SPATIAL-TEMPORAL VARIABILITY AND COMPOSITION OF DOWNWARD PARTICULATE MATTER

FLUXES IN THE PALAMÓS SUBMARINE CANYON (NORTH-WESTERN MEDITERRANEAN)

J. Martín*, A. Palanques, P. Puig, J. Guillén 

Instituto de Ciencias del Mar – CSIC, Barcelona. Spain - * jmartin@icm.csic.es

Abstract

Seven sediment traps were moored in the Palamós Submarine Canyon (NW Mediterranean) to study temporal and spatial variability of

downward particle ?uxes. Total mass ?uxes and major constituents (organic carbon, opal, calcium carbonate and aluminosilicates) are

presented here. The data obtained in the Palamós Canyon show some patterns similar to those observed in other studied submarine canyons

along the north-western Mediterranean margin, although singular results were obtained in relation to the magnitude, location and timing

of maximum ?uxes, and to the occurrence of specific sediment transport events.

Keywords: Submarine canyons, sediment traps, particulate matter, sediment transport, downward ?uxes

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

53

Introduction

The Northwest Mediterranean continental margin is indented by

numerous submarine canyons, comprising about 60% of the total area

in this region. Previous studies have highlighted the important role of

submarine canyons in the biogeochemical cycles, particularly as

channelling routes for off-shelf export of suspended organic matter.

The Palamós Submarine Canyon is one of the major canyons in this

area, and its head is deeply incised in the shelf. 

Material and methods

Six moorings equipped with seven sediment traps and eighteen

current meters (some of them equipped with turbidimeters) were

deployed inside and nearby the Palamós Canyon, three in the canyon

axis at 470, 1200 and 1700 meter depth, two in the canyon walls at

1200 m depth, and two in the adjacent slope. Each mooring had a

sediment trap 25 meters above the bottom.

The study lasted from March to November 2001, separated in two

4-month deployments. Subsampling and total mass flux were

estimated according to the method described in (1). Organic carbon

and calcium carbonate were measured using a LECO auto-analyser.

Biogenic silica was analysed following the method described in (2).

The lithogenic fraction was calculated as the difference between the

total mass and the sum of the biogenic components. 

Results and discussion

Total downward mass ?uxes varied by more than three orders of

magnitude inside the canyon. From 40 mg/m

2

.d in the northern wall

in summer to more than 100000 mg/m

2

.d in the canyon axis at 1200m

during the storm that took place in November 2001. The exact

maximum amount is unknown, because that trap overfilled during the

storm. 

The trap at 470m, located at the head of the canyon, showed quite

constant downward ?uxes along the period of study, with a mean ?ux

of 28758 mg/m

2

d, but also a sharp increase in November. The canyon

axis trap at 1200 m, presented a wide range of ?uxes, from 8 to more

than 100 g/m

2

d, specially during summer. Deeper in the canyon axis,

the trap at 1700m displays lower values (mean ?ux of 8484 mg/m

2

.d),

although there were two peaks of 40 and 60 g/m

2

.d respectively, the

latter corresponding to the November storm.  

Regarding the downward ?uxes in the canyon walls, these were

higher in the southern wall, where the mean ?ux was 5157 mg/m

2

d.

In the northern wall, the mean ?ux was about three times lower than

in the southern wall (1514 mg/m

2

d).  In both sites, there was a

maximum of downward ?uxes in November, coinciding with the

occurrence of a major storm. Finally, in the open slope at 1200 m the

maximum downward flux occurred in spring (230 mg/m

2

.d),

decreasing by an order of magnitude in summer. During the

November storm, downward ?ux at this slope site was only 175

mg/m

2

d. The mean downward ?uxes at the open slope are from 4 to

70 times lower than inside the canyon.

Regarding particulate matter composition, the lithogenic fraction

dominated the composition of the settling particles at all sites. At each

location, the percentages of aluminosilicates and carbonates were

relatively constant during the experiment. The maximum contents of

opal and organic were coherent with the spring biological bloom in

almost all traps. In general, the biogenic fraction was inversely

correlated with the total mass ?uxes.  A seasonal pattern with higher

?uxes in winter was more evident in the open slope. The sites at 470

m and 1200 m along the canyon axis showed relatively constant and

low values of biogenic constituents throughout the year, whereas the

rest of the sites displayed wider ranges of biogenic constituents and

followed, to some extent, the slope seasonal pattern. 

This spatial-temporal distribution of total mass ?uxes and major

constituents, allowed us to define two domains in the Palamós

Canyon: an “inner” domain (<1200 m) constricted by the canyon

topography and mainly in?uenced by lateral transport from the

adjacent continental shelf in which the canyon is incised, and an

external domain, where slope dynamics and seasonal trends are more

important in determining the composition and amount of downward

?uxes (3).

Table 1. Mean values of total mass ?uxes and major constituents con-

tents and ?uxes in mg/m

2

d, for each sediment trap.

References

1-Heussner S., Ratti C., Carbonne J., 1990. The PPS 3 time-series

sediment trap and the trap sample processing techniques used during the

ECOMARGE experiment. Cont. Shelf Res.,10: 943-958.

2-Mortlock R.A, Froelich P.N., 1989. A simple method for the rapid

determination of biogenic opal in pelagic marine sediments. Deep-Sea

Res., 36: 1415-1426.

3-Palanques A., Garcia-Ladona E., Gomis D., Martín J., Marcos M.,

Pascual A., Emelianov M., Puig P., Guillén J., Gili J.M., Tintoré J., Jordi

A., Basterretxea G., Font J., Segura M., Blasco D., Monserrat S., Ruiz S.,

Pages F.,  2003. A Multidisciplinary Program to study the dynamics and

the ecology of a Northwestern Mediterranean submarine canyon: The

Palamós Canyon. Prog. Oceanogr.(in press).