Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/7246
Title: Ground deformation observed in the western Corinth rift (Greece) by means of SAR interferometry
Other Titles: Παρατηρούμενες εδαφικές παραμορφώσεις στο Δυτικό Κορινθιακό κόλπο με χρήση συμβολομετρίας SAR
Authors: Ηλίας, Παναγιώτης
Issue Date: 2014-04-30
Keywords: Faults
Earthquakes
Gulf of Corinth
Ground deformations
Space geodesy
Remote sensing
Keywords (translated): Ρήγματα
Σεισμοί
Κορινθιακός κόλπος
Εδαφικές παραμορφώσεις
Διαστημική γεωδαισία
Τηλεπισκόπηση
Abstract: The rift of Corinth (Greece) has been long identified as a site of major importance in Europe due to its intense tectonic activity. It is one of the world’s most rapidly extending continental regions and it has one of the highest seismicity rates in the Euro-Mediterranean region. The GPS studies conducted since 1990 indicate a north–south extension rate across the rift of ~1.5 cm year-1 around its western termination. Geological evidences show that the south coast of the rift is uplifting whereas the north part is subsiding. The western termination of the rift in the Patras broader area, with many active faults lying very close and inside the city of Patras, presents major scientific and socio-economic importance. Recent seismicity has affected this end of the rift with the Movri (Achaia) earthquake in june 2008 and a seismic swarm around Efpalio (Fokida) in January 2010. Additionally the presence of a plurality of geophysical phenomena and morphological features renders this area and the Gulf of Corinth generally, as natural laboratory, a place of international initiatives as the Corinth Rift Laboratory and a case study for the EO Supersites initiative. Seismic and geodetic ground measurements from permanent networks (since 2000) and measuring campaigns (since 1990) have been (and are) performed. Moreover dense SAR data are available since 1992 and the ERS1 mission. Motivated by the lack of precise and extended mapping of the vertical deformation of the area and by the limitations of the GPS network (in terms of density of points) we investigate, model and interpret a large set of SAR interferometry data completed by the GPS data. The SAR interferometry data are very powerful for measuring vertical motions, for mapping localized deformations across faults or other features and for mapping and modeling the co-seismic deformation produced by earthquakes. We processed ascending and ascending acquisitions of ASAR/ENVISAT in the period between 2002-2010, to produce Persistent Scatterrers and Small Baseline Subsets deformation rates maps. These products have been combined together but also constrained with a number of GPS observations in order to extract the precise Up-Down and East-West deformation components field. The methodology chain performed globally well over the area (despite the vegetation cover and slopes) and provides accurate and robust results in many areas. We verified the agreement between GPS and the InSAR deformation field rates. We also compared them with remote sensing and ground observations of independent studies. We focused in specific case studies and presented the deformation rates along cross sections inside the city of Patras, around the Rion-Antirion bridge, around the urban areas of Psathopyrgos, Aigion, Sellianitika, Nafpaktos, Ακratas, the island of Trizonia, and the river deltas of Psathopyrgos, Sellianitika, Aigion, Mornos, Marathias and Akrata. Significant ground deformation is observed within the city of Patras itself, due not only to urban subsidence often seen elsewhere, but also to the motion of shallow structures likely to be induced by deep tectonic movements at the junction of the right lateral strike-slip fault linked to the Movri and penetrating inland between Rio and Patras (trans-tensional fault of Rio Patras), and the Psathopirgos normal fault at the entrance of the Corinth Rift. The Rio-Patras fault is a transition, oblique, structure, connecting the strike-slip zone to the south and the extentional area to the east. The Aigion fault appears very active with uplift rate of about 2mm/an, the highest rate across the Corinth Rift in the sample period, this uprising damping in the three kilometers separating this fault from the West Helike fault to the south. The observed discontinuities of the deformation field are not always correlated with seismic activity at the same place in the sampled period. The Temeni-Valimitika delta, east of Aigion, is the only delta of the area not subsiding (at least at its bigger part). We think that this is because it is located on the footwall of the Aigion fault with the delta compaction/subsidence balanced by the tectonic uplift. All the other deltas are subsiding due to the compaction of their sediments, and in the big ones it is possible to observe a linear increasing rate as approaching their coastal borders. The 2008 and 2010 seismic events occurred in the study area are modeled by inversion of their sources parameters using a model of dislocation in an homogenous elastic half-space constrained by the seismic, the GPS and the SAR interferometry data. At the broad scale, most of our studied tectonic features are pieces of a (diffuse) triple junction between micro-plates at the boundary between the rift of Corinth to the east and the termination of the Hellenic arc to the west. We briefly investigated and discuss the Trikonida and Aitoliko valley deformation field in the northwest of the triple junction area. Finally for the sake of completeness and in order to assess the capabilities of the space geodesy we presented some inferred discontinuities occurred by landslides and some by unclear origin and requiring further investigations.
Abstract (translated): Η ρηξιγενής ζώνη της Κορίνθου (Ελλάδα) έχει από καιρό αναγνωριστεί ως μια περιοχή μείζονος σημασίας στην Ευρώπη, λόγω της έντονης τεκτονικής της δραστηριότητας. Είναι μία από τις πιο ταχέως εφελκούμενες ηπειρωτικές περιοχές στον κόσμο και παρουσιάζει ένα από τους υψηλότερους ρυθμούς σεισμικότητας στον Ευρω-μεσογειακό χώρο. Μελέτες GPS που διεξάγονται από το 1990 εκτιμούν το ρυθμό εφελκυσμού περί τα 1.5 εκατοστά ανά έτος γύρω στο δυτικό πέρας του. Γεωλογικές μελέτες δείχνουν ότι η νότια ακτή του ανυψώνεται, ενώ η βόρεια υποχωρεί. Το δυτικό πέρας της ρηξιγενής ζώνης στην ευρύτερη περιοχή της Πάτρας, με πολλά ενεργά ρήγματα που βρίσκονται πολύ κοντά και μέσα στην πόλη, παρουσιάζει σημαντικές επιστημονικές και κοινωνικο-οικονομικές προεκτάσεις. H πρόσφατη σεισμικότητα έχει εκδηλωθεί σε αυτή τη περιοχή με τον σεισμό της Μόβρης (Αχαΐα) τον Ιούνιου του 2008 και της σεισμικής ακολουθίας κοντά στο Ευπάλιο (Φωκίδα) τον Ιανουάριο του 2010. Επιπλέον, η παρουσία ενός πλήθους γεωφυσικών φαινομένων και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών καθιστά την εν λόγω περιοχή, αλλά και τον Κορινθιακό Κόλπο εν γένει, ένα φυσικό εργαστήριο, μια περιοχή μελέτης για διεθνείς πρωτοβουλίες, όπως το Corinth Rift Laboratory και μια περιπτωσιολογική μελέτη της πρωτοβουλίας ‘EO Supersites’. Σεισμικές και γεωδαιτικές επιτόπιες παρατηρήσεις, από μόνιμα δίκτυα (από το 2000), και δειγματοληπτικές μετρήσεις (από το 1990), συνεχίζονται να διενεργούνται από το 2000 και 1990 αντίστοιχα. Επιπλέον πυκνές λήψεις δεδομένων SAR είναι διαθέσιμες από το 1992 από την αποστολή του ERS-1. Παρακινούμενοι από την έλλειψη μιας λεπτομερούς, ακριβούς και εκτεταμένης χαρτογράφησης της κάθετης παραμόρφωσης στην περιοχή ενδιαφέροντος και τους περιορισμούς του δικτύου GPS (από την άποψη της πυκνότητας της δειγματοληψίας), ερευνούμε, μοντελοποιούμε και ερμηνεύουμε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων διαφορικής συμβολομετρίας SAR και μετρήσεων GPS. Τα δεδομένα διαφορικής συμβολομετρίας μπορούν να αξιοποιηθούν για την ακριβή μέτρηση κατακόρυφων μετακινήσεων, για τη χαρτογράφηση τοπικών παραμορφώσεων εκατέρωθεν ρηγμάτων ή άλλων σχηματισμών και για τη χαρτογράφηση και μοντελοποίηση της ενδο-σεισμικής παραμόρφωσης. Επεξεργαστήκαμε δεδομένα ανοδικής και καθοδικής τροχιάς του δέκτη ASAR / ENVISAT της περιόδου μεταξύ 2002-2010, για την παραγωγή χαρτών ρυθμού παραμόρφωσης Σταθερών Σκεδαστών (Persistent Scatterrers) και υποσύνολα μικρών χωρικών γραμμών βάσης (Small Baseline Subsets – SBAS). Τα προϊόντα συνδυάστηκαν κατάλληλα, αλλά και διορθώθηκαν από μια σειρά από παρατηρήσεις GPS, προκειμένου να εξαχθεί το ακριβές πεδίο παραμόρφωσης κατά την κατακόρυφη και κατά την διεύθυνση Ανατολής-Δύσης συνιστώσα. Η ακολουθούμενη μεθοδολογία λειτούργησε καλά σε ευρεία κλίμακα στην περιοχή ενδιαφέροντος (παρά την κάλυψη της βλάστησης και το έντονο ανάγλυφο) και παρείχε ακριβείς και αξιόπιστες εκτιμήσεις σε πολλές επί μέρους περιοχές. Επαληθεύσαμε τη συμφωνία μεταξύ των πεδίων παραμόρφωσης των παρατηρήσεων GPS και συμβολομετρίας. Επίσης τα συγκρίναμε με δεδομένα τηλεπισκόπησης και επίγειες παρατηρήσεις από ανεξάρτητες μελέτες. Εστιάσαμε σε συγκεκριμένες περιπτωσιολογικές μελέτες και παρουσιάσαμε τους ρυθμούς παραμόρφωσης μαζί με διατομές μέσα στην πόλη της Πάτρας, γύρω από τη γέφυρα Ρίου-Αντιρρίου, γύρω από τις αστικές περιοχές του Ψαθόπυργου, Αίγιου, Σελλιανίτικων, Ναυπάκτου, Ακράτας, νήσου Τριζονίων, και τα ποτάμια δέλτα του Ψαθόπυργου, Σελλιανίτικων, Αιγίου, Μόρνου, Μαραθιά και Ακράτας. Σημαντική παραμόρφωση του εδάφους παρατηρείται μέσα στην πόλη της Πάτρας, οφειλόμενη όχι μόνο στην αστική καθίζηση (όπως συμβαίνει συχνά), αλλά και στην μετακίνηση των ρηχών δομών που ενδέχεται να προκαλούνται από βαθιές τεκτονικές μετακινήσεις στην επαφή του δεξιόστροφου ρήγματος πλευρικής ολίσθησης που συνδέεται με τον σεισμό της Μόβρης. Το τελευταίο διεισδύει στη ξηρά και συνδέεται μεταξύ Ρίου και Πάτρας (ρήγμα πλάγιας ολίσθησης) και στη συνέχεια με το κανονικό ρήγμα του Ψαθόπυργου στην είσοδο της ρηξιγενής ζώνης της Κορίνθου. Το ρήγμα Ρίου-Πάτρας αποτελεί μια ζώνη μετάβασης, συνδέοντας την ζώνη πλευρικής ολίσθησης στο Νότο με τις ρηξιγενείς δομές εφελκυσμού στην Ανατολή. Το ρήγμα του Αιγίου παρουσιάζει υψηλή ενεργητικότητα με ρυθμό ανύψωσης περί τα 2 χιλιοστά ανά έτος, ο υψηλότερος στην ρηξιγενή ζώνη της Κορίνθου κατά την περίοδο δειγματοληψίας, ο οποίος αποσβένει στα τρία χιλιόμετρα που χωρίζουν αυτό το ρήγμα με το Δυτικό τμήμα του ρήγματος της Ελίκης στο νότο. Οι παρατηρούμενες ασυνέχειες του πεδίου παραμόρφωσης δεν σχετίζονται πάντα με τη σεισμική δραστηριότητα κατά την περίοδο της μελέτης. Το δέλτα της Τέμενης-Βαλιμίτικων, ανατολικά του Αιγίου, είναι το μόνο δέλτα της περιοχής που δεν υποχωρεί (τουλάχιστον κατά τη μεγαλύτερη έκτασή του). Πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται στο ότι βρίσκεται στο πόδα του ρήγματος του Αιγίου με την συμπίεση/καθίζηση του δέλτα να εξισώνεται με την τεκτονική ανύψωση. Όλα τα άλλα δέλτα υποχωρούν λόγω της συμπίεσης των ιζημάτων τους, και στα μεγαλύτερα είναι δυνατόν να παρατηρηθεί ένας γραμμικώς αυξανόμενος ρυθμός παραμόρφωσης καθώς προσεγγίζουμε το προδέλτα του. Τα σεισμικά γεγονότα του 2008 και 2010 που έλαβαν χώρα στην περιοχή μελέτης μοντελοποιήθηκαν με αναστροφή των παραμέτρων της πηγής παραμόρφωσής τους, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο της μετατόπισης σε ένα ομογενές ελαστικό ημίχωρικό μέσο με χρήση σεισμικών, GPS και συμβολομετρικών δεδομένων. Σε ευρεία κλίμακα, οι περισσότερες υπό μελέτη τεκτονικές δομές αποτελούν τμήματα μιας (διάχυτης) τριπλής επαφής μεταξύ των μικρο-πλακών στο όριο ανάμεσα στη ρηξιγενή ζώνη της Κορίνθου στα Ανατολικά και στον τερματισμό του Ελληνικού τόξου προς τα δυτικά. Ερευνήσαμε συνοπτικά και συζητήσαμε το πεδίο παραμόρφωσης της λίμνης Τριχωνίδας και της κοιλάδας του Αιτολικού στα βορειοδυτικά της περιοχής της τριπλής επαφής. Τέλος, χάρη πληρότητας και για την αξιολόγηση των δυνατοτήτων της διαστημικής γεωδαισίας παρουσιάσαμε μερικές ασυνέχειες οι οποίες άλλες προκλήθηκαν από κατολισθήσεις και άλλες με ασαφή προέλευση οι οποίες χρήζουν περαιτέρω έρευνας.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΔΔ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nimertis_Ilias(phys).pdf25.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.