Geoquímica e hidrogeología del karst
Emiliano Monroy-Ríos Doctor en Ciencias de la Tierra (Hidrogeología y Geoquímica del Karst) Department of Earth and Planetary Sciences | Northwestern University Technological Institute 2145 Sheridan Road. Evanston IL, 60208-3130 USA Tech F476 Phone: +1 847 467 2467 | emiliano@earth.northwestern.edu
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Intereses:
- Hidrogeología y geoquímica acuática de acuíferos kársticos, cuevas y plataformas de carbonatos.
- Ciclos biogeoquímicos en estuarios subterráneos, con especial énfasis en descargas de agua subterránea submarina (SGD).
- Dinámica de nutrientes y eutrofización de los entornos costeros.
- Interés aplicado en la gestión de recursos hídricos en karst.
- Espeleogénesis en el karst.
- Enseñanza y educación en geociencias.
Proyectos activos:
- Estuarios subterráneos en el karst: interacción agua-roca y flujos elementales al océano costero.
- Modelo de circulación hidrogeotérmica para la formación del Anillo de Cenotes de Chicxulub en la Península de Yucatán, México.
- Sobre la estabilidad tectónica del Bloque Yucatán.
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- Estuarios subterráneos en el karst: interacción agua-roca y flujos elementales al océano costero
Monroy-Ríos, E & Beddows, PA
Parte de mis investigaciones actuales involucra interacciones agua-roca y geoquímica de acuíferos carbonatados costeros. Estoy utilizando técnicas de buceo en cuevas para acceder a la geología de los maravillosos sistemas de cuevas submarinas en la Península de Yucatán.
Recolecté especímenes del tamaño de una mano de rocas carbonatadas de cuevas submarinas, cuevas secas y canteras para realizar correlaciones estratigráficas y análisis geoquímicos.
Las muestras se analizan para determinar la composición química elemental, isótopos estables de carbono y oxígeno, litología y el contenido de fósiles. Esta información, junto con la química del agua, mejorará nuestra comprensión de la naturaleza de las interacciones agua-roca en los sistemas costeros cársticos
En la actualidad se reconoce que la descarga submarina de aguas subterráneas es globalmente significativa, con un flujo de agua dulce y marina recirculada que alcanza el 80-160% de la descarga del río. Las costas de carbonatos son de particular interés, con algunos manantiales costeros kársticos en las Bahamas y Yucatán que cada uno descarga 108-1010 m3/año, además de la descarga difusa distribuida. La adsorción y desorción de fosfato dentro del sustrato de carbonato es un equilibrio químico entre el ortofosfato disuelto (PO43-) y el hidróxido de hierro o el fosfato unido a carbonato de calcio, mediado por el pH y la disponibilidad de oxígeno. Experimentos de laboratorio utilizando la caliza Key Largo de los Everglades han demostrado que el fosfato se adsorbe en el sedimento de carbonato cuando se baña en agua dulce, y se desorbe y se disuelve fuera de la matriz de carbonato cuando se enjuaga con agua marina.
El aumento del nivel del mar eleva la elevación de la lente de agua dulce típicamente oxica en los acuíferos costeros estratificados de densidad, mientras que también descarga agua marina anóxica a través de volúmenes crecientes de roca carbonatada. Hipotetizamos la posibilidad de una descarga significativa de P y Fe desde las costas carbonatadas como la Península de Yucatán, debido a la desorción del fósforo unido al carbonato de calcio bajo condiciones redox cambiantes, así como la liberación del fósforo unido al óxido de hierro por tasas de disolución elevadas a lo largo del interfaz de densidad salina fresca.
Los resultados iniciales de la composición de roca a granel a partir de perfiles de muestra verticales obtenidos durante el buceo en cuevas se utilizarán para limitar la magnitud de la descarga potencial de P y Fe. La liberación de P y Fe secuestrado geológicamente del sustrato de carbonato puede representar una fuente previamente no apreciada de nutrientes limitados a lo largo de las costas carbonatadas de baja latitud flanqueadas por sistemas de arrecifes de coral sensibles a la eutrofización, y puede ser valiosa para comprender la creciente lista de sitios eutróficos sin aparente antropogénico fuente de nutrientes (por ejemplo, atolones de Belice).
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Modelo de circulación hidrogeotérmica sobre la formación del Anillo de Cenotes de Chicxulub en la Península de Yucatán, México
Monroy-Ríos, E & Beddows, PA
A pesar de estar enterrado profundamente, la topografía y las características geofísicas de la estructura del impacto de Chicxulub se reflejan en la ahora subaérea Península de Yucatán, con al menos un arco alineado de cenotes, formando el “Anillo de Cenotes“. Una pregunta aún pendiente es la determinación de las características geológicas, geoquímicas, estructurales y los procesos asociados que han conducido al desarrollo y la propagación hacia arriba de la geometría mediante cavidades de disolución que cruzan más de 1,000 m de secuencias de carbonatos cenozóicos.
A partir de la literatura publicada sobre estudios geofísicos y de núcleos de perforación realizados por Pemex, UNAM y IODP / ICDP, modelos numéricos y modelos de transporte reactivo hidrotérmico en plataformas de carbonato en general, proponemos un modelo conceptual para la génesis del anillo de cenotes.
En plataformas de carbonato horizontales, existe un gradiente geotérmico que impulsa una circulación de flujo convectivo bombeando agua de mar profunda, con fuertes componentes verticales específicamente en el centro de la plataforma. En la Plataforma de Yucatán, una alta ocurrencia de anhidrita y dolomita en profundidad evoca la dolomitización inicial del entierro y la anhidridación acoplada, obteniendo Mg+ del agua de mar.
El impacto de Chicxulub cerca del centro de la plataforma carbonatada de Yucatán produjo una concentración de roca del metorito más un rebote rocas de la litósfera profunda, de baja permeabilidad y alta conductividad térmica que podría extenderse hasta la roca del basamento 3.5 km debajo de la superficie. El calor de impacto reforzó el patrón de circulación geotérmica preexistente, aumentando el flujo convectivo, con fuertes componentes verticales. Incluso con el agotamiento del calor del impacto, la alta conductividad térmica de la masa fundida daría lugar a gradientes geotérmicos más someros que se superponen a la estructura de impacto cerca del centro de la plataforma.
Los cenotes sobre el perímetro del cráter son profundos (más de 150 m) con la mayoría de los ejes (pero no todos) que rompen la superficie. La geomorfología cilíndrica y profunda sugiere una formación hipogénica (de abajo hacia arriba). Además, la temperatura del agua y los perfiles de conductividad soportan el flujo vertical continuo en algunos cenotes profundos.
Dentro de este contexto, actualmente estoy trabajando dicho modelo conceptual para la formación del Anillo de Cenotes mediante circulación convectiva hidrogeotérmica en las secuencias carbonatadas posteriores al impacto, lo que lleva a una disolución espacialmente enfocada en profundidad, con cavidades iniciadas a lo largo del borde del cráter propagándose efectivamente hacia arriba, a menudo alcanzando la superficie, formando un arco.
Este trabajo fue presentado por primera vez en la conferencia anual de la Unión Geofísica Americana (AGU) en San Francisco, 2015. Una versión extensa y rigurosa ya está bajo revisión para su probable publicación en una prestigiosa revista arbitrada.
Modelo de circulación hidrogeotérmica para la formación del anillo de cenotes de Chicxulub en la Península de Yucatán (CONAGUA).
#DíaMundialDelAgua
- Sobre la estabilidad tectónica del Bloque de Yucatán
Monroy-Ríos, E & Beddows, PA
El Bloque de Yucatán (BY) es una microplaca continental de 450,000 km2, que cubre el sureste de México, el norte de Guatemala y Belice, y ha sido una entidad estructural desde al menos 230 Ma. La Península de Yucatán es la porción subaérea de una plataforma de carbonato depositada sobre la unidad BY, y se ha caracterizado ampliamente como tectónicamente estable.
Utilizamos productos de datos derivados geodésicos de la Interfaz de Archivo de Datos UNAVCO v2.0 (DAI v2) para estaciones de GNSS/GPS dentro del área mayor, incluidas las redes PBO, COCONet y TLALOCnet, para explorar el movimiento actual del Bloque Yucatán y evaluar el comportamiento tectónico. Las visualizaciones se crearon empleando dos conjuntos de datos de marcos de referencia, NAM08 asumiendo que el interior del este de Norteamérica funciona como una placa rígida “estable” e IGS08 representando los movimientos con respecto al núcleo de la Tierra. Se revela el movimiento general hacia el noroeste actual del BY, junto con un sugerido descenso en la esquina noreste.
Más de 10 años de datos indican tasas verticales promedio del orden de 1 mm/año, lo cual es significativo en las interpretaciones de la hidrogeología, la espeleogénesis, los registros del paleoclima y la adaptación al aumento del nivel del mar provocado por el cambio climático. La geomorfología costera, la ecología y las observaciones arqueológicas indican además la persistencia de los movimientos verticales medidos, al menos, en el Holoceno medio. En sentido estricto, el BY es tectónicamente estable sin deformación aparente, sin embargo, la rotación y la inclinación del bloque ameritan una mayor determinación.
On the Tectonic Stability of the Yucatan Block (GSA, 2018)
Talk presented at the GSA Annual Meeting, Indianapolis, 2018.
Exploring the Tectonic Stability of the Yucatan Peninsula (AGU, 2018)
Presented at the AGU Virtual Poster Showcase, 2018.
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