Ich gehe davon aus, daß die Quelldaten eine einheitliche Farbtiefe haben.
Damit sollte sich doch ein Gesamt-PNG in gleicher Farbtiefe erzeugen lassen, oder nicht?

Leider bin ich auch kein Experte, was die Bild-Formate und das Tool ImageMagick betrifft...

Es ist möglich, dass die Quelldateien eine niedrige Farbtiefe haben, Dein Programm beim Speichern jedoch auf hohe Farbtiefe eingestellt ist, und schon gibt's Riesen-Dateien.
Für Karten reicht eigentlich sogar gif mit 256 Farben.