Search

La docencia presencial de la Univ. Barcelona se apoya en su Campus virtual. Para promover el aprendizaje adaptativo, hemos analizado los Recursos/Actividades (número, tipo y frecuencia de uso) de 3 cohortes del Grado de Ciencias del Mar (30 Informes de actividad en total y 10 Registros de uso seleccionados). Predominan los Recursos (87%), pero se interactúa más en las Actividades. El análisis de los Registros ha permitido relacionar los resultados con el rendimiento, género u opcionalidad.

Mining activities are essential to our society, but ore extraction and treatment produce waste that must be stored in safe places without harm to the environment. For a long time, seafloor disposal has been viewed as a cheap option with barely visible impacts. In Portman Bay, SE of Spain, large amounts of tailings from open pit sulphide mining were discharged directly into the coastal sea over 33 years, thus forming a massive deposit that completely infilled the bay and expanded seawards over the inner continental shelf. Here we present the first multiproxy physicochemical characterization of the submarine tailings in Portman Bay, mostly by using non-destructive techniques, also including pre-dumping and post-dumping sediments. Eight distinct sedimentary facies, grouped in four stratigraphic units, have been thus identified in a set of up to 4.3 m long gravity cores totalling more than 60 m. Geogenic and anthropogenic geochemical proxies consistently allow differentiating pre-dumping sediments from tailings. Potentially toxic metals if made bioavailable can reach high concentrations in units including or formed exclusively by tailings (i.e. up to 3455, 2755 and 1007 mg kg−1 for Pb, As, and Zn, respectively). Some physical properties, such as magnetic susceptibility, are particularly useful as the tailings are rich in Fe-bearing minerals (>30% Fe in some layers). Estimated sedimentation rates show a strong gradient from proximal to distal locations, with rates in excess of 50 cm yr−1 to less than 1 cm yr−1. We ultimately document the history of the transformation of Portman Bay from an almost natural state to a new condition after a long period of massive dumping of mine tailings. Our study provides guidance to further assessments in a context where the diversity of marine environments impacted by the disposal of mine waste is expected to grow in the near future.

Aquest projecte va ser plantejat considerant útils per al treball docent i la seva millora les noves eines de visualització tridimensional (tant en 2D, en pantalla convencional, com en 3D en monitors adaptats per la visualització amb ulleres estereoscòpiques). La Facultat de Geologia de la UB acumulava a l’inici del projecte (2012), i ha seguit incrementant en aquests dos darrers anys (2013-2015), un important potencial en visualització tridimensional, que es pot transferir a la docència. Es volia contrastar la capacitat tècnica en aquest camp de diversos grups de recerca i departaments de la Facultat de Geologia. També analitzar com obrir noves formes en els ensenyaments de grau (Geologia, Enginyeria Geològica) i postgrau (Geologia i Geofísica de Reservoris, Oceanografia i Gestió del Medi Marí). La naturalesa del projecte va dur a plantejar dues etapes: 1) 2013: Inventari i coordinació de recursos medis i coneixement disponibles des dels diversos grups de recerca i docents per poder-los aplicar a la millora i al disseny de noves eines docents. Inici del disseny, concepció, preparació i desenvolupament de les primeres pràctiques a desenvolupar. Primeres aplicacions experimentals de les pràctiques en les assignatures de graus i màsters. 2) 2014: Finalització del disseny de noves pràctiques i contrastació de les avantatges (millora de les exposicions de conceptes i dades, grau d’assimilació dels estudiants) i dificultats plantejades (tècniques, de falta de mitjans materials i humans). Anàlisi de quines solucions tècniques foren les millors per l’ ús el més generalitzat possible dels materials docents desenvolupables. Establiment de conclusions particulars i generals. Dins de l’àmbit del projecte s’ha concretat que un disseny adient per a una aula d'informàtica i/o una sala laboratori a on aplicar la metodologia de la visualització 3D a la docència pràctica seria una sala amb no més de 15 a 25 ordinadors, de mobiliari modular de posició modificable, però tenint present la necessitat d’una connexió en xarxa; amb pantalla-es frontal i/o lateral visibles per als estudiants i situades a una alçada per sobre dels monitors; i un ordinador de professor en el que mostrar als estudiants els procediments i la marxa de les pràctiques. La diversitat de programari disponible pels diferents grups, a partir del qual es poden generar documents tractables com a material 3D pot implicar un problema ja que aquesta diversitat implica una certa dispersió d’esforços per part del professorat i dificultat d’aprenentatge per als estudiants. Com a resultat de l’experiència es suggereix que el material docent amb possibilitats de rebre tractament 3D en visió normal o estereoscòpica podria ser transferit des dels formats originals en el que són generats a un altre únic estàndard, que facilités el seu ús sense haver de conèixer en profunditat el software d’origen ni que calgués tenir-lo instal·lat. L’experiència d’aquests dos anys suggereix que perquè el professorat pugui fer una explotació intensiva dels recursos disponibles s’ha de comptar amb: 1) Una disciplina de programació amb prou anticipació de les activitats. 2) Un mínim de personal de suport que tingui capacitat de mantenir el programari i el maquinari a punt La utilització de dades derivades de models geològics experimentals analògics per preparar bases de dades digitals amb les que construir models 3D és una novetat docent dins de l’àmbit estatal i poc freqüent a universitats europees i de la resta del món.

This paper provides a spatial and temporal multi-scale approach of European submarine canyons. We fi rst present the long-term geologic view of European margins as related to controls on submarine canyon development. Then we discuss the extent to which submarine canyon systems resemble river systems because both essentially form drainage networks. Finally, we deal with the hortest-term, highestresolution scale to get a fl avor of the current functioning and health of modern submarine canyons in the northwestern Mediterranean Sea. Submarine canyons are unique features of the seafl oor whose existence was known by European fi shermen centuries ago, especially for those canyons that have their heads at short distance from shoreline. Popular names given to specifi c canyons in the different languages spoken in European coastal communities refer to the concepts of a"deep" or"trench." In the old times it was also common thinking that submarine canyons where so deep that nobody could measure their depth or even that they had no bottom. Submarine canyons are just one of the seven different types of seafl oor valleys identifi ed by Shepard (1973) in his pioneering morphogenetic classifi cation. Shepard (1973) defined submarine canyons as"steep-walled, sinuous valleys, with V-shaped cross sections, and relief comparable even to the largest of land canyons; tributaries are found in most of the canyons and rock outcrops abound on their walls." Canyons are features typical of continental slopes with their upper reaches and heads cut into the continental shelf.

[cat] Els esllavissaments submarins són un fenomen generalitzat a tots els marges oceànics, sigui quina sigui la seva naturalesa. Des del punt de vista geològic, representen un dels processos més importants en la redistribució de sediment des de la plataforma i el talús superior cap a la base del talús i les planes abissals. Per causes diverses, grans volums de sediment es mobilitzen i es desplacen pendent avall a velocitats que poden ser grans, al llarg de desenes o centenars de quilòmetres fins a aturar-se i formar un nou dipòsit sedimentari de característiques molt diferents a l’inicial. En aquest canvi de propietats dels materials, degut al transport i a la resedimentació, rau part de la importància econòmica dels esllavissaments submarins, ja que els dipòsits resultants poden constituir futures roques magatzem d’hidrocarburs o, al contrari, esdevenir magnífics segells i evitar-ne la migració. En el seu caràcter sovint instantani, en les velocitats elevades que poden assolir i, en general, en el gran alliberament d’energia que poden comportar, hi rau el seu perill i, per tant, llur importància com a risc geològic. Sigui per afectació directa, com el col·lapse d’estructures costaneres i el trencament d’elements posats sobre el fons marí, o per afectació indirecta, com la generació d’onades gegants (tsunamis), els esllavissaments submarins representen un risc natural major. Aquesta Tesi doctoral està centrada en l’estudi d’esllavissaments submarins ocorreguts en dues àrees que podrien ser especialment sensibles a les seves conseqüències: el golf de València i el canal d’Eivissa. En el golf de València. un gran esllavissament, anomenat BIG’95 debris flow, desencadenat fa 11.500 anys de calendari AP4, afecta uns 2.200 km2 del talús i la base del talús del marge de l’Ebre, donant lloc a un dipòsit sedimentari que cobreix 2.000 km2 amb potències de fins a 150 m. El volum total de sediment involucrat en aquest esllavissament fou de 26 km3, una xifra relativament modesta si hom la compara amb altres grans moviments de massa coneguts en altres marges continentals, però d’entitat suficient per a representar un risc per a una franja costanera fortament urbanitzada i per a les connexions submarines entre la península Ibèrica i les illes Balears. Aquest gran moviment de massa fou l’objectiu d’un seguit de campanyes oceanogràfiques en les quals s’empraren diverses tècniques geofísiques, i s’obtingueren testimonis de sediment, a més d’efectuar observacions directes amb càmeres subaquàtiques. El resultat de l’anàlisi de les dades obtingudes forma el cos dels Capítols 2 a 6 (tres articles i dues contribucions a un llibre monogràfic). L’estudi i la interpretació de dades de batimetria de multifeix és l’objectiu del primer dels articles (Capítol 2). Les imatges obtingudes a partir del processat de les dades proporcionen una informació excepcional sobre la dinàmica de l’esllavissament submarí BIG’95, tot i fent palesa l’existència d’un seguit d’estructures en forma de blocs o monticles de sediment separats per depressions allargassades a la part mitjana del dipòsit. Això permet proposar una explicació per a la seva gènesi. Aquest capítol també inclou les dades de datació per 14C AMS del diposit de l’esllavissament. El tercer capítol, una contribució a un llibre monogràfic, mostra la informació obtinguda a partir d’imatges de sonar d’escombrada lateral arrossegat prop del fons, en especial de l’àrea de la cicatriu, on hom hi ha observat un escarpament de més de 100 m. d’alçada al talús continental. L’estudi de la morfologia, l’arquitectura del dipòsit i l’estructura en profunditat a l.’indret d’ocurrència mitjançant sísmica d’alta i molt alta resolució conforma el quart capítol (el segon dels articles). El cinquè capítol presenta l’estudi dels testimonis de sediment obtinguts a l’àrea del debris flow BIG’95. La informació obtinguda ha permès postular un model conceptual de la dinàmica del debris flow, la factibilitat física del qual ha estat comprovada amb l’ajut de programes informàtics de modelització i simulació numèrica d’esllavissaments submarins. Això es presenta al sisè capítol, el tercer dels articles que conformen la tesi. A la mateixa campanya oceanogràfica en que hom va descobrir l’esllavissament BIG’95 (anomenat així ja que aquest era l’acrònim de la pròpia campanya), també s’obtingueren dades del canal d’Eivissa, al marge illenc del qual s’hi identificaren quatre petits esllavissaments, que són l’objectiu del quart article (Capítol 7). No per la seva mida (el més extens només té 16 Km2) deixen de ser importants, ans al contrari, ja que aquesta circumstància permet estudiar-los amb més facilitat en tota la seva extensió, i també en el seu conjunt. Els quatre esllavissaments comparteixen un únic pla de lliscament, i són situats en una àrea on abunden estructures d’escapament de fluids conegudes com pockmarks. Aquestes característiques suggereixen un origen comú relacionat amb la desestabilització del recobriment sedimentari per l’increment de la pressió de porus. El primer capítol es una introducció sobre els esllavissaments submarins, llur classificació i antecedents bibliogràfics pel que fa al seu estudi. Inclou, a més, una explicació breu dels diferents mètodes utilitzats en les campanyes oceanogràfiques on s’obtingueren les dades en què es basa aquest estudi. També incorpora una descripció de la geologia del golf de València i del canal d’Eivissa. Finalment, el vuitè i novè capítols tracten de donar una visió integradora dels resultats i de resumir les conclusions obtingudes en els articles individuals., [eng] Submarine landslides are widespread in ocean margins all over the world, both glacial and river­ dominated, and in volcanic archipelagos. From a geologica1 point of view, they are one of the most important processes in sediment redistribution from the shelf and upper slope to the base­of-slope and abyssal plains. Whatever the reason, large volumes of sediment mobilise and travel downslope large distances often at high velocities, before settling down forming a new sedimentary deposit with very different sedimentological characteristics compared to those of the original deposit. This change in the properties due to reworking during transport and sedimentation is the basis of their economic interest since resultant deposits can then act as future oil reservoirs or, on the contrary, as a geologic hydrocarbon trap. Landslides also pose a significant geologic risk since their almost punctual occurrence and the high velocities they can attain involve the release of large quantities of energy that could affect both directly or indirectly human made structures. Direct impact of landslides against coastal structures, submarine power wires, gas pipelines, telephone cables, or oil platforms can produce (and has produced) important economic losses; and the generation of tsunami waves due to the mobilisation of material can affect (and has affected) onshore structures. Tiís Thesis is focused in the study of submarine landslides in two areas that are especially sensitive to their consequences: the Balearic Sea and the Eivissa Channel, in the Northwestem Mediterranean Sea. In the Balearic Sea, a large debris flow, named BJG'95 debris jlow after the oceanographic survey in which it was discovered, dated to be 11,500 cal. years BP old, affected ca. 2,200 km2 of the slope and base-of-slope in the Ebro Margin, resulting in a 2,000 km2 deposit with a thickness of up to 150 m. Total volume of sediment involved was 26 km3 relatively small compared to those landslides happened in other margins such as the Scandinavian Margin but large enough to pose a risk for an area whose coastline has suffered an important anthropic occupation in recent times, and for the submarine links between the Iberian Peninsula and the Balearic Islands. This landslide has been the target of a set of oceanographic surveys during which large quantities of geophysical data have been obtained together with sediment cores and live images of the seafloor by means of submarine remotely operated video camera. The result of the analysis of these data from the BIG'95 debris flow is the core of Chapters 2 to 6 (three papers and two contributions to a book). Study and interpretation of swath bathymetry data is the target of the first of the papers (Chapter 2). Imagery obtained after data processing provide unprecedented insights on debris flow dynamics. They show a pattern of large sediment chunks separated by linear topographic lows in the intermediate depositional area. The genesis of this pattern is given based on the acoustic backscattering of the material and some seismic profiles. This chapter also includes the 14C AMS dating of the landslide. Side-scan sonar imagery obtained using different state-of-the-art instruments is presented in Chapter 3, a contribution to a monographic book. High-quality images from the 100-m-high headwall scar, showing its different morphologies, as well as images from the block-depression area provide information to be used later in the models. internal morphology and architecture of the landslide deposit and subsea-floor structure are given by high and very-high resolution seismic reflection profiles, included in Chapter 4, i.e. the second of the papers. Chapter 5 is another contribution to a book focused on the study of sediment cores obtained in the BIG'95 debris flow area. Gathering all the information provided by swath bathymetry, side-scan sonar, and seismic profiles, a conceptual model explaining the dynamics of sediment transport during the BIG'95 event has been established. This model, proved physically plausible using numerical modelling and real-time software simulation, is presented in Chapter 6, the third of the papers. During the same survey in which the BIG'95 debris flow was discovered, additional swath bathymetry data were obtained from the Eivissa Channel south of the Baleario Sea. A set of four tiny landslides was identified in its Eastern margin, which was revisited in a latter survey. These landslides, the largest of which is only 16 km2, are the target of the fourth paper presented in this Thesis, in Chapter 7. Although they are small in size, this allows to study them in their entirety, and also to establish comparisons between them. The four slides share the same slip plane, and they are located in an area in which numerous fluid-escape pockmarks have been identified. These characteristics lead to think in a common origin and triggering mechanisms related to increase of pore pressure due to fluid escape. The first chapter presents and introduction to submarine landslides, a review of some of the most important landslides cited in the bibliography, as well as an introduction to the different methods to obtain the data used in the papers, together with a short comment on the geology of the studied areas. The eighth and ninth chapters outline a compilation of the results obtained and a summary of the conclusions of the individual papers, respectively.

Sea-floor bathymetric and backscatter data is used to image one of the youngest major landslides in the Northwestern Mediterranean Sea. The landslide, a 26 km3 debris flow, covers 2,000 km2 of the Ebro continental slope and base-of-slope offshore Spain. A pattern of low backscatter large sediment blocks which moved downlope while keeping their internal coherence separated by topographically low high backscatter lineations of coarse sediment is shown in the sea-floor images. The results of the interpretation of these features provide fundamental insights on the behaviour of submarine debris flows from which hydrocarbon search could greatly benefit.

Results from sedimentological and mass-physical properties of seven piston cores recovered on the youngest major landslide in the Ebro continental slope and base-of-slope, Northwestern Mediterranean Sea, are presented.

We used high-resolution swath-bathymetry data to characterise the morphology of the abandoned subaqueous Sol de Riu delta lobe in the Ebro Delta, Western Mediterranean Sea. This study aims to assess the influence of an abandoned delta lobe on present-day coastal dynamics in a micro-tidal environment. Detailed mapping of the relict Sol de Riu lobe also showed a set of bedforms interpreted as footprints of human activities: seasonal V-shaped depressions on the middle shoreface due to boat anchoring and old trawling marks between 16 and 18 m water depth. Estimations of the mobility of bottom sediment showed that the shallowest shoreface (i.e. less than 7 m depth) is the most dynamic part of the relict lobe, while the middle shoreface experienced significant morphological changes since the lobe was abandoned. The deepest shoreface (i.e. water depth in excess of 15 m), which corresponds to the front of the lobe, is defined by a very small potential for morphological change. Simulations showed that while the relict lobe does not significantly affect the typical short period waves (Tp ≈4 s) in the study area, it does interfere with the most energetic wave conditions (Tp ≥ 7 s) acting as a shoal leading to the concentration of wave energy along the shoreline northwest of the lobe. The consequence of such modification of the high-energy wave propagation pattern by the relict lobe is an alteration of the wave-induced littoral sediment dynamics with respect to a situation without the lobe.

[cat] En aquesta Tesi hem investigat sis canyons submarins situats als marges continentals català central (canyó submarí del Foix) i del nord (canyons submarins del Cap de Creus, la Fonera i Blanes), i del sud de Califòrnia (canyons submarins de Santa Mònica i Redondo), amb la finalitat d’aprofundir en el coneixement dels processos de transport sedimentari que s’hi produeixen, de les seves resultants morfosedimentàries de detall, i del paper que juguen en la transferència i acumulació de deixalles d’origen antròpic. Per assolir allò que preteníem hem utilitzat dades de batimetria de multifeix i de sísmica de reflexió de molt alta resolució adquirides amb mètodes ara ja convencionals, des de vaixells en superfície, i amb un vehicle subaquàtic autònom (AUV), i també imatges obtingudes in situ amb un vehicle subaquàtic operat remotament (ROV). Els resultats assolits han estat publicats en tres articles que formen el cos d’aquesta Tesi, els quals resumim breument en els paràgrafs següents. L’estudi morfomètric detallat del canyó del Foix ha permès il·lustrar la complexitat de les xarxes de drenatge dels talussos de marges continentals passius, comparables en certa mesura a les xarxes fluvials. El principal element que contribueix a la complexitat morfològica, i també a la jerarquització, de les lleres que conformen els sistemes de canyons submarins són els xaragalls de vessant, l’evolució dels quals a hores d’ara resulta de l’acció subjacent de fluxos gravitatius i de les interferències provocades per l’acció de l’home sobre el fons, en especial per la pesca de ròssec. La modelització de la xarxa de drenatge i la seva parametrització morfomètrica subseqüent permeten quantificar i analitzar objectivament la forma, la mida, el patró de desenvolupament i la capacitat de transport del conjunt de lleres que conformen un sistema de canyó submarí i, per tant, discriminar les rutes de transport principals. L’estudi d’altíssima resolució de la geomorfologia i el recobriment sedimentari més superficial dels canyons submarins de Santa Mònica i de Redondo, a Califòrnia, ens ha permès resoldre el significat de les formes de fons observades i interpretar els processos responsables del seu desenvolupament. Destaquen especialment una successió d’ones de sediment rítmiques al fons del canyó de Redondo i un conjunt de cicatrius erosives al curs inferior del canyó de Santa Mònica. Pel que fa a les ones de sediment, l’anàlisi acurada d’aquestes formes de fons sedimentàries ha permès provar la seva migració ascendent, només explicable per l’acció de corrents de terbolesa, les quals a més de transportar sediment també n’intercanvien amb la llera del canyó, fet determinant del tipus d’empremta generada. Hem identificat els tipus de deixalles presents als canyons del Cap de Creus, la Fonera i Blanes, analitzant-ne també llur distribució i abundància. A partir d’aquestes observacions hem mirat d’escatir quins són els processos hidrosedimentaris responsables del transport de les deixalles cap als trams intermedis i distals dels canyons investigats. A partir de la categorització de les deixalles, hem aproximat els seus orígens i vies d’entrada al medi marí, que té lloc al llarg de la línia de costa en el seu conjunt, comptant també amb l’acció del vent, i puntualment per les desembocadures fluvials, i mar enfora per efecte de l’activitat pesquera i de la navegació recreativa i de transport de mercaderies. Els plàstics, lleugers i fàcils de transportar per la dinàmica marina, i les restes d’arts de pesca, resultants de l’aprofitament històric intensiu dels recursos vius de la zona, són els tipus de deixalles més abundants. La interacció entre deixalles i organismes és ambivalent, doncs hem observat que tan pot ésser perjudicial com beneficiosa. On més gran és l’acumulació de deixalles, si més no en nombre d’ítems, és preferentment a profunditats superiors als 1.000 o 1.500 m, segons el canyó considerat. D’acord amb els patrons de distribució observats i els processos hidrosedimentaris que ocorren al marge català del nord, considerem que les cascades d’aigües denses de plataforma i els grans temporals de llevant són els principals causants de la transferència de deixalles canyó avall. Aquesta interpretació se sosté per la capacitat d’aquests processos per resuspendre, remobilitzar i transportar de manera altament eficient i en grans volums aigua densa, sediments i, pel que es veu, substàncies estranyes com les deixalles des de la plataforma continental fins la conca profunda, a més de 2.000 m. Els tres articles de la nostra Tesi proporcionen una visió més amplia i més transdisciplinar dels processos hidrodinàmics que operen als canyons submarins, de les morfologies generades i dels efectes colaterals d’aquests processos en l’actual periode Antropocè, caracteritzat per l’abast de la petjada humana arreu del planeta. En aquest aspecte concret, el de la petjada humana als fons marins profunds, és de plena aplicació la idea de que “no per poc conegut, és menys rellevant”. Per tant, la nostra Tesi també conté un crit d’alerta front al caràcter estès de l’impacte antropogènic a l’ambient marí. En aquest marc, conèixer el funcionament dels canyons submarins assoleix encara més transcendència, doncs no es tracta només de Geologia, o de Sedimentologia, sinó que va molt més enllà., [eng] In this PhD Thesis we have investigated six submarine canyons located in the central (Foix submarine canyon) and north (Cap de Creus, la Fonera and Blanes submarine canyons) Catalan continental margins, and in the continental margin of Southern California (Santa Monica and Redondo submarine canyons). Our main aim has been to improve the understanding of sediment transport processes within the canyons, unveil the resulting morphologies, and illuminate their role in the transfer and accumulation of marine litter. Our dataset was obtained by means of state of the art high-resolution multibeam bathymetry and seismic reflection systems from surface vessels and an advanced autonomous underwater vehicle (AUV), jointly with an underwater remotely operated vehicle (ROV) that provided in situ seafloor imagery. The main results obtained have been published in three scientific papers that form the core of this PhD Thesis, which are briefly summarized in the following paragraphs. The detailed morphometric study of the Foix Canyon has shown the complexity of drainage networks on the slopes of passive continental margins, which are comparable to some extent to fluvial networks. The modelling of the drainage network and their subsequent morphometric parameterization allow to objectively quantifying and analysing the shape, size, pattern of development, and the transport capacity of all channels that make up a submarine canyon system and therefore discriminate major transport routes. The high-resolution analysis of the geomorphology and sediment cover of the Santa Monica and Redondo submarine canyons, in California, has allowed understanding the significance of the observed bedforms and subsequently interpreting the processes responsible for their development. We have identified the types of litter present in Cap de Creus, Fonera and Blanes canyons, also analysing their distribution and abundance. Plastic, which is lightweight and easy to carry by ocean dynamics, and lost or dumped fishing gear resulting from intensive historical exploitation of living resources in the area, are the most abundant types of litter. The interaction between organisms and litter is ambiguous, as it has been observed to be both detrimental and beneficial. Litter accumulation is larger, at least in number of items, at depths in excess of 1.000 or 1.500 m, depending on the canyon considered. According to the observed patterns of distribution and the hydrosedimentary processes occurring in the northern Catalan margin, dense shelf water cascading and severe coastal storms appear as the main transferring mechanisms of litter down-canyon. The three papers in our PhD Thesis provide a broader and more multidisciplinary vision of the hydrodynamic processes operating in submarine canyons, the resulting morphologies and the side effects of these processes in the present Anthropocene epoch, which is characterized by the long reach of the human footprint over the entire planet. Therefore, our PhD Thesis also conveys a warning message against the pervasive character of the anthropogenic impact on the marine environment. In this setting, knowing the functioning of submarine canyons becomes even more relevant as it goes much beyond than just Geology or Sedimentology.

[spa] En esta Tesis Doctoral se analiza el peligro de tsunamis en el mar Catalano-Balear inducidos por deslizamientos submarinos, así como los efectos del relieve submarino en la propagación y el impacto en la costa de este tipo de ondas, con especial atención a los cañones submarinos. Con el fin de inferir el potencial tsunamigénico de los deslizamientos submarinos recientes identificados en el mar Catalano-Balear se ha investigado el más extenso y presumiblemente más tsunamigénico de ellos, denominado BIG’95, y cuatro deslizamientos en el canal de Ibiza, probablemente de los menos tsunamigénicos del conjunto dados su escaso volumen, extensión, pendiente y elevada profundidad. Dado que estos últimos pudieron haber ocurrido de manera sincrónica, su potencial tsunamigénico se ha analizado considerando también el escenario de ocurrencia simultánea de los cuatro deslizamientos. Para ello se han aplicado modelos numéricos (COMCOT y landslide-HySEA) utilizado datos de batimetría de multihaz y perfiles de sísmica de muy alta resolución. Los resultados muestran que tanto el deslizamiento BIG’95 como los deslizamientos del canal de Ibiza fueron capaces de generar tsunamis, aunque con alturas de ola de diversa magnitud. Considerando el nivel del mar actual, las costas próximas al deslizamiento BIG’95 sufrirían el impacto de olas con alturas de hasta 9 m, mientras que los tsunamis generados por los deslizamientos del canal de Ibiza apenas superarían los 0,5 m, a excepción de una franja de isla de Formentera, donde se alcanzarían 2 m de altura. El escenario sincrónico de los deslizamientos del Canal de Ibiza incrementaría la altura en la costa hasta un 22%. En vista de estos resultados, otros deslizamientos del mar Catalano-Balear también podrían haber generado tsunamis. Del análisis de estos escenarios se deduce que el margen continental del Ebro, con una plataforma continental especialmente extensa, ejerce un notable efecto de asomeramiento en las olas de tsunami, incrementando la altura de ola y dilatando el tiempo de llegada a la costa. Un efecto similar ocurre al suroeste de la isla de Formentera. Además, las estrechas bahías características de algunos sectores mallorquines podrían sufrir fenómenos de resonancia inducidos por olas de longitud de onda similar a las generadas por el BIG’95. Por otro lado, se han creado una serie de batimetrías teóricas mediante funciones matemáticas reflejando la geometría de un margen continental con una costa rectilínea paralela al borde de plataforma e incidido por cañones submarinos de diversas morfologías, variando su grado de incisión, oblicuidad respecto a la costa y su anchura. Sobre estas batimetrías se han propagado olas de tsunami de diferentes características incidiendo perpendicularmente al margen. A partir de estos escenarios se pudo establecer que la franja de costa situada frente a la cabecera se ve afectada por olas con altura máxima inferior a la de las olas que alcanzan las costas del margen de referencia sin cañón submarino, mientras que, al contrario, las alturas máximas son mayores en las franjas litorales situadas frente a los dos flancos del cañón. Esta variación en las alturas máximas en la franja litoral se acentúa cuanto más próxima está la cabecera del cañón a la línea de costa, lo cual favorece además la formación de ondas de borde. Además, la longitud de la franja litoral afectada por las variaciones en las alturas máximas aumenta en función de la anchura del cañón submarino, y su distribución depende de la oblicuidad del cañón; cuyo incremento produce una mayor altura de ola en la franja de costa situada frente al flanco externo del cañón. Este mismo patrón se observó en la propagación de una onda teórica sobre la batimetría real del sector del margen catalán correspondiente al cañón de Blanes., [eng] In the present PhD Thesis, tsunami hazard induced by submarine landslides in the Catalano-Balearic Sea is analysed, as well as the effects exerted by seafloor morphology, with special attention to submarine canyons, on the propagation and coastal impact of such waves. In order to analyse the tsunamigenic potential of the submarine landslide deposits identified in the Catalano-Balearic Sea, the largest and presumably the most tsunamigenic one, the BIG’95 debris flow, and four slides in the Eivissa Channel, likely among the less tsunamigenic because of their small dimensions, smooth slope and large water depths where they are emplaced, have been chosen. Moreover, the tsunamigenic potential of the four Eivissa Channel Slides has also been analysed considering the simultaneous failure of the four slides. Their tsunamigenic potential has been evaluated by means of numerical modelling and using multibeam bathymetry and very high resolution seismic profiles. The resulting scenarios show that both the BIG'95 and the Eivissa Channel landslides were able to generate tsunamis, though with very different wave heights, according to their characteristics. In the case in which the Eivissa Channel Slides fail synchronously, wave height increases by 22%. The effect on tsunami propagation produced by the presence of a submarine canyon incised in the continental margin has been analysed using both theoretical waves and bathymetries and numerical modelling. The results indicate that the stretch of the coast facing the canyon head is affected by waves with lower maximum wave heights than those reaching the shores of a reference non-canyoned margin, whereas maximum wave heights are higher along the coastal strips placed in front of both canyon flanks. This variation in maximum wave heights along the coast is accentuated the closer the canyon head to the coastline. Additionally, the length of the coastline affected by variations in the maximum wave heights proportionally increases with the width of the submarine canyon, and their distribution, depends on the canyon axis orientation. Similar results have been obtained by propagating the same wave over the section of the Blanes Canyon in the Catalan margin in order to cross-check the theoretical results with a real case.

En aquesta Tesi hem investigat sis canyons submarins situats als marges continentals català central (canyó submarí del Foix) i del nord (canyons submarins del Cap de Creus, la Fonera i Blanes), i del sud de Califòrnia (canyons submarins de Santa Mònica i Redondo), amb la finalitat d’aprofundir en el coneixement dels processos de transport sedimentari que s’hi produeixen, de les seves resultants morfosedimentàries de detall, i del paper que juguen en la transferència i acumulació de deixalles d’origen antròpic. Per assolir allò que preteníem hem utilitzat dades de batimetria de multifeix i de sísmica de reflexió de molt alta resolució adquirides amb mètodes ara ja convencionals, des de vaixells en superfície, i amb un vehicle subaquàtic autònom (AUV), i també imatges obtingudes in situ amb un vehicle subaquàtic operat remotament (ROV). Els resultats assolits han estat publicats en tres articles que formen el cos d’aquesta Tesi, els quals resumim breument en els paràgrafs següents. L’estudi morfomètric detallat del canyó del Foix ha permès il·lustrar la complexitat de les xarxes de drenatge dels talussos de marges continentals passius, comparables en certa mesura a les xarxes fluvials. El principal element que contribueix a la complexitat morfològica, i també a la jerarquització, de les lleres que conformen els sistemes de canyons submarins són els xaragalls de vessant, l’evolució dels quals a hores d’ara resulta de l’acció subjacent de fluxos gravitatius i de les interferències provocades per l’acció de l’home sobre el fons, en especial per la pesca de ròssec. La modelització de la xarxa de drenatge i la seva parametrització morfomètrica subseqüent permeten quantificar i analitzar objectivament la forma, la mida, el patró de desenvolupament i la capacitat de transport del conjunt de lleres que conformen un sistema de canyó submarí i, per tant, discriminar les rutes de transport principals. L’estudi d’altíssima resolució de la geomorfologia i el recobriment sedimentari més superficial dels canyons submarins de Santa Mònica i de Redondo, a Califòrnia, ens ha permès resoldre el significat de les formes de fons observades i interpretar els processos responsables del seu desenvolupament. Destaquen especialment una successió d’ones de sediment rítmiques al fons del canyó de Redondo i un conjunt de cicatrius erosives al curs inferior del canyó de Santa Mònica. Pel que fa a les ones de sediment, l’anàlisi acurada d’aquestes formes de fons sedimentàries ha permès provar la seva migració ascendent, només explicable per l’acció de corrents de terbolesa, les quals a més de transportar sediment també n’intercanvien amb la llera del canyó, fet determinant del tipus d’empremta generada. Hem identificat els tipus de deixalles presents als canyons del Cap de Creus, la Fonera i Blanes, analitzant-ne també llur distribució i abundància. A partir d’aquestes observacions hem mirat d’escatir quins són els processos hidrosedimentaris responsables del transport de les deixalles cap als trams intermedis i distals dels canyons investigats. A partir de la categorització de les deixalles, hem aproximat els seus orígens i vies d’entrada al medi marí, que té lloc al llarg de la línia de costa en el seu conjunt, comptant també amb l’acció del vent, i puntualment per les desembocadures fluvials, i mar enfora per efecte de l’activitat pesquera i de la navegació recreativa i de transport de mercaderies. Els plàstics, lleugers i fàcils de transportar per la dinàmica marina, i les restes d’arts de pesca, resultants de l’aprofitament històric intensiu dels recursos vius de la zona, són els tipus de deixalles més abundants. La interacció entre deixalles i organismes és ambivalent, doncs hem observat que tan pot ésser perjudicial com beneficiosa. On més gran és l’acumulació de deixalles, si més no en nombre d’ítems, és preferentment a profunditats superiors als 1.000 o 1.500 m, segons el canyó considerat. D’acord amb els patrons de distribució observats i els processos hidrosedimentaris que ocorren al marge català del nord, considerem que les cascades d’aigües denses de plataforma i els grans temporals de llevant són els principals causants de la transferència de deixalles canyó avall. Aquesta interpretació se sosté per la capacitat d’aquests processos per resuspendre, remobilitzar i transportar de manera altament eficient i en grans volums aigua densa, sediments i, pel que es veu, substàncies estranyes com les deixalles des de la plataforma continental fins la conca profunda, a més de 2.000 m. Els tres articles de la nostra Tesi proporcionen una visió més amplia i més transdisciplinar dels processos hidrodinàmics que operen als canyons submarins, de les morfologies generades i dels efectes colaterals d’aquests processos en l’actual periode Antropocè, caracteritzat per l’abast de la petjada humana arreu del planeta. En aquest aspecte concret, el de la petjada humana als fons marins profunds, és de plena aplicació la idea de que “no per poc conegut, és menys rellevant”. Per tant, la nostra Tesi també conté un crit d’alerta front al caràcter estès de l’impacte antropogènic a l’ambient marí. En aquest marc, conèixer el funcionament dels canyons submarins assoleix encara més transcendència, doncs no es tracta només de Geologia, o de Sedimentologia, sinó que va molt més enllà., In this PhD Thesis we have investigated six submarine canyons located in the central (Foix submarine canyon) and north (Cap de Creus, la Fonera and Blanes submarine canyons) Catalan continental margins, and in the continental margin of Southern California (Santa Monica and Redondo submarine canyons). Our main aim has been to improve the understanding of sediment transport processes within the canyons, unveil the resulting morphologies, and illuminate their role in the transfer and accumulation of marine litter. Our dataset was obtained by means of state of the art high-resolution multibeam bathymetry and seismic reflection systems from surface vessels and an advanced autonomous underwater vehicle (AUV), jointly with an underwater remotely operated vehicle (ROV) that provided in situ seafloor imagery. The main results obtained have been published in three scientific papers that form the core of this PhD Thesis, which are briefly summarized in the following paragraphs. The detailed morphometric study of the Foix Canyon has shown the complexity of drainage networks on the slopes of passive continental margins, which are comparable to some extent to fluvial networks. The modelling of the drainage network and their subsequent morphometric parameterization allow to objectively quantifying and analysing the shape, size, pattern of development, and the transport capacity of all channels that make up a submarine canyon system and therefore discriminate major transport routes. The high-resolution analysis of the geomorphology and sediment cover of the Santa Monica and Redondo submarine canyons, in California, has allowed understanding the significance of the observed bedforms and subsequently interpreting the processes responsible for their development. We have identified the types of litter present in Cap de Creus, Fonera and Blanes canyons, also analysing their distribution and abundance. Plastic, which is lightweight and easy to carry by ocean dynamics, and lost or dumped fishing gear resulting from intensive historical exploitation of living resources in the area, are the most abundant types of litter. The interaction between organisms and litter is ambiguous, as it has been observed to be both detrimental and beneficial. Litter accumulation is larger, at least in number of items, at depths in excess of 1.000 or 1.500 m, depending on the canyon considered. According to the observed patterns of distribution and the hydrosedimentary processes occurring in the northern Catalan margin, dense shelf water cascading and severe coastal storms appear as the main transferring mechanisms of litter down-canyon. The three papers in our PhD Thesis provide a broader and more multidisciplinary vision of the hydrodynamic processes operating in submarine canyons, the resulting morphologies and the side effects of these processes in the present Anthropocene epoch, which is characterized by the long reach of the human footprint over the entire planet. Therefore, our PhD Thesis also conveys a warning message against the pervasive character of the anthropogenic impact on the marine environment. In this setting, knowing the functioning of submarine canyons becomes even more relevant as it goes much beyond than just Geology or Sedimentology.