Descripción del área de estudio

El antiguo lago de Texcoco forma parte de la Zona Federal Lago de Texcoco ZFLT, ubicada en la Cuenca del Valle de México, cuyas coordenadas extremas son 19° 44’ y 19° 47” N y 99° 04’ y 98° 91’ O, en una altitud promedio de 2336 m. La cuenca tiene un origen aluvial, volcánico y lacustre (^{Díaz-Rodríguez, 2006}), con una geomorfología de cuenca endorreica (^{González-Torres, Morán, Mori y Martiny, 2015}). El clima es semiárido BS KM (w) (i) (^{García, 2004}). La temperatura media anual es de 15.3 °C, y la precipitación media anual es de 650.73 mm (^{Santoyo-de la Cruz et al., 2021}). La tasa de evaporación potencial es casi tres veces mayor que la precipitación (^{Dendooven et al., 2010}), lo que produce la formación de costras salinas en la superficie del suelo cuando no hay vegetación.

El Colegio de Postgraduados realizó un levantamiento de suelos en el año 2021 bajo el financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (actual Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación). Este proyecto se realizó a una escala 1:20 000 en 11 800 ha de la ZFLT y se delimitaron 44 Series de Suelo (SS). Según la clasificación realizada por ^{Barragan-Maravilla, Gutiérrez, Hernandez, Ortiz y Gutiérrez (2025)} corresponden a los Grupos de Suelo de Referencia Anthrosols, Technosols, Solonchaks, Solonetz, Fluvisols, Calcisols, Phaeozems y Regosols de acuerdo con la World Reference Base of Soil Resources WRB (^{IUSS Working Group, 2022}). Los datos generados en este proyecto son la base de esta investigación y se encuentran disponibles en la página web del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías ^{CONAHCYT (2025)}.

Muestreo y caracterización de los sedimentos/suelos

En cada Serie de Suelo (SS) se excavó un pozo pedológico típico, con unas dimensiones promedio de 1.5 m (ancho) x 1.5 m (largo) x 1.5 m de profundidad, o hasta encontrar el nivel freático. La descripción de los perfiles del suelo se realizó siguiendo los manuales de descripción de suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (^{Soil Science Division Staff, 2017}) y de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (^{FAO, 2009}). La localización y delimitación de cada Serie de Suelo, así como algunos de los paisajes presentes en el antiguo lago de Texcoco, pueden apreciarse en la Figura 1.

Figura 1: Localización de la zona de estudio, delimitación y distribución de las Series de Suelo, y algunos paisajes del ex lago de Texcoco (^{CONAHCYT -COLPOS, 2021}).  

Figure 1: Location of the study area, delineation, and distribution of Soil Series and some landscapes of the former Lake Texcoco (^{CONAHCYT -COLPOS, 2021}). 

La formación de suelos implica el desarrollo de la estructura, el establecimiento de la vegetación y la ocurrencia de procesos de formación de suelos en los primeros 200 cm de la superficie de la tierra (^{IUSS Working Group, 2022}; ^{Soil Survey Staff, 2022}). En este trabajo se analizan las propiedades y características de los sedimentos/suelos relacionados con zonas desecadas del lago que ayudan a entender su formación, la morfología (estructura y color, y rasgos pedológicos), las propiedades físicas (densidad aparente, clase textural, retención de humedad) y las propiedades químicas (pH y sales, sodio intercambiable y carbono orgánico).

La caracterización morfológica consistió en diferenciar las capas u horizontes del perfil del suelo, en los que se registró la siguiente información: profundidad, forma y claridad de la transición al siguiente horizonte; color; textura al tacto; tipo, tamaño y desarrollo de la estructura; cantidad y tamaño de raíces; tipo, tamaño y cantidad de poros; rasgos pedológicos y reacciones en el suelo para identificar la presencia de carbonatos (con HCl, al 10%), materia orgánica o manganeso (con H₂O₂, al 30%) y materiales amorfos (NaF + fenolftaleína).

De cada capa/horizonte se recolectaron dos kilogramos de muestra de sedimentos/suelos, que fueron secadas a temperatura ambiente bajo sombra y tamizadas para obtener la fracción de tierra fina (< 2 mm de diámetro), con la finalidad de realizar determinaciones químicas y físicas. En total, se recolectaron 245 muestras de sedimentos/suelos. Además, se recogieron muestras de suelo en un cilindro de cobre con volumen conocido para obtener los datos de densidad aparente y retención de humedad por gravimetría.

Análisis de propiedades químicas y físicas

Las propiedades químicas fueron: pH (1:2.5, suelo: H₂O), conductividad eléctrica CE en dS m^-1 (en el extracto de pasta de saturación, ES) y carbono orgánico CO (^{Walkley y Black, 1934}), con el cual se obtuvo el porcentaje de materia orgánica usando el factor de conversión 1.724. Las propiedades físicas que se determinaron fueron: textura (método de la pipeta americana), y el color en seco y en húmedo en las muestras molidas y tamizadas, comparando los colores con la carta de colores Munsell. Todos los procedimientos fueron extraídos del Manual de Procedimientos de Análisis de Suelos de ^{Van Reeuwijk (2002)}.

Elaboración de mapas temáticos

La distribución geoespacial de los sedimentos/suelos se expresó en mapas temáticos. Con los datos de la capa/horizonte de cada Serie de Suelo se realizaron los siguientes mapas: 1) sedimentos lacustres, con la presencia o ausencia de sedimentos a < 50, 50 - 100 y > 100 cm de profundidad; 2) tipo de estructura de la superficie del suelo; 3) condiciones redox, con la presencia/ausencia de estos rasgos dentro del perfil del suelo; 4) conductividad eléctrica con valores < 4, entre 4 y 15 y > 15 dS m^-1, y 5) carbón orgánico (CO), se obtuvieron cinco intervalos de porcentaje de CO y se relacionaron con la profundidad de sedimentos. Para el contenido de humedad se consideró el mapa del Proyecto de ^{CONAHCYT -COLPOS (2021)}, porque se realizó con datos obtenidos en muestras superficiales de sedimentos/suelos recolectados cada 200 metros, lo cual permite observar con mayor precisión estas propiedades de sedimentos/suelos. Los mapas se elaboraron en el software ^{QGIS.org (2024)} v.3.10, creando shapes file para cada una de las propiedades evaluadas.

Morfología

Profundidad de los sedimentos lacustres. Las SS del antiguo lago de Texcoco se caracterizan por presentar horizontes y capas de sedimentos y suelos. Los sedimentos lacustres (SL) que se encuentran en la superficie del suelo, se localizan cerca de Chimalhuacán y Atenco (SS 17, 12, 13, 32 y 29), donde, por la naturaleza salina del sitio, en época de estiaje se forman costras salinas, conocidas localmente como tequesquite; así como en áreas de desecación de aguas residuales (SS 33 y 34) y donde se construyeron tarquinas o cuerpos de agua artificiales que aún reciben aguas residuales (SS 38, 39, 41). Sin embargo, los SL que se encuentran entre los 50 y los 100 cm de profundidad de la superficie del suelo, están relacionados con los sitios fuertemente perturbados para la construcción de las pistas del NAICM, como se observa en el centro de la ZFLT (en las SS 18, 19, 20, 21, 22, 23 y 24).

Los SL que se encuentran a más de 100 cm de profundidad se localizan en sitios que fueron drenados hace más de cuatro décadas (^{Soto-Coloballes, 2019}), como parte de la construcción del lago Nabor Carrillo (SS 8, 9, 11, 15). En la Figura 2a se puede observar la profundidad a la que se registraron los sedimentos lacustres, cuya distribución está relacionada con la actividad antrópica. Sin embargo, el carácter de sedimento sigue presente en todos las SS, aunque con diferente grado de desarrollo de los suelos.

Figura 2: Distribución de a) Profundidad de sedimentos lacustres, b) Tipos de estructura, c) Condiciones redox y d) Contenido de humedad.  

Figure 2: Distribution of a) Lacustrine sediment depth, b) Types of soil structure, c) Redox conditions, and d) Moisture content. 

Estructura. Se registraron estructuras: masivas, prismáticas o columnares y sueltas, así como bloques angulares y subangulares, y granulares (Figura 3) cuyo desarrollo está relacionado tanto con la pérdida de humedad como por el establecimiento de la vegetación (Figura 2b).

Figura 3: Tipos de estructuras en los suelos del ex lago de Texcoco.  

Figure 3: Types of structures in the soils of the ancient Lake Texcoco. 

Si los SL están en la superficie (< 50 cm), se tienen estructuras sueltas y corresponden a sitios con mayor secamiento o a las antiguas playas del lago, cerca de Chimalhuacán (SS 5, 6, 8, 7, 9, 11, 12). Cuando están entre 50 y 100 cm de profundidad respecto a la superficie del suelo, se tienen estructuras de bloques subangulares y granulares, pero donde la vegetación halófila se ha establecido o en sitios poco perturbados cercanos a la Ciénega de San Juan (SS 42, 43, 27, 29 y 30) y en las reforestaciones ubicadas cerca del lago Nabor Carrillo (SS 1, 2, 4, 14 y 15). En ambos casos, como se observa en la Figura 4, debajo de estas estructuras es común la presencia de estructuras prismáticas, columnares o masivas, en relación con el grado de secamiento. Las estructuras laminares que se han registrado intercaladas entre capas/horizontes, corresponden a capas de cenizas volcánicas o al arrastre hídrico de los sedimentos.

Figura 4: Desarrollo de estructuras en los sedimentos lacustres del ex lago de Texcoco. 

Figure 4: Development of the structure of the lake sediments of the former Lake Texcoco. 

Se ha mencionado que las estructuras masivas son características de materiales lacustres que, al secarse y bajo la influencia de la vegetación, forman estructuras de bloques subangulares (^{Gozukara et al., 2021}). Para los suelos del ex lago, esta condición podría estar relacionada con la pérdida de humedad y el establecimiento de la vegetación, que se introdujo hace más de 30 años como parte de las actividades del Proyecto Plan Lago de Texcoco (^{Espinosa-Castillo, 2008}).

Color y condiciones redox. Los colores observados en los sedimentos/suelos que se registraron en campo son diversos. En los SL de la superficie, dominan los 10YR, mientras que después de los 50 cm de profundidad suelen ser 2.5Y y 5Y. En todos los casos, los value y los chromas suelen denotar colores 1) grisáceos: muy oscuros, claros, olivos y verdosos; 2) pardos: olivo claro, olivo oscuro, grisáceos, amarillentos oscuros y rojizos oscuros y 3) negros, blancos o la combinación de estos. Esta diversidad de colores es originada por la composición mineralógica de los sedimentos en estado de reducción y posterior oxidación producida por el secamiento y anegamiento de los sedimentos y las fluctuaciones del manto freático, que en ocasiones se puede confundir con policromía (Figura 5). Estos colores oscuros en la matriz del suelo son indicadores del estado reducido de los materiales, mientras que las motas y colores rojizos-anaranjados o brillantes denotan un estado de oxidación (^{Bedard-Haughn, 2011}).

Figura 5: Condiciones redox o policromía de los suelos del ex lago de Texcoco. 

Figure 5: Redox conditions or polychromy of the soils of the former Lake Texcoco. 

De acuerdo con ^{Vepraskas (2001)}, las condiciones redox se expresan mediante empobrecimientos, concentraciones o una matriz reducida. En las SS del ex lago de Texcoco, se consideró que los sedimentos están reducidos cuando son de color negro y desprenden un fuerte olor a huevo podrido; las concentraciones oxidadas se expresan en forma de revestimientos de hierro (de color rojizo o naranja), y las condiciones redox se expresan mediante la combinación de estos colores.

Debido a la diversidad morfológica de los sedimentos/suelos no se observa un patrón de distribución claro para las condiciones óxido-reducción (Figura 2c). La ocurrencia de dichos procesos puede deberse a las fluctuaciones del manto freático y a la entrada constante de aguas residuales y agua de lluvia, o bien a una serie de reacciones químicas que involucran, principalmente al hierro (Fe), al manganeso (Mn) y al azufre (S) (^{Nawaz, Bourrie y Gulf, 2014}), que valdría la pena estudiar con mayor detalle.

Por otra parte, en suelos formados a partir del secamiento de materiales, se ha reportado que las condiciones redox dependen del nivel freático (^{Driese, Simpson y Eriksson, 1995}) y composición química de las aguas de riego o mal drenaje (^{Pla-Sentís, 2014}), tal como ocurre en los suelos del antiguo lago de Texcoco. Al igual que la estructura, los colores de los sedimentos/suelos varían con la profundidad y su distribución se atribuye a las condiciones de humedad en la ZFLT.

Rasgos pedológicos. De manera general, a partir de los 50 cm de profundidad de la superficie del suelo se registraron revestimientos de arcillas, rellenos de arenas, nódulos y concreciones de sílice, concreciones e hipo-revestimientos de hierro, y láminas delgadas de materiales finos, cada uno de estos rasgos se describen a continuación:

Revestimientos de arcilla. En los sedimentos/suelos del ex lago los revestimientos de arcillas tienen formas irregulares y una apariencia “seca” (si el sedimento ha perdido humedad o está en la superficie) o “cerosa” (si el sedimento está húmedo). Se localizan tanto en las caras verticales y horizontales de los bloques angulares y prismas, como entre las grietas que se forman a lo largo del perfil del suelo, e incluso en estructuras masivas (Figura 6a).

Figura 6: Rasgos pedológicos presentes en los suelos del ex lago de Texcoco.  

Figure 6: Pedological features present in the soils of the former Texcoco lake. 

La formación de revestimientos de arcilla es el resultado de la translocación y deposición progresiva de partículas de arcilla de horizontes superiores a inferiores en el perfil (^{FitzPatrick, 1993}), que da lugar al proceso de argiluviación. Este proceso, implica el movimiento de agua hacia abajo por infiltración a través del perfil del suelo, arrastrando consigo partículas de arcilla y, con el secado periódico del suelo, las arcillas se adhieren a una superficie vacía, y quedan retenidas dentro de los poros del suelo (^{Buurman, Jongmas y PiPujol, 1998}; ^{McKeague, Guertin, Page y Valentine, 1978}). No obstante, en condiciones de inundación (es decir, ambientes reducidos) este proceso no está bien definido e indica que no solo se mueve arcilla, sino que también limos y humus por las grietas y poros (^{Bramer, 1971}); o bien, que las arcillas en solución, bajo la influencia del manto freático, se acumulan por capilaridad (^{Bedard-Haughn, 2011}).

En los sedimentos/suelo del ex lago de Texcoco, el proceso de argiluviación no está claro, debido a la dificultad para identificar el horizonte eluvial y por ende el movimiento de materiales arcillosos; además, las arcillas se localizan en las grietas formadas por el secamiento y no entre los poros y caras de los agregados. Según ^{Bockheim y Hartemink (2013)}, para que la arcilla pase del horizonte eluvial al iluvial es necesaria una cantidad suficiente de agua, por lo que se sugiere el posterior estudio mineralógico y micromorfológico para corroborar el tipo y arreglo de las arcillas.

Rellenos de arena. En algunas SS del ex lago de Texcoco, los revestimientos de arena se pueden encontrar en las caras verticales y horizontales de los agregados, o como granos de arena mezclados entre la matriz del suelo a lo largo del perfil del suelo (Figura 6b). Estos rasgos se han registrado en zonas cercanas a la construcción de drenes, a los cuerpos de agua, y no solo en las orillas del lago. Estas arenas pueden ser oolitos de carbonato de calcio que se forman en las playas del lago y se precipitan entre las grietas debido a los cambios en la concentración de CO₂, temperatura y evaporación (^{Gutiérrez-Castorena, Ortiz-Solorio y López, 2000}). También hay cenizas volcánicas que se depositaron como resultado de diversos eventos volcánicos durante la formación de la Sierra de Chichinautzin y la formación endorreica de la Cuenca (^{Ochoa-Flores, 2021}; ^{Díaz-Rodríguez, 2006}). En ambos casos, actualmente, las partículas se mueven entre las grietas de desecación en el ex lago, debido a los bajos niveles de agua y a la disminución de la humedad, así como al retraimiento del lago, tal como lo han relacionado en estudios arqueológicos realizados en este sitio (^{Córdova, Morett, Frederick y Gámez, 2022}), por lo que es común encontrarlos en sedimentos/suelos donde también se mueven arcillas.

Nódulos y concreciones. Otros rasgos que se presentan con menor frecuencia son nódulos y concreciones de sílice o hierro (Figura 6c). Las acumulaciones de sílice tienen formas concéntricas, irregulares y laminares. Cuando se localizan en la parte superior del suelo, entre materiales secos su consistencia es dura, mientras que, si se encuentran en la parte inferior del suelo, en los sedimentos con mayor humedad, su consistencia es blanda. Geo-espacialmente, estos rasgos se encuentran hacia el centro del lago, aunque no siguen un patrón de distribución homogéneo. Se ha mencionado que estas precipitaciones de sílice amorfa son de origen geológico, como resultado de las fluctuaciones en el pH del agua del lago, que ha pasado de ser muy alcalino a alcalino (^{Gutiérrez-Castorena et al., 2000}), influenciado por la precipitación pluvial o el drenado del lago.

Hipo-revestimientos. Los óxidos de hierro ocurren entre las grietas, o bien, como manchas grandes dentro de la matriz del suelo. Esto puede estar relacionado con una fuerte reducción de los materiales, donde el Fe²⁺ se encuentra en estado soluble, pero, en presencia de oxígeno, se inmoviliza y se precipita como Fe³⁺ (^{Shaheen, Rinklebe, Frohen, Blanco y DeLaune, 2014}; ^{Oades, 1993}). Estos rasgos son característicos de un proceso de gleyzación que ocurre en los sedimentos lacustres por influencia del manto freático (^{Yang et al., 2019}).

Láminas delgadas desprendibles. También se identificaron láminas delgadas que se desprenden de la superficie de los prismas cuando se secan al ser expuestos al aire (Figura 6d) constituidas principalmente por halita (NaCl), de acuerdo con el análisis en rayos X. En la literatura científica, este rasgo no ha sido reportado, pero se sabe que la halita es la sal más frecuente en suelos salinos (^{Mees y Tursina, 2018}).

Propiedades químicas y físicas

Al igual que la morfología, el comportamiento de las propiedades químicas y físicas de los sedimentos/suelos muestran heterogeneidad a lo largo del perfil. Sin embargo, tienden a homogeneizar su distribución geoespacial dentro de la ZFLT en relación con el grado de perturbación del lugar.

pH y salinidad. En los horizontes superficiales y con presencia de vegetación, el pH promedio es 8.3; mientras que en capas/horizontes subsuperficiales es 10. La alcalinidad de estos suelos se debe a la presencia de sales solubles, con conductividades eléctricas que van desde 2 y hasta 90 dS m^-1. En la Figura 7a se puede apreciar que la concentración de sales > 15 dS m^-1 predomina en las áreas de desecación y construcción de las pistas del ex aeropuerto y las lagunas de regulación. Es común observar altas concentraciones de sales en lagos poco profundos y en los que se han formado suelos (^{Verrecchia, 2007}; ^{Ellis y Athernon, 2003}), aunque no en concentraciones tan altas como las que ocurren en los suelos del antiguo lago de Texcoco.

Figura 7: Distribución de la a) Conductividad eléctrica y b) carbón orgánico en relación con la profundidad de suelos/sedimentos del ex lago de Texcoco. 

Figure 7: Distribution of the a) electrical conductivity and b) organic carbon content as a function of depth in the soils/sediments of the former Lake Texcoco. 

Cabe mencionar que el ion dominante es el sodio (Na⁺) alcanzando valores de sodio intercambiable de 99.9% en la mayoría de los suelos de la ZFLT, ya sea en la superficie o a cualquier profundidad (^{CONAHCYT-COLPOS, 2021}). El proceso de acumulación de sales puede estar relacionado con la evaporación (^{Verrecchia, 2007}), un drenaje deficiente, y la escasez de agua en época de sequía, cuando las sales en solución ascienden por capilaridad a la superficie (^{Scherger, Lexow, Zanello y Carbajo, 2019}; ^{Segura-Castruita, Gutiérrez, Ortiz y Gómez, 2000}).

Carbón orgánico. El carbón orgánico (CO) muestra un comportamiento irregular a lo largo del perfil del suelo y su distribución en la ZFLT depende de las actividades humanas que se han llevado a cabo y del proceso de sedimentación. Cuando los sedimentos están < 50 cm de profundidad y predominan las costras salinas (cosecha de tequesquite) y las áreas de desecación de aguas residuales, el contenido de CO oscila entre 1.5 y 2.8%. Con sedimentos de entre 50 y 100 cm, el contenido de CO es más variable, ya que hay vegetación de pastos halófilos, reforestaciones o cuerpos de agua (Figura 7b). Sin embargo, en los sitios con sedimentos a > 100 cm de profundidad, el contenido de CO oscila entre 4.1 y 5.4 por ciento.

Los altos contenidos de CO en horizontes subyacentes pueden deberse a la constante adición de aguas residuales o la introducción de pastos halófilos en el antiguo lago (^{Guzmán-Quintero, Palacios, Carrillo, Chávez y Nikolskii, 2007}). Asimismo, la acumulación de microorganismos que habitaron en lago antes de su desecación, como se ha mencionado para otros sitios (^{Meyers y Ishiwatari, 1993}); o bien, por cambios en la re-deposición de los sedimentos que se formaron en condiciones climáticas diferentes a las actuales (^{Meyers y Lallier, 1999}).

Clase textural. Las clases texturales son muy heterogéneas, tan solo en los horizontes superficiales se tienen 11 clases diferentes; por ejemplo, franco arenosa, franco arcillo limosa o franco arcillosa. En la Figura 8, se muestra cómo las partículas finas tienden a incrementarse con la profundidad (en presencia de sedimentos lacustres), lo cual, también se ha observado en suelos aledaños al ex lago de Texcoco, en Atenco, Texcoco y Chiconcuac (^{Segura-Castruita et al., 2000}).

Figura 8: Incremento de arcillas en suelos/sedimentos del ex lago de Texcoco. 

Figure 8: Increase in clays in soils/sediments of the former Texcoco lake. 

Cabe mencionar que en un mismo perfil de suelo pueden llegar a existir al menos tres diferentes clases texturales entre las distintas capas y horizontes. Esto indica diferentes eventos de deposición de los sedimentos volcánicos y lacustres provenientes de los ríos (^{Carreón-Freyre, González, Cerca, Gutiérrez y Jiménez, 2011}), así como de materiales eólicos como resultado de las tolvaneras que ocurren en el sitio (^{Moreno-Sánchez, 2018}). En ambos casos, los materiales se mueven a través de las grietas formadas por la desecación del lago.

Densidad aparente. Esta propiedad presenta un comportamiento irregular dentro del perfil del suelo como resultado del establecimiento de vegetación, la intercalación de sedimentos eólicos, volcánicos o lacustres y otros factores. El valor promedio de la densidad aparente en las capas/horizontes situados a < 50 cm de profundidad es de 0.84 g cm^-3, mientras que entre 50 y 100 cm de profundidad es de 0.66 g cm^-3. Las densidades aparentes bajas en SL también han sido reportadas en sitios cercanos; los cuales están relacionadas con la disposición de partículas de arcilla o limo, la presencia de sílice opalina que tiene una gran cantidad de microporos (^{Gutiérrez-Castorena et al., 2005}) y la alta hidratación de estos.

Retención de humedad. En las capas/horizontes superficiales de los sitios que han estado influenciados por las actividades humanas, esta es baja (en promedio, 49.38% de humedad), aun cuando los SL están cerca de los cuerpos de agua. En los SL con una profundidad a > de 100 cm, el promedio es de 490% de humedad (Figura 2d). Esto también se puede relacionar con el grado de perturbación en el sitio, si los sedimentos han sido expuestos o bien, por la profundidad a la que se encuentra el manto freático. ^{Ortiz-Solorio y Gutiérrez-Castorena (2015)} informaron que una vez que los sedimentos pierden humedad, estos ya no la recuperan, aunque se intente hidratarlos, lo que favorece la formación de grietas irreversibles, que eventualmente conducirá a la formación de agregados (^{Verrecchia, 2007}; ^{Kodikara, Barbour y Fredlund, 1999}: ^{Oades, 1993}).

Además, la pérdida de humedad incrementa la concentración de sodio, que actúa como dispersante de las partículas de arcillas (^{Bronick y Lal, 2005}) y permite que otras partículas se muevan a través del perfil del suelo. Asimismo, influye en la dinámica del agua, lo que ocasiona procesos redox que deberían estudiarse con mayor detalle.