas se extiendan más allá de la línea de costa y descargan el agua ‘dulce’ directamente por oquedades en el fondo somero del mar. Entonces les llamamos “ojos de agua” que son muy comunes, por ejemplo, en la laguna arrecifal de Puerto Morelos.

Distribución de descargas costeras y ojos de agua en el noreste de Quintana Roo. Los punto negros son ojos de agua y las líneas rojas son sistemas de cuevas (Kambesis, 2016 / Datos de cuevas: QRSS).

Ojo de agua en Puerto Morelos, Quintana Roo.

Entre Akumal y Playa del Carmen, han sido registrados 330 km de pasajes en más de 250 cuevas secas, algunas justo por encima del nivel actual del mar y que se encuentran en la zona epifreática que sufre inundaciones periódicas. siendo el más grande el Sistema Pool Tunich (Río Secreto) con 51.9 kilómetros de longitud. Dentro de esta área de 234 km², la densidad de cuevas es de 0.5 km/km².

Sistema Pool Tunich (Río Secreto). Peter Sprouse Teams, 2018.


Otros sistemas de cuevas secas son Sistema Sac Muul y Sistema Alux, el cual se extiende por debajo de la carretera federal #307 a la altura de Puerto Aventuras.

 Sistema Alux Sur. Puerto Aventuras, Quintana Roo (Alux Survey Team, 2008).

Riesgos en el karst

En algunos lugares el espesor del techo es menor a 1.5 metros. Dentro de la cueva es posible escuchar a los automóviles pasando por encima en la carretera. Así como el Sistema Alux, existen un gran número de cavidades a lo largo de la carretera #307 ya que coincide con la cresta de playa, el borde con mayor elevación.

Los colapsos suceden de forma natural y no avisan; son difícilmente predecibles. Puede aumentar su frecuencia si no existen controles que garanticen la seguridad de las construcciones. Podemos minimizar los riesgos asociados tomando en cuenta las características de la zona.


La alta densidad de cuevas y cenotes dentro del área conurbada de Tulum es una amenaza directa a la construcción de desarrollos masivos turísticos y de vivienda debido a que en muchas secciones el techo de la cueva es muy delgado. La protección del Sistema Sac Actun – y de otros tantos igual de importantes en la región – del impacto humano involucra y requiere serias regulaciones en el tratamiento de aguas residuales en la Riviera Maya y regulación en las construcciones, además de una continua investigación y monitoreo hidrogeológico del acuífero cárstico de la región. Debe, sin duda,  incluirse en las políticas de desarrollo regionales y tomarse en consideración para futuros proyectos turísticos y de transporte.

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.

Es necesario realizar sondeos y levantamientos topográficos específicos para conocer la ubicación, no solamente de los extensos sistemas de cuevas, sino de cavidades puntuales y dispersas, muy abundantes en toda la región kárstica, para cualquier proyecto de infraestructura de gran envergadura.


“Adentrarse en una cueva es una experiencia inolvidable. Las cuevas nos hablan de geología, bioquímica, paleontología y arqueología. Las cuevas nos enseñan historia, nos motivan a conocerlas y a pensar en su futuro.”

Tierra de cenotes


Referencias

Kambesis P & Coke JG (2016) The Sac Actun System, Quintana Roo, Mexico. Boletín Geológico y Minero127(1):177-192.

Lebedeva EV, Mikhalev DV, & Nekrasova LA (2017) Evolutionary stages of the karst-anthropogenic system of the Yucatán Peninsula. Geography and Natural Resources 38(3):303-311. doi:10.1134/S187537281703012X

QRSS (2018) List of Long Underwater Caves in Quintana Roo Mexico. Quintana Roo Speleological Survey. National Speleological Society (NSS). Consultada el 12 de julio de 2019.

Stinnesbeck W, Becker J, Hering F, Frey E, González AG, Fohlmeister J, et al. (2017) The earliest settlers of Mesoamerica date back to the late Pleistocene. PLoS ONE 12(8): e0183345. doi:10.1371/journal.pone.0183345

Veni, G. (1990) Maya Utilization of Karst Groundwater Resources. Environmental Geology and Water Sciences 16(1):63-66. doi:10.1007/BF01702224


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Cover photography by Jill Heinerth

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One of the distinctive features of the northern Yucatán Peninsula is its almost flat topography, lacking valleys or mountains, and altitudes that barely exceeds 30 meters. The soil type consists mainly of limestone, or saskab (Maya word for “white soil”), which contains calcium and magnesium carbonates that are slightly soluble in water.

Millions of years ago the Peninsula was very different from how we know it today, as it has undergone radical modifications due to climate and sea level changes on the planet. An example of these changes was during the Last Glacial Maximum at the peak of the Ice Age – about 22,000 years ago – when the sea level was 120 meters below its current level, and many of the cenotes in which we can snorkel and dive today were dry. Since then, the level of the sea has been progressively increasing more or less gradually and many caves were flooded.

The portion that we inhabit today above sea level of the Yucatan Peninsula, is only the exposed part of the carbonate platform that was steadily growing from the seabed by accumulation of millions of skeletons of different marine organisms that use calcium carbonate to form their bones, shells, spicules and other parts of the body. Upon dying, they deposit on the bottom surface to compact and harden together with fine clays over millions of years. It is important to recognize that the growth of the platform happens through the deposition of biogenic carbonate, sourcing from living organisms, and moreover, that it involves a process that necessarily happens underwater across the submerged areas.

Peninsula_APSA

Figure 1. The Yucatan Peninsula is the portion that we observe above sea level of the Yucatan Platform, which has a much larger area. In the Riviera Maya on the eastern coast of Quintana Roo, the change in depth is very abrupt compared to northern Yucatan and the Campeche Sound towards the Gulf of Mexico, where the shallow platform extends for several kilometers. Bathymetry: Secretaría General de Oceanografía, Secretaría de Marina, Mexico (YUCATAN ’85). SRTM model of elevation: NASA (2000).

Sea level has changed position several times during different glacial periods; therefore, the growing Peninsula has not really “emerged from the sea” but has been exposed and submerged by the ocean on several occasions. However, it is recognized that every time a glacial cycle begins, the Peninsula effectively “emerges”, since the water of the oceans accumulates in the form of ice at the poles of the planet and the sea level drops, exposing a greater surface and increasing the coastline extent.

Figure 2. Changes in sea level during the last 800,000 years. The present is on the right. LFI (Last Full Interglacial); LGM (Last Glacial Maximum). Data from Siddall et al. (2003).

Currently, the term cenote is used to designate any underground space filled with water that contains an opening to the outside. The Maya people, who not only had knowledge of these manifestations of the land but used them daily as a source of water and farming, called them ts’ono’ot or d’zonot, which means “water deposit”. The freshwater supply in the Yucatan Peninsula has been and continues to be a serious problem for its inhabitants. Although more or less abundant rains fall during four months, the period of drought is usually severe and can last up to six months in some years. On the other hand, the calcareous geological origin causes that water is hardly conserved on the surface. For this reason, cenotes and cave systems constitute a primordial source of water for the region.

Figure 3. Cenote Xtacumbilxunan, in Bolonchén (‘nine wells of water’) Campeche. This town escaped the cholera epidemic of 1833. The only source of fresh water flows in the depths beneath thick layers of limestone. Lithograph by H Warren. Image published in “Views of Ancient Monuments in Central America, Chiapas and Yucatan” – Frederick Catherwood (1844).

In the present, although certain practices of veneration subsist, it is clear that it’s meaning is far from what it was for the ancient Maya. Nowadays, its value is mainly associated with tourism. It is known that Quintana Roo has several of the largest cave systems in the world. Recent explorations carried out by divers’ teams have uncovered hundreds of kilometers of underground conduits (it was recently announced a connection between two of the most extensive flooded cave systems on Earth —Sac Actun and Dos Ojos— now forming the world’s largest known flooded cave, with a length of 353 km, moving Ox Bel Ha to the second place). Moreover, there is also a large number of dry caves of considerable length. We cannot ignore their existence if we want to coexist with them.

Figure 4. Light opening. Quintana Roo / Personal archive. EMR, 2011.

Sneaking into a cave is an unforgettable experience. The caves tell us about geology, biochemistry, paleontology, archeology, and history. Caves motivate us to know them and to think about their future.

How were cenotes formed?

Speleogenesis is the word used in speleology and geology to describe the mechanism of formation of all kinds of caverns and caves. One of the most accepted hypotheses about the origin of caves, cavities, sinkholes, depressions and cenotes, proposes a sequence of steps in a process called karstification, which consists of the combination of at least three mechanisms: dissolution, collapse and recrystallization of the limestone.

1) In the first step, the rock is dissolved by rainwater acidified by absorption of the carbon dioxide (CO2) both from the air, as well as from the decomposition of organic matter in the soil (leaves, branches, dead animals, bacteria). When mixed with salt water increases its corrosive power. Where the deep salty and superficial layers of fresh water meet, called halocline, is where the greatest dissolution of limestone happens, forming an extensive network of conducts, caves and caverns. Cave divers can see that generally just above the halocline the caves are generally wider, a sign that the dissolution is greater at that depth and that is a continuous developing process,  still happening.

Read a more detailed description of these reactions

Acidified rainwater dissolves calcium carbonate from limestone more easily and forms calcium bicarbonate, a much more soluble compound. Another type of solution, but of biological origin, is that which occurs inside some deep cenotes where specialized bacteria decompose the organic matter producing hydrogen sulfide (H2S), a powerful corrosive gas, and when dissolved and concentrated on the surface of the halocline, it is observed in the form of a “smokey cloud” that is very toxic for oxygen-breathing organisms like us. Upon contact with the surface layer, which may contain little amounts of dissolved oxygen, hydrogen sulfide is transformed into sulfuric acid (H2SO4), also a strong and corrosive acid.Figure 5. Karstification mechanisms. Source: McColl et al. (2005). Geological Survey of Canada .

2) In the second mechanism, when the sea level has dropped during glacial periods, the hydraulic head of the aquifer, the freshwater lens, also drops leaving submerged caves now full of air where, lacking support, different sections of the roof can collapse forming a sinkhole or cenote. At the end of the glacial period, the poles thawed and sea level rose and many passages and caves were flooded again.

Figure 6. Changes in sea level at the end of the Pleistocene epoch, which began 2.5 million years ago setting up the modern glacial periods. When the sea level changes, the position of the halocline also changes and the cave systems begin to form and extend. Modified by González-González et al (2008) and Blanchon & Shaw (1995).

3) Finally, the third step associated with the process of karstification is responsible for the formation of stalactites, stalagmites, columns and other speleothems, by accumulation of dissolved material sourced by the first step. Degassing is also involved in the formation of speleothems: Water filters through the rocks and enters the cave environment, very different from that of the outside, and expulsion of CO2 from water causes calcium carbonate precipitation. In the case of flooded caves, this process no longer happens. The degree of karstification depends on factors that operate with different spatial and temporal scale, which allows a great variety of shapes and decorations in the cave systems.

Figure 7. Drop of water with dissolved calcium carbonate, suspended from the central channel of a stalactite. Quintana Roo / Personal archive. EMR, 2015.

Having these mechanisms in mind, we can say that the formation of some cenotes is generated through a sequence of events: first of all, a network of passages, conduits and cave system is formed by water carving its way out to the ocean dissolving the carbonate rock. This flooded cave can form a cavern-type cenote due to partial subsidence of the roof. This process advances from above, by infiltration of the rain and from below, by underground circulation. Then, the entire roof collapses forming a cylindrical cenote (although many cylindrical cenotes can have a bottom-top hypogenic origin, keep reading below); if sediments and debris interrupt the flow, a body of stagnant water called aguada, is formed. However, scientists prefer to classify caves, sinkholes and cenotes by their mechanisms of formation -their espeleogenesis- rather than by their present morphology.

The largest dissolution occurs in the halocline zone, the contact between fresh and salt water, which rises or falls depending on the sea level. For this reason there are different levels of horizontal caves (for example, in the “Dos Pisos” system). By changing the sea level, the halocline moves and begins to dissolve the rock at a different depth, thus beginning another “level” of passages.

The halocline stratifies the cenote: it functions as a physical barrier that isolates the layer of fresh water from the deep saline waters. In the coastal sinkholes, the deep marine layer is not always really stagnant, but can circulate driven by tides and storms through channels connected to the sea (a very clear case is the discharge from Cenote Manatí to the shore in Tankah). We also observe freshwater springs called “ojos de agua” discharging fresh water to the ocean and exchanging salt water along the reef lagoon in Puerto Morelos and on the shallow water beaches south of Tulum.

Figure 8. Diagram of the Yucatan Peninsula, where the groundwater is separated into two layers of different salinity and density: the shallow freshwater lens and the deep saline intrusion that filters through the rock. The mixing zone between the two layers is called halocline. SGD: Submarine Groundwater Discharge surfaces creating  freshwater springs at the adjacent coastal ocean. EMR, 2015.

Cenotes are complex aquatic systems generated by the dissolution of carbonates and other minerals in the rock, so in geology they are also called dissolution lakes, although in reality some cenotes are more similar to rivers than lakes, since they have connections to underground ramified streams that favor the circulation of water. These types of aquatic systems, where fresh and salt water coexist, are called anchialine.

The intermittent collapses along the different cave systems of the Peninsula create open windows towards the surface where we can enter and dive submerged conduits and passages. Generally the cenotes in the eastern part of Quintana Roo are formed by the collapse of cave systems formed over very long periods of time, when the depth of the halocline has remained for a long time more or less in the same position, extending horizontally. Popular cavern and cave diving destinations in the Riviera Maya such as Sistema Sac Actun (recently connected to Sistema Dos Ojos), Sistema Ponderosa, and Sistema Ox Bel Ha belong to this category.

Cenotes_AGU_a

Figure 9. Comparison of different types of cenotes with different formation mechanisms. Left: Pit-cenotes that predominate in the center of the Peninsula and along the Ring of Cenotes. In them, deep flowing water circulation is probably involved, favoring the dissolution of the rock from below advancing upwards. Right: Morphology of the most common cenotes found in the “Riviera Maya”, the eastern coast of Quintana Roo. These cenotes are the entrance to systems of shallower caves normally presenting wide galleries and branched passages. EMR, 2015.

Another type of cenotes, more common in the center of the Peninsula, like those located at the Ring of Cenotes, are the so called pit-cenotes (although there are some pit-cenotes in Quintana Roo, for example the Blue Abyss or The Pit, which exceed 120 meters deep) where its formation mechanism surely involves deep water circulation, growing from the bottom up, a process acting from below called hypogenic.

Datos: NASA/INEGI/SEDUMA

Figure 10. Some of the cenotes of the “Ring of Cenotes” in the northwest part of the Yucatan Peninsula. Chicxulub shows the approximate location of the center of the crater created by the impact of the meteorite 66 million years ago. EMR (2018).

To achieve a sustainable use of these systems, it would be ideally to acquire a comprehensive understanding of cenotes, caves, groundwater circulation and its interaction with the rocks that form the aquifer, and the influence of oceanic tides. It is also necessary to evaluate the impact of urban areas and the possible causes of pollution of the only source of fresh water in that area, which is precisely groundwater. Research efforts on study and conservation of the underground network of conduits must occur by convergence between environmental sciences, water sciences, earth sciences, biological sciences, joining forces with local communities, efficient exploitation of resources and, of course, exploration and sustainable use by cave diving.

***

An award-winner picture from Nature’s The best science images of the year 2017 shows a cave diver penetrating the underground aquatic systems in the eastern coast of the Yucatan Peninsula. We can see dead trees resting quietly at the bottom.

ORANGE ABYSS: Heavy rains and run-off from surrounding forests give this underwater cavern — the Cenote Aktun Ha (Carwash) off Tulum on Mexico’s Caribbean coast — its eerie tannic glow.

Credit: Tom St George/Caters News


Suggested way to quote this article:

Monroy-Ríos E (2017) Speleogenesis: How were caves and cenotes formed? Environmental Biogeochemistry – Personal blog. Published on Dec 26, 2017. Accessed: [dd / mm / yy].
https://sites.northwestern.edu/monroyrios/2017/12/26/speleogenesis/


References

Blanchon P & J Shaw (1995) Reef Drowning during the Last Deglaciation: Evidence for Catastrophic Sea-Level Rise and Ice-Sheet Collapse. Geology 23: 4-8.

González-González AH, C Rojas-Sandoval, A Terrazas, M Benavente, W Stinnesbeck, J Aviles, M de los Ríos & E Acevez (2008) The Arrival of Humans on the Yucatan Peninsula: Evidence from Submerged Caves in the State of Quintana Roo, Mexico. Current Research in the Pleistocene. Special Report. 25: 1-24.

NASA (2000) Shuttle Radar Topography Mission. Colored elevation SRTM model of the Yucatan Peninsula.

QRSS (2016) Quintana Roo Speleological Survey. Actualizada el 19 Abril, 2016. Consultada el 15 mayo 2016.

Siddall M, J Chappell & EK Potter (2007) 7. Eustatic sea level during past interglacials. Developments in Quaternary Sciences 7: 75-92.

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Ring of Cenotes

Sistema Sac Actun – longest underwater cave