Tag Archives: cenotes

Along the routes of the “Tren Maya”

Leer en Español

One of the distinctive features of the northern Yucatán Peninsula is its relatively flat topography, devoid of valleys or mountains, with elevations barely exceeding 30 meters. The terrain is primarily composed of limestone, or sascab (white earth), which contains calcium and magnesium carbonates that are slightly soluble in water.

In this type of rock, dissolution processes of the limestone are common, creating voids and conduits that grow over time, forming extensive underground galleries and intricate cave systems. This process is called karstification, derived from the Karst region in Slovenia, which has served as a reference for describing its characteristic landscapes. For this reason, the soil in the peninsula is often referred to as “karst,” more accurately describing a mass of rock that has undergone the geomorphological processes of karstification. In fact, this process continues to occur today.

Systematic exploration of the underwater caves in Quintana Roo began in Tulum in the mid-1980s. Various diving teams started exploring the region’s cenotes and discovered extensive passages that expanded as they connected their records.

Underwater Caves of Quintana Roo

Cuevas subacuáticas de Quintana Roo
In the Tulum area, over 630 kilometers of underwater caves have been explored and mapped in nearly 35 years of exploration. In Quintana Roo, approximately 1,800 kilometers of known caves exist, with many more yet to be explored (QRSS, 2019). The Tren Maya project must ensure their preservation. It should be noted that the presented image contains data from the National Risk Atlas (CENAPRED/SEGOB), where the caves are misaligned and distorted compared to original exploration maps.

The longest underwater cave on Earth is located beneath the municipality of Tulum in Quintana Roo, Mexico. It spans over 360 kilometers at an average depth of 21 meters and a maximum depth of 120 meters in a deep cavity called “El Pit.” The Sac Aktun System, meaning “white cave,” discharges infiltrated rainwater through the rock into the Caribbean Sea via springs and inlets such as Xel Ha and Yalkú. When sea levels drop, caves previously filled with water become air-filled, losing support and causing the collapse of the roof in various sections, creating access points to the cave. The Sac Aktun System has over 220 cenotes.

Speleogenesis: How were caves and cenotes formed?

Divers explore the Sac Aktun underwater cave system beneath the Tulum area. Photo: Gran Acuífero Maya Project.

Anthropological Findings

The extensive cave system beneath the Yucatán Peninsula has proven to be a guardian of invaluable anthropological and paleontological treasures for understanding history. Remains of Pleistocene animals and humans, dating back long before the Maya civilization, have been found in its underwater passages and galleries. Underwater, these caves provide a unique environment for preserving human and animal remains.

The Woman of Las Palmas raises new questions about how and when our ancestors arrived on this continent.

In 2006, the nearly complete (90%) skeleton of the “Woman of Las Palmas” was found in another underwater cave 4.5 km from Tulum, corresponding to a woman aged 45–50 years and 1.52 meters tall. These findings are key to understanding the peopling of our continent.

A few years earlier, in 2004, the remains of the “Woman of Naharon,” aged 20–25 years, were found at a depth of 23 meters and 370 meters from the nearest entrance in the Naranjal System. Her remains were dated to 13,600 years ago, although this date is under dispute, and further dating is ongoing.

The Chan Hol II archaeological site before it was vandalized. The skeleton was originally complete and nearly articulated. Photograph by Nick Poole and Thomas Spamberg (Stinnesbeck et al., 2017).

The “Youth of Chan Hol” was found in the Chan Hol cenote of the 32-km-long Toh Ha System. The body was possibly placed in a funerary ceremony at the end of the Pleistocene, when sea levels were 120 meters lower and before the caves the youth explored were flooded. Isotope analysis of a speleothem associated with the bone suggests an age of ~13,000 years. In February 2012, various media reported the findings, and days later, the cave was vandalized, with many bones stolen between March 16–23 by unidentified individuals. For this reason, many locations are kept secret.

The Story of Naia

In March 2008, in the Aktun Hu section of the Sac Aktun System, in a place called “Hoyo Negro,” the remains of a woman aged 15–17 years, named Naia, were found at a depth of 42 meters, with an estimated age of 12,000–13,000 years.

Álvarez, one of the original divers who discovered Hoyo Negro, an underwater cave in the Yucatán Peninsula filled with ancient human and animal bones, later returned as part of an expedition to recover and study Naia, one of the oldest and best-preserved skeletons ever discovered in the Americas.

Exploring divers found her in her underwater tomb, alongside remains of other animals identified as saber-toothed cats, gomphotheres (related to modern elephants), giant tapirs, boars, bears, pumas, bobcats, coyotes, coatis, and bats.

In the years following the discovery, careless divers handled the remains, and to prevent further interference, the bones were removed from the cave between 2014 and 2016, enabling further scientific studies. Mitochondrial DNA analysis of Naia has indicated a genetic link between Paleo-Americans and modern Native Americans.

Left: Naia’s facial reconstruction reveals that the first humans to set foot on the continent did not closely resemble Native Americans, though genetic evidence confirms their shared ancestry. Right: The cave was predominantly dry during Naia’s short life; she may have fallen while exploring its dark passages. Recreation: J Chatters / Applied Paleoscience: T McClelland / Photography: T Archibald / Art (right): J Foster (National Geographic, 2015).

Carbon-14 dating of her tooth enamel yielded a maximum age for Naia of approximately 12,900 years. Calcium carbonate accumulations that grew over Naia’s bones have been dated to 12,000 years using the uranium-thorium (U/Th) method.

The Karst-Anthropogenic System

The caves and cenotes of the Yucatán Peninsula have been used as shelters and for other activities for a long time. Based on their use, they could be subdivided into sanctuaries, utility rooms, and places where water and sascab were extracted.

Cenote Xtacumbilxunan, in Bolonchén (‘nine water wells’), Campeche. This village escaped the 1833 cholera epidemic. The only source of freshwater flows deep 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).

Caves with natural lighting were used as workspaces: pottery, grinding stones, and other stone items have been found in them. The third group of caves was used to collect clay or sascab for making pottery or as stucco for finishing house walls. It is evident that the underground cavities were partially modified or rebuilt during their use by their inhabitants.

Handprints in a cave in Yucatán (Pic: Sergio Grosjean).

In the 1980s, the Yucatán Peninsula, particularly Quintana Roo, experienced the beginning of a tourism development boom and a significant transformation of the karst system with a strong anthropogenic component.

Cave and cenote systems are subject to mechanical destruction by explosives or machinery, as occurs in many sites adapted for “rafting” in phreatic caves (underground rivers), which increases the infiltration of contaminants into deeper layers.

Currently, the impact on the karst landscape of the Yucatán Peninsula is considerable, also associated with tourism and intensive visits to archaeological zones, caves, and cenotes.

Punta Cancún, where a portion of Cancún’s hotel zone is located.

The Tren Maya, if completed, must safely address the technical challenges of crossing over the world’s largest underwater cave systems, such as the Sac Aktun and Ox Bel Ha systems. Like these, dozens of systems exist along the eastern coast of Quintana Roo.

The most comprehensive list and associated maps of Quintana Roo’s underground systems are published by the Quintana Roo Speleological Survey (QRSS).

Source: QRSS. Updated July 18, 2019.

Hydrogeological System

The Sac Aktun System is just one of many caves that discharge infiltrated rainwater from the subsurface into the Caribbean Sea, acting as natural drains. Collapses in various roof sections have formed over 220 cenotes, used for commercial and recreational purposes around the Tulum area.

Sac Aktun System. Photograph: Gran Acuífero Maya (GAM)/INAH Archive.

The area containing Sac Aktun has a cave density of 2.9 km/km². In the Ox Bel Ha area, the cave density reaches 5.2 km/km². These cave systems maintain the hydrological balance of the region by discharging infiltrated rainwater into the Caribbean Sea.


Today, the term “cenote” is used to designate any underground space with water and an opening to the outside. Cenotes form when thin sections of the roof collapse onto the cavities along the cave, creating new entrances to the underground world.

In the Samulá cenote in Valladolid, Yucatán, one can clearly observe the pile of rocks that collapsed from the roof on the floor. Recent stalactites and roots descending from the surface in search of water are also visible.

Samulá Cenote. Photograph: @Caminomascorto.

For example, in the Suytun cenote, also near Valladolid, the collapsed rocks were used to build a platform for visitors.

Suytun Cenote. Image: Fun&Travel.

The collapsing roof sections can be small or very large, leading underground to wide galleries or narrow water-filled passages. Cenotes are also entry points for light and organic matter into the hydrogeological system, interacting with groundwater.

As seen, underwater cave systems discharge infiltrated water from the jungle into the Caribbean Sea. Occasionally, large sections of the cave roof near the coast collapse, forming “caletas” such as the well-known Xel Ha, Xcaret, and Yalkú, with significant groundwater flows into the ocean.

It can also happen that caves extend beyond the coastline and discharge ‘fresh’ water directly through openings in the shallow seafloor. These are called “ojos de agua” (water springs), which are very common, for example, in the Puerto Morelos reef lagoon.

Distribution of coastal discharges and water springs in northeastern Quintana Roo. Black dots represent water springs, and red lines represent cave systems (Kambesis, 2016 / Cave data: QRSS).
Water spring in Puerto Morelos, Quintana Roo.

Between Akumal and Playa del Carmen, 330 km of passages in over 250 dry caves have been recorded, some just above the current sea level in the epiphreatic zone, which experiences periodic flooding. The largest is the Pool Tunich System (Río Secreto), with 51.9 kilometers in length. Within this 234 km² area, the cave density is 0.5 km/km².

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

Other dry cave systems include the Sac Muul System and the Alux System, which extends beneath Federal Highway #307 near Puerto Aventuras.

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

Risks in the Karst

In some places, the roof thickness is less than 1.5 meters. Inside the cave, it is possible to hear cars passing overhead on the highway. Like the Alux System, there are numerous cavities along Highway #307, as it coincides with the beach ridge, the edge with the highest elevation.

Collapses occur naturally and without warning; they are difficult to predict. Their frequency may increase if controls to ensure construction safety are lacking. Risks can be minimized by considering the region’s characteristics.


The high density of caves and cenotes within Tulum’s urban area poses a direct threat to the construction of large-scale tourism and housing developments, as in many sections, the cave roof is very thin. Protecting the Sac Aktun System—and many other equally important systems in the region—from human impact requires strict regulations on wastewater treatment in the Riviera Maya, construction oversight, and continuous hydrogeological research and monitoring of the region’s karst aquifer. This must undoubtedly be included in regional development policies and considered for future tourism and transportation projects.

For sustainable use of these systems, a comprehensive understanding of cenotes, caves, groundwater movement, and their interaction with the rocks forming the aquifer, the influence of the ocean and its tides (i.e., the study of the peninsula’s complete hydrogeological system), is necessary. It is also essential to assess the impact of urban areas and potential causes of contamination of the only water source available—groundwater. This pursuit must involve the convergence of environmental sciences, water sciences, earth sciences, biological sciences, the study and conservation of the underground conduit network, knowledge accumulated in communities, efficient resource exploitation, and, of course, sustainable exploration and use through cave diving.

Direct and indirect surveys and specific topographic studies are necessary to determine the location not only of extensive cave systems but also of scattered, isolated cavities, which are abundant throughout the karst region, for any large-scale infrastructure project.


“Entering a cave is an unforgettable experience. Caves speak to us of geology, biochemistry, paleontology, and archaeology. Caves teach us history, motivate us to learn about them, and inspire us to think about their future.”

Related links

https://divemagazine.com/scuba-diving-news/divers-discover-an-8000-year-old-skeleton-in-mexican-cenote

https://divemagazine.com/scuba-diving-news/divers-fear-tren-maya-train-could-destroy-cenotes

https://divemagazine.com/print-issues/tren-maya-destroying-yucatan-cenotes

Land of Cenotes

Suggested citation for this article:

Monroy-Ríos E (2019) Along the Routes of the “Tren Maya.” Karst Geochemistry and Hydrogeology – Personal Blog. Published on August 4, 2019. Accessed on: [dd/mm/yy]. https://sites.northwestern.edu/monroyrios/2025/05/09/along-the-routes-of-the-tren-maya/

References

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 Resources38(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 ONE12(8): e0183345. doi: 10.1371/journal.pone.0183345

Veni, G. (1990) Maya Utilization of Karst Groundwater Resources. Environmental Geology and Water Sciences16(1):63-66. doi: 10.1007/BF01702224


Related Posts

Speleogenesis: How were caves and cenotes formed?

Sistema Sac Aktun – longest underwater cave

Ring of Cenotes

Water on Planet Earth: Aquatic biogeochemistry

Por las Rutas del “Tren Maya”

Read in English

Uno de los rasgos distintivos del norte de la Península de Yucatán es su topografía relativamente plana, sin valles ni montañas y con altitudes que apenas rebasan los 30 metros. El terreno 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 “kárstico” o “cárstico”, que es más propiamente un tipo de suelo en el que ha sucedido el proceso de carstificación. En realidad, este proceso 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.

Cuevas subacuáticas de Quintana Roo
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. Considerar que la imagen presentada contiene datos del Atlas Nacional de Riesgos (CENAPRED/SEGOB) en donde las cuevas están desplazadas y distorsionadas al comparar con mapas originales de exploración.

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 Aktun, 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 Aktun cuenta con más de 220 cenotes.

¿Cómo se formaron cuevas y cenotes? Espeleogénesis

Buzos exploran el sistema de cuevas subacuáticas Sac Aktun, debajo del área de Tulum. 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 Aktun Hu de Sistema Sac Aktun, 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, gonfoterio (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 la costa oriental del estado de Quintana Roo, la llamada “Riviera Maya“, 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 cuevas freáticas (conocidas coloquialmente como “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 Aktun y Ox Bel Ha. Como éstos, 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 Aktun 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. Los colapsos ocurridos en diferentes zonas del techo han formado más de 220 cenotes, utilizados con fines comerciales y recreativos alrededor del área de Tulum.

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

El área que contiene a Sac Aktun 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.


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, con grandes flujos de agua subterránea hacia el océano.


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 y en el área de Tulum.

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).
Posición relativa de la cueva Alux con la carretera federal #307. 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 Aktun – 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, conocimiento acumulado en las comunidades, explotación eficiente de recursos y, por supuesto, la exploración y aprovechamiento sostenible mediante buceo de cuevas.

Es necesario realizar sondeos directos e indirectos 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

Manera sugerida de citar este artículo:

Monroy-Ríos E (2019) Por las Rutas del “Tren Maya”. Karst Geochemistry and Hydrogeology – Blog personal. Publicado el 4 de agosto, 2019. Fecha de consulta: [dd/mm/aa]. https://sites.northwestern.edu/monroyrios/2019/08/04/rutas-01


Referencias

Kambesis P & Coke JG (2016) The Sac Actun System, Quintana Roo, Mexico. Boletín Geológico y Minero 127 (1): 177 – 192. url:
https://web.igme.es/Boletin/2016/127_1/BG_127-1_Art-12.pdf

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: https://doi.org/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: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183345

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

Conferencia

Diálogo con Ingenieros – Colegio de Ingenieros Civiles de México A.C.

POR LAS RUTAS DEL TREN MAYA: ALGUNOS RETOS TÉCNICOS. DR. EMILIANO MONROY-RÍOS. CICM.

¿Cómo se formaron cuevas y cenotes? Espeleogénesis

Fotografía de Jill Heinerth

Read in English

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 saskab (tierra blanca), la cual contiene carbonatos de calcio y magnesio que son ligeramente solubles en agua.

Hace millones de años la Península era muy diferente a como la conocemos actualmente, desde entonces ha sufrido modificaciones radicales a causa de cambios climáticos en el planeta. Un ejemplo de estos cambios, fue durante el periodo de la última glaciación o Era de Hielo –hace unos 20,000 años– cuando el nivel del mar se encontraba 120 metros por debajo de su nivel actual y muchos de los cenotes en los que hoy podemos bucear, se encontraban secos. Desde entonces, el nivel del mar ha aumentado más o menos gradualmente hasta donde lo conocemos hoy y muchas cuevas fueron inundadas.

La porción que hoy habitamos por encima del nivel del mar de la Península de Yucatán, es solamente una parte de la plataforma de carbonatos que fue creciendo desde el fondo marino – sobre el Bloque de Yucatán por acumulación de millones de esqueletos de diferentes organismos marinos que utilizan el carbonato de calcio para formar sus huesos, conchas, espículas y otras partes del cuerpo. Al morir, se depositaron sobre la superficie del fondo para compactarse y endurecerse junto con arcillas finas al paso de millones de años. Es importante reconocer que el crecimiento de la plataforma se hace a través de la deposición de carbonato biogénico, es decir, proveniente de organismos vivos y que, además, es un proceso que necesariamente sucede debajo del agua, en la porción que se encuentra sumergida.

Peninsula_APSA

Figura 1. La Península de Yucatán es la porción que observamos sobre el nivel del mar de la Plataforma de Yucatán, que tiene una extensión mucho mayor. En la Riviera Maya sobre la costa oriental de Quintana Roo, el cambio de profundidad es muy abrupto comparado con el norte de Yucatán y la Sonda de Campeche hacia el Golfo de México, donde la plataforma se extiende por varios kilómetros. Batimetría, Dirección General de Oceanografía, Secretaría de Marina (YUCATÁN ’85). Modelo SRTM de elevación (NASA, 2000).

El nivel del mar ha cambiado de posición varias veces durante diferentes periodos glaciales, por lo tanto, la Península en crecimiento en realidad no “emergió del mar” sino que ha sido expuesta y sumergida por el océano en varias ocasiones. Sin embargo, se reconoce que cada vez que comienza un ciclo glacial, la Península efectivamente “emerge“, ya que el agua de los océanos se acumula en forma de hielo en los polos del planeta y el nivel del mar desciende, dejando expuesta una mayor superficie y la línea de costa aumenta.

Cambios en el nivel del mar en los úlitmos 800,00 años. El presente se encuentra a la derecha. LFI (Last Full Interglacial-Último interglaciar); LGM (Last Glacial Maximum-Último Máximo Glaciar).

Figura 2. Cambios en el nivel del mar durante los últimos 800,000 años. El presente se encuentra a la derecha. LFI (Last Full Interglacial-Último interglacial); LGM (Last Glacial Maximum-Último Máximo Glacial). Datos de Siddall et al (2003). 

Actualmente, el término cenote se emplea para designar cualquier espacio subterráneo con agua y que contenga una ventana hacia el exterior. El pueblo maya, que no solamente tenía el conocimiento de estas manifestaciones del terreno sino que los empleaba diariamente como fuente de agua y vida, los llamó ts’ono’ot o d’zonot, que significa “depósito de agua”. El abastecimiento de agua en la Península de Yucatán fue y sigue siendo un grave problema para sus pobladores, pues aunque a lo largo de cuatro meses caen lluvias más o menos abundantes, el periodo de sequía suele ser severo y puede prolongarse hasta seis meses en algunos años. Por otra parte, la constitución geológica calcárea causa de que el agua difícilmente se conserve en la superficie. Por esta razón, los cenotes fueron y seguirán siendo fuente primordial de agua y de vida.

Figura 3. 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).

En el presente, aunque subsisten ciertas prácticas de su antigua veneración, es claro que su significado dista mucho de lo que era para los antiguos mayas. Hoy día, su valor está asociado principalmente al turismo. Es conocido que el estado de Quintana Roo posee varios de los sistemas de cuevas inundadas más grandes del mundo.

Exploraciones realizadas por equipos de buzos, han puesto al descubierto cientos de kilómetros de conductos subterráneos, recordemos el anuncio en 2018 de la conexión entre los sistemas Sac Aktun (en ese momento con 263 km de largo) y Dos Ojos (84 km), convirtiéndose en la cueva subacuática más larga del mundo con más de 353 km registrados, como es costumbre, el sistema más grande “absorbe” al segundo, conservando el nombre del primero, y desplazando a Ox Bel Ha al segundo lugar.

Estos dos sistemas de cuevas han disputado el título de la cueva más larga de nuestro país varias veces, para febrero de 2023 el Centro Investigador del Acuífero de Quintana Roo (CINDAQ) actualizó el reporte anual del sistema Ox Bel Ha, colocándola en 435.8 km, superando ampliamente al sistema Sac Aktun (376.7 km) y convirtiéndose en la cueva subacuática más larga conocida en nuestro planeta, y la segunda más larga del mundo (detrás de Mammoth Cave en Kentucky, EEUU).

Cuevas subacuáticas de Quintana RooFigura 4. El área conurbada de Tulum se encuentra entre dos extensos sistemas de cuevas subacuáticas llamados Sac Aktun y Ox Bel Ha. Datos: NASA/SRTM, INEGI, QRSS (2020). Considerar que la imagen presentada contiene datos del Atlas Nacional de Riesgos (CENAPRED/SEGOB) en donde las cuevas están desplazadas y distorsionadas al comparar con mapas originales de exploración.

Quintana Roo también cuenta con un gran número de cuevas secas de considerable longitud. No podemos ignorar su existencia si deseamos convivir con ellas.

Figura 5. Entrada de luz. Quintana Roo/ Archivo personal, EMR (2011).

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.

¿Cómo se formaron los cenotes?

Espeleogénesis es la palabra que se usa en espeleología y geología para describir el mecanismo de formación de todo tipo de cuevas, cavernas, grutas y cenotes. La hipótesis más aceptada acerca del origen de cuevas y cenotes, propone una secuencia de pasos en un proceso llamado carstificación (o karstificación), que consiste en la combinación de al menos tres mecanismos: disolución, colapso y crecimiento de la roca caliza.

1) En el primer paso la roca se disuelve por medio del agua de lluvia –acidificada tanto por el dióxido de carbono  (CO2) del aire, como por el proveniente de la descomposición de materia orgánica en el suelo de la selva (hojas, ramas, animales muertos, bacterias)– que al mezclarse con agua salada aumenta su poder corrosivo. Donde se juntan las capas profunda salada y superficial de agua dulce es donde mayor disolución se tiene de roca caliza, formando una extensa red de conductos, cuevas y cavernas que se extiende por el subsuelo. A esta interfase de capas dulce y salada le llamamos haloclina. Es la zona de mezcla, donde existe un gradiente de temperatura y salinidad, puede ser muy delgada o una gruesa capa. Las personas que buceamos las cuevas podemos fijarnos que justamente sobre la haloclina las cuevas generalmente son más anchas, una señal de que la disolución es mayor en esa zona y de que sigue ocurriendo, es un proceso continuo y en desarrollo.

Leer una descripción más detallada de estas reacciones 

El agua de lluvia acidificada disuelve más fácilmente al carbonato de calcio de la roca caliza y forma bicarbonato de calcio, una especie mucho más soluble. Otro tipo de disolución, pero de origen biológico, es el que se presenta en el interior de algunos cenotes donde algunas bacterias descomponen la materia orgánica produciendo ácido sulfhídrico (H2S), un poderoso corrosivo que, al disolverse y concentrarse sobre la superficie de la haloclina, se observa en forma de “nube” y resulta tóxico para los organismos que respiramos oxígeno. Al entrar en contacto con las capas superficiales, que pueden contener un poco de oxígeno disuelto, el ácido sulfhídrico se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4), también un ácido fuerte y potente corrosivo de la roca caliza.

Figura 6. Mecanismos del proceso de carstificación en continente. Fuente: McColl et al (2005). Geological Survey of Canada.

2) En el segundo mecanismo, cuando el nivel del mar ha bajado durante periodos glaciales, desciende también el nivel del acuífero y deja una cueva llena de aire donde, por falta de soporte, colapsan y desploman diferentes secciones del techo, formando una dolina o cenote. Al final del periodo glacial, se descongelan los polos, aumenta nuevamente el nivel del mar e inunda la cueva.

Figura 7. Cambios en el nivel del mar a finales de la época del Pleistoceno, que empezó hace 2.5 millones de años y con éste, los periodos glaciales modernos. Al cambiar el nivel del mar, también cambia la posición de la haloclina y sobre ella se empiezan a formar y extender los sistemas de cuevas que hoy buceamos. Modificado de González-González et al., (2008) y Blanchon & Shaw (1995).

3) Finalmente, el tercer paso asociado al proceso de carstificación es el responsable de la formación de estalactitas, estalagmitas, columnas y otros espeleotemas, por acumulación del material disuelto en el primer paso. En la formación de espeleotemas también está  involucrada la degasificación, es decir, la expulsión del CO2 del agua al entrar ésta en un ambiente de cueva diferente al del exterior desde el cual se filtró a través de la roca, lo que provoca la precipitación de carbonato de calcio (ver ecuaciones químicas). En el caso de las cuevas inundadas este proceso ya no sucede más. El grado de carstificación depende de factores que operan con diferente escala espacial y temporal, lo que permite una gran variedad de formas y decoraciones en el sistema de cuevas y cavernas.

Figura 8. Gota de agua con carbonato de calcio disuelto, suspendida del canal central de una estalactita. QRoo / Archivo personal. EMR (2015).

Teniendo en mente estos mecanismos, podemos decir que la formación de algunos cenotes se genera a través de una secuencia de eventos: una cueva inundada puede formar un cenote tipo bóveda por hundimiento parcial del techo. Este proceso avanza desde arriba, por infiltración de la lluvia y desde abajo, por circulación subterránea. A continuación, la totalidad del techo se derrumba formando un cenote cilíndrico; si se interrumpe el flujo se forma por azolve y hundimiento de la zona adyacente un cenote de agua estancada, es decir, una aguada. Cabe mencionar que las observaciones morfológicas anteriores no constituyen una “clasificación” rigurosa de cenotes, se considera más correcto clasificarlos de acuerdo a sus mecanismos de formación (espeleogénesis) porque formas similares pueden ser obtenidas por diferentes procesos. Así que esta clasificación constituye una manera práctica de reconocer las diferentes morfologías (formas), aunque no es posible deducir su antigüedad basados en ella porque no todas las expresiones cársticas siguen el mismo proceso.

La haloclina estratifica el cenote: funciona como una barrera física que aísla las capas de agua salada y  de agua dulce. En los cenotes costeros, la capa marina profunda no siempre se encuentra realmente estancada, sino que puede circular impulsada por las mareas y tormentas a través de túneles conectados con el mar. Un caso muy claro es Tankah y la descarga del cenote Manatí en la orilla del mar; también observamos ojos de agua que descargan agua dulce e intercambian agua salada con el mar en la laguna arrecifal de Puerto Morelos y en las playas al sur de Tulum.

Figura 9. Diagrama del acuífero de la Península de Yucatán, donde el agua subterránea está separada en dos capas de diferente salinidad y densidad: el lente de agua dulce y la intrusión salina -agua de mar- que se filtra a través de la roca. La zona de mezcla entre las dos capas se llama haloclina. La descarga de agua subterránea crea “ojos de agua” en la zona costera de la Península. EMR (2015).

La disolución mayor ocurre en la zona de contacto y mezcla entre el agua dulce y salada, la zona de transición abrupta conocida como haloclina, la cual sube o baja dependiendo del nivel del mar, y por esta razón existen cuevas horizontales más profundas que otras (por ejemplo, en el sistema Dos Pisos). Al cambiar el nivel del mar, la haloclina se desplaza y empieza a disolver la roca a diferente profundidad, empezando así otro “nivel” de cuevas.

Figura 10. Mecanismo de formación de diferentes niveles de cuevas: inicia el desarrollo de la cueva a la profundidad de la haloclina; al aumentar el nivel del mar las cuevas se desarrollan más arriba, cerca de las dunas de playa; al disminuir el nivel del mar estas cuevas quedan secas y las inferiores sumergidas. El gradiente hidráulico disminuye y se adelgaza la lente de agua dulce.

Los cenotes son complejos sistemas acuáticos generados mediante la disolución de los carbonatos y otros minerales del suelo, por lo que en geología se llaman lagos de disolución, aunque en realidad algunos cenotes son más similares a ríos que a lagos, ya que cuentan con conexiones a corrientes subterráneas que favorecen la circulación de agua. A este tipo de sistemas acuáticos, en donde coexiste agua dulce y salada, se les denomina anquihalinos.

Los colapsos intermitentes a lo largo de los diferentes sistemas de cuevas de la Península van abriendo ventanas hacia la superficie, por donde podemos entrar a los conductos y pasajes. Generalmente los cenotes en la parte oriental de Quintana Roo, se forman por el colapso de cuevas formadas durante periodos muy largos de tiempo, cuando la profundidad de la haloclina -formadora de cuevas- permanece por mucho tiempo más o menos en la misma posición, ensanchando galerías y pasajes.

Cenotes_AGU_a

Figura 11. Comparación de distintos tipos cenotes con diferente mecanismo de formación. A la izquierda, pit-cenotes que predominan en el centro de la Península y sobre el Anillo de cenotes. En ellos, seguramente intervienen flujos de agua desde profundidades mayores, favoreciendo la disolución de la roca desde abajo hacia arriba. Del lado derecho, morfología de los cenotes más comunes en la costa oriental de Quintana Roo, sobre la “Riviera Maya”. Estos cenotes son la entrada a sistemas de cuevas menos profundos y con galerías anchas y ramificadas. EMR (2015).

Otro tipo de cenotes, más comunes en el centro de la Península, son los llamados pit-cenotes (aunque existen algunos en Quintana Roo, por ejemplo, el Blue Abyss o El Pit, que sobrepasan los 120 metros de profundidad) en donde su formación seguramente incluye flujos de agua provenientes de regiones más profundas de la roca, donde la cavidad va creciendo desde abajo hacia arriba, en un proceso llamado hipogénico (“desde abajo”). Muchos de los cenotes que conforman el Anillo de cenotes en la parte noroeste de Yucatán, pertenecen a esta categoría.

Figura 12. Algunos de los cenotes del “Anillo de cenotes” en la parte noroeste de la Península de Yucatán. Chicxulub muestra el lugar aproximado del centro del cráter creado por el impacto del meteorito hace 66 millones de años. EMR (2018).

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.

***


Manera sugerida de citar este artículo:

Monroy-Ríos E (2016) ¿Cómo se formaron cuevas y cenotes? Espeleogénesis. Karst Geochemistry and Hydrogeology – Blog personal. Publicado el 20 de mayo, 2016. Fecha de consulta: [dd/mm/aa].
https://sites.northwestern.edu/monroyrios/2016/05/20/espeleogenesis/


Referencias

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.


El anillo de cenotes

Sistema Sac Aktun

El sistema cárstico-antropogénico de la Península de Yucatán

Por las Rutas del “Tren Maya”