Sedimentary and litter transfer processes in the northern margin of the Alboran Sea: The role of shelf-incised submarine canyon geomorphological characteristics

• Autores: Javier Cerrillo Escoriza
• Directores de la Tesis: Francisco José Lobo Sánchez (codir. tes.), Ángel Puga Bernabeu (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• ISBN: 9788411954044
• Número de páginas: 252
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
• Resumen
  • español

    Los cañones submarinos son rasgos morfológicos que inciden en los márgenes continentales y constituyen las principales vías de transferencia desde la plataforma hasta la cuenca de sedimentos y flujo de contaminantes y residuos, como se ha documentado en varios sistemas turbidíticos modernos. Los factores que controlan la actividad sedimentaria de los cañones submarinos durante los niveles altos del mar incluyen el contexto geodinámico, la localización de la cabecera del cañón con respecto a fuente principal de sedimento y la anchura del margen continental. El margen norte del Mar de Alborán (oeste del Mar Mediterráneo) está caracterizado por una plataforma estrecha incidida por los cañones de Motril y Carchuna. Esta tesis tiene como objetivo establecer los factores que controlan la actividad sedimentaria reciente de los cañones incididos en la plataforma, basado en: (1) las diferencias geomorfológicas y sedimentarias entre ambos cañones, elucidando los patrones recientes de transporte y acumulación de sedimento entre ambos cañones; (2) la caracterización de las formas de fondo erosivas y deposicionales localizadas en contextos confinados y no confinados del Cañón de Carchuna y las implicaciones genéticas en términos de procesos de transporte sedimentario; (3) analizar la distribución, densidad y origen de la basura marina en los cañones submarinos objeto de estudio. El rectilíneo Cañón de Carchuna incide la plataforma donde su cabecera se localiza a apenas 200 m de la línea de costa; este cañón presenta flancos de elevada inclinación, terrazas estrechas, arenas fangosas con alto contenido de materia orgánica a lo largo del eje del canal y foraminíferos bentónicos de plataforma transportados hacia las zonas distales. El Cañón de Carchuna alberga formas de fondo en forma de media luna en el eje de canal y ondas de sedimentos y trenes de socavaciones sobre los depósitos de desbordamiento cercanos a una curva del canal. Además, el eje de canal presenta una densidad de basura marina de hasta 8.66 unidades·100 m-1 en forma de acumulaciones en las partes superiores del cañón. En contraste, la cabecera del Cañón de Motril es más amplia e incide el borde la plataforma a 2 km de la línea de costa. Presenta una morfología sinuosa y flancos más suavizados, amplias terrazas y tasas de sedimentación más altas con sedimentos fangosos a lo largo del eje del canal. En el Cañón de Motril, la densidad de basura marina es baja y la basura aparece dispersa, muy degradada y parcialmente enterrada. El Cañón de Carchuna se encuentra en un estado de desarrollo juvenil cuya actividad es relativamente continua, causada por flujos gravitacionales de sedimentos groseros que descienden desde la cabecera y desbordan en las partes inferiores generando ondas de sedimento sobre un lóbulo deposicional. Eventualmente, flujos turbidíticos de alta energía serían capaces de desplazarse por encima de la cresta del dique, erosionando los depósitos de desbordamiento y generando trenes de socavaciones. La alta incisión en la plataforma del Cañón de Carchuna y su proximidad a la línea de costa favorecería la captura y remobilización del sedimento litoral, así como la formación de flujos gravitacionales que transportan la basura marina a lo largo de todo el valle hacia su terminación distal. En contraste, el Cañón de Motril está en un estadio evolutivo más maduro y muestra una actividad episódica, actuando principalmente como trampa de sedimentos hemipelágicos. La localización aproximadamente a 2 kilómetros de la cabecera a la línea de costa más cercana condicionaría la acumulación de sedimentos de grano fino proveniente de la principal fuente fluvial (i.e., Río Guadalfeo) y la acumulación de bajas cantidades de basura marina. La comparación de los cañones incididos en la plataforma de estudio con otros cañones que inciden en otras plataformas con extensiones variadas indican que: (1) la distancia desde las cabeceras a la línea de costa ejerce un papel fundamental en el calibre y flujos de sedimentos que pueden ser potencialmente capturados por los cañones incididos en la plataforma y eventualmente transportados hacia las partes profundas del cañón; (2) el grado de incisión de las cabeceras es un factor clave que determina en gran medida la actividad sedimentaria reciente de los cañones que inciden en plataformas estrechas; (3) las condiciones fisiográficas y de aporte sedimentario en los márgenes estrechos, como las que se encuentran en la costa de California y el Mar Mediterráneo, controlan de forma decisiva la actividad sedimentaria reciente y las altas concentraciones de basuras marinas que se observan en los cañones incididos en la plataforma.

  • English

    Submarine canyons are major morphological features incising continental margins that constitute the main pathways for shelf-to-basin sediment transfer and flux of contaminants and waste during sea-level highstands, as documented in various modern turbidite systems. Factors that control the sedimentary activity in submarine canyons during highstands include the geodynamic setting, the location of the canyon head with respect to the major sediment sources, and the margin width. The northern margin of the Alboran Sea (western Mediterranean Sea) is characterized by a narrow shelf sculpted by the shelf-incised Motril and Carchuna canyons. This thesis aims to establish the factors that control the recent sedimentary activity of the shelf-incised canyons, based on: (1) the geomorphological and sedimentary differences between both canyons, elucidating their respective roles in recent patterns of sediment transport and accumulation between both canyons; (2) the characterization of erosional and depositional bedforms in confined and unconfined settings of the Carchuna Canyon, determining genetic sedimentary processes leading to bedform development in recent times; and (3) the factors that control the distribution of marine litter in the studied submarine canyons, analyzing the litter distribution, density, and origin. The straight Carchuna Canyon incises the shelf up to 200 m off the coastline and exhibits steep canyon walls featuring narrow terraces, muddy sands with high contents of organic matter along the thalweg, and transported shelf benthic foraminifera in distal settings. The Carchuna Canyon hosts crescentic-shaped bedforms in the axial channel and concentric sediment waves and two scour trails over an overbank deposit, proximal to a channel bend. The Carchuna Canyon thalweg exhibits a density of marine litter up to 8.66 items·100 m-1 with litter hotspots found along the upper reaches of the canyon thalweg. In contrast, the Motril Canyon head is wider and incises the shelf edge, ca. 2 km off the coastline, exhibiting a sinuous morphology and less steep walls, wider terraces, and higher sedimentation rates with muddy sediments along the thalweg. In the Motril Canyon, the density of marine litter is low and the material is scattered, very degraded, and partially buried. The Carchuna Canyon exhibits a youthful development stage whose activity is more continuous, caused by coarse sediment-laden gravity flows descending from the canyon head and by spillover processes generating sediment waves in the channel bend. More energetic downstream turbiditic flows would exceed the levee crest maximum height, promoting erosion of the overbank deposit and generating scour trains. The high shelf incision of the Carchuna Canyon and its proximity to the coastline favor littoral sediment remobilization and capture, as well as the formation of gravity flows that transport marine litter along the thalweg toward the distal termination of the channel. In contrast, the Motril Canyon is interpreted as a mature system episodically active which mainly acts as a sediment trap accumulating hemipelagic sediments, where the distant location of the canyon head from the coastline (ca. 2 km) favors fine-grained sediment accumulation from the major regional fluvial source and the input of low amounts of marine litter. The comparison of the studied shelf-incised canyons with other shelf-incised canyons in narrow and wide margins indicates that: (1) the distance from canyon heads to coastlines exerts the primary control on sediment caliber and flux that is potentially captured by shelfincised canyons and eventually transported downcanyon; (2) the grade of incision of canyon heads is a key factor driving the recent sedimentary activity of canyons incised in narrow margins; and (3) the physiographic and sediment supply constraints of narrow margins, such as offshore California and the Mediterranean Sea, is a factor controlling the evolution, the sedimentary activity and the high concentration of marine litter in shelf-incised canyons.