VI. LA PROVINCIA OCEÁNICA GLOBAL Y SUS RECURSOS NATURALES

LAS ciencias, básica y aplicada, representan una verdadera inversión cuando se les planifica adecuadamente, puesto que ambas son complementarias entre sí y en conjunto aportan beneficios y conocimiento a la humanidad. Debemos tener presente que la ciencia es el enlace del hombre con la naturaleza; es una relación que requiere un orden secuencial de pensamiento y de acción: observación y registro, análisis y clasificación, e interpretación y comprobación. Cualquier cambio en este orden nos desvía del verdadero y fascinante camino que nos conduce al conocimiento de nuestra misma naturaleza.

El crecimiento actual de la población a escala mundial es del orden de 200 000 personas al día, por lo que la demanda de recursos naturales se incrementa en forma desproporcionada, con su consiguiente agotamiento, debido a la explotación irracional y al desperdicio.

Por esta razón la humanidad ha puesto, nuevamente, su atención en la provincia marina, ya que de ella depende el potencial que el mar ofrece como abastecedor de alimentos, por un lado, y de minerales y energía, por otro. De los 510 000 000 km² de la superficie total de nuestro planeta, 362 000 000 corresponden al área marina, o sea, alrededor del 71 por ciento.

La ciencia que tiene por objetivo el estudio del mar es la oceanología, una ciencia aplicada que comprende la interacción multi e interdisciplinaria de otras ciencias —específicamente de la geología, la química, la física y la biología— con el fin de entender al océano en forma integral, explotar sus recursos y definir las políticas que permitan la protección de los mares.

En lo particular, la geología marina u oceanografía geológica se enfoca al estudio del origen y la evolución de las cuencas oceánicas en su relación con los continentes aledaños, desde la zona costera hasta los fondos abisales. Para ello, es necesario identificar, caracterizar y entender los rasgos fisiográficos y geológicos mayores y menores, así como los procesos de erosión y de sedimentación, ya que todos son fundamentales en la comprensión del origen y la concentración de los recursos minerales y energéticos que el mar contiene.

Figura 23. La superficie mayor de continentes expuestos están situados en el hemisfeio norte y en contraparte, la superficie mayor del mar se ubica en el hemisferio sur. Las flechas indican la dirección del movimiento de las placas tectónicas, según datos de B. Isacks, J. Oliver y L. R.

Si observamos el mapa mundial, es evidente que los continentes y los océanos no están uniformemente distribuidos: el volumen mayor de las masas continentales se concentra en el hemisferio norte, y los océanos hacia el sur (Figura 23). De la superficie total del planeta, como ya se mencionó, más de las 3/4 partes corresponden al mar y, considerando una profundidad media de 3 800 metros, las cuencas contienen alrededor de 1 376 000 000 km³ de agua. La Cuenca del Pacífico es la mayor de todas las provincias marinas; su área en millones de kilómetros cuadrados (m. km²) es de unos 165.3 y tiene una profundidad media de 4 282 metros. El Atlántico, por otro lado, cubre una superficie de 82.4 m. km² y su profundidad media es de 3 926 metros.

El Océano Índico tiene un área de 73.4 m. km² y una profundidad media de 3 963 m. El Antártico, también conocido como Océano del Sur, ocupa una extensión de unos 35 m. km² y su profundidad varía ampliamente, según el sitio geográfico en el que esté localizado: a) Antártico-Australia, b) Antártico-Pacífico; su profundidad máxima es de 6 614 m y c) Antártico-Índico.

El Océano Ártico es el menor de los océanos, con una superficie de 14 m. km² y una profundidad que varía entre 3 400 y 4 000 metros.

Existen otros mares menores, de los que sólo se mencionarán dos como ejemplo de comparación: el Mediterráneo, con un área de 2.9 m. km² y el Golfo de California, que tiene una superficie de 0.16 m. km² y una profundidad media de 813 metros.

A las subprovincias marinas se las distingue entre sí considerando tres parámetros fundamentales: 1) distancia con la franja litoral, 2) rasgos fisiográficos y geológicos, y 3) profundidad con respecto al nivel medio del mar. Tales subprovincias se presentan en las figuras 24 y 25.

a) Franja litoral: representa la zona transicional entre el mar y el continente expuesto y comprende: lagunas, marismas, esteros, playas y otros ambientes costeros.

Figura 24. En la figura se representan las provincias fisiográficas marinas más sobresalientes en un océano en expansión tipo Atlántico. 1) Continente expuesto; 2) la zona literal, cuya planicie comprende los límites superior e inferior de las mareas diarias, pleamar y bajamar, respectivamente; 3) el borde externo de la plataforma continental tiene una profundidad promedio mundial de 130 m y en México coincide, generalmente, con la isóbata de 200 m; 4) el talud continental alcanza profundidades promedio hasta de 2 500 m; 5) la terraza de pie del talud, formada por acumulación de sedimentos entre 2 000 y 5 000 m de profundidad; 6) el fondo oceánico abisal o planicie abisal, con más de 3 000 m de profundidad, generalmente afectada por conos volcánicos y colinas de diferente origen; 7) las cordilleras o dorsales oceánicas corresponden a zonas de rompimiento y expansión del fondo oceánico

Figura 25. Perfil del lecho oceánico desde la zona litoral hasta las zonas más profundas como la abisal y la hadal; esta última a más de 10 km de profundidad asociada a las fosas o trincheras oceánicas. En la columna de agua existen tres zonas de infiltración de los rayos solares: a) la zona fótica, en la que la luminosidad solar es mayor y que cubre un tirante de agua hasta los 50 m de profundidad; b) la zona disfótica, es de baja luminosidad y varía entre los 50 y 200 m, y c) la zona afótica, que es permanentemente oscura, a más de 200 m de profundidad.

b) Plataforma continental: corresponde a 7.5% del total de la superficie de los océanos, o sea, 27 150 000 km². Fisiográficamente tiende a ser plana, aunque puede contener algunos montículos debido a crecimientos arrecifales o a erosión diferencial. Su extensión varía entre unos cuantos kilómetros y más de 1000; sin embargo, lo más común son aquellas con un promedio de 65 km de anchura, y con una inclinación, de la costa hacia el mar abierto, de entre 0.1 y 3.2°. La plataforma varía en profundidad entre 20 y 500 m, siendo el promedio global de 130 m. Particularmente en México, su borde coincide con la profundidad de 200 metros.

c) Talud continental: es el cambio de pendiente de la plataforma, y su extremo inferior es la terraza del pie del talud, a una profundidad media de 2 500 m. Corresponde a 3.3% del total de la superficie de los océanos, es decir, 11 940 000 km². Tiene una anchura que varía entre 15 y 30 km, y su rango de inclinación es muy variable, desde 3 hasta 70° o más, aunque lo más frecuente son 25°.

d) Terraza del pie del talud: es una acumulación sedimentaria de hasta 10 km de espesor. Su anchura varía entre 100 y 1 000 km; su pendiente es de menos de 1° y su superficie se ve interrumpida ocasionalmente por cañones submarinos o por volcanes no del todo sepultados. Este depósito se localiza al pie del talud continental, a profundidades que varían entre 2 000 y 5 000 m, aunque en promedio se ubica entre 2 500 y 3 000 m.

e) Fondo oceánico profundo (abisal): se ubica entre el margen continental y las cordilleras oceánicas, y conforma una superficie frecuentemente afectada por conos volcánicos y colinas de diferente origen, así como trincheras oceánicas, planicies abisales y conos volcánicos truncados, conocidos como guyots (Figura 26). Esta provincia ocupa hasta un 30% de la superficie total de la Tierra, o sea, 153 000 000 de kilómetros cuadrados.

f) Trincheras oceánicas: son expresiones fisiográficas elongadas y profundas, cuya longitud varía entre 800 y 6 000 km; su anchura tiene un rango de 40 a 120 km y su profundidad varía de 4 500 a 11 020 m, como en el caso de la Trinchera de las Marianas en el Pacífico, la más profunda hasta el momento localizada (Figura 27). De poco más de 30 trincheras exploradas, cinco rebasan los 10 000 m de profundidad. Estas fosas oceánicas se forman durante la asimilación del fondo oceánico por el continente que lo sobreyace y, en paralelo, están asociadas a cadenas de volcanes (Figuras 28 y 29).

g) Cordilleras o dorsales oceánicas: son sistemas montañosos de gran extensión que sobresalen del fondo oceánico en forma de grandes elevaciones estructurales asociadas con volcanes. Su anchura varía desde 500 hasta 5 000 km y su longitud alcanza los 65 000 km. Cubren un área de más de 100 000 000 km², es decir, 20% del total de la superficie de nuestro planeta (Figura 28). Estas expresiones estructurales oceánicas corresponden a las zonas de rompimiento y separación de las placas tectónicas de la corteza terrestre en los océanos, por lo que son cinturones altamente sísmicos y continuamente expulsan minerales polimetálicos a través de ventilas hidrotermales cuya temperatura alcanza hasta 350°C (Figura 31). Algunas cordilleras han sido asimiladas por el borde continental (que corresponde a la plataforma, el talud y la terraza del pie del talud, en su conjunto), como sucede en el Golfo de California, cuya apertura y evolución alcanzada hasta ahora se debe al proceso de asimilación mencionado, cuando la porción noroccidental de México "traslapó" a la antigua cordillera o dorsal del Pacífico oriental hace unos 30 000 000 de años (Figura 17).

Figura 26. El fondo abisal está afectado por diversos accidentes geológicos, entre otros, en esta figura se ilustran los volcanes submarinos (puntos pequeños), guyots o islas volcánicas truncadas (cruces), e islas volcánicas y volcanes continentales (puntos mayores). También se esquematizan grandes fracturas corticales oceánicas (líneas discontinuas).

Figura 27. Las trincheras oceánicas del Pacífico son expresiones fisiográficas elongadas y profundas que indican las zonas en donde la corteza oceánica es asimilada por el continente. Las flechas señalan la dirección del desplazamiento de la corteza oceánica en diferentes puntos geográficos, en los que a las trincheras se les conoce por nombres específicos.

 

Figura 28. Modelo esquematizado de la Trinchera Mesoamericana y la de Perú-Chile, en las que, por la asimilación de la corteza oceánica bajo el continente, se genera un arco volcánico de tipo regional.

 

Figura 29. Modelo esquemático de una trinchera oceánica que se formó por la asimilación de la corteza oceánica y dio origen a una cadena o arco volcánico, con un mar intermedio entre éste y el continente expuesto. Este arco volcánico es de tipo insular, por ejemplo, Aleutianas, Japón, Marianas.

Las subprovincias marinas que se describen, por su extensión y posición desempeñan un papel muy importante como acumuladoras de recursos minerales o como generadoras de los mismos. El origen y la evolución de las subprovincias están íntimamente relacionados con el continente expuesto, ya sea porque son el resultado de la acumulación de sedimentos provenientes de las masas continentales que están sujetas a los procesos de erosión o denudación de los mismos, o bien porque son acreciones de los bordes continentales y algunas de ellas también son causa de la actividad volcánica y sísmica, o asimismo de la movilidad de los continentes.

Gracias a la gran actividad orgánica y al dinamismo físico de las provincias oceánicas, se generan los hidrocarburos asociados a hidrotermalismo; los restos orgánicos se sepultan y las soluciones se precipitan en minerales. La actividad tectónica de los océanos se refleja en las zonas de mineralización que ocurren en el continente (Figura 31). Por ello, la investigación y exploración de los recursos minerales y energéticos del continente expuesto deben ir acompañadas de estudios oceanográficos para conocer sus orígenes y el porqué de sus emplazamientos en sitios locales o regionales, y no limitarse solamente a localizarlos y explotarlos. De lo contrario se cae en una simple operación de "gambusinaje", que no explica la presencia de los minerales, de los hidrocarburos y de las fuentes térmicas.

Figura 30. En la figura se esquematizan las dorsales o cordilleras oceánicas que limitan a las grandes placas tectónicas; las flechas indican la dirección de expansión y de deriva a partir de las zonas de ruptura.

Figura 31. Esquemáticamente se presentan las provincias tectónicas oceánicas y litorales en ambos márgenes continentales. En la del Golfo de México, el margen continental está en continuo rompimiento y hundimiento; en ella se acumulan minerales de placer provenientes de las rocas del continente, así como materiales útiles en la construcción, como grava, arena, limo y arcilla; en condiciones profundas existen domos salinos asociados con azufre y con hidrocarburos. En la Provincia del Océano Pacífico la corteza oceánica está en proceso de expansión a partir de la cordillera oceánica, y ha expulsado minerales hidrotermales de importante valor económico; en el margen del continente, la corteza oceánica es asimilada bajo el continente y, como consecuencia, hay actividad volcánica asociada con soluciones mineralizantes, también de alto valor económico.

El continente se está erosionando continuamente y los sedimentos resultantes son transportados por los sistemas fluviales y eólicos como partículas sólidas; otros son acarreados como soluciones, iones y coloides, hasta la zona costera, que es la franja de influencia del continente en el mar. El litoral, definido anteriormente, es una zona de acumulación de rocas, sedimentos y minerales, en forma de gravas, arenas, limos y arcillas que, conjuntamente con las conchas de moluscos y fragmentos de corales, equinodermos y otras especies calcáreas marinas, son una valiosa fuente de materiales de construcción, refractarios, cemento y otros usos industriales.

También es común explorar depósitos de minerales de placer que son muy codiciados por el hombre, de los cuales solamente se mencionan algunos como ejemplos (Tabla 1).

Los minerales que se describen y otros muchos no mencionados que ocurren como depósitos de placer en la franja costera son continuamente removidos por el oleaje, por las corrientes litorales y por las mareas. Luego son transportados, inicialmente hasta el borde de la plataforma continental y posteriormente como cascadas de sedimentos a través de cañones submarinos, hacia sitios más profundos y a lo largo del talud continental, hasta alcanzar el fondo oceánico o las trincheras oceánicas.

Estos depósitos sedimentarios, en ocasiones acompañados por minerales de placer, conforman las terrazas marinas de pie del talud continental y continúan siendo acarreados por las corrientes marinas profundas hasta el lecho oceánico. En todos los casos mencionados, el espesor de los sedimentos y minerales es considerable; por ejemplo, en la plataforma continental llegan a tener espesores hasta de 15 km o aún más. Algunos países —como Japón, Australia, Turquía, Gran Bretaña, Chile y Canadá— explotan volúmenes considerables de carbón en las zonas someras de la plataforma continental y construyen islas artificiales con túneles en el sustrato marino para la explotación del mineral; tal es el caso del de Nueva Escocia, Canadá, con una obra de unos 8 km de longitud.

La riqueza mineral está ahí, en el lecho marino; sin embargo, aún no se explota por tres causas fundamentales: porque los minerales todavía son abundantes en el continente expuesto; porque el valor de éstos es bajo en el mercado internacional y porque, como consecuencia de las dos razones mencionadas, no se ha desarrollado la tecnología adecuada para extraerlos del mar.

TABLA I. Ejemplos de depósitos de minerales de placer

Minerales	Elementos aprovechables	Países o sitios donde se explotan
Magnetita	Hierro	Numerosos países
Titanita	Titanio	Australia, Rusia, países nórdicos
Cromita	Cromo	Australia
Monacita	Tierras raras	Australia, EUA.
Circón	Circonio	Mar Negro, Mar Báltico, Australia
Ilmenita	Titanio	Australia, Rusia, Mar Báltico.
Rutilo	Titanio	Australia, Rusia,
Casiterita	Estaño	Tailandia, Indonesia, Australia, Malasia, Rusia, Inglaterra.
Platino	Platino	Mar Negro, Rusia, Japón, Alaska, Filipinas
Oro	Oro	Australia, Filipinas, Alaska, EUA.
Arena y Grava	Mat. de construcción	La mayoría de los países
Carbonato de calcio	Mat. de construcción, Cemento, Agricultura	EUA., Islandia
Sulfato de bario	Lodo de perforación, pinturas vidrio	Alaska
Minerales feldespáticos	Potasio	Alaska
Diamantes	-------------	África, Brazil
Fosforitas	Fósforo	Japón, México, India, América del Sur, EUA, Australia, España, África.

No obstante, en esa acumulación de sedimentos de considerable espesor, otros recursos se están generando al mezclarse con materia orgánica; por ejemplo el petróleo y el gas natural, cuya explotación no requiere de túneles ni de socavones directos, sino de la perforación de pozos profundos.

En los últimos años la tecnología petrolera ha avanzado enormemente, de tal manera que algunos países extraen hidrocarburos en tirantes de agua con más de 1 000 m. El avance en alta tecnología que han logrado esos países se debe a la gran demanda mundial de esos recursos, por la energía que producen y por sus abundantes derivados petroquímicos. Junto con el petróleo, también se extraen cantidades importantes de azufre, tal como sucede en la provincia del Golfo de México (Figura 32).

Actualmente, más de 20% de la producción mundial de hidrocarburos proviene de la provincia marina, principalmente de la plataforma continental. El 90% de los minerales se extraen del continente y sólo algunas variedades de ellos se explotan del mar en un pequeño porcentaje: 7% del carbón, 1% del fierro; 1% de la arena y la grava; 1% del carbonato de calcio; 6.1% del estaño y 1% del sulfato de bario. Como se observa, la mayor producción de minerales se obtiene del continente; sin embargo, excepcionalmente hay países como Japón, cuya explotación marina es significativa, que obtiene del mar 40% del carbón para su consumo.

Además de los minerales depositados en el océano como partículas sólidas, el agua en sí contiene unos 70 elementos en estado de solución; 10 de ellos son los constituyentes más abundantes y en conjunto equivalen a más del 99.7% de la composición del soluto en el mar. El cloro representa 55%, el sodio 30.7%, los sulfatos 7.3%, el magnesio 3.2%, el calcio 1.1%, el potasio 1.1% y el bicarbonato 0.3%. El 1% restante corresponde al ácido bórico, al estroncio y al flúor; a todos ellos se les denomina elementos mayores. Los 60 elementos restantes comprenden el 0.3% y se les considera elementos menores y elementos traza.

La sal común (cloruro de sodio) representa 85.7% del total de la composición del agua marina y es uno de los minerales que la humanidad ha aprovechado desde hace varios milenios. La sal se precipita en las costas por evaporación, como sucede en México en Ojo de Liebre y Guerrero Negro, en la costa centro-occidental de la Península de Baja California, así como en el poblado ribereño de El Cuyo, cercano a río Lagartos, en el extremo norte del estado de Yucatán, y en otras localidades costeras oaxaqueñas.

Además de servir para el consumo doméstico, a la sal también se le extraen los cloruros, indispensables en la elaboración de plásticos, hule, sosa cáustica y otros materiales sintéticos. Otro elemento aprovechable por el hombre es el magnesio, necesario en la elaboración de numerosos productos tanto industriales como farmacéuticos. Algunos elementos como el bromo, el potasio y el iodo también se extraen del agua marina en forma comercial.

Figura 32. Debido a la actividad tectónica y volcánica que caracteriza al occidente de México, en la zona litoral y en la plataforma continental ocurren depósitos minerales de fácil extracción, constituidos por óxidos y sulfuros metálicos. La provincia del Golfo de México se caracteriza por contener un espesor de sedimentos de más de 10 km, con propiedades de generación y de acumulación de aceite, gas y azufre.

Pero el agua de mar no sólo es importante por su contenido mineral sino también como líquido vital, bajo la forma de agua dulce, elemento básico para todo tipo de desarrollo social. En cualquier provincia pueden existir riquezas minerales muy importantes, pero sin este elemento no es posible aprovecharlos.

Varios países extraen del agua de mar volúmenes considerables de agua dulce a un costo muy alto: Arabia Saudita, Malta, las islas Canarias, Kuwait, Abu Dhabi, Bahamas, Estados Unidos, Rusia, Holanda y, en menor proporción, México. Sin embargo, el aprovechamiento del agua de mar no ha sido tan intenso como sería deseable, debido a que la tecnología actual es insuficiente, además de costosa, para producir volúmenes considerables de agua dulce que satisfagan las necesidades urbanas e industriales que se requieren.

El agua de mar ofrece otras posibilidades, además de las mencionadas anteriormente. Un ejemplo es la generación de energía a través de variaciones en el gradiente térmico, el oleaje, los gradientes salinos, las corrientes someras y profundas, así como por la influencia de las mareas.

De todas estas posibilidades, las más atractivas debido a su viabilidad técnica y a su costo son la energía térmica y la generada por el oleaje y las mareas. La energía térmica se produce por el diferencial de calor que existe entre los estratos acuosos superficiales, que son más calientes que las aguas del fondo (entre 700 y 1 000 m). Las regiones geográficas ecuatoriales pueden producir energía mediante este sistema, es decir, mediante el intercambio cíclico de las aguas frías y calientes. Esto se logra con una temperatura diferencial de 20°C, suficiente para desarrollar electricidad en gran escala. Por este medio se puede producir energía en forma casi inagotable puesto que el volumen de agua de mar es considerable y continuamente se está renovando.

Durante el reciclaje del agua marina fría del fondo hacia los estratos superficiales también se podrán extraer nutrientes tales como compuestos de fósforo y nitrógeno, que se presentan en diferentes condiciones en el agua marina, ya sea disueltos en el agua o como compuestos orgánicos. Estos nutrientes son aprovechables para el florecimiento de las comunidades marinas, es decir, de la vida en la región. Este recurso bioquímico se utiliza en la acuacultura; en condiciones naturales los nutrientes del fondo oceánico llegan a la superficie por el proceso de surgencias, las cuales se generan cuando el viento acarrea grandes volúmenes del agua cercana a la costa hacia mar adentro o por las contracorrientes marinas, como sucede en las zonas ecuatoriales. En ambos casos, la divergencia de las aguas superficiales causa que las aguas profundas frías y ricas en nutrientes reemplacen los sitios que ocupaba el agua caliente superficial. Ejemplos de surgencias en México se tienen en las costas de latitudes medias, a lo largo de las costas de la Península de Baja California y en el interior de su Golfo, y también en el Golfo de Tehuantepec. En otros lugares geográficos, los depósitos de fosforitas se localizan a lo largo de los bordes continentales de Norteamérica, en la plataforma continental occidental de Sudamérica, en Australia y en Nueva Zelanda (Figura 33).

Como ya se mencionó, un sistema viable para generar energía eléctrica es la fuerza hidráulica que produce el oleaje, el cual es más significativo en las áreas geográficas de clima templado que en las áreas tropicales. Sin embargo, este factor no es limitante para generar energía. Así lo demuestra el caso de Noruega, que a pesar de su clima produce 0.5 megawatts mediante este sistema. Por su parte, los japoneses lo están experimentando a gran escala, acompañado por la construcción de estanques de baja energía, que se aprovechan a la vez en el desarrollo de la acuacultura.

Otro mecanismo alternativo o complementario a los descritos anteriormente es la utilización de la energía que se produce por la acción de las mareas diarias, mediante la construcción de barreras en el mar y permitiendo que el reflujo de las corrientes de mareas active las turbinas. Los principios básicos de esta tecnología están bien establecidos y, en un futuro cercano, se instalarán en gran escala plantas industriales en puertos y muelles. Actualmente existen varios países que están generando energía mediante este sistema; su producción asciende a cerca de 240 megawatts, en conjunto.

Figura 33. Presencia de fosforitas en los márgenes continentales (puntos negros), debido al reciclaje del agua fría profunda de los océanos hacia la superficie del mar, con sus concenntraciones importantes en nutrientes tales como compuestos de fósforo y de nitrógeno.

Es indiscutible que, si deseamos aprovechar las fuentes alternas de energía que el mar nos ofrece, y que complementarán a las que tradicionalmente se explotan con la utilización de los hidrocarburos, el carbón, las celdas solares y la energía nuclear, el océano debe ser objeto de un mejor estudio por parte de grupos multidisciplinarios de científicos y de ingenieros. Debemos tener presente que la ciencia del mar no es una actividad aislada, sino que exige la integración de las ciencias fisicomatemáticas, las naturales, las ingenierías y las humanísticas con la tecnología de frontera. Todas ellas deben interactuar simultánea y armónicamente si se desea tener éxito en las próximas décadas.