Descifrando la geología de Isla de Mona

Por: Wilson R. Ramírez Martínez, PhD

Para todo el que ha vivido la experiencia, es impactante comenzar a ver, en el horizonte, una superficie totalmente plana luego de haber navegado por horas en el Canal de la Mona. En este momento, en la mente de muchos de nosotros, o tal vez de todos, comienzan a surgir todo tipo de preguntas. ¿Cómo se formó la isla? ¿Por qué es plana? ¿Cómo y por qué se formaron tantas cuevas en la isla? No pude resistirme al llamado y hoy comparto con ustedes algunas de las cosas que he aprendido de mis colegas geólogos y de mis propias investigaciones durante los últimos 15 años. No somos muchos los que hemos trabajado en la geología de Isla de Mona. La isla presenta serias dificultades logísticas para la investigación. De hecho, muchas de las ideas sobre la geología de la isla han resultado incorrectas debido a la falta de inspección y de reconocimiento visual en el campo.

Es indispensable conocer la edad geológica de la isla para poder entender cómo se formó. Clifford Kaye (1959) inspeccionó organismos microscópicos (foraminíferos) que se depositaron durante la formación de las rocas y se preservaron como fósiles. Las especies de foraminíferos (organismos unicelulares que producen esqueletos de carbonato de calcio), identificadas por Kaye, revelaron fechas entre los 11 a 16 millones de años. Luis Gonzáles y su grupo de investigación (1990 y 1997) estudiaron fósiles de corales que revelaron fechas entre los 5 a 11 millones de años.

Los estudios examinaron diferentes localidades y diferentes organismos, por lo que es natural que hayan proporcionado diferentes tiempos. Ambos estudios combinados sugieren que los depósitos calcáreos, que hoy día forman la isla, se comenzaron a depositar alrededor de 16 millones de años atrás, y se estuvieron depositando hasta hace unos 5 millones de años, cuando terminó su deposición. Por lo tanto, el proceso de deposición de las rocas se tardó 11 millones de años en el pasado.

Investigaciones sobre la evolución tectónica del Caribe, por Burke (1988) y James Pindell (1993) y sus colaboradores, combinadas con medidas del movimiento tectónico actual en las islas del Caribe (GPS) por Pamela Jansma y Glen S. Mattioli (2005) y sus colaboradores, proveen un marco tectónico para insertar la formación de la isla en tiempo y en espacio. El choque de la Placa Tectónica del Caribe con el Banco de las Bahamas (aproximadamente 50 millones de años atrás) causó una reorganización del margen tectónico entre la Placa Tectónica del Caribe y la Placa Tectónica de Norte América. Como consecuencia de esto, y durante decenas de millones de años, Puerto Rico y la República Dominicana se han estado moviendo hacia el este a diferentes velocidades relativas (milímetros por año). Este proceso ha causado una extensión de la plataforma marina entre Puerto Rico y la República Dominicana que ha roto (fallas normales) la plataforma en bloques. Hacia el norte, la extensión ha producido una trinchera o fosa marina (Fosa de Mona) y hacia el sur ha causado el levantamiento de bloques. Isla de Mona y Monito representan bloques de la plataforma marina entre Puerto Rico y la República Dominicana que han sido levantados por este proceso y están delimitados por fallas normales casi verticales. Cuatro columnas verticales de decenas de metros medidas (año 2000), en los acantilados de la costa norte, proveyeron información que corrobora este modelo. Encontramos (Ramírez y otros, 2008) una sucesión de comunidades de organismos de aguas profundas (heterozoarios) a organismos de aguas más llanas (fotozoarios). También, se corroboró la presencia de muchos de los foraminíferos fósiles usados por Kaye para determinar la edad de la isla.

Los arrecifes fósiles forman gran parte de la unidad calcítica en el tope de la isla (Caliza de Lirio). Según Gonzáles (1997), existió un arrecife de barrera al sur de la isla que protegía áreas lagunares localizadas al norte de esta, donde no habían arrecifes. Extensos y numerosos arrecifes fósiles preservados en la costa norte de la isla, identificados durante nuestros estudios de campo, hacen necesario el modificar el modelo presentado por Gonzáles. La estudiante Alejandra Rodríguez se encuentra en la Universidad de Kansas haciendo su maestría bajo la supervisión de Gonzáles y mi persona. Parte de su trabajo consistirá en refinar el modelo previo de Gonzáles con nuevos datos. El

Nivel del mar Ambiente vadoso Nivel freático

Dolomitización

Formación de cuevas

Lente de agua dulce

Ambiente freático meteórico

Zona de mezcla salobre

Agua marina

Ambiente freático marino Agua marina

Al mezclarse agua marina con agua meteórica, el agua producida resulta subsaturada con respecto a la calcita (CaCO3). Esto causa disolución de la roca calcítica, lo que forma las cuevas. El agua salobre producida posee propiedades que fomentan la dolomitización. Algunas de estas son: la fuerza iónica del agua marina disminuye, el agua marina provee magnesio y desaparece la competencia con calcita.

N

El mapa muestra las placas tectónicas y las islas. Se puede observar las islas de Puerto Rico y la República Dominicana y entre estas se encuentra Isla de Mona y la Fosa de Mona.

modelo, probablemente, presentará la Isla de Mona con arrecifes alrededor de casi toda su periferia con una laguna arrecifal en el centro y arrecifes de parcho dentro de la laguna.

Kaye (1959) reportó que la isla está compuesta de dos formaciones de roca caliza y una discordancia entre las dos unidades. Sugirió que la discordancia se formó debido a una exposición de las rocas de la formación inferior causada por una baja en el nivel del mar relativo. Luego de haber quedado expuesta, la isla se sumergió de nuevo y se deposita la formación en el tope de ella, creándose una discordancia entre las dos unidades. Hoy día sabemos que los aspectos actuales de las dos unidades que Kaye reconoció (Dolomita de Mona y Caliza de Lirio), incluyendo la aparente discordancia entre ellas, se deben a alteraciones (diagénesis) que las rocas han sufrido luego de que se depositaron. Es de esperar que estas rocas hayan sufrido diagénesis desde que se depositaron decenas de millones de años atrás.

Nuestros estudios petrográficos, combinados con los de nuestros colegas (Briggs, 1974 y Gonzáles et al., 1997), han ofrecido información que nos ayuda a refinar ideas previas sobre la evolución geológica de la isla. Al estudiar, detalladamente la petrografía de la roca, encontramos que hay una transición gradual tanto en los fósiles presentes como en la dolomita entre las dos unidades. No obstante, esta transición gradual es interrumpida por la presencia de las cuevas entre las dos unidades, lo que da la impresión de que existe una discordancia. La dolomita se encuentra sustituyendo la matriz de la roca y algunos de los fósiles. Esto nos indica que la dolomita se formó después que se formaron las rocas por un proceso de reemplazo del material original depositado. Análisis de isótopos de estroncio, en dolomitas colectadas durante nuestro muestreo, en la costa norte, sugieren edades de dolomitización de entre 8 a 5 millones de años (Ramírez et.al., 2008). Gonzáles (1997) obtuvo fechas de dolomitización entre 9 y 12 millones al sur y al este de la isla.

La dolomita (CaMg(CO

3)2) es un mineral enigmático. No sabemos a ciencia cierta cómo se depositaron cientos de metros de grosor y cientos de millas de distancia de dolomitas en el récord geológico. Isla de Mona es uno de esos casos. No se ha podido sintetizar dolomita en el laboratorio

usando temperaturas y presiones de la superficie de la tierra y de las aguas naturales. Luego de muchos años de estudiar la petrografía y la geoquímica de las dolomitas de Isla de Mona y combinarla con la geología y la historia geológica de la isla, creemos que el proceso de reemplazo (dolomitización) ocurrió en aguas salobres muy lentamente. El proceso por el cual ocurre la dolomitización en aguas salobres fue discutido por Khosrow Badiozamani (1963). El agua salobre induce la dolomitización, pero a la vez es extremadamente corrosiva para la calcita (CaCO3). Por lo tanto, el proceso explica la formación de las dolomitas y de las cuevas. En la interfase entre mar y tierra, se mezclan diferentes tipos de aguas (vadosa, freática y marina) creando el agua salobre. Frank y su equipo de trabajo (1998) propusieron que las cuevas se formaron en la periferia de la isla al nivel del mar en esta interfase.

No está claro si la formación de las cuevas y las dolomitas ocurrió simultáneamente o no. Panuska y su equipo de trabajo (1998) determinaron, por medio de paleomagnetismo (disciplina que estudia los campos magnéticos inducidos por el planeta Tierra, que quedan grabados en las rocas), que gran parte de la Cueva del Alemán ya estaba formada 2 millones de años atrás. En nuestras investigaciones de la costa norte, identificamos rocas (breccias) compuestas de pedazos colapsados (clastos) del techo y paredes de las cuevas. Tanto la matriz de las breccias como los clastos están dolomitizados. Esto indica que la dolomitización ocurrió luego de que las breccias se formaron.

Todavía faltan muchas preguntas por contestar. Con la ayuda de excelentes estudiantes (Yamira Adorno, Ivelisse Camacho, Samanta Chardón, Elson Core, Jaime Fantauzzi, Rafael Morales, Marisol Ortiz, Kevian Pérez, Jannette Rivera, Vanesa Rosario, Alejandra Rodríguez, Krystina R. Scott, Keyla Sepúlveda y otros) trabajamos para descifrar la geología de Isla de Mona.

Lirio

Dolomita

La unidad inferior, Dolomita de Mona, ha sido dolomitizada en su totalidad. Los porcientos de dolomita en la unidad varían entre 50 al 100%. La unidad superior, Caliza de Lirio, está compuesta mayormente de calcita. Presenta porcientos de dolomita en su base (en el contacto con Dolomita de Mona) de hasta 40%, los cuales disminuyen gradualmente al subir en la unidad hasta convertirse en calcita pura. La formación de las cuevas entre las dos unidades y la recesión del acantilado, debido al colapso del techo de las cuevas, da la impresión errónea de que existe una disconformidad entre las formaciones.