BEDFORMS ACROSS A SANDY-GRAVEL CONTINENTAL INNER SHELF, MARETTIMO ISLAND 
(EGADI ISLANDS; SOUTHERN-WESTERN TYRRHENIAN SEA)
Claudio Lo Iacono
1*
, Jorge Guillén
2
1
Dipartimento di Geologia e Geodesia, Università di Palermo, Via Archirafi26, 90126 Palermo, Italy - * clageo@katamail.com
2
Istituto de Ciencias del Mar, C.S.I.C., Pg. Maritim de la Barceloneta 37-49, E-08039 Barcelona, Spain - jorge@cmima.csic.es
Abstract
Side scan sonar data were recorded across Marettimo island inner shelf (Egadi Islands; southern-western Tyrrhenian sea). The distribution
and morphological characteristics of bedforms were analyzed across this sandy gravel inner shelf to examine possible forcing mechanisms.
It is discussed that these morphological features could be produced by waves of period higher than 8 s and/or medium-high velocity bottom
currents.
Keywords: gravel and sandy bedforms; inner shelf; waves and currents
Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004
46
Introduction
Inner shelf gravel bedforms have been observed in a number of
shelves around the world (1, 2, 3). In the Mediterranean, few studies
deal with bedforms on sandy gravel shelves: Kenyon and Belderson
(4) described coarse sand sandwave across Spanish and Moroccan
shelves and Lykousis (5) observed coarse megaripple in the Aegean
Sea. The sedimentary processes able to generate gravel bedforms in
moderate-energy environments like the Mediterranean are unclear
from previous studies. However, it is relevant to know if these
bedforms are relict features that correspond to episodic/catastrophic
events occurred in the past or, in contrast, they can be generated by
present day processes.
In this study, bed features have been recognized, measured,
described and digitally mapped. The aim of this work is to reconstruct
which are the forcing processes that could generate them.
Methods
Side scan sonar records range in water depths of 10-60 m and have
been obtained during a cruise around the Egadi Island offshore. The
instrument was a chirp technology side scan sonar, model SIS 1500
(Benthos-Datasonics), operating at 100 kHz.
Sea bed samples were recovered by mean a Van-Veen grab sampler.
Calibration by dives was effectuated for collecting further
sedimentological data and observing sedimentary structures
dimensions.
Bedforms and their distribution
Data analysis revealed the presence across the inner shelf of
symmetrical coarse grained subaqueous dunes and elongated small
sand patches. Bed forms can be defined as small subaqueous dunes
sensuAshley (6). They are observed all over the inner shelf, from 15
to 50 m depth, and range from 1 to 2.2 m in wavelength and from 0.15
to 0.30 m in height. These bedforms are formed in sandy-gravel areas
with modal grain sizes ranging from 2 to 11 mm. The biggest dunes
appear at 25-35 m water depth, their orientation is almost parallel to
the coast (35°E) and the sediment displays a medium grain size of 8-
11 mm.
Sand patches have been observed in a small area of the north eastern
sector of the inner shelf. They develop from 40 m to the maximum
depth of the survey coverage (60 m approx.), in a main direction
perpendicular to the coast. Their width varies from 50 to 150 m and the
sediment corresponds to sinuous bands of medium sand over a gravel
and sandy gravel area.
Discussion about forcing mechanisms for the formation of the
subaqueous dunes
Theoretical estimation using different hydrodynamic conditions
(waves and currents) have been effectuated to investigate over the for-
cing mechanisms that generated the observed small subaqueous dunes.
Starting from hypothetical waves conditions (height ranging from 3
to 6 m; period raging from 7 to 11 s), applied to different grain sizes
sediments (2, 5, 10 mm), theoretical dune dimensions (7, 8) have been
obtained (Fig. 1). For a depth interval of 10 - 70 m, bedform wave-
length (
?
) values range from a minimum of 0.5 m to a maximum of 4
m. No relevant differences were observed in the resulting dimensions
of sedimentary structures using grain sizes from 2 to 10mm.
Threshold conditions for sediment movement based on the critical
Shields parameter (
?
cr) values (9) have been obtained for different
grain sizes (1-10 mm),. The corresponding critical velocities values
(uz cr) at 1 m above the bottom (10), reveal how the critical values for
sediment moving ranges from 0.56 to 1.85 m/s for grain sizes of 1 to
10 mm respectively.
Fig. 1. 
Bedform spacing (
?
)
(8) for different
waves conditions
compared to
Marettimo sub.
dunes. Theoretical
equations have been
applied to 2 mm
grain size sediments.
The wavelength of the Marettimo subaqueous dunes are comprised
within interval obtained by theoretical formulas. Most of the observed
dunes could have been formed with the presence of waves ranging from
4 to 6 m in height and 7 to 11 s in period. These conditions can be
reached during strong NW storms that episodically occur on the north-
western Sicilian continental shelf (11). Sand patches can develop with
the presence of moderate velocity bottom currents (< 50 cm/s).
Conclusions
Comparison between observed dunes with theoretical estimations
of bedform characteristics generated under different hydrodynamic
conditions, suggests that most of bedforms observed on the Marettimo
inner shelf can be caused by waves of 4-6 m in height and 7-11 s in
period. Therefore, dunes are active morphological features only
during major storms and are relict bedforms for most of the time.
References
1-Langhorne D.N., Heathershaw A.D., Read A.A.,1986. Gravel bed-
forms in the West Solent, Southern England. Geo Mar. Lett.,5: 225-230.
2-Forbes D.L., Boyd R., 1987.Gravel Ripples on the inner Scotian Shelf.
Jour. Sed. Petrology, Vol. 57, 1: 46-54.
3-Anthony D., Leth J.O., 2002.Large-scale bedforms, sediment
distribution and sand mobility in the eastern North Sea off the danish west
coast. Mar. Geol., 182: 247-263.
4-Kenyon N.H., Belderson R.H., 1973. Bed-forms of the Mediterranean
undercurrent observed with side-scan sonar. Sedim. Geo.,9: 77-99. -172.
5-Lykousis V., 2001. Subaqueous bedforms on the Cyclades Plateau (NE
Mediterranean) – evidence of Cretan Deep Water Formation? Cont. Shelf.
Res., 21: 495-507.
6-Ashley G.M., 1990. Classification of large scale subaqueous bedforms:
a new look at an old problem. 1997 SEPM Bedforms and bedding
structures research symposium, Austin, TX. Jour. Sed. Petrology,Vol. 60:
160-172.
7-Grant W.D., Madsen, O.S., 1982. Moveable bed roughness in unsteady
oscillatory ?ow. J. Geophys. Res.,87: 469-481.
8-Nielsen P., 1992. Coastal Bottom Boundary Layer and Sediment
Transport. World Scientific Publishing, Singapore, Advanced Series on
Ocean Engineering, vol. 4.
9-Soulsby R. L. & Whitehouse R. J. S. W., 1997. Threshold of sediment
motion in coastal environment. Proc Pacific Coasts and Ports ’97 Conf.
Christchurch, 1, pp 149-154. University of Canterbury, New Zealand.
10-Soulsby R.L., 1997. Dynamics of marine sands. Thomas Telford
editions. London.
11-Istituto Idrografico della Marina, Genova, 1979. Il vento e lo stato del
mare lungo le coste italiane e dell’Adriatico. Vol III, IIM editions.