LATE QUATERNARY EVOLUTION OF THE ALKYONIDES GULF BASIN, CENTRAL GREECE

Sakellariou D.

*

, Lykousis V., Kaberi H., Alexandri S., Rousakis G., Nomikou P., Georgiou P. and Ballas D.

Hellenic Centre for Marine Research, Athens, Greece - * sakell@ncmr.gr

Abstract

Swath bathymetry, seismic profiling, coring and down-core radiometric analyses in the Gulf of Alkyonides basin provided new data on the

evolution of the basin. According to them initiation of the basin took place 350-400kyr BP. Acceleration of slip rate on the south-bounding

faults since 120-150kyr BP resulted to the present asymmetric character of the basin. The formation of the basin coincides with the onset

of the third phase of the Gulf of Corinth evolution.

Keywords: Alkyonides, asymmetric graben, subsidence rate, sedimentation rate

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

66

Introduction

The Gulf of Alkyonides is a semi-enclosed marine basin located to

the east of the Central Gulf of Corinth. Detailed structural inves-

tigation of the 1981 reactivated fault segments revealed extension in

N-S direction accompanied by dextral component (1). The extension

rate at the western part of the Gulf is 5 +

3 mm/yr and becomes

illegible at the eastern edge (2). Paleo-seismological investigation on

the N-dipping Skinos fault (3) revealed a periodicity of 330 yr for

1981-type earthquakes.

Faulting

Two E-W trending fault segments form the active southern margin

of the Alkyonides basin. They dip with 40

o

-45

o

northwards and are

separated by a relay zone. The western, Strava fault segment is 14-15

km long and forms the southern bounding fault of the narrow Strava

graben. The eastern segment constitutes the offshore, westward

prolongation of the Psatha fault (4,5). The north-dipping fault

segments form a 30km long fault zone, which controls the evolution

and the structure of the basin. 

Several E-W running, S-dipping fault-segments run along the

northern margin of the Alkyonides basin parallel to the rocky northern

coast of the Gulf. Intra-basinal faults are responsible for the formation

of the shallow ridge between the main Alkyonides basin and the

Central Gulf of Corinth. 

Sequence stratigraphy

Single channel seismic profiling enabled the detailed investigation

of the sedimentary infill of the basin. Swath bathymetric survey of the

area provided excellent information on the sea?oor morphology (6).

Gravity and box coring, sedimentological description of the cores and

210

Pb down-core radiochemical analyses provided information on the

nature of the recent sediments and the actual sedimentation rates.

The sediment strata dip gently southwards, forming a monocline in

the hanging wall of the main, N-dipping faults. The dip gradient

increases with depth below the sea ?oor indicating the direct control

of the southern fault zone on the tectonic subsidence of the basin. The

maximum thickness was observed close to the trace of the south-

bounding fault and coincides with the maximum depth of the basin. A

total thickness of 400m has accumulated in the depocenter. The

sediment thickness decreases gradually towards the northern margin

of the basin. 

Basin-wide seismic packages, characterized by strong, continuous

re?ectors, alternate with transparent packages and represent the bulk

basin infill. Lens-like bodies of chaotic seismic character intercalate

between the basin-wide re?ector packages. In accordance to the

nature of the sedimentary infill of the adjacent central Gulf of Corinth

basin (7), we interpret the above seismic-stratigraphic sequence as

accumulation of silt-sand turbidites alternating with mud turbidites

and hemi-pelagic mud. Correlation of the basin-wide re?ector

packages with major high- and low-sea level stands of Late

Pleistocene indicates that, the entire, 400m thick sediment pile of the

Alkyonides basin may have accumulated within the last 350-400 kyr

under a mean sedimentation rate of 1-1,2m/kyr.

Nevertheless, detailed interpretation of the basin-wide re?ector

packages indicates that subsidence rate was not uniform throughout

the basin and for the entire time since its formation. The thickness of

the seismic packages in the lower part of the basin infill is more or less

constant between the southern and the northern margin of the basin.

This observation point out that slip rate on the southern main fault

zone was compensated by the regional subsidence of the northern

margin. On the contrary, seismic packages of the upper part of the

basin infill thicken significantly southwards, indicating increased

vertical slip rate on the southern faults. Acceleration of the slip rate on

the southern faults should have taken place about 120-150 kyr BP.

210

Pb radiometric analyses on two cores yielded actual mean

sedimentation rates of 16mm/yr for the depocenter and 12mm/yr

between the depocenter and the northern margin. These rates are

slightly higher than the ones observed for the mean sedimentation rate

during the last 350-400 kyr and support the two-stage evolution of the

basin. Similar relationship between radiometrically estimated actual

sedimentation rates and geologically observed mean sedimentation

rates over long periods was also found for the central Gulf of Corinth

and was verified by long piston coring (7).

Conclusion - discussion

The Gulf of Alkyonides basin is an active asymmetric graben

developed at the eastern prolongation of the Gulf of Corinth basin.

Correlation of basin-wide re?ector packages with low and high sea-

level stands on Late Pleistocene indicate that subsidence and basin

formation initiated 350-400 kyr BP. Tectonic subsidence was uniform

throughout the basin during the early period of its formation.

Acceleration of the slip rate occurred on the main, southern faults

about 120-150 kyr BP and is responsible for the present asymmetric

character of the basin. Actual mean sedimentation rate of 16mm/yr

was found for the depocenter of the basin, close to the southern

margin and becomes lower toward the northern margin. The age of the

basin formation coincides with the onset of the third phase of the Gulf

of Corinth evolution, as proposed recently (7,8). 

References

1-Jackson J.A., Gagnepain J., Houseman G., King G.C.P., Papadimi-

triouP., Sou?eris C., Virieux J., 1982. Seismicity, normal faulting and the

geomorphological development of the Gulf of Corinth (Greece): the

Corinth earthquakes of February and March 1981. Earth & Planetary

Science Letter, 57: 377-397.

2-Clarke P.J., Davies R.R., England P.C., Parsons B.E., Billiris H.,

Paradissis D., Veis G., Denys P.H., Cross P.A., Ashkenazi V., Bingley R.,

1997. Geodetic estimate of seismic hazard in the Gulf of Korinthos.

Geophys. Res. Lett., 24: 1303-1306.

3-Collier R., Pantosti D., D’Addezio G., De Martini P.M., Masana E.,

Sakellariou D., 1998. Paleoseismicity of the 1981 Corinth earthquake

fault: seismic contribution to extensional strain in central Greece and

implications for seismic hazard. Journal of Geophysical Research, 103:

30,001-30,019.

4-Sakellariou D., Lykousis V., Papanikolaou D., 1998. Neotectonic

structure and evolution of the Gulf of Alkyonides, Central Greece. Bull.

Geol. Soc. Greece, 32/1: 241-250.

5-Sakellariou D., Lykousis V., Papanikolaou D., 2001. Active faulting in

the Gulf of Corinth, Greece. Rapp. Comm. int. Mer Médit, 36: 43

6-Alexandri M., Nomikou P., Ballas D., Lykousis V., Sakellariou D.,

2003. Swath bathymetry map of Gulf of Corinth. Geoph. Res. Abstracts,

Vol. 5, 14268, EGS 2003.

7-Lykousis V., Sakellariou D., Moretti I., Kaberi H. (in press). Late

Quaternary basin evolution of the Gulf of Corinth: sequence stratigraphy,

sedimentation, fault-slip and subsidence rates. Marine Geology. 

8-Moretti I., Sakellariou D., Lykousis V., Micarelli L., 2003. The Gulf of

Corinth: an active half graben? Journal of Geodynamics, 36: 323-340.