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Quintana Roo es una planicie de origen marino, lo mismo que toda la península de Yucatán de la que forma parte. Bajo su suelo, predominantemente calizo, abundan los ríos subterráneos, que afloran a la superficie de la corteza terrestre dando origen a los cenotes. Estos son cuerpos de agua dulce generalmente rodeados por cavernas, originadas por la erosión del agua sobre la roca. La mayor parte del estado está cubierta por selva baja. Carece de montañas y su Sierra Baja alcanza solamente los 60 metros sobre el nivel del mar. Tiene pocos ríos superficiales y algunas lagunas, entre las que destaca la Laguna de Bacalar o Laguna de los Siete Colores,Laguna de los Siete Colores.
Para completar toda esta riqueza geográfica de Quintana Roo están sus 856 km de litorales, de los cuales 700 son bañados por las aguas del mar Caribe. Franjas enormes de arena blanca se ven enmarcadas por una tupida selva esmeralda de un lado, y un mar increíblemente turquesa del otro. Y entre las playas, en la costa hay caletas, acuarios naturales, bahías, áreas naturales protegidas.
Al Caribe Mexicano pertenece parte del segundo arrecife coralino más grande del mundo, el Gran Arrecife Maya. Tiene una longitud total de mil kilómetros, de los cuales 350 pertenecen al estado de Quintana Roo. Se trata de una impresionante formación marina de corales, hábitat de numerosas especies de flora y fauna. En algunos tramos alcanza una asombrosa profundidad, sólo posible gracias a la transparencia de las aguas que permiten la entrada de los rayos solares, indispensables para el crecimiento coralino.
El golfo de México, como el vecino mar Caribe, es una región marítima del océano Atlántico que se encuentra casi completamente rodeada por el continente americano y por islas. Por este motivo, se le denomina a veces también como «el Mediterráneo americano». Mientras que el golfo de México posee extensas plataformas continentales que se adentran en el mar, las plataformas del Caribe son más reducidas y terminan en simas que alcanzan de 2.000 a 3.000 metros de profundidad. Son abundantes los estudios científicos llevados a cabo en ambos mares; sin embargo, la historia de su evolución geológica aún presenta importantes lagunas de conocimiento. En tanto el mar Caribe presenta fenómenos sísmicos y erupciones volcánicas de forma aislada, la cuenca del Golfo de México es geológicamente más estable.
Ambas regiones marítimas están unidas al océano Atlántico a través de numerosos estrechos y pasos. No obstante, el intercambio de masas de agua entre las distintas cuencas marinas es limitado, dado que las zonas de comunicación suelen ser de aguas poco profundas. El canal de Yucatán une el mar Caribe con el golfo de México. Las aguas del Caribe son claras, con una menor salinidad que las del Atlántico y circulan en sentido contrario a las agujas del reloj. El agua fluye hacia el Caribe principalmente a través de los estrechos de las Antillas Menores, donde se calienta y abandona la región por el canal de Yucatán en dirección al golfo de México. Estas aguas forman aquí las fuentes de la corriente del golfo.
El mar Caribe se encuentra en la zona de los alisios del norte y, por tanto, se caracteriza por la constante presencia de vientos de componente este. Las mayores precipitaciones tienen lugar a lo largo del cálido verano tropical. En esta época también se produce la llegada al Mediterráneo americano de la mayoría de huracanes procedentes del Atlántico, mientras que son escasos los ciclones tropicales que se forman localmente.
Las cálidas aguas del golfo de México y del mar Caribe albergan uno de los ecosistemas más espectaculares y con mayor diversidad biológica de la Tierra. Además de especies raras como el manatí o vaca marina, los juguetones delfines moteados y los gigantescos tiburones ballena, abundan también las tortugas marinas, los aligátores y diversas especies de grullas. El golfo de México, en particular, destaca por su riqueza pesquera; las especies más importantes son, por ejemplo, el reo o trucha de mar, el salvelino (un salmónido), el lenguado, la caballa, el atún, el pez vela, la mojarra, el mero y la cubera.
La región padece graves problemas medioambientales. El turismo, la pesca deportiva y la pesca comercial ya han destruido algunas pequeñas islas coralinas. Los pescadores de gambas locales se enfrentan con los protectores de las tortugas y los ecologistas se preocupan por las elevadas capturas accidentales de especies amenazadas. No obstante, en los últimos años se ha conseguido detener el declive de algunas especies de pelícanos y grullas; además, actualmente los grupos ecologistas se dedican a la protección de muchas de las pequeñas islas.
Productos como el petróleo y el gas natural, el mineral de hierro, la bauxita, el azúcar, el café y las bananas son algunos de los bienes comerciales más importantes del Mediterráneo americano. En esta región marítima hay miles de plataformas de prospección petrolífera y refinerías, por lo que es prácticamente inevitable que se produzcan vertidos accidentales e incendios en las plataformas que son difíciles de controlar. Además, esta región tiene una fuerte dependencia económica del comercio americano y europeo, así como de la industria del turismo.
Probablemente fuese el marino español Cristóbal Colón el primer europeo en alcanzar el mar Caribe.
En el año 1492 tomó posesión de las Bahamas en nombre de la corona española, convencido de haber encontrado una nueva ruta marítima hacia Asia. Luego prosiguió su viaje hacia el sur y fundó una colonia en la isla de la Hispaniola (La Española).
Aunque España mantuvo el control de esta región marítima a lo largo de los siglos siguientes, también establecieron colonias en las islas orientales del Caribe otros países como Gran Bretaña, Francia, Holanda y Dinamarca.
En el siglo XIX, eran muchos los barcos mercantes de EE. UU. que navegaban por el Caribe, especialmente después de 1848, cuando muchos buscadores de oro se dirigían por mar hacia California
Desde la Segunda Guerra Mundial, muchas islas caribeñas albergan bases militares estadounidenses que fueron creadas para proteger el canal de Panamá.
La base naval de Guantánamo, en Cuba (construida en 1899), es la más antigua de las instalaciones militares de EE. UU. en el Caribe.
En la porción del Golfo de México correspondiente al litoral norte de la Península de Yucatán, hacia el Canal de Yucatán, habría caído hace 65 millones de años un meteorito formando un cráter de 180 Km. de diámetro, denominado Cráter de Chicxulub, y provocando la extinción de los dinosaurios y otras especies.
La máxima autoridad internacional en materia de delimitación de mares, el «International Hydrographic Organization» (IHO), define en su publicación de referencia mundial, «Limits of oceans and seas» (Límites de océanos y mares) (3ª edición de 1953), el golfo de México (que tiene el número de identificación 26) de la forma siguiente:
En el Sureste,
Una línea que une el faro de cabo Catoche (21º37'N, 87º04'O) con el faro del cabo Antonio en Cuba, a través de esta isla hasta el meridiano 83ºO y hacia el norte a lo largo de esta meridiano hasta la latitud de la punta Sur de Tortugas Secas (24º35'N), a lo largo de dicho paralelo en dirección este hasta Rebecca Shoal (82º35'W) y desde allí a través de los bancos y los Cayos de Florida al continente al final oriental de la bahía de la Florida, todas las aguas del estrecho de Tortugas Secas y el continente se consideran dentro del Golfo.