The aim of the study is to investigate the activity of the Aigion fault using vertical deformation rates. Three major sedimentary units were characterised. ¹⁴C ages obtained on fossils allow to calculate sedimentation rates, and to estimate the age of sedimentary markers and the limits between the major units. Dating was performed on samples of Γ1 and Giftissa series (Table 1). Ages are given with non-calibrated values to take into account all the uncertainties, and to be coherent with bibliographic values. The age of a level allows to refer to sea level and palaeotemperature curves and to know the sea level elevation during its deposition (Fig. 1). The knowledge of environmental features (salinity, location of the shoreline, seawater depth...) is improved by studies of the MICROHOLOCOR (acronym for MICRO-organisms, HOLOcene and CORinth) team on malacofauna, microfossils (Ostracods, benthic and pelagic Foraminifers, Nannoplancton, Diatoms, Palynology) and $\delta {}^{18}\mathrm{O}$ analysis.

3.1 Fluvio-deltaic Unit (205–112 m)

3.2 Brackish Unit (112–68 m)

3.3 Marine Unit (68–0 m)

The sedimentary evolution in the series is shown in Fig. 2. The average subsidence rate is about $1.8\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$, close to the mean sedimentation rate ($2.5\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$). Between 205 and 68 m depth, the subsidence and sedimentation rates are similar (Table 2). A major environmental change occurred around 41 ka BP with the onset of brackish water. As sea level was lower than during the previous marine incursions (high stand 5a and 3c), this change could result from a tectonic deepening of the strait of the Gulf. Seawater definitely invaded the Gulf by 11.8 ka BP. The depth of the Rion sill was probably equivalent to the sea level at that time (−60 m). During the Holocene transgression, the sedimentation rate ($6.4\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$) was lower than the sea level rise ($\approx 10\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$). This may account for a high sedimentation rate ($13.8\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$) that could maintain and fill about 17 m of water after the transgression, with marine and deltaic sediments (found between 30 and 13 m depth).

Correlations between marine and brackish deposits of Upper Pleistocene and Holocene age in Aigion boreholes and eustatic sea level fluctuations controlling the communication of the Gulf of Corinth with the Mediterranean Sea provide insights on the activity of the Aigion fault and on the geometry of nearby deposits.

The seismic profile shows a gentle southward dip of the hanging wall sediments. This dip may reveal tilting caused by the fault movement. A slope of 2–3% is confirmed by the variation of depth of markers dated in the boreholes Giftissa and Γ1 (Fig. 1), for which sedimentation rates are similar. Tilting is often observed in the hanging wall of normal faults of the Gulf of Corinth. This causes fan-shaped accumulation in which dip can reach 20–30° at the basis of the fans.

In the uplifted footwall of the Aigion fault, brackish white silty marls with marine intercalations have been sampled around 40 m. U/Th dating on shell fragments did not provide reliable ages, but ¹⁴C dating gives a minimum age of 34 ka BP that may correspond to the 3a high stand. Considering the past sea level [3] and seawater depth less than 5 m (data from micro-organisms), the footwall uplift of Aigion fault is around 86 m, meaning an uplift rate of $2.5\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$ for the last 34 ka (Fig. 1). The equivalent deposits in the borehole are –103 m deep, implying a subsidence rate of $1.7\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$.

The vertical movement on Aigion fault during the last 34 ka would be around $4\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$ for a total offset of 146 m. If the dip of the fault is of 55–60° as for the Heliki fault, the slip rate on the fault is close to $5\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$.

It is the first time that, in the Gulf of Corinth, a stratigraphic marker level with dating constraints, identified on the two sides of a main active fault, is providing a vertical deformation rate. GPS measurements indicate a north–south extension rate of some $15\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$ (e.g., [2]). From our study, the amount of extension transferred on the Aigion fault is around $5\mathrm{mm}{\mathrm{yr}}^{-1}$. Therefore, it is likely that other active faults exist offshore along this cross section of the rift.

Cet ensemble, souvent azoı̈que, sablo-conglomératique à argilo-silteux d'origine fluvio-deltaı̈que et de couleur ocre présente plusieurs passées argileuses marron–gris à verdâtres. Certaines passées (vers 198 m et 153 m, 144–140 m et 137–128 m) contiennent des Hydrobia, des fragments de bivalves marins ou saumâtres, des foraminifères et des ostracodes, ce qui indique un milieu lagunaire faiblement halin, le plus souvent oligohalin (salinité totale comprise entre 1 et 5‰).

Elle est constituée de silts argileux gris–verdâtre homogènes, renfermant une abondante faune de mollusques d'eau douce (Hydrobia, Unio, Neritina...). Les micro-organismes indiquent un milieu lagunaire saumâtre oligo- à mésohalin, avec des passées littorales entre 103 et 92 m. Autour de 95 m, une passée marine a livré des ostracodes et foraminifères marins ainsi que des coraux.

Sa partie inférieure (68–30 m) débute par un conglomérat cimenté, remaniant les silts sous-jacents. La malacofaune est marine (Turritella abondantes). Ensuite, des argiles plastiques gris–noir, parfois silteuses, alternent avec des couches sablo-conglomératiques à ciment argileux. Plusieurs passées détritiques plus grossières, marron à rose, pourraient représenter des avancées de sédiments deltaı̈ques. Cet ensemble fin s'achève par 5 m de galets. La partie supérieure (30–0 m) est constituée de sédiments détritiques, plus ou moins grossiers, et d'intercalations argilo-silteuses. Les coquilles marines peuvent être abondantes. Les passées conglomératiques renferment souvent des concrétions carbonatées blanches, suggérant des émersions temporaires.

Faute de datation dans l'ensemble inférieur, des taux de sédimentation hypothétiques de 1,8 et de $2,5\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ [13] (Tableau 2) permettent de corréler les passées saumâtres avec les hauts niveaux marins 5a et 3c, dont les âges estimés sont de 78, 59 et 52 ka BP (par exemple, [10]). Ces taux sont proches de celui de l'ensemble sus-jacent. Des terrasses marines transgressives, corrélées aux stades 3c à 5c, sont connues dans la partie orientale du golfe de Corinthe [7].

Dans la formation saumâtre, le taux de sédimentation calculé de $1,6\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ permet d'extrapoler un âge d'environ 41 ka BP pour la base de cette formation. L'homogénéité de cette formation permet de penser qu'il n'y a pas de lacune notable avant le début de la transgression marine holocène. La brève passée marine vers 95 m, à laquelle est attribué un âge voisin de 30 ka BP, peut être associée au stade isotopique 3a. Vers 77 m, une passée pluridécimétrique de gravelles vient interrompre l'uniformité de la sédimentation. Ce niveau aurait un âge de 18–17 ka, coı̈ncidant avec une accélération dans la déglaciation, entraı̂nant un changement environnemental et une reprise d'érosion, la vitesse de remontée du niveau de la mer passant de 6 à $10\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ [4].

La formation marine intermédiaire a fourni les âges suivants : 11,5 ka BP à 66 m et 6,2 ka BP à 32 m. Le taux de sédimentation ($6,4\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$) donne des âges indicatifs de 12 ka pour la base et 6 ka BP pour le sommet de la formation, qui correspondent à la période de la transgression holocène. Le taux de sédimentation élevé reflèterait la dynamique transgressive de l'ordre de $10\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ entre 17 et 7 ka [5], associé à des apports sédimentaires soutenus.

Une datation réalisée à 5 m dans la formation marine supérieure indique un âge de 4,1 ka BP. Le taux de sédimentation moyen serait donc de $1,2\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ seulement depuis 4,1 ka BP, sous réserve de continuité sédimentaire, et de $13,8\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ pour la tranche de 5 à 30 m. Ce taux élevé, et les indicateurs de faible épaisseur d'eau dans le haut de la série (concrétions carbonatées, galets à perforations de Clione à 8 m, faibles variations du niveau de la mer de −4 à −1 m à la fin de la transgression), indiquent que la sédimentation a comblé la tranche d'eau créée par la transgression holocène.

Une reconstitution par étape de la sédimentation dans le forage depuis 78 ka BP a été établie (Fig. 2). En mer Égée, le niveau marin est estimé entre −43 et −55 m vers 10 ka BP [11]. Sur l'ensemble du forage, le taux de subsidence moyen est de $1,8\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$. Il est proche du taux de sédimentation moyen ($2,5\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$). Ces valeurs moyennes masquent une grande variabilité de détail.

De 205 à 112 m, les taux de subsidence de l'ensemble inférieur proviennent des données fournies par les niveaux marins intercalés. Dans ces hauts niveaux marins (5a et 3c), la tranche d'eau était mince (<5 m), compte tenu de la présence permanente de faciès limoneux associés et de la brièveté des incursions marines. Compte tenu de l'âge de ces niveaux lagunaires, la valeur du taux de subsidence (2,8 à $3,0\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$) serait proche de celle du taux de sédimentation, estimé à $2,5\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$. Un changement survient vers 41 ka (112 m), avec une modification lithologique majeure et l'installation d'une eau saumâtre. Le niveau marin mondial était, en effet, plus bas que lors des incursions marines précédentes (5a et 3c). L'origine de ce changement ne serait donc pas eustatique, mais due à une augmentation du taux de subsidence d'origine tectonique.

De 112 à 68 m, la diminution de profondeur se poursuit, malgré quelques remontées donnant des niveaux plus riches en fossiles marins (coraux à 95 m). Les passées marines littorales soulignent des ingressions dans un golfe lagunaire oligo- à mésohalin. Le taux de subsidence reste voisin du taux de sédimentation.

De 68 à 30 m, le milieu change, la mer envahit le golfe. Au seuil de Rion, la profondeur actuelle est de 65 m. Sous ce fond, une vingtaine de mètres de sédiments meubles recouvrent une surface d'érosion qui matérialiserait l'émersion durant la dernière glaciation [14]. Lors de l'invasion du golfe de Corinthe par la transgression holocène vers 11,8 ka, le niveau marin mondial était de −60 m environ [14], ce qui correspond au seuil de Rion à cette époque. La subsidence ultérieure du seuil peut être corrélée à l'activité des failles bordières voisines. Elle serait de $1,5\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ pour les derniers 10 ka, proche de la vitesse de $1,6\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ définie sur la faille d'Heliki [9]. Entre 17 et 7 ka, la vitesse moyenne de remontée de la mer a été d'environ $10\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$ [5]. Or, le forage indique un taux de sédimentation de $6,4\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$. Ceci implique qu'à la fin de la transgression, vers 6 ka BP, la profondeur de l'eau au niveau du forage était d'environ 18 m.

De 30 à 3,8 m, le niveau de la mer monte encore de quelques mètres. Les sédiments comblent la tranche d'eau formée par la transgression, avec un taux de sédimentation de $13,8\mathrm{mm}{\mathrm{an}}^{-1}$. Les sédiments marins sont grossiers de 30 à 23 m, puis les faciès marins argilo-silteux à sableux se poursuivent jusqu'à 13 m. À partir de cette profondeur, les faciès deltaı̈ques ou lagunaires envahissent le site : des faciès d'émersion grossiers conglomératiques gris-rose à concrétions carbonatées alternent avec des vases fines noires.

De 3,8 m jusqu'à la surface, les dépôts sont continentaux (alluvions, colluvions).