DOWNWARD PARTICLE FLUXES IN A SUBMARINE CANYON OF THE NORTHWESTERN 

ALBORÁN SEA: THE GUADIARO SUBMARINE CANYON.

Mohamed El Khatab*, Albert Palanques, Pere Puig, Enrique Isla

Institut de Ciències del Mar (CSIC), Passeig Marítim de la Barceloneta, 37-49, 08003 Barcelona, Spain - *elkhatab@icm.csic.es

Abstract

Total mass ?ux (TMF) within the Guadiaro canyon and its western adjacent slope showed an important seasonal variability, ranging more

than two orders of magnitude. Two peaks of downward mass ?uxes occurred in winter coinciding with events of increasing Guadiaro River

discharge. Particle ?uxes in the open slope showed a similar variability and were slightly higher than ?uxes measured at the same depth

within the Guadiaro channel, indicating common sediment transfer processes within and outside the channel. During the autumn-winter

period, the lithogenic content was high and relatively constant while during the spring-summer period the opal and organic carbon content

increased both in magnitude and variability. Peaks of biogenic constituents were associated to biological blooms. 

Keywords: Downward particles ?uxes, Guadiaro canyon.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

192

Introduction

Spatial and temporal studies of downward particle ?uxes have been

carried out in several continental margins of the world. The main

objective of these studies has been the understanding of the continent-

ocean sediment transfer and its role in the marine biogeochemical

cycles, especially that of carbon. Direct observations of the temporal

variation of the organic carbon ?uxes in the Alborán Sea are scarce,

despite the important role that this area has in the Mediterranean Sea.

Material and method

Five Technicap P.P.S/3 sediment traps (1) were deployed in three

mooring lines inside and outside a submarine canyon system of the

north-west Alborán continental margin, in the framework of the

FLUXALB Project (Fig. 1): The Guadiaro canyon and open slope

moorings were deployed at 592 and 720 m depth respectively and

were equipped with one sediment trap each one installed 25 m above

bottom. The Guadiaro channel mooring was deployed at 692 m depth

and included three sediment traps installed at 135, 500 and 667 m

depth respectively. The overall duration of the deployment was 12

months (from November 1997 to October 1998).

Fig. 1. Map of sampling locations.

Subsampling and TMF were estimated according to the method

described in (1). The total carbon (TC) and nitrogen were determined

by a LECO CN 2000 analyser. The inorganic carbon (IC) was

obtained by acid digestion (HCL 6M) in a LECO CC-100. The

difference between the (TC) and (IC) is defined as the organic carbon

(OC). Biogenic silica (opal) content was obtained using a wet-alkaline

extraction with sodium carbonate (2).

Result and discussion

TMF showed an important variability ranging more than two orders

of magnitude (from 101,3 mg m

-2

d

-1

to 27397.7 mg m

-2

d

-1

). The OC

content ranged from 1.38 % (in mid May, 1998) near the bottom in the

canyon site to 8.11 % (May, 1998) near the surface at the channel site.

The temporal evolution of OC content and TMF revealed an opposite

trend. The higher OC content were measured during spring and

summer, when the TMF was lower. The lowest opal content (1.77 %)

corresponded to late December 1997 in the slope site, whereas the

high opal content (12.93 %) to late June 1998 at mid depth at the

channel site. The opal content increased in spring and summer,

showing the maximum values between June and August, except near

the bottom, where it increased mainly in August.

In the water column, particle ?uxes in the Guadiaro canyon system

showed an increasing trend with depth. Near the bottom, the

downward particle ?uxes decreased drastically from the canyon site to

the channel site indicating either sedimentation of particulate matter

within the canyon or along-slope particle dispersion outside the

canyon before reaching the channel area. Near the bottom and at mid

depth, the main TMF increases were related with increases of the river

discharge. Storms events alone were not related with TMF increases.

During May-June 1998, high ?uxes (27.4 g m

-2

d

-1

) were recorded in

the canyon site, which appear to be associated with resuspension

processes caused by internal waves (3). The high near-bottom ?uxes

recorded in the western adjacent open slope are related either with

inputs over?owed from the Guadiaro channel and/or from the adjacent

submarine canyons besides those transported along slope directly

from the shelf.

The downward particle ?uxes re?ected clear seasonal variation

with maximum values in winter and minimum in summer and autumn.

TMF variability is very similar near the bottom and intermediate

depth, indicating near-bottom lateral particle transport and suspended

particles detachments along the canyon. Near the surface (135 m) the

?ux variability differs from the other studied levels and there are only

simultaneous high particle fluxes in November and December

coinciding with the ?ood and stormy season. 

The temporal distribution of the constituents had also a clear

seasonal character. During the autumn-winter, the lithogenic content

and the total mass ?uxes were high and relatively constant at all the

studied levels (near-bottom, intermediate and near-surface depths) as

a consequence of the lateral transport and particulate matter

detachments from the continental shelf and slope.

During spring and summer the content of biogenic constituents

increased due to phytoplancton blooms and lower inputs of

terrigenous constituents. Higher content of biogenic constituents

corresponded to low TMF. However, whereas the higher OC contents

were recorded near the surface, the higher opal contents were found

in near-surface, intermediate and near-bottom waters indicating

perhaps a better preservation of biogenic silica during settling in the

water column.

References

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

sediment trap and the trap sample processing techniques used during the

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

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

determination of biogenic opal in pelagic sediments. Deep-Sea Res.,36

(9): 1415-1426.

3-Puig P., Palanques A., Guillén J., El Khatab M. 2002. The Role of

Internal Waves in the Generation of Intermediate and Bottom Nepheloid

Layers Within and Around the Guadiaro Submarine Canyon. Eos

Transactions AGU, 83 (47), Fall Meeting Supplement, Abstract OS11C-

0244. San Francisco, California.