TRIGGERING MECHANISMS OF A MAJOR DEBRIS FLOW OFF THE EBRO MARGIN,

NW MEDITERRANEAN: THE BIG’95

R. Urgeles

1*

, G. Lastras 

1

, M. Canals 

1

, D. Leynaud 

2

, N. Sultan 

3

1

GRC Geociències Marines, Departament d’Estratigrafia , Paleontologia i Geociències Marines, Facultat de Geologia, Univ. de

Barcelona, Spain - * urgeles@ub.edu 

2

Departement of Geology, University of Tromsø, Norway

3

Département Géosciences Marines, Direction des Recherches Océaniques, IFREMER, Plouzané, France

Abstract

Geophysical, geotechnical and sedimentological data from the continental slope and rise off the Ebro margin, NW Mediterranean, are

presented from an area that has undergone a major instability event, known as the BIG’95. The data depict accurate details of the debris

?ow deposit, the scar area and subjacent structure, and reveal the nature of both failed and unfailed sediments. Such an extensive data set

allows to obtain a clear picture of the sequence of events that initiated the failure of this landslide. These included as major factors the

existence of low shear strength materials and the growth of a volcanic structure beneath the headwall area.

Keywords: Debris ?ow, NW Mediterranean, geotechnical properties, triggering mechanisms

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

71

During the last decade a large effort has been put towards

understanding the sediment processes and dynamics along the Ebro

margin, NW Mediterranean, with a special emphasis on landslide

driven processes. Such effort has included the collection of full

coverage multibeam bathymetry and derived backscatter, high- and

very high-resolution 3.5 kHz parametric and airgun seismic re?ection

profiles, deep-towed TOBI and MAK1-M sidescan sonar, and 17

cores which have been dated and several parameters have been

analysed from, such as grain size, density, water content and

undrained shear strength.

Such effort has made evident that the Ebro continental slope and

rise are dominated by meandering channel-levee complexes, which

evolve upslope into canyons and downslope merge into one single,

mid-ocean type channel, the Valencia channel. It is also clear from the

extensive multibeam data set that the Ebro slope is constituted by

relatively little-incised canyons compared to its northwards Catalan

margin counterpart, which also has a much narrower shelf.

Such a pattern is disrupted near the centre of the Ebro continental

rise, where channels have been wiped out by a large, 2000 km

2

,

26km

3

mass-wasting event known as BIG’95 (1). In this area the

base-of-slope down to the Valencia Channel shows a rougher aspect.

The mosaics made from multibeam bathymetry show a series of low

backscatter patches surrounded by a series of high backscatter stripes

describing the shape of a horse tail. This pattern is believed to

correspond to a debris ?ow with rafted blocks surrounded by the

pathways of coarser sediment material (1).

At the head of the debris ?ow a sinuous scarp up to 200 m high is

present. Upslope such scar minor scars also develop, while

immediately downslope the ghost of a former channel is present

strikingly parallel to the main headwall scar. In seismic re?ection

profiles the headwall scar appears closely linked to a subjacent

structure, which is believed to correspond to a volcanic dome (2). 

The geotechnical parameters analysed in the cores collected from

the debris ?ow and nearby areas allow to distinguish an upper post-

landslide unit, which shows a similar pattern through all the cores.

This upper part shows high water contents (up to 80% of the total

weight) and corresponding low densities, as expected from a recently

deposited sediment. The post-landslide unit has much lower shear

strengths (around 5 kPa) than that of the sediments below (3).

The landslide sediments, i.e. those involved into the debris ?ow,

have lesser amounts of water, and thus their density is also slightly

higher. Water content is also slightly lower (by about 10%) than that

of the sediments that have not been affected by the passage of the

debris ?ow (cores CLKS02 and CLKS03). On the other hand, at the

same consolidation stress, shear strength appears to be higher for the

sediments involved into the debris ?ow than for those pre-dating the

BIG’95. However, the remoulded shear strength is similar (around

5kPa) for both the BIG’95 and pre-BIG’95 sediments probably

re?ecting that increased pore water pressures at the source area were

involved in the genesis of the landslide. Destructuration of the

sediment into the debris ?ow and consolidation after deposition have

been able to dissipate such pressures.

The most striking difference arises when comparing the two cores

obtained from the area not affected by the landslide, CLKS02 and

CLKS03, which, on the other hand, are probably the most interesting

cores since their physical properties most probably match those of the

sediments affected by the landslide before it took place. These two

cores show quite distinct shear strength profiles, with CLKS03,

collected on the open slope showing an increasing trend with depth

and CLKS02, on the ?ank of the levee showing almost no increase

with depth(3). This re?ects a change in sedimentation rates according

to the environmental setting, the ones on the levee, being probably

much higher than those on the open slope, also probably re?ecting

that those of the levee are underconsolidated.

Since the Ebro margin is largely aseismic, earthquakes may have

only played a secondary role in triggering the landslide. Thus, failure

most probably occurred in a retrogressive fashion due to

oversteepening of the slope associated to the presence of a volcanic

dome , with failure initially occurring downslope, in the low shear

strength channel-levee deposits. Due to the age of the landslide a

climatic in?uence on triggering can not be discarded.

References

1-Lastras, G., Canals, M., Hughes-Clarke, J.E., Moreno, A., De

Batist,M., Masson, D.G., Cochonat, P., 2002. Sea?oor imagery from the

BIG’95 debris ?ow, western Mediterranean. Geology, 30: 871-874.

2-Lastras, G., Canals, M., Urgeles, R., De Batist, M., Calafat, A.M.,

Casamor, J.L., in press. Characterisation of a recent debris ?ow deposit

after a variety of seismic reflection data, Ebro margin, Western

Mediterranean Sea. Marine Geology. 

3-Urgeles, R., Lastras. G., Canals, M., Willmott, V., Moreno, A.,

Casas,D., Baraza, J., Berné, S., 2003. The BIG’95 debris ?ow and

adjacent unfailed sediments in the NW Mediterranean Sea: geotechnical-

sedimentological properties and dating. Pp. 479-487. In: J. Locat and J.

Mienert (eds.), Submarine Mass Movemens and their Consequences.