The Icaiche Formation: Major contributor to the stratigraphy, hydrogeochemistry and geomorphology of the northern Yucatán Peninsula, Mexico

• Eugene C. Perry ^[1] ; Gudalupe Velazquez-Oliman ^[3] ; Rosa M. Leal-Bautista ^[4] ; Nicholas P. Dunning ^[2]
  1. [1] Northern Illinois University

     Northern Illinois University

     Township of DeKalb, Estados Unidos

     
  2. [2] University of Cincinnati

     University of Cincinnati

     City of Cincinnati, Estados Unidos

     
  3. [3] Centro de Innovación e Investigación para el Desarrollo Sustentable
  4. [4] Centro de Investigación Científica de Yucatán

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• Localización: Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, ISSN-e 1405-3322, Tomo 71, Nº. 3, 2019, págs. 741-760
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • La Formación Icaiche: Un contribuyente importante a la estratigrafía, hidrogeoquímica y geomorfología del norte de la peninsula de Yucatán, México
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• Resumen
  • español

    La Formación Icaiche Paleoceno-Eoceno aflora en la zona sur de los estados mexicanos de Yucatán, Campeche y Quintana Roo. Abarca más de 10000 km2 y se caracteriza por capas de depósitos de yeso. Esta formación ha sido poco estudiada ya que el afloramiento se presenta en un área con limitado acceso, limitada población y reducida actividad económica. Estas circunstancias están directamente relacionadas con la presencia de sulfato disuelto en el agua subterránea, consecuencia de la erosión y disolución de los depósitos de yeso de la Formación que afectan las condiciones químicas del agua útil, generando poco interés de la población por establecerse en esta zona. La Formación Icaiche ocupa una zona considerable del área fisiográfica conocida como Región Interior Elevada (Elevated Interior Region [EIR]) de la Península de Yucatán, la cual incluye terrenos ocupados por los Mayas, con cierto éxito por casi dos mil años y que fueron finalmente abandonados para el 950 CE. Estudios arqueológicos han señalado que las condiciones de apogeo en esta región se dieron cuando los mayas usaron y adaptaron las depresiones kársticas de la zona, denominadas “bajos”, como los principales suministros de agua. Incluso el aprovechamiento de los sedimentos arcillosos de la zona permitió la construcción de sistemas de almacenamiento y de transporte del agua. Sin embargo, esto no fue constante debido a la alta solubilidad del yeso que predomina en los afloramientos de la Formación Icaiche. Esta formación tiene influencia en las características de permeabilidad de la zona y en las características hidrogeológicas y geomorfológicas tanto en superficie como en las secciones no afloradas de la Formación. Sin embargo, su importancia no ha sido reconocida ni la hidrogeoquímica que puede presentar los flujos subterráneos en la Península de Yucatán. En este trabajo se propone que la disolución del sulfato de calcio (yeso) seguida por los procesos de colapsos kársticos generaron: 1) la formación de poljes (depresiones kársticas elongadas que se presentan como valles cerrados) que aparecen en las márgenes este y oeste de la EIR; 2) la formación de geoformas kársticas profundas que se presentan en la zona norte-central del estado de Yucatán; y 3) la formación de las irregularidades (extensive brecciation of rock), así como la variación hidrogeoquímica de los flujos subterráneos en la margen este de la EIR (entre Lago Chicancanab y la Formación Felipe Carrillo Puerto en Quintana Roo. Así mismo, se sugiere que los sedimentos arcillosos formados durante los procesos de erosión de la Formación Icaiche y su posible mezcla con depósitos de sílice del impacto del Chixchulub pudieron afectar la permeabilidad de las rocas sedimentarias de origen marino del post-Eoceno, posiblemente incluyendo las facies locales de la Formación Felipe Carrillo Puerto que se presentan en el margen sureste de la Península. Lo anterior resultó en un material con baja permeabilidad para la zona sur de la parte mexicana de la península de Yucatán comparada con la zona norte cuya permeabilidad permite la presencia del lente de agua dulce que se superpone a la intrusión salina.

  • English

    The Paleogene-Eocene Icaiche Formation, which contains bedded gypsum deposits that cover an estimated minimum area of 10000 km2, is located in the southern parts of the Mexican states Yucatan, Campeche and Quintana Roo. The formation has been little studied because it crops out in an area with limited access, few people, and little economic activity. Low population density is a consequence of the sulfate-contaminated water that is produced during weathering and dissolution of the gypsum deposits in the formation. The Icaiche Formation occupies a considerable part of the physiographic area known as the Elevated Interior Region (EIR) of the Yucatán Peninsula, which encompasses a terrain that the Maya occupied with varying success for almost two millennia and finally almost completely abandoned by about 950 CE. During their tenure, the Maya survived and at times prospered in this region of unpalatable groundwater by using and adapting natural depressions (called bajos) for water supply and, somewhat later, by using abundant impermeable local clays in construction of dams and ingenious systems for water storage and transport. Because of the relatively high solubility of gypsum, the Icaiche Formation has had an outsize influence on hydrologic and geomorphic features and groundwater geochemistry beyond where it crops out and into parts of the Yucatán Peninsula where it is present in the subsurface, particularly those places where it encounters flowing groundwater. In this study, we propose that gypsum dissolution, followed by collapse of overlying rock, was important in: 1) the formation of poljes (large, partly or completely enclosed karst basins with flat floors and interior drainage) along the east and west margins of the EIR; 2) the development of deep karst in north central Yucatán state; and 3) the formation of irregular terrains, extensive brecciation of rock, and highly varying water quality in the area at the eastern margin of the EIR (between Lake Chichancanab and Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo). Argillaceous sediment released during weathering of the Icaiche Formation, perhaps mixed with siliceous components of impact deposits from the Chicxulub Impact may have affected the permeability of post-Eocene marine sedimentary rocks, perhaps including local facies of the Carrillo Puerto Formation, formed on the southeast margin of the Peninsula. The resulting rocks have markedly lower permeability than rocks of the more northerly lowlands of the Mexican portion of the Yucatán Peninsula that host a pervasive fresh water lens overlying a saline intrusion.