Sources and patterns of sedimentation at reefs adjacent to a coastal Caribbean watershed, southwest Puerto Rico

Abstract

Terrestrial runoff and land-based sources of pollution are considered one of the most direct threats to the health of coral reefs worldwide. In this study, we use geochemical and mineralogical analysis on sediments to identify the runoff sources in reef settings southwest Puerto Rico. Sediment traps were deployed at 11 sites from inside of Guánica Bay to the insular shelf from a period of August 2009 through July 2012. During summer 2017, a single sampling event was performed and 12 sediment samples were collected across Guánica watershed. Findings showed chromium (Cr) and nickel (Ni) were the most useful tracers of terrigenous sediments identified at the watershed which are reaching the nearshore reefs, especially those in the south and west of the bay. On the other hand, Barium (Ba) and Vanadium (V) were abundant at the east of the bay. X-ray diffraction analysis on reefs sediment traps showed prevalence of carbonate minerals such as aragonite and calcite. This analysis showed the presence of terrigenous minerals such as quartz, at the watershed sediments. However, other terrigenous siliciclastic minerals were not observed in sediment traps from the watershed. The spatial trends in mineralogic composition of sediment trap and in the watershed were restricted occurrences. This project concludes that the Guánica Bay Watershed is a local source of terrigenous sediment, however sources at the east of the sites may also be relevant. The results suggest the use of geochemical and mineralogical analysis on sediments to identify the runoff sources is a useful technique and could be applied to other regions in Puerto Rico.

La escorrentía y las fuentes de contaminación de origen terrestre se considera una de las amenazas más directas para la salud de los arrecifes de coral en todo el mundo. En este estudio, se realizó análisis geoquímico y mineralógico en los sedimentos para identificar las fuentes de escorrentía en los entornos arrecifales del suroeste de Puerto Rico. Se desplegaron trampas de sedimento en 11 localizaciones desde el interior de la Bahía de Guánica hasta la plataforma insular, por el periodo de agosto 2009 hasta julio 2012. Durante el verano del 2017, se realizó un único muestreo y se recogieron 12 muestras de sedimentos en la cuenca de Guánica. Los resultados mostraron que el cromo (Cr) y el níquel (Nr) fueron los elementos traza más prominentes identificados en el sedimento terrígeno de la cuenca que llega a los arrecifes cercanos a la costa, especialmente los del sur y oeste de la bahía. Por otro lado, bario (Ba) y vanadio (V) mostraron ser mas abundantes en las localidades del este de la bahía. El análisis de Difracción de Rayos-X en las trampas de sedimento de los arrecifes se caracterizó por tener minerales de carbonato como aragonita y calcita. También, la presencia de cuarzo como mineral terrígeno en los sedimentos de la cuenca. Sin embargo, no se encontraron otros minerales terrígenos silíceos en las trampas de sedimentos provenientes de la cuenca. No hubo ninguna tendencia espacial en la composición mineralógica en las trampas de sedimentos y con los sedimentos de la cuenca ya que fueron ocurrencias restringidas. De esta manera este proyecto concluye que la cuenca de la Bahía de Guánica es una fuente local de sedimento terrígeno, sin embargo, no es la única fuente. Otras fuentes de material terrígeno proveniente del este también son importantes. Estos resultados sugieren el uso de análisis geoquímico y mineralógico en los sedimentos para identificar las fuentes de escorrentía y podría aplicarse en otras regiones de Puerto Rico.