INTRODUCCIÓN.

Las dolinas, son las formas del relieve más representativas del carso, por lo que han sido consideradas como “formas diagnóstico” (Ford and Williams, 2007). Consisten en depresiones cerradas en una roca sólida soluble, variables en tamaño, y similares a un “cráter”, con una o más cavidades absorbentes en el fondo, generalmente cubiertas por suelo y sedimentos, que permiten el drenaje subterráneo del agua (Bondesan et al, 1992). El término proviene de la palabra Slava “dol” que significa valle, las cuales son las hondonadas (hoyos) más comunes en el Carso Dinámico (Dinaric Karst).
Desde el punto de vista morfodinámico, estas constituyen una unidad hidrográfica elemental, comparable con una simple cuenca, que a través de su sistema de pendientes llevan al agua hacia los puntos de absorción en el fondo de estas, para su integración a la red de drenaje subterránea. En este sentido, las dolinas constituyen importantes puntos de recarga del carso, por lo que, son una unidad morfofuncional de un sistema hidrográfico específico. Varios tipos de dolinas se pueden reconocer desde el punto de vista genético, morfológico y morfográfico. En tal sentido, en la literatura internacional se agrupan en seis tipos principales, de acuerdo a su génesis (Fig. 1).
Las dolinas presentan una morfología comúnmente redondeada u ovalada, cuyo diámetro no debe sobrepasar los 500 m. Por lo general, se originan a través de fallas, grietas y alineaciones del relieve, presentando alineamientos particulares que siguen las direcciones tectónicas locales y regionales, las que afectan la morfología de las dolinas. En sentido general se originan por procesos corrosivos y sufosivos, es decir por la infiltración de las aguas superficiales y la circulación direccional de las aguas subterráneas y procesos secundarios de desplome y succión. No obstante, su posición, distribución, desarrollo horizontal y vertical, morfología etc, esta afectada por otros procesos de orden geomorfológico e hidrogeológico, tales como la superficie de erosión sobre la que se instala, y la posición del nivel de base, los cuales serán objeto del presente análisis.
En el presente trabajo se examinan algunos de los factores que condicionan el desarrollo y distribución de las dolinas en el Parque Nacional Viñales. El análisis se basó en la aplicación de indicadores morfométricos, la elaboración de algunos mapas y perfiles de apoyo, y la determinación del patrón de distribución de las dolinas del área. Fue retomada la polémica sobre la influencia de las dolinas en el nivel de base. Toda la información derivada, permitió realizar consideraciones recientes sobre el proceso de dolonización en el Parque Nacional Viñales.

Breve caracterización del área.

El área de estudio, se encuentra ubicada en la mitad centro-oriental de la Sierra de Los Órganos donde predominan las calizas, está formada por cadenas de mogotes de relieve agreste, típicos del carso tropical, que forman unidades disgregadas. En ella se desarrollan algunos de los mayores sistemas cavernarios de Cuba: El Quemado, Palmarito-Novillo, Majaguas-Cantera, Fuentes, entre otros. Desde el Punto de vista geológico, en la región se distinguen tres paquetes rocosos. Uno de carácter terrígeno, representado por la Fm. San Cayetano, constituido por areniscas cuarzosas, limolitas, lutitas, conglomerados y calizas en la parte alta. Un paquete carbonatado, compuesto por las Fms. Jagua y Guasasa, y los Mb. Americano, Tumbadero y Tumbitas, constituidos por Calizas grises micríticas con intercalaciones de silicitas y lutitas., asi como el Mb. San Vicente, con Calizas masivas y estratificadas, lentes y nódulos de silicatos. En ocasiones brechas en la base. Y por ultimo un paquete terrigeno con carácter olistrostomico, representado por la Fm. Manacas, con Limonitas tobáceas, calizas micríticas y clásticas (Días, 1999).

El relieve se ha clasificado como de montañas bajas cársicodenudativas del tipo estructuro-carsificadas, en las que se destacan como formas orográficas particulares los mogotes en cadenas mogóticas, poljes y dolinas tanto marginales o de contacto como interiores, extensos campos de lapiaz en sus más variadas dimensiones y morfologías y un amplio desarrollo del cavernamiento. Se consideran como cuerpos geológicos estratificados de composición homogénea.
El tipo de carso se ha denominado como Carso cónico en alturas complejamente plegadas y falladas, constituidas por series de potentes estratos de rocas carbonatadas y no carbonatadas (Núñez et al, 1968), que en dicha región tiene un desarrollo excepcionalmente típico como un carso tropical residual en rocas calizas Jurásico-Cretácicas. El relieve en esta región se encuentra desarrollada fundamentalmente sobre las unidades de manto escamas, denominadas Infierno y Viñales, de la faja de los mogotes (Piotrowska, 1978), constituidas esencialmente por las formaciones Jagua y Guasasa.

MATERIALES Y MÉTODOS.

En el sector de estudio, se detectaron un total de 402 dolinas (fig, 1) en un área de 116.4 km2, en un mapa topográfico a escala 1: 25 000, conformándose una base de datos con sus coordenadas (x, y), cotas de fondo y de superficie, y diámetros máximos y mínimos, para un posterior análisis morfométrico y estadístico.

Fig. 1-. Tipología de las dolinas (Walthman et al. 2005)

La información se integró en un Sistema de Información Geográfico (ArcView 3.2) para la conformación de mapas temáticos que permitieran conocer y analizar espacialmente el comportamiento de las variables envueltas, confeccionándose los mapas de superficies de erosión y de densidad de dolinas; así como una veintena de cortes transversales. Para determinar el patrón de distribución de las dolinas en un área determinada, es decir, si es de manera aleatoria, uniforme, o agupadas (clustered), se aplicó el test de aleatoriedad basado en la ecuación de Davis (1986 en Orndorff et al, 2000), que permite comparar la distribución actual con la esperada de las dolinas.

Donde S²: es el test estadístico; r: número de dolinas por cuadrante; m: total de dolinas; T: total de cuadrantes; m/t: número esperado de dolinas por cuadrante. El área fue dividida en cuadrantes de 1 km², atendiendo a la subdivisión en coordenadas planas rectangulares del Sistema Cuba Norte, de la Proyección Cónica Conforme de Lambert, de las hojas topográficas utilizadas. En esta ecuación, si m/T>s², la distribución es más uniforme que aleatoria. Si por el contrario m/T<s², la distribución es más agrupada que aleatoria. En tanto si m/t= s², la distribución es aleatoria.

Resultados y discusión.
Análisis morfométrico de las dolinas del PNV.

Fig. 2-. Dolinas en sector de estudio.

En el área del PNV, las dolinas muestran un patrón de distribución uniforme, lo cual está jalonado por factores de orden geológico, geomorfológico e hidrogeológico. Estás presentan una forma predominantemente ovalada y por lo general, no presentan grandes dimensiones, aunque algunas superan los 200 metros de longitud de su diámetro mayor, presentando un valor medio de 164.4 metros(mts), y una moda de 49.38, con profundidades que superan los 100 mts. Los diámetros mínimos tienen una media de valores medios y moda del orden de 91.54 y 54 mts, respectivamente (tabla 1).

En la figura 3, se presentan los histogramas de frecuencia de los diámetros máximos y mínimos de las dolinas del PNV.

Fig. 3-. Frecuencia de los diámetros máximos y mínimos de las dolinas en el PNV

Las profundidades de las dolinas tampoco muestran valores considerables, reconociéndose un rango de 133 mts, y una media y moda de 17.912 y 5 mts respectivamente. Las profundidades de las dolinas del área estudiada, también se ajustan a una distribución exponencial, del tipo N=N₀ e-^kd. Esta ecuación exponencial ha sido encontrada en una serie de poblaciones de dolinas en todo el mundo (White and White, 2008), donde "N" es la frecuencia de dolinas de agrupada en un rango de profundidades; "N0" es un parámetro de ajuste; "K", es la pendiente de la curva que caracteriza la distribución, con dimensiones de m-1; y "d" es la profundidad. Los valores de K varían dependiendo del entorno geográfico en que se desarrollan (Denizman, 2003).

Tabla 1-. Estadígrafos descriptivos de algunos parámetros de las dolinas.

Figura 4-. Frecuencia de profundidades de las dolinas en el Parque Nacional
Viñales, ajustadas a una distribución exponencial

Fig. 5-. Mapa de Densidad de Dolinas/ Km2 en el Sector del Parque Nacional Viñales.

La densidad de dolinas de 3.45 dolinas/Km2, y varía desde 0 hasta 14 dolinas/km2 (Fig. 5). El índice de perforación del área es bajo, con un valor de 0.289. La zona de mayor dolonización es la parte Este del conjunto mogótico de Sierra Viñales-Infierno-Derrumbada-Celadas-Pan de Azúcar, representadas geológicamente por el Mb. San Vicente de la Fm. Guasasa, y ubicadas sobre la más alta superficie de erosión, mostrando sucesivos niveles colgados, hasta las superficies más recientes.
El nivel de base y las superficies de erosión. Su influencia de en desarrollo de las dolinas.
La interesante polémica desatada por Lehmann et al (1955) al afirmar que "en todos los casos -por él investigados- la altura de los hoyos concuerda con la de los poljes contiguos", no ha dejado hoy en día, de ser un tema a tratar. Tan solo una década más tarde, Núñez et al (1968) refutaron tal afirmación. Molerio (1982, 2004) estudió la morfometría de unas 200 dolinas al oeste de Viñales, encontrando una dependencia lineal muy fuerte, con un coeficiente de correlación del 92% (para un 95% de significación estadística) entre las cotas de superficie y las de fondo, encontrando una estrecha vinculación entre la distribución de estas y la superficie de erosión sobre la que se excavaban.
Este autor, planteó que las dolinas se excavan en la cima de los mogotes y, con diferentes fases de profundización, llegando a alcanzar una altitud de fondo del mismo orden que la del valle contiguo, otras sin embargo, quedan colgadas y se vinculan a estadios primigenios de carsificación. En el presente análisis, se encontró una dependencia lineal del 96 % (95 % de confianza) para 402 dolinas, encontrándose sobre la superficie mejor conservada (118-204 y 213-309) y mas representativa, aproximadamente el 70 y 80 % de las dolinas (Fig. 6 y 8). De acuerdo con Molerio (1982), tal dependencia lineal se puede atribuir a que cada dolina se instala sobre la superficie de erosión, y su nivel de fondo (colgado o no), puede ser considerado como el nivel de base de tal superficie, debido al fuerte control que ejerce sobre la posición hipsométrica del nivel de base que, a su vez, controló la peniplanación del nivel inmediato superior.

Fig. 6-. Correlación lineal (cota de Fondo/cota de superficie).


Fig. 7-. Niveles de erosión y paleoniveles de base en la Sierra de Quemado. Nótese los paleoniveles reconocidos en las dolinas colapsadas (Farfán et al 2010).



Fig. 8-. Mapa de Superficies de erosión (Gilpfelfluren) (Tomadas de Acevedo, 1971), y diagrama de frecuencia de las superficies de erosión, fondo y superficie de las dolinas.

En algunos casos, las dolinas se pueden instalar simultáneamente a la superficie, y se pueden encontrar dolinas sobre un mismo nivel de erosión y con diferentes fases de profundización, motivado quizás por la propia discontinuidad manifiesta del nivel de base en el carso, el control local que este ejerce sobre el desarrollo del carso. En casos aislados, algunas cortan el mogote, desde la superficie más antigua hasta la más reciente, apreciándose claramente sucesivos colapsos en el interior de las dolinas, notándose, en cualquier perfil de la dolina, las diferentes posiciones del fondo en cada uno de sus estadios, que a su vez, coinciden con niveles de cavernamiento de cuevas transfluentes, fenómeno muy característico en el área, y que le imprimen a esta, rasgos morfohidrodinámicos muy especiales. En estas, el colapso puede estar enmascarado, por sedimentos de origen alóctonos, transportados desde los terrenos no cársicos de donde provienen los ríos que dan origen a los principales sistemas de cuevas desarrollados en el área (Farfán et al, 2010). En algunas de estas se aprecia que el nivel de base inmediato inferior (más reciente), se instala sobre o a la misma altura que el paleonivel de base de la dolina.

En tal sentido, las dolinas jugaron un importante papel en el desarrollo y configuración actual del carso en el Parque Nacional Viñales, ya que constituyen, en sentido general, zonas de convergencia de varias galerías subterráneas. La notable superposición de los tectoalineamientos, el agrietamiento, el cavernamiento y los ejes principales de desarrollo de las dolinas son evidencia de ello, asociándose a las zonas de mayor debilidad tectónica por la alta densidad de intersección de planos fisuras y por consiguiente, más favorables para el desarrollo de la carsificación (Farfánet al, 2010). De acuerdo con Èar (1982 en Šebela, 2001), estas zonas son especialmente favorables para el desarrollo de las dolinas colapsadas.
Como quiera que sea, el desarrollo en profundidad está generalmente asociado a procesos de colapsos, el cual se origina como consecuencia de la pérdida de masa, debido a procesos espeleogenéticos y la notable inestabilidad del techo de las cuevas que se desarrollan bajo de las dolinas. Los sucesivos colapsos experimentados, pueden ser reconocidos en las dolinas, y se produjeron por la cercanía de un nivel de cavernamiento, activo o no. Al alcanzar este nivel momentáneamente, comenza la retracción de las paredes, en lo cual influyen mucho las cavidades hipodérmicas que se observan en los hoyos, el ángulo de fricción interna (84°), y algunas cavidades marginales (“füsshölen”) que funcionaron como un lago con respuesta a estímulos superficiales, actuando como importantes puntos de recarga, permitiendo la conservación de la verticalidad de las paredes (Farfan et al, 2010).
Los paleoniveles de base reconocidos en el sector del PNV, muestran un rango de valores de 433 metros, con valores mínimos y máximos de 72 y 505 respectivamente, una media de 228.85 m y moda de 185 m, coincidente con la superficie mejor conservada, al igual que las cotas de superficie (fig.8).

Conclusiones.

Las dolinas en el área del PNV, se distribuyen siguiendo un patrón de distribución uniforme. Estas se instalan, por lo general, posteriores a las superficies de erosión o simultáneamente a esta, encontrándose dolinas sobre un mismo nivel de erosión y con diferentes fases de profundización, motivado por la propia discontinuidad manifiesta del nivel de base, y el control local que este ejerce sobre el desarrollo del carso. En algunas de estas se aprecia que el nivel de base inmediato inferior (más reciente), se instala sobre o a la misma altura que el paleonivel de base de la dolina.
La fuerte correlación encontrada entre tales superficies y el fondo de estas reafirma el criterio de que pueden ser consideradas, con cierta flexibilidad, como paleoniveles de base de tales superficies. En aquellas que cortan el mogote, desde la superficie más antigua hasta la más reciente, se pueden apreciar claramente sucesivos colapsos en el interior de las dolinas, notándose, las diferentes posiciones del fondo en cada uno de sus estadios evolutivos (paleoniveles de base), que a su vez, coinciden con niveles de cavernamiento de cuevas transfluentes de caudal alóctono. Otras, en tanto, quedaron colgadas por el reajuste de las líneas de flujo controladas por el patrón de agrietamiento y el nivel de base local, impidiendo que continuara colapsándose y por ende, desarrollándose en profundidad.
La densidad de dolinas para el área del PNV, es de 3.45 dolinas/Km2, y varía desde 0 hasta 15 dolinas/km2, mostrando su mayor valor en las superficie más antigua (Eoceno medio), representado en la región esta por superficies entre 360 y + 540 msnmm. A finales del Neógeno (Plioceno) el proceso de dolonización se intensifica, periodo en el cual ocurre una transgresión marina que se asocia a un ambiente fluvio-lagunar, ocupando los valles de contacto existentes, evidenciándose la conocida etapa lacustre de los poljes y la formación de las cavidades al pié o Füsshöhlen. El máximo desarrollo de la carsificación tiene lugar en el Pleistoceno, donde se desarrollan aproximadamente 5 niveles de cavernamiento (Acevedo, 1982, Novo et al 2005), y es justamente donde se encuentran la mayor cantidad de dolinas. El lapso Plioceno-Pleistoceno, es de mayor representatividad en el área representados por las superficies de 213-309 (30.4 %) y 118-204 (40.9 %) msnmm respectivamente, y conteniendo aproximadamente entre el 70 y el 80 % de las dolinas del área.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

Acevedo González, M (1971): Geomorfología de Sumidero y sus inmediaciones, Sierra de Los Órganos, Pinar del Río. Rev. Tecnológica 3-4. La Habana.
Acevedo González, M (1982): Geografía Física de Cuba. Vol I y II. Ed. Pueblo editorial y Educación, La Habana.
Bondesan. A, M. Meneghel, & U. Sauro (1992): Morphometric analysis of dolines. International Journal of Speleology. 21. 1/4. p 55.
Denizman, C (2003): Morphometric and spatial distribution prarmeters of karstic depressions, Lower Suwannee River Basin, Florida. Journal of Cave and Karst Studies, v. 65, n. 1, 29-35.
Diaz, C (1999): Geología y geomorfología del carso de la Sierra de San Vicente. Tesis de Maestria. Mención la Geología Regional. Universidad de Pinar del río. p 51.
Farfán H, Días, C y Aldana C (2010): Dolines in Sierra de Quemados and their relationship whit the development of the Gran Caverna de Santo Tomás, VIñales, Cuba. Geophys Res Abstracts 12:
Ford D, Williams P (2007) Karst hydrogeology and geomorphology. Wiley, New York
Lehmann, H., K. Krommelbein & W. Lotschert (1955): EstudioGeomorfológico del carso, geología y botánica de la Sierra de Los Órganos, Cuba (traducción de alemán). Erdkunde X, No 1, 185-204.
Molerio León, L F (1982): Contribución al Estudio de los Procesos de Dolinización en el KegelKarst de Cuba Occidental. Bol. Grupo Espel. Martel de Cuba, La Habana (4):2
Molerio León, L F (1995): Field Trip Guide: Mogotes in the Viñales Valley, Pinar del Río Province, Cuba. Internatl. Geogr. Union (IGU) Conf. of Latin América and Caribbean Countries, La Habana, 38:
Molerio León, LF (2004): Los mogotes del Valle de Viñales, Monumento Nacional, Pinar del Río, Cuba. Mapping.98.
Novo R; Quintana AJ; Hernández M; González I; del Llano R; Carmenate H y Hernández PL (2005): Estudio preliminar de los niveles de cavernamiento del Sistema Subterráneo Guasasa. Libro de Resúmenes y CD. Congreso 65 Aniv. De la SEC. p 11. Viñales, Cuba.
Nuñez Jiménez. A; V. Panov & O. Stelcl (1968): Carsos de Cuba. Serie Espeleológica y Carsologica # 2. Academia de Ciencias de Cuba.
p. 47. La Habana.
Orndorff R; Weary DJ & Lagueux KM (2000): Geographic Information Systems analysis of geologic controls on the distribution of dolines in the Ozarks of South-Central Missouri, USA. Acta Carsologica. 29/2, 161-175. Ljubljana.
Piotrowska K (1978) Nappe structures of Sierra de Los Órganos, W Cuba. Acta Geol 20:97-170
Walthman. T; T, Bell & M. Culshaw (2005): Sinkholes and subsidence: Karst and cavernous Roks in Engineering and construction. Springer, Berlin.
White WB & White E (2008): Size scales for closed depression landforms: the place of tiankengs. Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers. Vol IV (1). The Online Scientific Journal. ISSN 1814-294X. www.speleogenesis.info. p 10