Μορφοτεκτονική ανάλυση ενεργών ρηγμάτων του Κορινθιακού

Abstract

The area of the Gulf of Corinth is a rapidly opening area with significant seismicity which has been associated with extensive building collapses, deaths or even the complete destruction of cities. The rapid residential development, especially in the southern part of the Corinthian Gulf, and the construction of important technical infrastructures have resulted in the application of new scientific methods focusing on the impressively fault scarps, the action of which is considered responsible for the strong seismic events that occur in the area. The evolution of landforms affected by fault action is a dominant question in geological science. For this reason, three faults in the southern part of the Gulf of Corinth were selected, which are characterized by impressively rugged slopes, have evidence of tectonic activity and have been correlated either through pale seismology, historical records or even archaeological finds with strong tectonic activity. These faults are the faults of Eliki, Xylokastro and Kenchreai. Their study was based on the application of 16 geomorphological indices at the fault footwalls in catchments that develop perpendicular to the fault trace. In total, more than 14,000 measurements were made in a total of 201 catchments. The determination of geomorphological indices requires the construction of morphological profiles either perpendicular to the faults or perpendicular to the main tributaries of the basins under consideration which were constructed using Geographical Information Systems (ArcGIS platform). The construction of these morphological profiles requires high accuracy and for this reason different digital products were tested and compared with each other in order to assess their suitability for the determination of geomorphological indices. After comparing six different digital products, it was found that in addition to the digital surface model (DSMEK) used as a reference model in the present dissertation, the ALOS DEM is as satisfactorily accurate as the 1: 5000 topographic map digitization. Morphotectonic examination of the Kenchreai fault and the application of 16 different morphometric indicators in 22 catchments along it, showed that the fault as a whole appears tectonically active, resulting from the asymmetry of the drainage basins, from the existence of anomalies along the topographic sections of the main branches of its river basins, from the high deep erosion observed in the branches that drain fault footwall and from the shapes of altitude curves made for the basins along it and from the almost straight line mapping of its fault front. Respectively, the application of the same indicators along 102 catchments in the Xylokastro fault proves the high active tectonics of the fault. Its high active tectonics is evidenced by the high values received by the length-slope index near the fault trace, by the low values of the width to height ratio index, the strong asymmetry of the drainage basins, especially in the overlapping zones between its sections, and from the elongated shape of its catchments. Finally, at the base of the Eliki fault, 77 catchments are delineated, that highlight the high tectonic activity of the fault. Both the low values of the width to height ratio of the valley and the abnormal values calculated for the length-slope index for each stream testifies high fault’s activity. Therefore, it was found that the application of a single morphometric index is not able to clearly reflect the distribution of active tectonics along the faults, which makes inevitable the systematic comparison of at least the tectonic morphometric indices from which a new combinatorial index emerges. This index classifies the fault of Eliki and Kenchreai in the high degree of activity at a rate of 68% of its length, a percentage that for the fault of Xylokastro reaches 75% of its length. In conclusion, the morphometric data along the three faults reveal a history of uplift which is comparable with other surveys conducted in the Gulf of Corinth and discerns an increase in uplift rate from east to west. However, the estimation of the geomorphological parameters of the three faults does not detect the strong distinction between eastern and western Gulf of Corinth, in terms of the large difference in the extension rates that has been estimated through geodetic methods.

Η περιοχή του Κορινθιακού κόλπου συνιστά μια ταχύτατα διανοιγόμενη περιοχή με σημαντική σεισμικότητα η οποία έχει συνδεθεί με εκτεταμένες καταρρεύσεις κτηρίων, θανάτους ή και την πλήρη καταστροφή πόλεων. Η ραγδαία οικιστική ανάπτυξη ιδιαίτερα του νότιου τμήματος του Κορινθιακού κόλπου και η κατασκευή σημαντικών τεχνικών υποδομών έχει ως αποτέλεσμα την εφαρμογή νέων επιστημονικών μεθόδων που επικεντρώνονται στα εντυπωσιακά ρηξιγενή πρανή, η δράση των οποίων θεωρείται υπεύθυνη για τα ισχυρά σεισμικά επεισόδια που συμβαίνουν στην περιοχή. Η εξέλιξη των γεωμορφών οι οποίες επηρεάζονται από τη δράση ρηγμάτων αποτελεί ένα κυρίαρχο ερώτημα στην γεωλογική επιστήμη. Για αυτό το λόγο επιλέχθηκαν τρία ρήγματα του νότιου τμήματος του Κορινθιακού κόλπου τα οποία χαρακτηρίζονται από εντυπωσιακά ρηξιγενή πρανή, διαθέτουν ενδείξεις τεκτονικής δράσης και έχουν συσχετιστεί είτε μέσω της παλαιοσεισμολογίας, είτε μέσω ιστορικών καταγραφών ή ακόμα και αρχαιολογικών ευρημάτων με ισχυρή τεκτονική δραστηριότητα. Τα ρήγματα αυτά είναι τα ρήγματα της Ελίκης, του Ξυλοκάστρου και των Κεγχρεών. Η μελέτη τους βασίστηκε στην εφαρμογή 16 γεωμορφολογικών δεικτών στη βάση τους σε λεκάνες απορροής που αναπτύσσονται εγκάρσια ως προς το ίχνος του ρήγματος. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν πάνω από 14000 μετρήσεις σε σύνολο 201 λεκανών απορροής. Ο προσδιορισμός των γεωμορφολογικών δεικτών απαιτεί την κατασκευή μορφολογικών προφίλ είτε κάθετα στα ρήγματα είτε κάθετα στους κύριους κλάδους απορροής των υπό εξέταση λεκανών τα οποία και κατασκευάστηκαν με τη χρήση Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (πλατφόρμα ArcGIS). Η κατασκευή των μορφολογικών αυτών προφίλ απαιτεί υψηλή ακρίβεια και για αυτό το λόγο εξετάστηκαν και συγκρίθηκαν διαφορετικά ψηφιακά προϊόντα με σκοπό την εκτίμηση της καταλληλότητάς τους για τον προσδιορισμό των γεωμορφολογικών δεικτών. Μετά την σύγκριση έξι διαφορετικών ψηφιακών προϊόντων διαπιστώθηκε ότι εκτός του ψηφιακού μοντέλου ανάγλυφου που χρησιμοποιείται ως μοντέλο αναφοράς στην παρούσα διατριβή το μοντέλο ανάγλυφου ΑLOS εμφανίζει εξίσου ικανοποιητική ακρίβεια όπως και η ψηφιοποίηση τοπογραφικών χαρτών 1:5000. Η μορφοτεκτονική εξέταση του ρήγματος των Κεγχρεών και η εφαρμογή 16 διαφορετικών μορφομετρικών δεικτών σε 22 λεκάνες απορροής κατά μήκος του κατέδειξε ότι το ρήγμα στο σύνολό του εμφανίζεται τεκτονικά ενεργό γεγονός που προκύπτει από την ασυμμετρία των λεκανών που το διαρρέουν, από την ύπαρξη ανωμαλιών κατά μήκος των τοπογραφικών τομών των κύριων κλάδων των λεκανών απορροής του, από την υψηλή κατά βάθος διάβρωση που παρατηρείται στους κλάδους που το αποστραγγίζουν και από τις μορφές των υψομετρικών καμπυλών που κατασκευάστηκαν για τις λεκάνες κατά μήκος του και από την σχεδόν ευθύγραμμη αποτύπωση του ορεογραφικού του μετώπου. Αντίστοιχα, η εφαρμογή των ίδιων δεικτών κατά μήκος 102 λεκανών στο ρήγμα του Ξυλοκάστρου αποδεικνύουν την υψηλή ενεργό τεκτονική του ρήγματος. Η υψηλή ενεργός τεκτονική του αποδεικνύεται από τις υψηλές τιμές που λαμβάνει ο δείκτης μήκους – κλίσης ρέματος κοντά στο ίχνος του, από τις χαμηλές τιμές του δείκτη λόγου πλάτους προς ύψος κοιλάδας, την έντονη ασυμμετρία των λεκανών απορροής ιδιαίτερα στις ζώνες επικάλυψης μεταξύ των τμημάτων του, και από το επίμηκες σχήμα των λεκανών απορροής του. Τέλος, στη βάση του ρήγματος της Ελίκης οριοθετήθηκαν 77 λεκάνες απορροής οι οποίες αντίστοιχα αναδεικνύουν την υψηλή τεκτονική δραστηριότητα του ρήγματος. Τόσο οι χαμηλές τιμές του δείκτη του λόγου πλάτους προς ύψος κοιλάδας όσο και οι ανώμαλες τιμές που υπολογίζονται για τον δείκτη μήκους – κλίσης ρέματος καθιστούν το σύνολο του ρήγματος ενεργό. Επομένως, διαπιστώθηκε ότι η εφαρμογή ενός και μόνο μορφομετρικού δείκτη δεν είναι ικανή να απεικονίσει με σαφήνεια την κατανομή της ενεργού τεκτονικής κατά μήκος των ρηγμάτων γεγονός που καθιστά αναπόφευκτη τη συστηματική σύγκριση τουλάχιστον των τεκτονικών μορφομετρικών δεικτών από τους οποίους προκύπτει ένας νέος συνδυαστικός δείκτης. Ο δείκτης αυτός κατατάσσει το ρήγμα της Ελίκης και των Κεγχρέων σε ποσοστό 68% του μήκους του στον υψηλό βαθμό ενεργότητας, ποσοστό που για το ρήγμα του Ξυλοκάστρου φτάνει το 75% του μήκους του. Εν κατακλείδι, τα μορφομετρικά στοιχεία κατά μήκος των τριών ρηγμάτων αποκαλύπτουν ένα ιστορικό ανύψωσης το οποίο είναι συμβατό με άλλες έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί στον Κορινθιακό κόλπο και διακρίνουν αύξηση της ανύψωσης από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Ωστόσο, παρατηρείται ότι η εκτίμηση των γεωμορφολογικών παραμέτρων των τριών ρηγμάτων δεν εντοπίζει την ισχυρή διάκριση μεταξύ ανατολικού και δυτικού Κορινθιακού όσον αφορά την μεγάλη διαφορά στους ρυθμούς διαστολής που έχει εκτιμηθεί μέσω γεωδαιτικών μεθόδων.