¿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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Los archivos de los huracanes

por Daniel A. Laó Dávila

Huracán IreneEl reciente paso del huracán Irene por Puerto Rico y la costa noreste de los Estados Unidos de América (EE.UU.) causó inundaciones, daños a edificaciones y al menos 45 muertes. Las pérdidas económicas son estimadas en $40,000 millones en EE.UU. y entre $70 a $150 millones en Puerto Rico.  Estos datos nos recuerdan lo dañinos que pueden ser los huracanes y la necesidad de aprender más sobre su actividad.

Algunas personas se impresionaron al ver un huracán afectar el noreste de EE.UU. Sin embargo, archivos escritos indican que huracanes dañinos ya habían pasado por esa región anteriormente. Los archivos históricos del Caribe, de más de 500 años, también mencionan eventos huracanados.  Pero ¿habrá algún archivo geológico que guarde la información de pasados huracanes, incluso de huracanes ocurridos antes de los archivos históricos?

LagunaLa respuesta según los geólogos es: sí.  Los fuertes vientos y las lluvias de los huracanes producen inundaciones costeras que a su vez transportan sedimentos que son depositados en lagunas costeras. Estos sedimentos son de tamaño grueso  (arena gruesa y grava) y se pueden distinguir de los sedimentos finos (arena fina, limo y arcilla) que comúnmente se depositan en estas lagunas. Varios estudios han encontrado depósitos sedimentarios que son interpretados como depósitos causados por tormentas en el pasado. Para lograr estos estudios, los científicos barrenan los sedimentos en diferentes lugares de las lagunas y estudian los sedimentos, analizando sus tamaños, composición y el grosor de las capas sedimentarias. También utilizan técnicas de isótopos radioactivos para fechar el 14C en materia orgánica (como pedazos de madera) con el propósito de identificar cuando ocurrió la tormenta. A veces se puede relacionar depósitos de sedimentos específicos con huracanes mencionados en los archivos históricos. Además, los científicos comparan entre si las capas sedimentarias encontradas en diferentes barrenos para conocer la dirección desde donde vinieron los sedimentos.

Utilizando este método, los científicos han descubierto depósitos sedimentarios formados por tormentas en lagunas costeras de Alabama, Florida, Rhode Island, Nueva Jersey, Nueva York y Puerto Rico.  Se estima que la mayoría de estos huracanes fueron de categoría 3 o mayor debido a las inundaciones que son necesarias para rebasar las elevaciones estimadas de las barreras naturales alrededor de las lagunas costeras. Datos de 14C sugieren que depósitos sedimentarios relacionados a huracanes fueron depositados en diferentes años en el pasado, siendo 2,200 años antes del presente el depósito más antiguo registrado en Nueva York.

Estos depósitos sedimentarios indican que huracanes fuertes han ocurrido en los últimos 2,000 años en lugares tan al norte como el noreste de EE.UU. Además, los depósitos ayudan a comparar la actividad ciclónica en el pasado con la actividad ciclónica en el presente. Varios científicos han utilizado esta información para contestar preguntas sobre el clima.  Por ejemplo, ¿cuáles son los factores climáticos que influyen en la intensidad de la actividad huracanada?  Algunos autores mencionan la latitud de la Corriente en Chorro como un factor importante. Sin embargo, estudios en Laguna Playa Grande en Vieques, Puerto Rico sugieren que la Oscilación del Sur de El Niño y el Monzón del Oeste de África han controlado la actividad huracanada de los últimos 5,000 años.

Las lagunas costeras son los archivos geológicos de los huracanes. La información guardada allí muestra cuán comunes son los huracanes en áreas fuera de los trópicos, los cambios en intensidad huracanada a través del tiempo y los factores que afectan estos cambios. En este aspecto vemos un claro ejemplo de como la geología y la climatología están interrelacionadas.

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Riesgos geológicos – las lecciones del deslizamiento de Mameyes

por Pablo A. Llerandi-Román

Los eventos ocurrieron en septiembre, octubre y noviembre de 1985.  Latinoamérica se llenó de dolor por la desgracia sufrida por miles de familias que vivían en esa delicada y congestionada intersección entre la infraestructura urbana y las zonas de riesgos geológicos.  Un terremoto en México, un deslizamiento de tierra en Puerto Rico y una erupción volcánica en Colombia les costó la vida a unas  30,000 personas.  Otras 150,000 personas se vieron afectadas por estos eventos geológicos (ver datos).

El deslizamiento de tierra en Puerto Rico ocurrió el 7 de octubre en el Barrio Mameyes de Ponce.  Una onda tropical estacionaria (llamada Isabel) produjo cerca de 560 mm de lluvia en 24 horas (~70 mm en una hora) propiciando la infiltración de una gran cantidad de agua a los estratos de rocas calizas en la zona.  Esto causó que entre las 3 y 4 AM se deslizaran unos bloques de 12 m de grosor pendiente abajo sobre estratos inclinados en la misma dirección de la pendiente del monte.  Algunos bloques se desprendieron, se fragmentaron y bajaron dando tumbos.  Luego, el agua saliendo de una tubería rota propició flujos de derrubios y de lodo.  Al final, 120 casas fueron destruidas y alrededor de 130 personas fueron reportadas muertas.

La posibilidad de un deslizamiento no había pasado desapercibida. Mameyes estaba incluido en un mapa de susceptibilidad de deslizamientos de tierra como una zona de riesgo moderado antes de que ocurriera el evento.  Este tipo de mapas explica cuan posible es que ocurra un deslizamiento. Desafortunadamente, en octubre de 1985 la susceptibilidad a deslizamientos de tierra en Mameyes era relativamente alta.  M. C. Larsen explica las razones para la alta susceptibilidad a deslizamientos así: (1) a la hora del evento las personas no tuvieron muchas oportunidades para protegerse ya que estaban durmiendo; (2) la mayoría de las casas se construyeron sin seguir los códigos de construcción o planificación; (3) muchas casas tenían pozos sépticos que descargaban sus fluidos al terreno infiltrándose hasta los estratos más impermeables. Este proceso, junto al agua de lluvia que penetró al terreno, contribuyó a formar la zona de falla del deslizamiento.  Finalmente, (4) una tubería rota en la parte alta del monte vertió unos 4 millones de litros de agua en el área del deslizamiento y (5) la geología del área, con los estratos inclinados pendiente abajo, contribuyó a que los bloques se deslizaran.  Hasta esa fecha el gobierno de Puerto Rico no tenía un programa de educación sobre riesgos geológicos ni había un plan concreto para prevenir, mitigar o recuperarse de un desastre como el de Mameyes.  Es importante investigar la situación actual y tomar las acciones pertinentes para mejorarla.

Hay varios factores básicos que juegan un papel importante en la ocurrencia de deslizamientos de tierra.  Entre estos se encuentran: la meteorización, erosión y fracturación de las rocas, la gravedad, el agua, la inclinación de la pendiente y por supuesto, la geología del área.

Una vez las rocas comienzan a meteorizarse se hacen susceptibles a los efectos de la erosión, los deslizamientos de tierra y desprendimientos de rocas.  La constante influencia de la gravedad hace que las rocas y masas de tierra se deslicen pendiente abajo o que se desprendan y caigan de los afloramientos rocosos.

El agua, como pasó en Mameyes, se infiltra en las fracturas y grietas de la roca y en los poros de los sedimentos.  Una vez en las grietas de las rocas y poros de los sedimentos el agua ejerce una presión significativa que disminuye la fricción entre los bloques de roca y granos de sedimentos facilitando así su deslizamiento pendiente abajo.  El efecto del agua es como el de una cuña que separa los granos o bloques unos de otros, reduciendo así la fricción y facilitando el inicio de los deslizamientos.  Además, el agua puede socavar la base de las pendientes, y mediante su efecto erosivo puede aumentar el tamaño de las grietas y cavidades en la roca y sedimentos creando inestabilidad en la pendiente.  Si no hay agua en el material la fricción entre los granos o bloques de roca aumenta, reduciendo así la posibilidad de que ocurra un deslizamiento.

La inclinación de la pendiente es un factor importante para producir un deslizamiento. Mientras más inclinada sea la pendiente mayor probabilidad habrá de que el material en la pendiente se deslice o caiga (rodando o dando tumbos si son bloques largos y angulares).  Materiales como las rocas y sedimentos cohesivos son estables en una pendiente hasta el punto en que el material ya no es capaz de resistir la ruptura.  Una vez ese punto se sobrepasa el material se moverá pendiente abajo.  En materiales granulares como la arena, la presencia de agua y el tamaño y angularidad de los granos determinan el ángulo máximo de la pendiente antes de que el material de deslice o fluya (ángulo de reposo).  Si hay mucha agua en materiales granulares estos pueden comportarse como fluidos, moviéndose pendiente abajo bien rápidamente.

Se pueden estudiar los deslizamientos de tierra de manera informal y de forma sencilla con arena seca, húmeda y saturada.  ¿Cuál tiene el ángulo de reposo más alto? ¿Cuánta agua se necesita en la arena para que esta se comporte como un fluido?  ¿Cómo compara esto con lo que ocurre en la naturaleza?

Al reflexionar sobre los efectos del huracán Irene en el Caribe y Norteamérica hay que recordar lo que ocurrió en 1985 y en eventos similares (Mitch).  Una de las principales lecciones que nos dieron esos eventos es que debemos mejorar nuestro conocimiento sobre los riesgos geológicos con los cuales vivimos.  La educación es clave para mejorar el entendimiento de los riesgos y la vulnerabilidad al desastre. El conocer la causa, los procesos y los efectos ambientales y sociales de las inundaciones, terremotos, maremotos, deslizamientos de tierra, erosión costera y erupciones volcánicas nos ayuda a entender nuestro entorno, a planificar mejor y a prevenir desastres mayores.  De esta forma salvaguardamos la vida, los recursos y la infraestructura.  La Organización de Estados Americanos indica que el manejo de riesgos efectivo no se logra tomando acción únicamente antes, durante o después de un fenómeno geológico.  Manejar riesgos es un trabajo continuo que se desarrolla a largo plazo, incluyendo la elaboración de estrategias para adquirir conocimiento geológico.  Por esa razón, en este blog continuaremos educando sobre los riesgos y procesos geológicos que afectan a nuestra sociedad y al mundo entero en artículos futuros.

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La serpentinita en los bosques de Puerto Rico

por Daniel A. Laó Dávila

Los bosques de Maricao y Susúa, en el suroeste de Puerto Rico, son únicos en la isla debido al clima y la geología donde se ubican. El Bosque de Maricao es un bosque húmedo que se encuentra en una elevación de 150 a 900 m y tiene una precipitación promedio de 2,540 mm al año. El Bosque de Susúa también es húmedo y se encuentra de 80 a 473 m de elevación con una precipitación promedio de 1,413 mm al año. Aunque el 85-90% de sus territorios yacen sobre serpentinita, ambos bosques contienen gran variedad de flora y fauna.

La serpentinita es una roca verdosa, azulosa y grisácea, muy quebradiza y exhibe diferentes texturas. Está principalmente compuesta por minerales de serpentina (lizardita, crisotilo y antigorita); minerales muy pequeños que sólo se pueden identificar con equipo de laboratorio.

La serpentinita es una roca metamórfica. O sea que antes era otra roca; en este caso una roca ígnea llamada peridotita.  La historia de la serpentinita comienza en el manto de la Tierra, a 5 km de profundidad, y termina en montañas de la superficie terrestre.  Los minerales que componen la peridotita, como olivinos y piroxenos, se formaron en el manto al enfriarse el magma.  Luego se transformaron a los minerales de serpentina al ser expuestos a agua con temperaturas mayores de 100° C.

Un evento de colisión en el borde de la Placa del Caribe hizo que la peridotita se elevara, interaccionara con el agua y se convirtiera en serpentinita. La colisión fue de tal envergadura que transportó la serpentinita de su profundidad original hasta su actual localización en la corteza terrestre.

El proceso de metamorfismo de peridotita a serpentinita es uno que cambia las propiedades físicas de la roca. La roca serpentinizada termina siendo menos densa y muy fracturada.  Las fracturas que actualmente se ven en la roca se formaron durante alteración de sus propiedades físicas y por eventos de deformación causados por movimientos de placas tectónicas. Estas fracturas, unidas a las lluvias torrenciales y las inclinaciones de las pendientes, hacen que los bosques sean propensos a deslizamientos de tierra.

La meteorización de la serpentinita crea un suelo poco común, bajo en nutrientes esenciales (nitrógeno, fósforo, potasio y calcio) para las plantas y alto en metales (hierro, cromo, níquel, y cobalto) posiblemente tóxicos para las plantas. Sin embargo, muchas plantas, arbustos y árboles raros y endémicos que crecen en los bosques de Maricao y Susúa se han ajustado a las condiciones de este suelo. Y en este ambiente viven especies de reptiles, aves y murciélagos que en algunos casos son endémicas del área.

La combinación de un clima tropical con una historia geológica de procesos ígneos, metamórficos y tectónicos, han producido unos bosques únicos de alto valor ecológico, económico y cultural para el disfrute de todos.  Mientras más aprendamos de estos procesos, más podremos apreciar de su valor.

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La naturaleza de las ciencias terrestres y la geología

por Pablo A. Llerandi-Román

– ¿Y acaso eso importa para algo? – preguntó una estudiante durante una clase para futuros maestros de ciencia. Discutíamos el uso de isótopos estables de oxígeno en los estudios sobre el cambio climático global. Quizás la pregunta surgió por la dificultad en entender el concepto; aunque de seguro hay otras razones. Yo prefiero explicarlo como un llamado urgente para que los educadores reflexionemos sobre el significado de las ciencias terrestres, sobretodo en el desarrollo de destrezas y conocimiento científico.

Las ciencias terrestres incluyen a un grupo de disciplinas que enfatizan el estudio de los componentes abióticos de la superficie del planeta y su interior. Una de sus características principales es que las ciencias terrestres examinan las interacciones entre los grandes sistemas terrestres: (1) la geósfera, que incluye las rocas, los materiales que las originan y sus productos; (2) la biósfera, que incluye a los organismos vivos; (3) la hidrósfera, que incluye el agua en todos sus estados a través del planeta; y (4) la atmósfera, compuesta de la capa de gases que rodea el planeta e interacciona con los otros sistemas. Las ciencias terrestres también estudian la relación entre los seres humanos y su medio ambiente y utilizan a la astronomía y ciencias espaciales en la comprensión de la Tierra y su evolución en el espacio y tiempo.

La geología estudia principalmente a los sistemas terrestres que operan e interaccionan con la geosfera. La geología no representa a un grupo de disciplinas similares tal como lo hacen las ciencias terrestres, sino que utiliza los conocimientos de disciplinas tales como la física, matemáticas, biología y química para desarrollar su propio sistema de principios científicos. Claro está, hay una conexión fuerte entre las ciencias terrestres, la geología, las ciencias básicas y las ciencias sociales, por lo que hacer una distinción entre éstas disciplinas puede ser un trabajo difícil.

¿Qué tipos de destrezas y conocimientos se desarrollan al enseñar y aprender sobre ciencias terrestres y geología?

Enseñar ciencias terrestres es ideal para establecer una visión integrada de las ciencias y para el desarrollo de destrezas de pensamiento fundamentadas en el estudio de sistemas. Los científicos terrestres ven a la naturaleza como un sistema dinámico en continuo proceso evolutivo. En el caso de los geólogos, para poder entender a la naturaleza y las relaciones entre sus sistemas utilizamos procedimientos empíricos (cuya base es la experiencia directa) que destacan el estudio histórico, la interpretación y la experimentación. Cuando hacemos investigaciones de campo, nuestro objetivo principal es descubrir, tal cual detectives forenses, como la Tierra y otros planetas han estado evolucionando.

Desde el punto de vista práctico, generalmente desarrollamos varias hipótesis basadas en la observación, descripción y clasificación detallada de materiales y procesos. Luego, estas hipótesis son sujetas a pruebas rigurosas, incluyendo nuevos estudios de campo, estudios en el laboratorio y elaborando modelos matemáticos y geofísicos que generalmente nos llevan a descubrir nueva evidencia. Al final hay que comunicar nuestros resultados. Esto se hace mayormente en publicaciones científicas especializadas de circulación limitada (mayormente entre científicos), mediante charlas en conferencias y a través de la investigación científica y enseñanza en las universidades.

Admito que este proceso de comunicación científica puede ser un obstáculo para las personas que no son especialistas o que no tienen acceso a la información. Sin embargo, hay varios grupos de científicos que han entendido esta necesidad y han comenzado esfuerzos dirigidos a comunicarse efectivamente con el público (Ej. Ciencia PR). En nuestro caso, ésta es la razón por la cual decidimos comenzar este blog, para hacer a las ciencias terrestres y a la geología más accesibles al público en general.

¿De dónde surgen las ideas sobre la naturaleza de las ciencias terrestres y la geología?

Surgen del trabajo mismo de los científicos terrestres y los geólogos. Algunos autores lo han explicado más formalmente. Por ejemplo, T. C. Chamberlin (fundador del Journal of Geology) escribió sobre el concepto de “hipótesis múltiples” a finales del siglo XIX (vea este artículo reimpreso en Science, New Series, Vol. 148, No. 3671; May 7, 1965). Charles R. Ault y algunos de sus predecesores presentaron el concepto “retrodicción” como una de las características más notables de la geología. En otras palabras, “retrodecir” es predecir lo que ha ocurrido a través del tiempo geológico, o explicar lo que ya ha pasado utilizando la evidencia recolectada en el campo y en el laboratorio. Otros como Robert Frodeman y Carol Cleland han recalcado el aspecto interpretativo de la geología y explican que es necesario entender los procesos terrestres a través de la vastedad del tiempo geológico, lo que hace de la geología una ciencia única.

Por último, es importante reconocer que en las ciencias terrestres y la geología no solo se utilizan procedimientos interpretativos e históricos. La parte experimental y la elaboración de modelos son de suma importancia. Por ejemplo, los geólogos marinos, ingenieros geológicos, biogeoquímicos, glaciólogos, sismólogos, geofísicos y petrólogos comúnmente realizan experimentos y desarrollan modelos para lograr aprender sobre los materiales terrestres y para entender y predecir los procesos que afectan nuestro planeta.

Los Estándares de Contenido y Expectativas de Grado del Programa de Ciencias, publicados en el 2007 por el Departamento de Educación de Puerto Rico, explican que aprender sobre la naturaleza de las ciencias es parte integral de la educación científica de nuestros estudiantes. Al entender la naturaleza de las ciencias brindamos calidad a nuestra experiencia de vida y logramos conocer a las ciencias y a los científicos de forma profunda. Esto nos ayuda a tomar decisiones correctas, fundamentadas en datos científicos, a la hora de manejar nuestros recursos naturales y de legislar a favor del medio ambiente, del desarrollo sostenible y de nuestros ciudadanos.

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La tragedia en Japón

por Daniel A. Laó Dávila

El terremoto de magnitud 8.9 de 11 de marzo de 2011 en Japón ha demostrado una vez más cuan potente es la energía liberada por los movimientos de las placas tectónicas. Las ondas derrumbaron edificios, activaron deslizamientos de tierra, movilizaron sedimentos saturados hacia la superficie, rompieron tuberías de gas natural provocando fuego, rajaron reactores nucleares liberando radiación al aire, y destrozaron carreteras. Además, el movimiento de falla que produjo el terremoto, también desplazó el suelo marino y produjo un maremoto que destrozó pueblos costeros. Hemos visto las terribles imágenes en televisores y computadoras. Se pronostica que más de 10,000 personas han fallecido debido a estos fenómenos geológicos.

En este caso, los datos sismológicos sugieren que una falla inversa en la placa Euroasiática a ~20 km de profundidad rompió a consecuencia de los esfuerzos entre esa placa y la placa del Pacífico. Más de 100 réplicas han sido localizadas por el Servicio Geológico de los Estados Unidos y muchas más se esperan.

¿Qué debemos hacer ahora? Lo primero es ayudar a los perjudicados en Japón. Cremar a los muertos y ayudar a los vivos. Muchos necesitan comida, agua, energía, hogar y alivio de la ansiedad. Segundo, debemos imaginar que lo mismo podría ocurrir donde vivimos y planificar para disminuir los daños y pérdidas que ocurrirán en un evento similar. He oído decir que Japón es el país más preparado en mitigación de terremotos y maremotos. Eso quiere decir que un evento similar en países menos preparados puede encadenar un desastre de mayores proporciones (Haití en el 2010 con más de 230,000 muertos). Está en nuestras manos y mentes el bienestar de nuestro país. Hacer nada es igual a ser responsable de la muerte de nosotros mismos.

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