Quantification of the activity of tectonic fault systems in the region of the Gulf of Corinth (Greece)

Abstract

Der Golf von Korinth ist eine komplexe Grabenstruktur im Rahmen der ägäischen Extension, welche seit Miozän aktiv ist. Heute ist der Golf von Korinth eine der am schnellsten dehnenden Rifts weltweit und seine Extensionsrate beträgt 4 - 14 mm/Jahr. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die tektonischen Strukturen des Golfs von Korinth untersucht durch die Interpretation von Satellitenbildern und Geländebeobachtungen. Diese zeigen ein dichtes Bruchmuster und zwei aufeinander folgende orthogonale Störungssysteme. Das Spannungsfeld am Golf von Korinth wurde erfasst durch die Auswertung von Richtungsrosen der tektonischen Lineamente und durch die Analyse der Störungskinematik. Zwei aufeinander folgende Spannungsfelder wurden erfasst, welche mit den vorher erwähnten Störungssystemen in Verbindung stehen. Das dichte tektonische Netz hat einen erheblichen Einfluss auf die Häufigkeit von Hangrutschungen im Gebiet des Golfs von Korinth. Dieser Einfluss wurde in einem ausgewählten Gebiet untersucht. Dort zeigte sich ein starker Zusammenhang zwischen Hangrutschungen und anwesenden Störungen in Bezug auf Geometrie und Lage. Während der Arbeit wurde eine in-situ Beobachtung des Verschiebungsverhaltens von ausgewählten Störungen am Golf von Korinth möglich mit Hilfe von dreidimensionaler Messtechnik. Hierbei wurden Moiré-Extensometer und Bragg-Gitter-Extensometer an drei Störungen entlang der Pisia-Shinos Störungszone installiert. Die Pisia-Shinos Störungszone befindet sich auf der Perachora-Halbinsel, welche das östliche Ende des Golfs von Korinth darstellt. Die Beobachtung der Störungsversätze dauerte zwischen 12 und 42 Monate, abhängig von der Messstelle. Die gemessenen Verschiebungen und Verschiebungstrends an jeder Messstelle stimmen generell überein mit dem lokalen extensiven Spannungsfeld. Die registrierten Verschiebungstrends entwickelten sich eher unabhängig von den gleichzeitigen mikroseismischen Aktivitäten. Deshalb kann man sagen, dass die Störungsverschiebungen einen kriechenden Charakter haben. Zum Schluss wurde die Extensionsrate des östlichen Endes des Golfs von Korinth ermittelt durch Extrapolierung der repräsentativsten Messungen. Dabei wurden die Anzahl der Hauptstörungen im Gebiet und ihr potentieller Grad der Aktivität berücksichtigt. Zusätzlich wurde eine durchschnittliche horizontale Extension für die nach Norden einfallenden Hauptstörungen am östlichen Golf von Korinth vorgeschlagen.

The Gulf of Corinth is a complex graben structure within the extensional regime which characterises the Aegean region since Miocene. At the present, the Gulf of Corinth is one of the most rapidly extending rifts in the world with an average extension rate between 4 and 14 mm/year. Within the present study, the tectonic fabric of the Gulf of Corinth was evaluated by means of satellite image interpretation and fieldwork observations which revealed a dense tectonic fabric and two successive orthogonal faults systems. The stress field of the Gulf of Corinth was determined by evaluating the azimuthal distribution of the tectonic lineaments and by analysing the fault kinematic data (lineations) collected in the field. Two successive stress regimes were recognized which correspond to the aforementioned fault systems. The dense tectonic fabric has a particular impact on the frequent manifestation of the landslides in the area of the Gulf of Corinth. This impact was investigated in a selected area and the investigation showed a strong dependency of the spatial and azimuthal distribution of the landslides on the presence of faults. Within the present study, it was achieved to in-situ monitor the displacement behaviour of representative faults at the Gulf of Corinth by using a 3D technique. This task was carried out by installing moiré extensometers and Bragg-Grating extensometers were at three fault monitoring sites along the Pisia-Shinos fault zone which is located at the Perachora peninsula (eastern termination of the Gulf of Corinth). The monitoring of fault displacements lasted between 12 and 42 months depending on the monitoring site. The measured displacements and displacement trends at each monitoring site are, in general, consistent with the local extensional stress field. The registered displacement trends evolved rather independently from the contemporaneous microseismic activity, thus it can be stated that the fault displacements have a creeping character. Finally, the extension rate across the eastern extremity of the Gulf of Corinth is determined by taking into consideration the number of major faults in the area and their potential degree of activity and by extrapolating the most representative measurements to a regional scale. In addition, an average horizontal extension rate the major north dipping faults at the eastern Gulf of Corinth is proposed.