Ground deformation observed in the western Corinth rift (Greece) by means of SAR interferometry
Terrain déformation du rift de Corinthe (Grèce) et ses environs, en utilisant l'interférométrie SAR
Résumé
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.
Le rift de Corinthe (Grèce) a été depuis longtemps identifié comme un site d'importance majeure en Europe en raison de son activité tectonique intense. Il est l'une des régions continentales s'étendant plus rapidement dans le monde et il a l'un des taux les plus élevés de sismicité dans la région euro-méditerranéenne. Les études menées par GPS depuis 1990 indiquent un taux d'extension nord-sud à travers le rift d'environ 1,5 cm/an à son extrémité occidentale. Les observations géologiques montrent que la côte sud du rift connaît un mouvement de surrection alors que la côte nord est en subsidence. A la terminaison occidentale du rift, plusieurs failles actives se situent au voisinage ou à l'intérieur même de la ville de Patras qui se trouve exposée à un aléa sismique important. Le séisme de Movri (Achaïa) en juin 2008 et l'essaim sismique d'Efpalion (Fokida) en janvier 2010, survenus à quelques dizaines de kilomètres de Patras, ont attiré l'attention scientifique et sociétal sur cette région et apporté des éléments nouveaux à la connaissance géophysique de la région. La présence d'une pluralité de phénomènes géophysiques et les caractéristiques morphologiques font de cette région de Patras, et plus généralement du rift de Corinthe, un laboratoire naturel exceptionnel qui est devenu depuis vingt ans le lieu d'initiatives internationales coordonnées dans le Laboratoire du Rift de Corinthe et reconnu comme un Supersite par les agences spatiales. Sur le terrain des campagnes de mesures géodésiques et sismologiques ont eu lieu depuis 1990 et des réseaux permanents ont été déployés à partir de 2000. Dans le domaine de la télédétection, des données SAR sont disponibles depuis 1992 et la mission ERS1. Motivé par l'absence d'une cartographie précise et étendue de la déformation verticale de la zone et par les limitations du réseau GPS (en termes de densité de points) nous étudions, modélisons et interprétons un nombre important de données d'interférométrie SAR complétées par les données du réseau GPS. Les données d'interférométrie SAR sont très puissantes pour mesurer les mouvements verticaux, pour cartographier les déformations localisées sur des discontinuités, failles ou autres, pour cartographier et modéliser la déformation co-sismique produite par les tremblements de terre. Nous avons traité des données ascendantes et descendantes du capteur ASAR embarqué sur ENVISAT dans la période 2002-2010, et produit des cartes de vitesses (et séries temporelles) de points persistants (Permanent Scatterers) d'une part, de régions cohérentes (SBAS, Small Baseline Subsets) d'autre part. Ces deux types de cartes ont été combinés ainsi que contraint par les observations GPS afin d'en extraire les composantes verticales et est-ouest du champ de vitesses. Dans l'ensemble la chaîne de calcul fonctionne convenablement sur la région pourtant affectée par de nombreuses zones couvertes de végétation et par un relief important. Les résultats paraissent précis et robustes dans de nombreuses zones dans lesquelles le mouvement du sol était auparavant inconnu ou mal connu. Nous avons vérifié l'accord entre le GPS et les vitesses déduites de l'interférométrie radar, et comparés nos résultats avec ceux d'études indépendantes. Nous nous sommes concentrés sur des études de cas spécifiques et nous présentons les taux de déformation le long des sections transversales dans les zones de la ville de Patras, des abords du pont de Rion-Antirion, des centres urbains de Psathopyrgos, Aigion, Sellianitika, Nafpaktos, Akrata, de l'île de Trizonia ainsi que des deltas de Psathopyrgos, Sellianitika, Aigion, Mornos, Marathias et Akrata. Des déformations du sol apparaissent à l'intérieur même de la ville de Patras. Il s'agit non seulement de subsidences urbaines souvent observées ailleurs, mais aussi de mouvements de blocs superficiels vraisemblablement induits par les mouvements tectoniques profonds à la jonction entre une zone de faille décrochante, provenant de la zone de Movri et entrant à terre entre Rio et Patras (faille en trans-tension de Rio-Patras), et la faille normale de Psathopirgos à l'entrée du rift de Corinthe. La faille de Rio-Patras apparaît comme une structure de transition, oblique, entre le décrochement au sud et l'extension à l'est. La faille d'Aigion apparaît très active avec un taux de soulèvement d'environ 2mm/an, le taux le plus élevé observé dans l'ensemble du rift de Corinthe dans la période échantillonnée, ce soulèvement s'amortissant dans les trois kilomètres séparant cette faille de celle d'Hélike ouest. Les discontinuités observées dans le champ de déformation ne sont pas toujours corrélées avec une activité sismique enregistrée dans la même zone au cours de la période d'investigation. Le delta de Temeni-Valimitika, à l'est d'Aigion, est le seul delta de la zone qui ne subside pas (au moins dans sa plus grande partie). Nous pensons que c'est parce qu'il est situé sur le 'footwall' de la faille d'Aigion et que le processus de compaction/subsidence y est compensé par le processus de soulèvement tectonique dû à la faille. Tous les autres deltas sont en subsidence, en raison vraisemblablement du tassement de leurs sédiments, et dans les plus grands d'entre eux, il est possible d'observer une augmentation linéaire du taux de subsidence entre le bord intérieur du delta et sa côte. Les séismes survenus en 2008 et 2010 dans la zone d'étude sont modélisés par inversion de leurs paramètres de sources en utilisant un modèle de dislocation dans un demi-espace élastique homogène contraint par les données sismologiques, les données GPS et les données d'interférométrie SAR. La plupart des objets tectoniques que nous avons étudiés sont des éléments d'un point triple (diffus) séparant trois micro-plaques situées à la frontière entre le rift de Corinthe à l'est et la terminaison de l'arc hellénique à l'ouest. Nous avons brièvement étudié et discutons les déformations observées par interférométrie radar au sud de lac Trichonis et dans le graben Aitolien au nord d'Etoliko, c'est-à-dire dans la partie nord-ouest du point triple Enfin, pour être complet, et afin d'évaluer les capacités de la géodésie spatiale, nous présentons des discontinuités probablement dues à des glissements de terrain et quelques unes d'origine incertaine et requérant des investigations plus approfondies.
Loading...