Η περιοχή του κόλπου του San Francisco είναι μια πολύ σεισμογενής περιοχή.Η σεισμικότητα οφείλεται στις τεκτονικές πλάκες (πλάκα του Ειρηνικού Ωκεανού και η πλάκα της Βόρειας Αμερικής) που κινούνται η μία σε σχέση με την άλλη. Τα όρια αυτών των πλακών ή η αλληλεπίδρασή τους εκφράζεται από τα ρήγματα της περιοχής, όπως το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα και το ρήγμα του Hayward, τα οποία είναι ενεργά.Η ενεργός τεκτονική της περιοχής έχει σαν απότέλεσμα την εντυπωσιακή μορφολογία της περιοχής του κόλπου του San Francisco. Σειρά ισχυρών σεισμών έχουν πλήξει την περιοχή με βάση στοιχεία παλαιοσεισμολογίας κατά τους ιστορικούς χρόνους. Με βάση τα δεδομένα αυτά και την αρχή του ομοιομορφισμού εκτιμάται ότι παρόμοιου μεγέθους σεισμοί θα πλήξουν την περιοχή και στο άμεσο μέλλον. Οι προβλέψεις των επιστημόνων συγκλίνουν στο συμπέρασμα ότι στα επόμενα χρόνια, οι άνθρωποι θα ξαναδοκιμαστούν από τη σεισμική δράση στην περιοχή του San Francisco. Η ερευνητική δραστηριότητα των επιστημόνων στοχεύει στο να μετριασθούν οι επιπτώσεις αυτές οι οποίες είναι πολυποίκιλες και απαριθμούνται στη συνέχεια. Οι καταστροφές από τους σεισμούς διαχωρίζονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. Στις δευτερογενείς που είναι και οι πιο καταστροφικές για το δομημένο περιβάλλον συγκαταλέγονται οι αστοχίες του δικτύου ύδρευσης, οι καταρρεύσεις ή οι βλάβες των σπιτιών και η υποβάθμιση στην ποιότητα των αποθεμάτων του πόσιμου νερού της μητροπολιτικής περιοχής. Επίσης οι σεισμοί προκαλούν τσουνάμι, ρευστοποιήσεις εδάφους, πυρκαγιές, θανάτους ανθρώπων, αλλά και υλικές ζημιές σε όλες τις κατασκευές του ανθρώπου. / The region of the Gulf of San Francisco is a very activity region. Seismicity is owed in the tectonic plates (plate of Pacific Ocean and the plate of Northern America) that they are moved the one concerning the other. The limits of these plates or the interaction to them it is expressed by the faults of region, as the fault of San Andreas and the fault of Hayward, which are active. The active tectonics of region have as result the impressive morphology of San Francisco bay region. Many earthquakes have affected the region. scientists appreciate that similar size earthquakes will also affect the region in the direct future. The inquiring activity of scientists aims in are moderated this repercussions. Τhe destructions by the earthquakes are separated in primary and secondary. In secondary that are also most devastating are included damages of water supply, collapse or the damage of houses and the devalorisation in the quality of reserves of potable water of metropolitan region. Also the earthquakes cause tsoynamis, liquidations of ground, fires, deaths of persons but also material damage in all the human manufactures.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή χωρίζεται σε έξι κεφάλαια: Στο πρώτο κεφάλαιο μελετάται η γεωλογία, τεκτονική και η σεισμική δραστηριότητα στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Συγκεντρώνονται όλα τα διαθέσιμα στοιχεία από προηγούμενες μελέτες και δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στα γεωλογικά, τεκτονικά και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά της υπό εξέτασης περιοχής. Στο δεύτερο κεφάλαιο διερευνώνται οι επιπτώσεις που θα έχει στους επιφανειακούς σχηματισμούς η δραστηριοποίηση ρηγμάτων με ή χωρίς σεισμούς στην περιοχή της διώρυγας της Κορίνθου. Οι προσομοιώσεις διάδοσης της σεισμικής διάρρηξης για κάθε μία περίπτωση πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, με στόχο να αποκτηθεί μία πιο σαφής εικόνα της κατανομής των παραμορφώσεων, που αναμένεται να αναπτυχθούν σαν αποτέλεσμα της διάρρηξης των συγκεκριμένων ρηγμάτων, και να προσδιοριστούν περιοχές με αναμενόμενες μέγιστες παραμορφώσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο προσδιορίστηκαν οι πιο σημαντικές και καλά προσδιορισμένες γραμμικές σεισμικές πηγές (ενεργά ρήγματα) που είναι πιθανόν να επηρεάσουν την περιοχή της διώρυγας και υπολογίσθηκε η σεισμική επικινδυνότητα. Προσδιορίστηκαν οι μέγιστες αναμενόμενες τιμές της εδαφικής επιτάχυνσης, ταχύτητας και μετατόπισης καθώς και της έντασης Arias μια παραμέτρου που παρουσιάζει καλή συσχέτιση με σεισμικά προκαλούμενες κατολισθήσεις, για διάφορες χρονικές περιόδους. Στο τέταρτο κεφάλαιο, με τη μέθοδο των συνοριακών στοιχείων μελετάται η επίδραση που θα έχει στα πρανή της διώρυγας η πιθανή ενεργοποίηση τριών διαφορετικών σεισμικών πηγών οι οποίες εντοπίζονται στην ευρύτερη περιοχή, με βασικό στόχο τον προσδιορισμό πιθανών θέσεων εκδήλωσης αστοχιών και κατ' επέκταση τον προσδιορισμό της πιο δυνητικά επικίνδυνης σεισμικής πηγής. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η κατασκευή μιας ράβδου ακουστικής εκπομπής που προτείνεται για την συνεχή παρακολούθηση τμημάτων των πρανών της διώρυγας με αυξημένο πρόβλημα πιθανών καταπτώσεων. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας και ανάλυσης ακουστικών εκπομπών από τις εργαστηριακές δοκιμές της ράβδου και προτείνεται ένα πλήρες σύστημα παρακολούθησης όσον αφορά την παρακολούθηση κατολισθητικών φαινομένων στη Διώρυγα της Κορίνθου. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής, προσδιορίζονται συγκεκριμένες θέσεις στη Διώρυγα της Κορίνθου με αυξημένο πρόβλημα εμφάνισης κατολισθητικών φαινομένων, προτείνονται λύσεις αντιμετώπισης του προβλήματος. Τέλος γίνονται προτάσεις για το πως πρέπει να συνεχιστεί η έρευνα και η αξιοποίηση των αποτελεσμάτων. / -

Η περιοχή του ανατολικού τμήματος της τάφρου της Κορίνθου αποτελεί μια ταχύτατα αναπτυσσόμενη περιοχή φιλοξενώντας σημαντικότατες υποδομές. Η ανάπτυξη αυτής της περιοχής είναι απειλούμενη από την εξίσου σημαντική σεισμική δραστηριότητα που εμφανίζει και είχε ως αποτέλεσμα, σε προηγούμενους ιστορικούς χρόνους εκτεταμένες καταρρεύσεις κτηρίων, θανάτους ή και την πλήρη καταστροφή πόλεων. Σήμερα, νέες επιστημονικές μέθοδοι επικεντρώνονται στα εντυπωσιακά ρηξιγενή πρανή που τη διατρέχουν, η δράση των οποίων θεωρείται υπεύθυνη για τα ισχυρά σεισμικά επεισόδια που συμβαίνουν στην περιοχή. Η εκτίμηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των ενεργών ρηγμάτων που εντοπίζονται στο θαλάσσιο και στο χερσαίο νότιο τμήμα της τάφρου οδήγησε σε μορφοκλασματικές κατανομές των δύο πληθυσμών από όπου προέκυψε ότι η κυρίαρχη διαδικασία ανάπτυξης των ρηγμάτων στον Κορινθιακό κόλπο είναι η συνένωση μικρότερων ρηγμάτων. Η διαδικασία αυτή φαίνεται να βρίσκεται σε ένα πιο πρώιμο στάδιο στον θαλάσσιο πληθυσμό, ενώ αντίθετα ο χερσαίος πληθυσμός έχει εισαχθεί σε ένα στάδιο ωριμότητας της παραμόρφωσης. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι ο διαχωρισμός σε μήκη ρηγμάτων μικρότερα και μεγαλύτερα από 5km αναπαριστά ένα ανώτερο όριο στο οποίο πραγματοποιείται η αλλαγή στον τρόπο ανάπτυξης των ρηγμάτων αλλά μπορεί να συσχετιστεί και με την υποκείμενη μηχανική στρωμάτωση. Από αυτές τις κατανομές επιλέχθηκε μια ομάδα δεκατεσσάρων ρηγμάτων που αποτελούν σαφώς προσδιορισμένες σεισμικές πηγές και κυριαρχούν σε περιοχές με υψηλή σεισμικότητα. Ιδιαίτερα μελετήθηκε το ρήγμα των Κεγχρεών το οποίο είναι παρακείμενο σημαντικών υποδομών και στο οποίο πραγματοποιήθηκε γεωμορφολογική ανάλυση που απέδειξε ότι όλο το ρήγμα είναι ενεργό, αλλά και παλαιοσεισμολογική εκσκαφή στην οποία αναγνωρίστηκαν τρία τουλάχιστον σεισμικά γεγονότα μεγέθους 6.3 με κυμαινόμενη περίοδο επανάληψης. Τέλος, για αυτή την ομάδα ρηγμάτων κατασκευάστηκαν δενδροδιαγράμματα εκτίμησης της σεισμικής επικινδυνότητας από τα οποία υπολογίστηκε η ένταση Arias με τη χρήση διαφορετικής βαρύτητας εμπειρικών σχέσεων. Συνεκτιμώντας τη γωνία κλίσης του πρανούς, την επικρατούσα λιθολογία στην επικεντρική περιοχή καθώς και τα όρια της έντασης Arias εντοπίστηκαν θέσεις που εμφανίζονται επιδεκτικές σε διάφορους τύπους δευτερογενών φαινομένων, όπως ρευστοποιήσεις, ολισθήσεις και πτώσεις βράχων. Οι παράκτιες περιοχές των πόλεων του Κιάτου της Κορίνθου, του Λουτρακίου και οι βόρειες ακτές της χερσονήσου της Περαχώρας φαίνεται να επηρεάζονται σε σημαντικότερο βαθμό από την ενεργοποίηση τέτοιων φαινομένων. / The area of the eastern part of the Gulf of Corinth constitutes a rapid developing region hosting significant infrastructures. The significant seismic activity put a threat on this development as it has been noticed during historical time, triggering extensive collapses, human casualties and total disaster of cities. Today new scientific methods are implemented on the spectacular fault arrays that dissect the graben and whose activity is related to the important seismic events, occurred in the area. The scaling properties estimation of the active faults along the Gulf, both onshore and offshore, defines the fractal distributions of both populations. These fractal distributions show that the main fault growth process is the linkage and interaction between smaller fault segments. The offshore population is characterized by an earlier stage of this process, whereas the onshore population indicates a more mature stage of deformation. Additionally, the subdivision of fault length above and beyond 5km represents a maximum bound, where the change in the growth process takes place, but it can also be associated with the underlying crustal mechanical layering. These fractal distributions determine a selection of a group of fourteen active faults that represent unambiguous seismic sources located on highly seismic areas. From this group, the Kencreai fault was especially studied due to its proximity to essential infrastructure. The geomorphology and palaeoseimological analysis of this fault reveal that the fault is active all along its trace, hosting at least three major seismic events with maximum magnitude 6.3 and fluctuant recurrence interval. Finally, for this fault group, seismic hazard assessment logic trees are produced, that calculate the Arias intensity considering the uncertainty of different attenuation relationships. By evaluating the slope gradient, the lithology conditions in the epicentral area and the upper bounds of the Arias intensity, areas highly susceptible to future site effects such as liquefactions, landslides and rock falls are located. The coastal areas of the Kiato, Corinthos and Loutraki cities and the north coast of the Perachora peninsula as well seem more influenced by site effects induced by major earthquakes.

Τρεις περιοχές της Δυτικής Ελλάδας, στις οποίες είχαν καταγραφεί διαφυγές ρευστών από τον πυθμένα της θάλασσας μελετήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, το υποθαλάσσιο πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών στον Πατραϊκό κόλπο, το υποθαλάσσιο πεδίο κρατήρων διαφυγής στον Όρμο του Ελαιώνα στο Δυτικό Κορινθιακό κόλπο και οι διαφυγές ρευστών στον κόλπο του Κατακόλου. Η διατριβή βασίζεται στη μελέτη θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων, στη μελέτη των φυσικοχημικών παραμέτρων της υδάτινης στήλης, στη χημική και ισοτοπική ανάλυση των ρευστών, στη μελέτη των δεδομένων που προέκυψαν από την πρώτη παγκόσμια καταγραφή μακράς περιόδου διαφυγών ρευστών από τον πυθμένα, στη μελέτη των διαφυγών στην παράκτια ζώνη πλησίον των υποθαλάσσιων θέσεων και τέλος στην οπτική παρατήρηση των θέσεων διαφυγών ρευστών. Το πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών του Πατραϊκού κόλπου σχηματίζεται σε Ολοκαινικές ιλυούχες αποθέσεις που υπέρκεινται Πλειστοκαινικών ιζημάτων, και ελέγχεται από ρηξιγενείς δομές. Το πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών του Πατραϊκού κόλπου παρουσιάζει μία σχεδόν συνεχή μικροδραστηριότητα η οποία διακόπτεται από παροξυσμικά γεγονότα μεγάλων διαφυγών ρευστών που σχετίζονται με μεγάλους σεισμούς. Το καθεστώς ενεργοποίησης ελέγχεται από το μέγεθος, το επίκεντρο και το είδος του σεισμού. Τα ρευστά που διαφεύγουν είναι αέριοι υδρογονάνθρακες (μεθάνιο μικροβιακής προέλευσης) με ή χωρίς νερό των πόρων των ιζημάτων. Στην παράκτια ζώνη της Πάτρας, πλησίον του πεδίου εντοπίζονται τρεις περιοχές με έντονες διαφυγές αερίων από το έδαφος. Συνολικά η παράκτια ζώνη της Πάτρας, τόσο το χερσαίο όσο και το θαλάσσιο περιβάλλον της, προσφέρει τουλάχιστον 4.7tn μεθανίου ετησίως στην ατμόσφαιρα, με τη μέγιστη προσφορά μεθανίου να μπορεί να φτάσει τους 19 τόννους ετησίως, ενώ μετά από ένα ισχυρό σεισμικό γεγονός εκτιμήθηκε ότι διαφεύγουν 500 κιλά περίπου μεθανίου από το θαλάσσιο πυθμένα σε διάστημα 16 ημερών. Στην περιοχή του Όρμου του Ελαιώνα οι κρατήρες διαφυγής ρευστών σχηματίζονται σε Ολοκαινικές ιλύες και ο πυθμένας των κρατήρων φτάνει στην διεπιφάνεια Ολοκαίνου/Πλειστοκαίνου, με κύριο μηχανισμό σχηματισμού την εκφόρτιση του γλυκού νερού. Οι βενθικές βιοκοινωνίες που εντοπίστηκαν στο εσωτερικό των κρατήρων διαφυγής ρευστών οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το υπόγειο νερό, εμπλουτισμένο με θρεπτικά συστατικά και διαλυμένο οξυγόνο δημιουργεί ένα εξαιρετικό οικότοπο για την ανάπτυξη βενθικών οργανισμών. Στην περιοχή του Κατακόλου εντοπίστηκαν και καταγράφηκαν πολύ μεγάλες διαφυγές ρευστών σε τρεις περιοχές, στον Λιμένα Κατακόλου, στη θέση «Φάρος» Κατακόλου και νότια του Λιμένα. Οι έντονες διαφυγές ρευστών, κυρίως θερμογενούς μεθανίου με σημαντικές ποσότητες υδροθείου, φαίνεται να συνδέονται με τις ενεργές διαπυρικές δομές στην περιοχή, που επηρεάζουν τις υπερκείμενες ακολουθίες σχηματίζοντας κανονικά ρήγματα, τα οποία συγκροτούν μία ιδανική δίοδο μετανάστευσης των αερίων από τους Μεσοζωικούς ταμιευτήρες υδρογονανθράκων προς την επιφάνεια. Στην υποθαλάσσια περιοχή του Λιμένα Κατακόλου εκτιμήθηκε ότι η ποσότητα μεθανίου που διαφεύγει από το θαλάσσιο πυθμένα είναι της τάξεως των 1260-1500 τόννων το χρόνο. επικινδυνότητα τόσο για τον άνθρωπο, όσο και τις κατασκευές στην περιοχή του Λιμένα. H υψηλή συγκέντρωση μεθανίου στην ατμόσφαιρα μπορεί να προκαλέσει έκρηξη ή πυρκαγιά, ενώ οι υποθαλάσσιες διαφυγές και η παρουσία αερίων υδρογονανθράκων στα επιφανειακά ιζήματα μπορούν να προκαλέσουν εκρήξεις κατά τη διάρκεια γεωτρήσεων ή να καταστρέψουν θαλάσσιες κατασκευές. Το υδρόθειο είναι το πιο επικίνδυνο και τοξικό γεωρευστό και μπορεί να προκαλέσει σημαντικές ιατρικές βλάβες στον άνθρωπο στις συγκεντρώσεις που μετρήθηκε στην περιοχή του λιμένα. / Three areas in Western Greece studied, where seabed fluid flow have been reported. The dissertation is based on the study of marine geophysical data, on physicochemical parameters of seawater, on chemical and isotopic analysis of fluids, on the study of the data collected during the first long-term monitoring of seabed fluid flow ever done and on the study of the fluid flow on the surroundings inshore areas. The Patras Gulf pockmark field is formed on Holocene muds which overlies Pleistocene coarser sediments and is controlled by normal faults. The Patras Gulf pockmark field is characterized by ‘normal’ micro-activity which is interrupting by high activity periods after strong earthquakes. The fluids that flows from the pockmarks is mainly methane of microbial origin with/or without porewater. An estimation of the total methane that flows from the pockmark field and the surrounding inshore area of the field shows that the methane that leaks to the atmosphere is about 4.7-19 tn/year. After strong earthquakes, when the pockmark field is activated, the estimation of the methane that leaks from the seabed is about 500kgr for a period of 16 days. The Eleonas Bay pockmark field is formed on Holocene muds whereas the base of the pockmarks reaches the Holocene/Pleistocene boundary. The main mechanism for the formation of these pockmarks is the groundwater discharge. Benthic macrofauna that observed on the base of the pockmarks shows that the groundwater which is enriched in nutrients and dissolved oxygen is creating an excellent environment for the growth of benthic fauna. In the area of Katakolo have been observed three areas of enhanced fluid flow offshore and onshore. The studies of these areas have shown that the seeps are caused by thermogenic methane that had accumulated in Mesozoic limestone and had migrated upward through faults, or zones of weakness, induced by salt diapirism. An estimation of the methane that flows from the offshore part of the Katakolo Harbour area have shown that the methane that reaches the atmosphere is about 1260-1500 tn/year. Methane seeps in potentially explosive amounts at the area of the Harbour, and hydrogen sulfide is over the levels necessary to induce toxicological diseases and lethal effects.