Trường ứng suất và biến dạng hiện tại trong khu vực đảo Sulawesi (Indonesia): Hệ quả địa động học

Đảo Sulawesi, phía đông Indonesia, nằm ở ngã ba giữa các mảng Thái Bình Dương - Philippines, Indo-Úc và khối Sunda, tức là rìa đông nam của mảng Á-Âu (hình 1). Hình dạng đặc biệt của nó là kết quả từ lịch sử phức tạp về va chạm và xoay chuyển của mảng lục địa, vòm đảo và các lãnh thổ biển đối với khối Sunda. Mạng lưới địa chấn ghi nhận mức độ hoạt động địa chấn cao ở biên giới phía bắc, tương ứng với sự biến dạng dọc theo rãnh Bắc Sulawesi và trong phạm vi sự chìm lặng của biển Molucca (hình 1). Hoạt động địa chấn thấp hơn ở trung tâm và nam Sulawesi (hình 4). Điều này đại diện cho hoạt động của các nhánh đẩy đông bắc, tây nam và đông nam và hệ thống đứt gãy trượt ngang trung tâm Sulawesi, bao gồm các vùng đứt gãy Palu-Koro và Matano. Hệ thống này kết nối, từ tây bắc đến đông nam, khu vực chìm lún Bắc Sulawesi với đứt gãy Sorong (thông qua đứt gãy Sud Sula, theo sau Hinschberger et al. [2000] và đẩy Tolo ở Bắc Banda Sea, Silver et al., [1983] đã đề xuất một mô hình biến dạng ngụ ý một sự quay ngược chiều kim đồng hồ của khối Sula bị giới hạn về phía tây và nam bởi hệ thống đứt gãy trung tâm Sulawesi. Các nghiên cứu từ trường cổ [Surmont et al., 1994] và GPS [Walpersdorf et al., 1998a] đã xác nhận và đo lường sự quay này. Để thảo luận về động học và biến dạng hiện tại của khu vực Sulawesi, chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu địa chấn, sử dụng cơ chế tiêu điểm của trận động đất nông vừa và lớn (Mw ≥ 5) (≤ 60 Km), thu thập từ cơ sở dữ liệu CMT Harverd (giai đoạn 1976 đến 2001) và được bổ sung bởi Fitch [1972] và Cardwell [1980] (giai đoạn 1964–1976). Từ các cơ chế tiêu điểm này và bối cảnh cấu trúc đã biết, chúng tôi đã định nghĩa ra mười miền biến dạng đồng nhất (hình 3 và hình 5). Đối với bảy trong số đó, các giải pháp tiêu điểm và các mô men trận được đảo ngược (phương pháp Carey-Gailhardis và Mercier [1987Phương pháp Carey-Gailhardis và Mercier [1992]) và được tổng hợp, để có được các tensor ứng suất và biến dạng và ước lượng tỷ lệ (phương pháp Brune [1968] hoặc Kostrov [1974]). Kết quả được trình bày trong bảng I, trên hình 2 và hình 3.

Tại vùng biển phía bắc Molucca (bắc xích đạo), tỷ lệ trượt nhanh (75 mm/năm) được hấp thụ bởi sự chìm Sangihe và điều tiết phần chuyển động chính của các mảng Philippines/Sunda. Phía nam đường xích đạo, tỷ lệ trượt ước tính chỉ là 2 mm/năm và đại diện cho sự chìm lặng của mặt Sangihe bị ảnh hưởng bởi sự xoay từ NNE sang hướng E. Dọc theo hệ thống nứt gãy Bắc Sulawesi, hướng của các trục ứng suất không khác biệt đáng kể từ đông sang tây (trung bình N356°±5Đ), nhưng tỷ lệ trượt xác định tăng từ 20±4 mm/năm lên đến 54±10 mm/năm tương ứng. Các giá trị này đồng ý với cực quay khối Sula được đề xuất trước đó và nằm ở cực đông của nhánh Bắc. Đứt gãy Palu-Koro, giới hạn khối tây Sula, đóng góp vào sự quay này vì dấu vết của nó phù hợp với một đường tròn nhỏ nằm ở cực. Tuy nhiên, tài liệu về địa chấn có ít trận động đất cường độ vừa (hình 4) liên quan đến hệ thống nứt gãy trung tâm Sulawesi bên trái, dù có nhiều đặc điểm địa chấn học được xác định [Beaudouin, 1998]. Hơn nữa, tỷ lệ trượt dài hạn của nứt gãy Palu-Koro được xác định địa chất là 35±8 mm/năm, [Bellier et al., 2001] đồng ý với tỷ lệ trượt trục xa 32–45 mm/năm được đề xuất từ các nghiên cứu GPS [Walpersdorf et al., 1998b ; Stevens et al., 1999]. Điều này khẳng định rằng nó là một đứt gãy trượt nhanh với mức độ địa chấn tương đối thấp. Giới hạn đông nam của khối Sula được biểu thị bằng đứt gãy trượt Sorong theo hướng ENE kéo dài từ đảo Irian-Jaya đến bờ biển đông Sulawesi nơi nó kết nối với đứt gãy Matano thông qua đứt gãy South Sula, Cấu trúc này đặc biệt hoạt động mạnh ở phía nam của đảo Sula với một trận động đất lớn Mw=7.7 (29/11/98). Điều này đã đưa ra một chế độ trục σ1 và σ3 theo hướng lần lượt N220°Đ và N310°Đ.

Nghiên cứu này cũng nổi lên sự biến dạng nội bộ của khối Sula có thể giải thích trong mô hình tốc độ GPS thu được bởi Walpersdorf et al. [1998a] cho sự quay khối Sula. Chúng tôi chỉ ra một chế độ căng duỗi với trục σ3 hướng N030°Đ, ở phần nam của vịnh Tomini. Tỷ lệ mở rộng ước tính là 9 mm/năm về hướng N036°Đ. Xem xét vị trí của vịnh Tomini, sự biến dạng này có thể được hiểu là một vòng cung kéo dài trở về phía sau liên quan đến khu vực chìm lún Bắc Sulawesi. Vùng Batui tương ứng với miền va chạm xảy ra trong Pliocen đầu-trung [ví dụ: Velleneuve et al., 2000] giữa nhánh NE và khối Banggaï-Sula xuất phát từ Irian-jaya. Miền này vẫn hoạt động (12 trận động đất với một lớn nhất Mw=7.6, 14/05/00, hình 4) nhưng chủ yếu bị ảnh hưởng bởi biến dạng trượt ngang.

Đẩy Tolo, nằm ở ngoài khơi bờ biển đông nhánh SE, hấp thụ sự hội tụ về phía tây của biển Bắc Banda, như được chứng thực bởi sáu trận động đất vừa phải với các cơ chế tiêu điểm gãy nghịch. Điều này cho phép phân biệt một khối Bắc-Banda ở SE Sulawesi, giới hạn bởi đoạn Sula Nam của đứt gãy Sorong, đẩy Tolo và đứt gãy Hamilton (hình 5) và di chuyển về phía tây với một tốc độ thấp hơn so với khối Sula. Nhánh SW của Sulawesi cũng được đặc trưng bởi một chế độ ứng suất nén trục N099°Đ và một tỷ lệ hội tụ ước tính 8,5 mm/năm về hướng N080°Đ. Đây là hệ quả của hoạt động đẩy Majene-Kalosi và có thể đại diện cho khu vực điều tiết nhất phía tây của chuyển động các mảng Philippines/Sunda.