Enseñando sobre las rocas y minerales

por Pablo A. Llerandi-Román

Falla en Cerrillos, Ponce, P. Rico. Foto P. A. Llerandi-Román, junio 2006.

Para los geólogos, aprender sobre las rocas y minerales es como aprender a leer y escribir.  Es adquirir un lenguaje que sirve para entender íntimamente a nuestro planeta.  Desde el punto de vista educativo, enseñar sobre las rocas y minerales ayuda a los estudiantes a desarrollar destrezas de observación, descripción, clasificación y medición.  Además, al aprender sobre la formación de las rocas los estudiantes entenderán la relación entre los procesos terrestres, tectónica de placas y el ciclo de las rocas.  Finalmente, al procesar toda esta información los estudiantes comprenderán que las rocas son sistemas químicos y físicos que se forman en unas condiciones ambientales específicas y que con el pasar el tiempo se transforman en materiales más estables bajo condiciones distintas a las originales.

Lo explicado anteriormente es ideal, sin embargo, la realidad es que las rocas y minerales generalmente se enseñan fuera de contexto y enfatizando la memorización de las muestras o de sus nombres.  Recuerdo que en la escuela intermedia me aburría mientras hacía tareas relacionadas a formaciones geológicas en los EE.UU.; un concepto alejado de mi realidad de niño arecibeño viviendo en el espectacular carso puertorriqueño.  Pero también recuerdo lo importante que fue que el maestro me permitió echarle vinagre a la calcita y observar su reacción.  Era imposible no emocionarme ya que por fin tuve la oportunidad de manejar materiales terrestres en la sala de clase, observar y describir sus cambios y expresar las razones por las cuales esos cambios ocurrieron.  En el instante en que aprendí que la calcita era el mineral principal de las rocas calizas en Arecibo, el vinagre se convirtió en un producto en peligro de extinción en mi casa. Experimentar en la sala de clase, e integrar el contexto geoambiental local, generó un sentido de realidad y pertinencia que no había obtenido antes.   Desde ese momento la geología dejó de ser una disciplina extraña dominada por imágenes aburridas de rocas en países lejanos.

Varios años más tarde, cuando trabajaba en mi disertación doctoral, descubrí que muchos educadores todavía enseñan ciencias terrestres presentando información científica a los estudiantes para que escuchen o lean sobre los conceptos y repitan lo que se les enseñó.  Esa información no está necesariamente  relacionada al contexto geoambiental de la escuela o comunidad, ni los estudiantes pueden descubrir su significado mediante preguntas de investigación, la elaboración de hipótesis, predicciones y mucho menos mediante excursiones geológicas.  Aún más grave es que los estudiantes casi nunca tienen la oportunidad de expresar lo que saben sobre un concepto antes de aprender sobre ese mismo concepto.  Esto es igual que enseñar a ciegas.  Si los educadores no sabemos cuánto conocen o que aprendieron nuestros estudiantes sobre un concepto entonces no podremos diseñar lecciones, o saber, si la enseñanza fue efectiva.

Estudiante observando fósiles de organismos marinos en roca caliza. Quebrada de los Cedros, Aguadilla, P. Rico. Foto P. A. Llerandi-Román, junio 2004.

Conocer las ideas de los estudiantes sobre un concepto antes de ser enseñado puede parecer abrumador.  Sin embargo, una estrategia útil es informarse con artículos publicados en revistas sobre la pedagogía de las ciencias.  Por ejemplo, una búsqueda en Google Scholar utilizando la frase “learning about rocks” resultó en varios artículos a los que accedí gratuitamente.  Entre estos encontré uno del Journal of Geoscience Education donde Judi Kusnick explica que estudiantes de pedagogía generalmente definen a las rocas como piedras pequeñas que de alguna manera crecen y que pertenecen a un grupo (rocas ígneas, metamórficas o sedimentarias).  Los estudiantes no incorporan los procesos terrestres ni el tiempo geológico en su definición, además, algunos piensan que los humanos estamos involucrados en la formación de las rocas.  En otro estudio, Kurtz y Murray descubrieron que estudiantes universitarios tienen problemas entendiendo el concepto del tiempo geológico, el dinamismo de la Tierra, la localización y naturaleza de los procesos de formación de rocas y la naturaleza de la materia.  Los autores descubrieron que  estas son barreras importantes a la hora de aprender sobre la formación de las rocas.  En la revista Science Education, Ford explica que en la escuela elemental los maestros se enfocan en enseñar sobre la observación y descripción de rocas y minerales, pero a un nivel en que los estudiantes no desarrollan un conocimiento adecuado.  Los estudiantes son capaces de observar detalladamente a las rocas y minerales, pero no elaboran descripciones científicas de datos relevantes en el entendimiento de las rocas, minerales y sus procesos de formación.  Por ejemplo, cuando hablan de la textura de la roca mencionan que es áspera o lisa, o que la roca es pequeña o grande.  Aunque estas son posiblemente buenas descripciones del material observado, no son descripciones relevantes al momento de explicar el origen o para clasificar las rocas.  La textura en las rocas se refiere al tamaño, forma y distribución de los granos y cristales.  El tamaño de un fragmento de roca es irrelevante a la hora de clasificar las rocas o explicar su origen.  Es importante mencionar que esta situación no se circunscribe al nivel elemental ya que he presenciado descripciones similares de parte de estudiantes universitarios.  Al no promover la explicación de las propiedades descritas y al no guiar al estudiante a utilizar los datos más relevantes a la hora de describir una roca se simplifica muchísimo la observación y descripción de materiales terrestres creando ideas alternas que pueden servir como barreras en el aprendizaje.

Los educadores tenemos una gran responsabilidad en nuestras manos.  Las ciencias terrestres deben enseñarse en contexto, se debe reducir el número de conceptos presentados, profundizar en las grandes ideas (o macroconceptos), promover la indagación científica (scientific inquiry o inquiry-based education), estudiar las ideas alternas que tienen los estudiantes y enfocarse en las relaciones entre sistemas terrestres.  Aunque esto no es fácil tampoco es imposible. Se puede comenzar poco a poco, desarrollando actividades cortas, proyectos, dándoles mayor responsabilidad a los estudiantes sobre su propio aprendizaje y estudiando la literatura científica sobre la pedagogía de las ciencias.

Para más información sobre la literatura sobre la enseñanza de las ciencias terrestres visite la página de bibliografía.

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Fallas geológicas en Puerto Rico

por Daniel A. Laó Dávila

Falla LateralUn vistazo a un mapa geológico de Puerto Rico es suficiente para constatar que hay miles de fallas en Puerto Rico. Cualquiera se puede preocupar por este hecho ya que el movimiento terrestre a lo largo de las fallas geológicas producen terremotos, como el ocurrido en el este de Turquía el domingo pasado donde al menos 432 personas han fallecido, 1,300 han sido lesionadas y donde más de 80 edificios han colapsado.

Una falla geológica es una fractura en la corteza de la Tierra que separa dos masas de roca y donde una de las masas se ha desplazado con respecto a la otra. Existen fallas pequeñas que se pueden ver en una piedra pequeña y hay fallas grandes que cruzan países enteros, como lo es la falla del norte de Anatolia en Turquía. Mientras más grande sea la superficie de falla, más desplazamiento ha ocurrido.

Las fallas se clasifican dependiendo de la dirección de movimiento que ocurre en su superficie. El movimiento puede ser convergente, formado por contracción en las rocas, puede ser divergente, causado por extensión de las rocas o puede ser lateral, donde las rocas se mueven de lado a lado como en la Falla San Andrés en California.

Otra FallaPero, ¿por qué hay desplazamiento en las fallas? La mayoría del desplazamiento de  las fallas se debe a los movimientos generados por las placas tectónicas. La capa superior de la Tierra está dividida en pedazos que se mueven entre sí, llamados placas tectónicas, que chocan, se alejan y se mueven  hacia los lados. Esos movimientos rompen las rocas de esta capa, generando fallas y terremotos.

Sabemos que en Puerto Rico hay temblores de tierra todos los días. Eso quiere decir que hay fallas que se están moviendo y produciendo estos temblores. Pero eso no quiere decir que todas las fallas que se ven en el mapa geológico de Puerto Rico están activas. La mayoría de las fallas son antiguas e indican movimientos de rocas que ocurrieron miles a millones de años atrás.

Dos ejemplos de zonas de fallas antiguas en Puerto Rico son la Gran Zona de Falla del Sur de Puerto Rico y la Gran Zona de Falla del Norte de Puerto Rico. La zona de fallas del sur va desde el norte de Añasco en dirección sureste hasta llegar a Salinas. La zona de fallas del norte va desde Humacao hacia al noroeste hasta Corozal. Lo más probable es que estas fallas estuvieron activas hace 35 millones de años atrás y pudieron tener desplazamientos de 22 km hasta 50 km. Sus movimientos ocasionaron que se rompieran, doblaran y desplazaran rocas en estas zonas. Estas fallas no necesariamente se han movido recientemente. Pero representan zonas débiles en la corteza donde pudiera haber algún movimiento en el futuro.

FallasEn cambio, hay fallas que están activas y que presentan una fuente de terremotos y de potencial peligro. El Servicio Geológico de los Estados Unidos ha encontrado una falla en el Valle de Lajas con evidencia de movimiento reciente.  Sin embargo las fallas más activas se encuentran mar afuera al norte, noroeste y noreste de Puerto Rico, demostrado por los muchos temblores que ocurren en esas zonas.

Las fallas geológicas representan la evidencia de que la corteza de la Tierra se ha deformado. Aunque la existencia de ellas en la corteza no necesariamente representa que las fallas están activas, sí indica un área débil que es importante reconocer, especialmente para proyectos de construcción. En términos de peligro sísmico, es importante enfocarnos en prepararnos frente a las fallas activas así descritas por estudios sísmicos y de tectónica activa.

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Las eolianitas, guardianes de la historia costera

por Pablo A. Llerandi-Román

Eolianitas en Playa Mar Chiquita, Manatí, P. Rico. Foto por P. A. Llerandi-Román, julio 2011.

Las eolianitas son posiblemente las rocas más notables de la costa norte de Puerto Rico.  Afloran como montículos rocosos orientados mayormente de este a oeste a lo largo de la costa protegiéndola de la fuerza implacable del Océano Atlántico.   En lugares como La Poza del Obispo en Arecibo y Mar Chiquita en Manatí se han formado brechas entre las rocas por donde el agua de mar discurre formando pozas y playas bordeadas por eolianitas.  La superficie de estas rocas está marcada por crestas afiladas, puyas rocosas, surcos sinuosos, grietas, pozos profundos y pequeñas piscinas donde se acumula agua de mar y de lluvia como resultado de la disolución del material calcáreo que compone la roca.  También se observan moldes o huecos fósiles dejados por lo que pudieron ser las raíces de plantas, posiblemente de uvas playeras, cuando hace mucho tiempo crecían en las dunas que dieron lugar a las eolianitas.  Aquellos que han explorado estas rocas en playas como Sardinera, Montones, Jobos y Cerro Gordo conocen muy bien su majestuosidad.

Eolianitas en La Poza del Obispo, Arecibo, P. Rico. Foto por P. A. Llerandi-Román, junio 2010.

Hay afloramientos de eolianitas en otras costas de la zona del Caribe, en el sur de África y Australia, en la zona que bordea al Mar Mediterráneo y en numerosas islas alrededor del mundo.  Fue justamente al estudiar las eolianitas de la isla Santa Helena, al oeste de Angola, y las eolianitas del sur de Australia que Charles Darwin propuso en 1851 la hipótesis de que eran producto de la litificación de dunas antiguas.  Darwin notó que las eolianitas están compuestas de material arenoso originado en la zona de playa, que los granos están cementados mayormente por minerales de carbonato de calcio y que las rocas exhiben estructuras típicas de la deposición de arena en las dunas.

Hoy en día sabemos que las eolianitas son rocas sedimentarias formadas por granos de arena que originalmente fueron depositados por el viento en la zona de dunas costeras.  De ahí se origina su nombre, eolianita, que proviene de eólico o en otras palabras, una roca producto de la acción del viento.  Los detalles encontrados en los granos, fósiles y estructuras de las eolianitas nos llevan a reconstruir la historia de cambios en el nivel del mar, ambientes geológicos antiguos y climas del pasado.

Estratificación entrecruzada, Bo. Puntas, Rincón, P. Rico. Foto por P. A. Llerandi-Román, mayo 2009.

Una de las estructuras típicas de las eolianitas es la estratificación entrecruzada.  Esta estructura sedimentaria indica que los sedimentos fueron depositaron por corrientes de aire o agua.  La estratificación entrecruzada se observa en rocas formadas en varios ambientes sedimentarios.  Pero la ocurrencia de estratificación entrecruzada junto a otras estructuras clave, la textura, distribución y composición de la arena y el tipo de cemento de carbonato de calcio entre los granos generalmente indican el origen eólico de las eolianitas.

En muchas eolianitas se observan capas de arena fina mezclada con limo o arcilla y óxidos de hierro.  Estas capas no tienen las estructuras típicas encontradas en las dunas.  Los geólogos interpretan estas capas como paleosuelos, o suelos del pasado.  Los paleosuelos en las eolianitas indican que el nivel del mar estuvo por debajo de la superficie de la roca y que el proceso de formación de suelos comenzó sobre lo que era la eolianita en ese momento del pasado.

Para tener una mejor perspectiva es importante saber que los suelos necesitan lugares estables con muy poca erosión y que estén fuera del agua de mar para poder formarse a lo largo de miles de años.  La zona de playa y dunas no es un lugar ideal para la formación de suelos ya que allí la erosión y el transporte de sedimentos ocurren minuto a minuto.  Por esta razón los paleosuelos en la eolianitas son buenos indicadores de los cambios en el nivel del mar experimentados en el lugar donde se formó la eolianita.

Proceso de litificación de una duna, Bo. Bajuras, Isabela, P. Rico. Foto por P. A. Llerandi-Román, mayo 2009.

Otra forma de utilizar las eolianitas como indicadores del pasado geológico es a través del estudio de los cementos de carbonato de calcio encontrados entre sus granos.  La eolianitas contienen granos de arena calcárea, fragmentos de organismos marinos y fragmentos pequeños de rocas que se encontraban en las dunas al momento de cementarse y convertirse en roca.  El agua de lluvia, agua subterránea y el agua marina se infiltran por las cavidades (poros) formadas entre los granos.  El agua infiltrada contiene carbonato de calcio y otros componentes típicos del ambiente donde se encuentra.  Al evaporarse el agua, o debido a la alta concentración de carbonato de calcio, se forma el mineral calcita en los poros uniendo de esa manera a los granos adyacentes.  Dependiendo de la zona en donde se forme, ya sea fuera del mar, en una zona con agua subterránea cerca de la costa, o en un ambiente bajo el mar, la composición y la forma de los cristales de calcita en los poros varía, ayudando así a los geólogos a identificar el ambiente de cementación.  De esta manera, podemos reconstruir la historia de los ambientes de deposición de los sedimentos que formaron  a las eolianitas.  También podemos relacionar esos ambientes con cambios en el nivel del mar y cambios en la localización de la roca en el pasado.

Eolianita en Playa Sardinera, Camuy, P. Rico. Foto por P. A. Llerandi-Román, julio 2010.

Las eolianitas guardan innumerables historias sobre cambios en el ambiente costero, cambios en el nivel del mar, el clima del pasado y sobre la vida de organismos que vivieron en sus arenas antes de que éstas se convirtieran en roca.  Los geólogos utilizan las herramientas de la ciencia para reconstruir la historia geológica contada por las rocas.  Una historia fascinante llena de detalles ávidos de ser descubiertos por aquellos que se aventuren a explorar, con respeto y admiración, a las eolianitas.

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¿Lo que en Mona se hace, se queda en Mona?

por Daniel A. Laó Dávila

Isla de MonaUn viaje a la Isla de Mona, localizada entre la isla de Puerto Rico y La Española, es uno lleno de descubrimientos, intrigas y mitos. Uno no hace más que montarse en la lancha hacia la isla y escucha cuentos sobre la ciguapa, piratas, árboles venenosos, reptiles endémicos, mamíferos salvajes, e inmigrantes. Y sobre todo se hace la advertencia de que lo que se haga en Mona en Mona se queda.

Llegar a la isla da una sensación de alivio; ya dejas de sentir las náuseas de navegar muchas horas sobre olas grandes. Además, llegas a Playa Pájaros donde el agua es clara y la arena es limpia. Las playas están en el sur, mientras que en el norte y el este hay acantilados de hasta 90 metros de elevación. La isla es plana y tiene un área de 55 km2, casi tan grande como el municipio de Toa Baja y más grande que municipios como Hormigueros, Rincón y Cataño en Puerto Rico. Su clima es semiárido y no tiene cuerpos de agua en la superficie.  Esto es en parte por las muchas grietas en la superficie y cuevas que transportan el agua de lluvia a profundidad.

Isla de Mona está compuesta principalmente de rocas calizas y dolomías formadas entre el Mioceno medio y el Plioceno temprano en un ambiente submarino parecido al presente.  Las rocas calizas consisten en su mayoría de calcita (mineral compuesto de calcio, carbono y oxígeno) y las dolomías consisten de dolomita (mineral compuesto de calcio, magnesio, carbono y oxígeno). Estos minerales provienen de antiguos arrecifes, arcillas y varios fósiles de plantas y animales marinos. Todavía se pueden ver los fósiles y estructuras de arrecifes en las rocas de la isla.  Según varios científicos, las relaciones estratigráficas indican que la isla ha sido sumergida y expuesta varias veces durante el periodo de su formación, debido a fluctuaciones en el nivel del mar.

EstalagmitasLa isla parece un pedazo de queso suizo por tantas cuevas que tiene, especialmente en las rocas calizas. Las cuevas se formaron por la disolución de la roca caliza causada por la acidez del agua de lluvia. Dentro de las cuevas se pueden ver formaciones de estalactitas y estalagmitas formadas por la precipitación de calcita dentro de ellas. También es palpable el efecto de los humanos en las cuevas. Varias paredes tienen petroglifos hechos por los primeros habitantes y grafiti hechos por visitantes recientes. En algunos de los pisos de las cuevas se pueden ver rieles, vestigios de la minería de guano llevada acabo por europeos. Se estima que del guano de murciélagos se minó cerca de 150,000 toneladas métricas de fosfato para ser utilizado como fertilizante.

La isla fue formada por el levantamiento del suelo marino en el Pasaje de la Mona. El levantamiento ha sido tal que en la parte norte de la isla hay acantilados de 90 metros. En el camino a la Playa Sardinera, hacia el suroeste, hay peñones de roca caliza de 5 metros de diámetro que algunos científicos han pensado que fueron llevados hasta allí por maremotos. No podemos olvidar que han ocurrido maremotos asociados a terremotos en el Pasaje de Mona, como el terremoto de 1918 que afectó la costa oeste de Puerto Rico.

Parado cerca a las ruinas del faro de Mona, diseñado por Gustave Eiffel, el mismo arquitecto que diseñó la Torre Eiffel en París, pienso en todo lo que he descubierto en esta isla y llego a la conclusión de que será imposible dejar todo lo que aprendí e hice en Mona. Por lo que no cumpliré con la regla de “lo que se hace en Mona en Mona se queda”. Y menos si otros se han llevado algo, incluyendo las riquezas del guano.

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El mar se levanta

por Pablo A. Llerandi-Román

En el libro Living on the shores of Hawai’i, publicado por mi colega William Neal y sus compañeros, encontré una frase hawaiana que explica de forma sabia nuestra responsabilidad con el mar: “Mālama o kekai, kekai o ke mālama”.  Esta frase traducida al español dice: Cuida del océano y el océano cuidará de ti.  ¡Qué gran enseñanza!

Esa enseñanza nos inspira a tomar acción contra la contaminación de las aguas del mar, a limpiar las playas llenas de escombros y a velar por el uso adecuado de los recursos costeros.  Esto es bien importante y hay que hacerlo, debemos tomar acción.  Pero la enseñanza hawaiana también incluye un elemento que es difícil de observar o medir a simple vista.  Nuestras acciones diarias están cambiando la estructura y composición del océano.  En muchas ocasiones con consecuencias nefastas para los ecosistemas marinos, la zona costera y nuestra sociedad.  Uno de esos cambios es el aumento en el nivel del mar.

El nivel del mar es una medida de la elevación de la superficie del océano en el punto medio entre la marea alta y la marea baja.  Aquellos que hemos vivido cerca del mar sabemos que su nivel cambia durante periodos cortos debido a las mareas, el viento, variaciones en la presión atmosférica (ej. marejada ciclónica durante huracanes) y corrientes oceánicas.  El nivel del mar también puede cambiar debido a variaciones en el volumen de escorrentía que llega hasta el océano y a los movimientos de las placas tectónicas que producen maremotos (causados por terremotos) o variaciones en la velocidad de separación de placas en las dorsales oceánicas.

Hoy en día se mide el nivel del mar directamente mediante mareógrafos y satélites que descifran la topografía o variación en la elevación de la superficie del océano.  Así es, el nivel del mar está realmente desnivelado.  Su superficie exhibe lomas y depresiones leves debido a las irregularidades en la atracción gravitatoria ejercida sobre el océano en diferentes partes de la Tierra y a factores como las corrientes marinas y mareas.  Este hecho es un reto interesante para los científicos.  Para poder medir y entender el nivel del mar en cualquier parte del planeta necesitamos un marco de referencia.  Los agrimensores, geólogos y oceanógrafos han resuelto este problema combinando los datos de los mareógrafos y satélites con un marco de referencia matemático llamado geoide.  El geoide asume que el océano, en estado de reposo, tiene una superficie que se ajusta a la atracción gravitatoria del planeta y que no se ve afectada por las mareas ni corrientes marinas.  Esa superficie se utiliza entonces como base para medir los cambios en el nivel del mar.

El nivel del mar también ha fluctuado en el pasado.  La evidencia indirecta encontrada en las rocas sedimentarias, fósiles y sedimentos ayuda a los geólogos a estimar el nivel del mar que existía antes de que hubieran instrumentos, o humanos, para medirlo.  Por ejemplo, en el carso puertorriqueño se encuentran rocas calizas que contienen fósiles marinos.  Esos fósiles marinos evidencian que el mar ocupó ese lugar en el pasado.  Los geólogos pueden determinar con relativa certeza las capas de roca o sedimentos que representan la zona costera al estudiar el tipo de fósil y la forma, tamaño y distribución de los sedimentos.  Esos hallazgos se combinan entonces con la medición de la edad de las rocas, sedimentos y fósiles para construir una escala del nivel del mar del pasado.

Desde que se comenzaron a utilizar instrumentos para medir los cambios del nivel del mar en la década de 1870, este ha aumentado a una razón de 0.14 centímetros por año, lo que totaliza un aumento de 20 centímetros hasta el presente.  Sin embargo, el aumento del nivel del mar ha acelerado en las últimas décadas.  El Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) estima que entre 1961 y 2003 el nivel del mar aumentó a una razón de 0.18 centímetros por año.  Mediciones satelitales más recientes indican que el nivel del mar ha aumentado alrededor de 2.7 centímetros desde el 2003 hasta el presente.  Esto significa que la tasa de cambio en los últimos 8 años es de aproximadamente 0.34 centímetros por año.  En otras palabras, casi el doble de la tasa de cambio entre 1993 y 2003.

La mayor parte del aumento reciente en el nivel del mar se atribuye a dos factores: (1) la expansión del volumen del océano debido al aumento en la temperatura global (expansión termal) y (2) el agua que llega al océano producto del derretimiento de los glaciares en el mundo entero y de las capas de hielo en Groenlandia y Antártica.  De acuerdo a la comunidad científica estos dos factores se deben principalmente al calentamiento global, que a su vez es mayormente causado por las emisiones de gases de invernadero como resultado de nuestras actividades industriales.  Si no disminuimos las emisiones de gases de invernadero es muy probable que la temperatura global siga aumentando, acelerando así la tasa de cambio del nivel del mar.  De continuar el patrón de aumento en la temperatura global se espera que el nivel del mar aumente alrededor de 50 centímetros para el final del siglo 21.  Ese aumento en la elevación de la superficie del océano sería suficiente para que naciones con poca elevación sobre el nivel del mar desaparezcan, como es el caso de las Islas Maldivas en el Océano Índico, o que se vean impactadas significativamente como en el caso de Bangladesh en Asia.

El caso del Caribe no es muy diferente.  En el 2010 se publicó un estudio que incluye a las islas caribeñas como una de las cinco zonas más vulnerables al aumento en el nivel del mar en el mundo entero debido a la topografía de las islas y a su alta densidad poblacional.  Por ejemplo, las autoras del Atlas Ambiental de Puerto Rico indican que en el año 2006 Barbados tenía la densidad poblacional más alta de las Américas con 646 habitantes por kilómetro cuadrado.  Barbados es seguido por Puerto Rico que tiene una densidad poblacional de 420 habitantes por kilómetro cuadrado y 60 % de sus habitantes viven en la zona costera.

Millones de personas en el mundo entero se verán afectadas por el aumento en el nivel del mar, cuyas consecuencias incluyen: mayor erosión costera, disminución del área de playa, inundaciones costeras, intrusiones salinas en los acuíferos, pérdida de hábitat y desplazamiento de la población.  Entonces, ¿qué esperamos para tomar acción y disminuir las emisiones de gases de invernadero? ¿Qué esperamos para proteger el océano según explicado en la enseñanza hawaiana?  El futuro está en nuestras manos.  Mālama o kekai, kekai o ke mālama. 

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¿Hay petróleo en Puerto Rico?

por Daniel A. Laó Dávila

Gotas de petróleoLa riqueza que ha brindado la explotación de petróleo en países como Arabia Saudita, Qatar y Canadá y en países tan cercanos como Venezuela, Colombia, México y Cuba, ha llevado a algunas personas a preguntar si en Puerto Rico hay petróleo que pueda explotarse para utilizarse y para enriquecer las arcas del gobierno y de los ciudadanos.

La historia de exploración de petróleo en Puerto Rico comenzó cuando las necesidades causadas por la Segunda Guerra Mundial promovieron la búsqueda de combustible. En 1945 el Servicio Geológico de los Estados Unidos hizo un estudio para evaluar el potencial de petróleo de Puerto Rico. Desde el 1947 al 1960 varias compañías condujeron estudios de exploración en los valles costeros, especialmente en la costa sur. Cuatro pozos de exploración fueron barrenados durante el 1959-1960: tres pozos en el sur cerca de Ponce y uno cerca de Arecibo en el norte. Todos fueron pozos secos. La penetración máxima reportada fue de 1,800 metros a través de las rocas sedimentarias del Neógeno en la costa del norte. La exploración continuó por diferentes compañías durante el periodo 1969-1978 sin éxito.

Aunque no hubo hallazgos de reservas de petróleo, sí se encontró material orgánico en la Formación San Sebastián (rocas sedimentarias que se encuentran entre las rocas ígneas del Cretácico y las calizas del Neógeno) y pocas cantidades de petróleo en fracturas y concreciones en la zona sur central de la isla. Un pozo barrenado en 1990 en Toa Baja produjo trazas de gas natural.

El petróleo se forma debido a un proceso de enterramiento y calentamiento de material orgánico presente en rocas sedimentarias. La mezcla de  material orgánico en las rocas sedimentarias se llama: querógeno. Se forma por la descomposición de plancton y algas marinas que son enterrados entre los sedimentos y luego son atrapados cuando los sedimentos se litifican y convierten en rocas sedimentarias. Con el tiempo, más rocas sedimentarias se forman encima de esa roca fuente y su profundidad aumenta.  Al aumentar la profundidad de la roca, la temperatura y presión también aumentan. La alta temperatura y presión “cocinan” el querógeno (60°-120° C) y lo convierten en petróleo. Ese fluido, siendo menos denso que la roca, migra entre poros hasta quedar atrapado por trampas estratigráficas o estructurales.  Si el querógeno se  expone a temperaturas muy altas se descompone y no se puede utilizar. El gas natural se forma de la misma manera pero a temperaturas más altas (hasta 200° C).

Científicos han estudiado y modelado las temperaturas y edades de las cuencas sedimentarias en Puerto Rico y han determinado que las rocas del Cretácico han sido expuestas a temperaturas muy altas y las rocas del Neógeno han estado expuestas a temperaturas adecuadas o inferiores para la formación del petróleo. Las rocas con más posibilidades para su formación y almacenamiento están en las calizas del norte y sur ya que contienen el material orgánico necesario y pueden existir trampas estratigráficas en ellas. Algunos estudios ven las cuencas marinas al norte de Isla de Mona y al norte de Puerto Rico como las cuencas con más potencial para la formación de petróleo. Aún así las compañías exploradoras consideran el área de alto riesgo debido a los modelos termales de las cuencas sedimentarias.

¿Y por qué hay tanto petróleo en América del Sur y menos petróleo en el Caribe? Una diferencia muy importante entre las dos regiones es que en los campos petrolíferos de América del Sur las rocas fuentes que han sido expuestas a temperaturas adecuadas son del Jurásico. Mientras que en el área de Puerto Rico, las rocas que pudieran ser fuente de petróleo son del Cenozoico y han tenido una historia termal diferente.

La formación y preservación de petróleo depende de la historia biológica, marina y geológica de una región. Aunque estudios de exploración no han encontrado cantidades abundantes de petróleo en Puerto Rico, sí se han encontrado pequeñas cantidades. No se puede descartar que existan reservas de petróleo en la región de la isla.

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Riesgos geológicos – la recurrencia de inundaciones de los ríos

por Pablo A. Llerandi-Román

El cronista José Limón de Arce en su libro Arecibo Histórico describió los daños causados por el huracán San Ciriaco en la madrugada del 8 de agosto de 1899.  El ciclón estuvo unas 5 horas embistiendo a Puerto Rico.  Sus vientos máximos fueron de 232 km/h (alrededor de 144 mph).  Al final, unas 3,400 personas murieron y los daños a la infraestructura y cosechas de la isla fueron innumerables.  De las personas fallecidas, alrededor de 1,300 se ahogaron mayormente a causa de las inundaciones de los ríos.  Limón de Arce narra uno de estos incidentes vivamente:

“Jamás he visto cosa igual – nos decía un viejo marino, avezado a estas furias desencadenadas de los elementos – A las dos de la madrugada – expresaba – habían pasado, camino al mar, varias casas y bohíos. De la mayor parte de ellas salían gritos de personas que pedían socorro.  Una de aquellas casas llevaba los quinqués encendidos.  Pudimos ver desde el Paseo Víctor Rojas a los moradores de ella arrodillados, orando en alta voz.  ¡Era una plegaria que emanaba del alma!  ¡Era aquél un espectáculo desgarrador!”

Según los datos tomados en la Central Cambalache por el Servicio Geológico Federal de los EE.UU. el nivel del Río Grande de Arecibo subió unos 7.4 m (24.4 pies) por encima de la base de medición y su caudal fue de aproximadamente 5,522 m3/s (195,000 pies cúbicos por segundo).  ¡Esa es una gran cantidad de agua!  Es como si toda el agua que cabe en 138 marquesinas de un carro pasara por un punto del canal del río cada segundo.  En comparación, el caudal promedio en 29 años de datos es de aproximadamente 14 m3/s (504 pies cúbicos por segundo).

Casi 100 años después, durante el paso del huracán Georges el 22 de septiembre de 1998, el nivel del mismo río fue de aproximadamente 5.9 metros (19.28 pies) sobre la base de medición; su caudal no pudo medirse.  Sin embargo, una medida indirecta del caudal del Río Grande de Arecibo ese día es el hecho de que el puente de concreto sobre la boca del Río Grande de Arecibo fue destruido por la fuerza de la crecida.  Las casas y puentes construidos en las terrazas aluviales que se encuentran de 3 a 5 m sobre el nivel promedio del río en Utuado se vieron afectadas al socavarse el terreno donde se apoyaban debido a la erosión.  Los pueblos de Arecibo, Utuado y Barceloneta quedaron bajo agua, parte de la carretera número dos fue arrancada de sus cimientos en Mayagüez y el agua cubría la gran mayoría de la llanura aluvial entre Arecibo y Manatí.   Muchos otros municipios se afectaron y tuvieron pérdidas económicas cuantiosas.  Aunque no hubo muertes directamente relacionadas a Georges en Puerto Rico, las inundaciones y deslizamientos de terreno asociados con el paso del huracán en otras partes del Caribe y en EE.UU. causaron la muerte de 600 personas aproximadamente (casi todos en La Española debido a deslizamientos de terreno).

Las inundaciones de los ríos durante el paso de San Ciriaco y Georges fueron parecidas y ocurrieron aproximadamente a 100 años una de la otra.  Pudiera parecer que las inundaciones ocurren a intervalos regulares, en este caso, inundaciones grandes cada 100 años.  Esta idea puede generar una falsa sensación de seguridad en el pueblo.  Aunque son frecuentes, las inundaciones no ocurren a intervalos regulares.

Los geólogos utilizamos el término inundación que ocurre cada 100 años para referirnos a una inundación de río de una magnitud mucho más grande que las que ocurren frecuentemente cada año.   Por ejemplo, hay inundaciones de río que son de una escala mayor y podríamos referirnos a ellas como inundaciones que ocurren cada 1,000 años o cada 5,000 años dependiendo de su magnitud y frecuencia.  En general, sabemos que las inundaciones grandes ocurren menos frecuentemente que las inundaciones pequeñas.

El concepto de las inundaciones que ocurren cada cierta cantidad de años es uno estadístico y está relacionado con el intervalo de recurrencia.  En este caso, el intervalo de recurrencia representa el número promedio de años entre inundaciones de magnitud similar.  En otras palabras, el intervalo de recurrencia explica en términos generales cuantos años pueden pasar sin que veamos una inundación de una magnitud específica.  Esto no significa que inundaciones de la misma magnitud van a ocurrir solo cada cierto tiempo ya que inundaciones similares pueden ocurrir en cualquier momento que las condiciones necesarias de lluvia y escorrentía se den.

En el caso de una inundación que estadísticamente ocurre cada 100 años, su intervalo de recurrencia nos dice que inundaciones similares pueden ocurrir, en promedio, una vez cada 100 años.  Sin embargo, existe la posibilidad de que inundaciones similares ocurran en más de una ocasión durante el mismo período ya que hay una probabilidad del 1% de que ocurran cada año (porcentaje de ocurrencia calculado como 1 evento cada 100 años).  En comparación, el porcentaje de ocurrencia por año de inundaciones de menor magnitud como las que ocurren cada 2 años es 50% (1 evento cada 2 años).  Este porcentaje de ocurrencia es mayor que el de las inundaciones de mayor magnitud que ocurren cada 100 años (1%).  Los números del intervalo de recurrencia se pueden apreciar mejor en esta tabla.

Es más común que existan las condiciones naturales para que un río se desborde solo un poco, cubriendo un área de varios centímetros a varios metros cuadrados, a que se desborde cubriendo un área de muchos kilómetros cuadrados como pasó durante San Ciriaco y Georges.

Los planificadores y científicos recolectan datos que incluyen la cantidad de años con observaciones y la magnitud de las inundaciones en las estaciones de medición en los ríos.  Estos datos se utilizan para calcular el intervalo de recurrencia y así estimar la probabilidad de que inundaciones de cierta magnitud ocurran en diversas zonas.  También se utilizan para hacer mapas de riesgo de inundaciones.  Usted puede tener acceso a los datos a través del Servicio Geológico Federal de los EE.UU.  Los ríos en Puerto Rico son monitoreados constantemente y a todas horas, incluyendo mediciones que se han tomado por décadas.

El Caribe se encuentra en una zona asediada por huracanes, depresiones tropicales y otros eventos que producen una gran cantidad de lluvia.  Parte de esa lluvia se mueve como escorrentía hasta los canales de los ríos, arroyos y quebradas.  Otra parte se infiltra a través de los poros en los suelos y sedimentos y a través de las grietas en las rocas para llegar eventualmente a algún río, arroyo o quebrada.  Tenemos agua por todas partes.  Protegernos de los efectos de las inundaciones es en gran parte una cuestión de tener sentido común y de entender los conceptos básicos relacionados con el agua y la hidrología.  Conocer la magnitud, frecuencia e intervalo de recurrencia de las inundaciones de ríos en el Caribe es un factor importante en la prevención de daños.  Los ríos reclaman la tierra que les pertenece.  Nos toca a nosotros entenderlos, respetarlos y aprender a vivir como parte integral del medio ambiente.

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