Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

41

ACTIVE DEFORMATION AND MICROSEISMICITY OF THE MESSINIAKOS GULF, SOUTHERN GREECE,

DEDUCED FROM AN ONSHORE/OFFSHORE LOCAL SEISMIC ARRAY

J. Papoulia

1

* and J. Makris

2

1

Institute of Oceanography, National Center for Marine Research, Athens, Greece - nana@ncmr.gr 

2

Institute of Geophysics, University of Hamburg, Germany - makris@dkrz.de

Abstract

The microseismic activity in the area of Messiniakos gulf, southern Greece, was observed by an onshore/offshore seismic array. In a peri-

od of 45 days more than 1600 events were detected and the distribution of the seismic activity confirms the existence of an active fault

system of NW-SE orientation correlating with tectonic elements mapped by geological techniques. It is of particular significance that in

the immediate vicinity of the city of Kalamata the distribution of epicenters delineates an NW-SE fault (F1, Fig.1) which coincides with

the fault system activated during the 1986 M6.0 catastrophic earthquake. Apart from this a deep fault of NE-SW orientation was mapped

in the lower part of the Messiniakos gulf (F2, Fig.1) which is associated with the subduction process below southwestern Greece.

Keywords : active tectonics, microseismicity, southern Greece

Introduction

After the destructive Ms6.0 earthquake of Kalamata, southwestern

Greece, of September 13, 1986, that caused significant economic dam-

age and human losses, several investigations were initiated aiming at a

more precise location of the active fault systems in order to better esti-

mate the seismic hazard and risk of the broader Messiniakos area. In

this respect particular interest was given to the study of the poorly

understood submarine tectonic elements of the Messinian bay and

their connection to the onshore tectonics (1). In an attempt to better

locate the offshore active faults of this region, a combined onshore/off-

shore microseismicity survey of 30 seismic stations was carried out in

the Messiniakos Gulf, by the above mentioned Institutes. The correla-

tion of microseismicity with regional tectonics is discussed in the pre-

sent study.

Microseismicity

We deployed 20 stand alone seismic units onshore that recorded

continuously for 45 days three seismic channels at a sampling rate of

8 msec (2). Data were stored on hard disk and the timing and position

were obtained by an intergrated GPS system. 10 ocean bottom seis-

mographs (OBS) were used for the offshore observations. These sys-

tems have the same recording capacity as the land stations, are housed

in a glass sphere and can be deployed to water depths over 6,000 m.

Timing is obtained by a thermal stabilized quartz clock. The OBS are

anchored on the sea ?oor by a specially designed weight and can be

released from it acoustically or by a timing device (3,2). 

In a period of 45 days, in Fall 1999, more than 1600 events were

detected. In the immediate area of interest about 930 events were

located (fig. 1) with an accuracy better than 3 Km in the epi- and

hypocentral position. Their local magnitudes callibrated by records of

the National Seismograph Network of Greece ranged between ML1.2

and 4.0. 

Discussion and conclusions

The distribution of the foci delineated mainly two active fault zones

in the Messiniakos basin and one onshore the northern costal area, and

particularly the city of Kalamata. The main offshore active tectonic

element strikes NE-SW and terminates in the area of Kardamili. This

part of the Taigetos peninsula is truncated by a NW-SE major tecton-

ic fault which is also characterized by high seismic activity. More

important however is the identification of an active fault zone, south of

the city of Kalamata. Its proximity to this densely populated urban

center creates a hazardous situation that has to be considered in any

major urban planning and construction. A dense distribution of deep-

er events in the lower part of the Messiniakos gulf is associated with

the subduction process which takes part in southwestern Greece, at an

approximately 50 km distance from the study area. The western coast

of the Messinian bay is less affected by seismic activity and only at the

southernmost part of the peninsula an NS striking active fault system

has been identified. A large number of seismic events were located

outside the local network. Their accuracy, particularly that of the

hypocentral depth, is smaller than that within the array. In spite of this

shortcoming, the strong Athens ML5.9 earthquake of September 7,

1999, has been recorded including all the foreshock and part of ist

aftershock activity.The larger events identified two active zones. One

is striking E-W with the Athens main shock at ist center, having a

length of approximately 20 Km. The second one, striking NE-SW,

extends all the way from the Parnis mountain over the island of

Salamina to the eastern coast of Peloponnese. The Saronic bay is trun-

cated along this line by an active fault. A new research program was

recently initiated aiming at the more precise location of the seismic

activity of the Saronic area.

References

1. Papanikolaou D., Chronis, G., Pavlakis, P. and Lykousis, V., 1988.

Submarine neotectonic map of Upper Messiniakos Gulf, Edition

Earthquake Planning and Protection Organization, Athens.

2. GeoPro, 1995. SEDIS IV: a compact digital recorder for seismic sur-

veys.

3. Makris J. and Möller L., 1990. An ocean bottom seismograph for gen-

eral use. Technical requirements and applications. In proceedings of

Symposium Europe and the Sea“, Hamburg (Ed. Hoefeld, J., Mitzlaff, A.,

Polomsky, S.).

Fig.1.Microseismicity of Kalamata 99 (number of events :