El papel de los flujos de turbidez en la morfología y formación de las ondulaciones del fondo del mar en los prodeltas del Mediterráneo occidental: comparación entre las simulaciones numéricas y los datos reales

Abstract

Las simulaciones numéricas de las corrientes de turbidez en zonas deltaicas se han usado para estudiar la morfología y la formación de las ondulaciones de los sistemas prodeltaicos del Mediterráneo occidental. Una serie de ondulaciones del fondo del mar elongadas y subparalelas a las líneas batimétricas se sitúan sobre los dominios medio y distal de las cuñas prodeltaicas asociadas a los ríos que desembocan en el margen norte del Mar de Alborán. En este estudio se han usado datos reales de ecosonda multihaz y muestras de sedimentos superficiales para su comparación con simulaciones numéricas, con el objetivo de proponer un modelo evolutivo de estas ondulaciones del fondo del mar. La morfología de las ondas está relacionada con variables del caudal de los sistemas fluviales y de la pendiente del fondo marino, y se comprueba tanto en datos de campo como en simulaciones matemáticas que para caudales altos y pendientes moderadas o bajas, las ondulaciones son anchas, largas, altas y puntiagudas. En cuanto al modelo evolutivo, se observa tanto en las simulaciones numéricas como en el registro sedimentario que las ondulaciones migran pendiente arriba durante su evolución, lo que nos lleva a pensar que estas formas son similares a antidunas asociadas con corrientes de turbidez descritas por otros autores. Por tanto, estas ondulaciones se pueden caracterizar como formas de fondo rítmicas que: a) están asociadas a un flujo supercrítico (número de Froude >1); y b) tienen una migración pendiente arriba. Esto es debido al salto hidráulico que se produce en el límite proximal y distal de las ondulaciones, de forma que en la parte proximal el flujo es subcrítico, produciéndose sedimentación neta, y en el límite distal el flujo es supercrítico, y por lo tanto, domina la erosión, por lo que el campo de ondulaciones migra pendiente arriba. Este modelo propuesto se observa tanto en las simulaciones numéricas como en los datos de campo.

Numerical simulations of turbidity currents in deltaic areas have been used to study the morphology and the formation of the undulations of the western Mediterranean prodeltaic systems. A series of elongated and subparallel sea floor undulations are located on the middle and distal domains of the prodeltaic wedges. Those are associated with river mouths flowing into the northern margin of the Alboran Sea. For this study, we have used real multibeam echosounder data and surface sediment samples to be compared with numerical simulations. The main aim is to propose an evolutionary model of these seabed undulations. The morphology of the undulations is related to the river flow and seafloor slope. Both field data and mathematical simulations confirm that the undulations are wide, long, high and sharp for moderate and low slopes or high flow rates. Regarding the evolutionary model, it is observed in both the numerical simulations and the sedimentary record as the undulations migrate upslope during its evolution, which leads us to believe that these morphologies are similar to antidunes associated with turbidity currents described by other authors. Therefore, these undulations may be characterized as rhythmic bedforms that: a) are associated with a supercritical flow (Froude number> 1); and b) display an upslope migration. This is due to hydraulic jump that occurs in the proximal and distal limit of the undulations, so the flow is subcritical producing net sedimentation in the proximal part of the undulation and the flow is supercritical in the distal part of the undulations dominated by erosion, so the undulations field migrates upslope. This proposed model is observed in numerical simulations and field data.