Sa may silangang baybayin ng Isla ng Mindanao sa katimugan ng Pilipinas, malalakas na lindol ang nagmumula bunsod ng labis na aktibidad ng Philippine Trench. Ngunit ang iba’t-ibang fault mechanisms ng kamakailang pagyanig na may magnitude na 7.4 (mainshock) at mga aftershocks nito ay hindi pangkaraniwan. Isang extinct na oceanic fracture zone sa subducting slab ang maaring dahilan nito.
Isinulat nina Mario Aurelio, Sandra Donna Catugas, Abigail Anicete, Structural Geology and Tectonics Laboratory, University of Philippines National Institute of Geological Sciences, Philippines
Pagsipi: Aurelio, M., Catugas, S.D., Anicete, A., Eastern Mindanao earthquake sequence strikes on subducting, extinct fracture zone, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.331
Ang artikulong ito ay makukuha rin sa Ingles.
Noong ikalawa ng Disyembre taong 2023, 10:37 ng gabi, oras sa Maynila (14:37 GMT), isang lindol na may magnitude 7.4 at may lalim (focal depth) na 26 kilometro (16 milya) ang tumama sa may katubigan sa silangan ng isla ng Mindanao sa katimugan ng Pilipinas. Bagama’t mataas ang magnitude, ang pinsalang idinulot sa imprastruktura ay limitado lamang sa iilang mga hindi madaanang kalsada at tulay na pansamantalang ipinasara dahil sa mga bitak at pagguho ng lupa na naobserbahan sa paligid ng mga ito. Nagkaroon din ng maliit na tsunami na may taas na hindi lalampas sa 70 sentimetro (halos 2.2 feet). Umabot sa 3,900 na mga bahay ang bahagya (3,588) at lubusang (312) nasira. Tatlong tao ang naiulat na namatay habang 48 naman ang sugatan (SitRep No. 3, NDRRMC, 07 Disyembre 2023).
Dito, aming ilalahad ang mga obserbasyon upang subukang ipaliwanag ang malalaking magnitude ng aftershocks at ang hindi pangkaraniwang pagganap ng parehong thrust faulting (compressional) at normal faulting (extensional). Ang mga pambihirang katangian ng lindol na ito ay maaaring iugnay sa subduksyon ng isang mas buoyant kaysa karaniwan na oceanic lithosphere.
Seismotectonic setting ng rehiyon
Ang mga pangunahing aktibong tectonic structures sa silangang Mindanao ay kinabibilangan ng left-moving (sinistral) strike-slip na Philippine Fault at mga sangay nito na dumadaan sa halos 400 kilometrong kahabaan ng silangang Mindanao mula sa lalawigan ng Surigao Del Norte hanggang Davao Oriental (Aurelio, 1992; Quebral, 1994) (Figure 1a), pati na rin ang Philippine Trench sa silangan na kaakibat ang pakanlurang subduction ng oceanic lithosphere ng West Philippine Basin ng Philippine Sea Plate (Cardwell et al., 1980; Aurelio, 2000; Aurelio at Pena, 2010). Ang dalawang pangunahing tectonic features na mga ito ang nagdudulot ng maraming paglindol sa rehiyon, na karamihan ay nakapipinsala.
Natukoy ng Philippine Institute of Volcanology and Seismology (PHIVOLCS) ang epicenter ng lindol noong Disyembre 2 sa 127.70 degrees silangang Longitude, 8.46 degrees hilagang Latitude, o 40 kilometro silangan ng bayan ng Hinatuan (may populasyon na humigit-kumulang sa 43,000) sa lalawigan ng Surigao del Sur, at 50 kilometro sa kanluran ng axis ng Philippine Trench (Figure 1a).
Sa latitude kung saan naganap ang lindol, umaabot nang higit sa 150 kilometro ang lalim ng pumapailalim na slab ng Philippine Sea Plate (Cardwell et al., 1980; Aurelio, 2000) (Figure 1b). Mula sa trench floor, ang slab ay pumapasok sa subduction zone sa isang banayad na anggulo (nasa pagitan ng 15 at 30 degrees) na tatarik hanggang lagpas 45 degrees sa lalim na 50 kilometro. Nasa 26 kilometro ang focal depth ng mainshock na matatagpuan sa kanlurang hangganan ng pababang ng slab kung saan banayad ang anggulo ng pag-subduk.
Pagdami ng mga rupture palapit sa trench
Ipinapakita ng time series plot at cross section na pagkatapos ng mainshock, sinundan ito ng mas mahihinang mga pagyanig na kumalat pasilangan, patungo sa mas mababaw na bahagi ng subducting slab (Figures 2 & 3). Ang obserbasyong ito ay tugma sa rupture model na inilabas ng U.S. Geological Survey (USGS, 2023). Apat na araw pagkatapos ng pangunahing lindol, mahigit sa 4,500 pagyanig (may magnitude mula 1.3 hanggang 6.8) pa ang naitala (SitRep No. 3, NDRRMC, 07 Disyembre 2023). Kabilang dito ang hindi bababa sa 24 na may lakas na katumbas o higit pa sa magnitude 5.0. Ang natitirang mga pagyanig ay sumasaklaw sa isang triangular epicentral area na may habang 150 kilometro at lapad na 120 kilometro (Figure 1a).
Ang pangunahing lindol, na may lakas na magnitude 7.4, ay may compressional focal mechanism solution na binubuo ng dalawang reverse faults: isang may strike (azimuth) na 9 degrees, dip (ingklinasyon mula sa horizontal) na 43 degrees, at rake (direksyon ng paggalaw ng hanging wall batay sa strike) na 109 degrees (NP1), at ang isa naman ay may strike na 164 degrees, dip na 50 degrees, at rake na 73 degrees (NP2) (PHIVOLCS Earthquake Data, 2023). Ang mga parameter ng nodal plane na may dip pakanluran (NP2) ay tugma sa katangian ng subducting slab, habang iyong nodal plane naman na may dip pa-silangan (NP1) ay tumutugon sa isang fault plane na perpendicular sa subducting slab. Bagama’t ang lindol ay maaaring nagmula sa alinman sa dalawang nodal planes, ang distribusyon ng mga lindol pagkatapos ng mainshock ay nagpapahiwatig na ang NP2 ang mas posibleng rupturing fault.
Sunud-sunod na mga lindol, iba’t-ibang fault mechanisms
Sa 24 na pagyanig na sumunod sa mainshock na may magnitude 7.4, tatlo ang may magnitude na isang antas na mas mababa (6.8, 6.6, 6.4), at 12 naman ang may dalawang antas na mas mababa (nasa pagitan ng 5.4 at 6.3). Higit ito sa tinatayang bilang ng mga lindol na may mas mababang magnitude ayon sa Richter-Gutenberg logarithmic relationship ng mainshock at mga aftershocks nito, nagmumungkahi na ang ilan sa mga sumunod na seismic events (halimbawa, ang mga pagyanig na may magnitude 6.8 at 6.6) ay bumubuo ng isang earthquake sequence sa halip na aftershocks, at posibleng mayroong triggering na nangyari.
10 sa 24 na pagyanig ang nagpapakita ng extensional focal mechanisms, nagpapahiwatig na ang mga partikular na post-mainshock earthquakes na ito ay dulot ng mga normal faults. Ang mga normal fault events na ito ay nagkumpulan sa silangan ng pangunahing lindol ngunit nasa kanluran ng ilang thrust fault events (Figures 1 at 3).
Upang suriin ang hinuha na ang una at ikalawang hanay ng normal fault events ay na-trigger ng inisyal na mainshock (thrust) at ng ikalawang magnitude 6.8 thrust quake, isinagawa ang Coulomb stress change modeling (Toda et al., 2011) upang matukoy ang mga pagbabago sa stresses gamit ang mainshock bilang source fault, at ilang post-mainshock events bilang mga receiver faults. Kapag ang isang post-mainshock normal fault ay ginamit bilang receiver fault (fault parameters: 318 degrees, 65 degrees, -104 degrees), ang mga normal fault events ay naipa-plot sa stress increase lobe (Figures 1a at 3), nangangahulugan ng pagkakaroon ng triggering, ngunit sa kasalungat na fault mechanism (ibig sabihin, ang thrust faulting ang naging dahilan ng normal faulting).
Isang araw at ilang oras matapos ang magnitude 7.4 na lindol, naganap naman ang isang pagyanig na may magnitude 6.8, ilang kilometro sa silangan ng unang lindol ngunit sa halos kaparehong lalim. Ayon sa Philippine National Disaster Risk Reduction Management Council, batay sa ulat ng PHIVOLCS, itinuturing ang mga ito bilang magkahiwalay na seismic events na nagdulot ng kanilang sari-sariling mga aftershocks. Subalit ayon sa aming Coulomb stress change model (Figures 1a at 3), ang magnitude 6.8 event ay matatagpuan sa loob ng stress increase lobe, nagpapahiwatig na ito rin ay maaaring na-trigger ng magnitude 7.4 na lindol.
Di-pangkaraniwang sabay na pangyayari ng mga thrust and normal faulting events
Ang pinagmulan at mga katangian ng sunud-sunod na mga paglindol sa Surigao noong Disyembre 2023 ay nagbibigay ng ilang ideya ukol sa kumpigurasyon at mga estruktural na aspekto ng subducting slab.
Ang umiiral na stress regime sa rehiyon ay compressional dahil ang Philippine Sea Plate ay kumikilos pakanluran patungo sa arkipelago ng Pilipinas (Aurelio at Almeda, 1999; Rangin et al., 1999). Kaya naman, tunay na hindi pangkaraniwan ang sabay na pagkakaroon ng mga thrust fault at normal fault mechanism na mga lindol sa parehong subducting slab sa iisang earthquake sequence.
Bukod pa rito, ang pagkukumpulan ng mga normal fault mechanism earthquakes sa pagitan ng mga thrust fault mechanism earthquakes (Figure 2) ay nagpapahiwatig ng pagkakaiba-iba ng lokal na mga stress regimes sa iisang subducting slab. Bilang preliminary model, iminumungkahi namin na may mga bahagi sa rupturing slab kung saan nagaganap ang compression, ngunit sa pagitan ng mga ito ay may extensional segment na maaaring mag-accommodate ng intracompression stress relaxation, o kaya ay madeporma sa paraan ng buckling, katulad ng deformation ng outer bend ng isang fold sa pamamagitan ng extension. Sa ganitong senaryo, maaaring unang na-generate ang mainshock upang mag-accommodate ng mga naipong compressive stresses na dala ng pagbunggo ng Philippine Sea Plate sa Philippine archipelago sa pamamagitan ng thrust faulting. Ang thrust fault na ito ay maaaring naglipat ng stresses papunta sa trench patungo sa isang lugar ng relaxation o buckle. Sa ganoong senaryo, inaasahan ang normal faulting para sa mga kasunod na lindol. Pagkatapos ng isang araw, ang magnitude 6.8 na lindol ang nagsilbing ikalawang large magnitude thrust fault trigger at nagpasa ng stresses patungo sa parehong extensional region, na sa kalaunan ay nakalikha ng bagong set ng normal faulting events (Figures 2 at 3).
Subduksyon ng Mindanao Fracture Zone
Sa latitude kung saan nagaganap ang sunod-sunod na mga lindol, kaakibat sa subduction process ang isang seksyon ng West Philippine Basin na kinabibilangan ng east-trending na Mindanao Fracture Zone (Taylor at Goldliffe, 2004), isang relict na estruktura ng isang transform fault na aktibo noong unang yugto ng pagbubukas ng West Philippine Basin mga 50 milyong taon na ang nakararaan (Hilde at Lee, 1984). Ang Mindanao Fracture Zone ay kinakatawan ng isang malalim na east-west trending submarine valley na napaliligiran ng mga parallel na submarine ridges (Figure 1a). Pinipigilan ng mga naturang submarine ridges na ito ang walang balakid na pagpasok ng subducting slab na kalaunan ay nagdudulot ng pamumuo ng mataas na compressive stresses sa loob ng subduction system. Maaring ito ang naging pangunahing dahilan sa pagkakaroon ng magnitude 7.4 na lindol sa Surigao Del Sur. Ang malalakas na mga paglindol (iyong higit sa magnitude 8.0) ay naobserbahan din sa parehong tectonic settings tulad sa Peru-Chile Trench kung saan pumapailalim ang Nazca Fracture Zone, o sa Sunda Trench malapit sa Indonesia kung saan naman nagsa-subduct ang 96 Degree Fracture Zone. Ang huli ay responsable sa magnitude 9.5 Aceh (Indonesia) earthquake noong 2004, isa sa pinakamapaminsalang seismic event sa nakalipas na dantaon (Mueller at Landgrebe, 2012).
Sa silangang Mindanao, ang mga submarine ridges ng Mindanao Fracture Zone na ganap nang nakapasok sa subduction zone lampas ng Philippine Trench ay patuloy pa ring pumapailalim sa asthenosphere gawa ng kanilang kaukulang buoyancy na maaaring dahilan ng maliit na subduction angle sa unang 30 kilometro. Maaari rin itong dahilan kung bakit hirap ang plate na mag-subduct. Bukod dito, ang mga relict na normal faults na humahanggan sa mga naunang transform ridges ay nagsilbing mga weak zones na nag-accommodate sa normal faulting earthquakes. Ang mga ganitong komplikasyon ay maaaring nakadagdag sa di-pangkaraniwang pagsasabay ng thrust at normal faulting-induced earthquakes na may malalaking magnitudes.
Sa silangang Mindanao, patuloy ang pag-alon ng submarine ridges ng Mindanao Fracture Zone na nakapasok na sa subduction zone sa pagdaan ng Philippine Trench, patuloy itong dumadaan pababa sa asthenosphere nang may kaugnayan sa relative buoyancy, na maaaring magpaliwanag sa gentle subduction angle sa unang 30 kilometro. Bukod dito, ang mga naiwan ng normal faults na nag sama galing sa transform ridges ay maaaring nagsilbing mga weak zones na sumalo sa normal faulting earthquakes. Ang mga ganitong kumplikasyon ay maaaring nagdulot sa kakaibang pagsasama-sama ng thrust at normal faulting-induced earthquakes ng malalaking magnitudes.
May mga kahalintulad na sitwasyon kung saan may balakid sa subduksyon (kung kaya, may panganib ng malalakas na paglindol) na matatagpuan sa iba pang subduction systems na nakapalibot sa Pilipinas, tulad sa parte ng Manila Trench sa latitude kung saan ang relict spreading center ng South China Sea ay pumapailalim (Pautot et al., 1986; Bautista et al., 2001), o sa East Luzon Trough kung saan ang Benham Rise, isang malaking igneous province, ay bumabangga sa hilagang bahagi ng Luzon (Lewis and Hayes, 1983; Ringenbach, 1992). Dahil sa ganitong setting, parehong may panganib ng malalakas na paglindol sa mga lugar na ito.
Karagdagan pa, nakaugnay ang axis ng Mindanao Fracture Zone sa Lianga Fault na sangay ng Philippine Fault (ipinapakita sa Figure 1a). Ayon sa Coulomb stress transfer model (na inilalarawan sa Figures 1a at 3), nakapagpasa ng stresses ang magnitude 7.4 na lindol patungo sa kanluran, nagpapahiwatig ng promotion to failure sa nasabing fault, na maaaring magresulta sa isang panibagong lindol.
Dahil sa kamakailang serye ng malalakas na paglindol, lalong mahalagang mapaalalahanan ang mga residente sa silangang Mindanao na maghanda para sa anumang malalakas na pagyanig ng lupa sa hinaharap na maaaring maidulot pa rin ng magnitude 7.4 na lindol — o ng iba pang lindol. Bukod pa rito, ang mga komunidad na matatagpuan sa mga lugar na may kaparehang tectonic setting tulad ng mga nakapaligid sa Manila Trench, kabilang ang Metropolitan Manila at karatig na mga rehiyon (may populasyong tinatayang nasa humigit-kumulang 25 milyon), ay nararapat na magkaroon ng kamalayan sa panganib ng malalakas na paglindol. Ang publiko ay pinapaalalahanan rin sa pagsunod sa mga alituntuning itinakda ng mga awtoridad ng gobyerno tungkol sa kung papaano tumugon sa panahon at pagkatapos ng paglindol (halimbawa, PHIVOLCS Earthquake Preparedness Guide, 2009). Sa usapin naman ng imprastraktura, mahigpit na ipinapayo ang pagsunod at pagtupad sa earthquake design requirements na nakabalangkas sa National Structural Code of the Philippines (2015).
Editor sa Agham: Dr. Alka Tripathy-Lang, Ph.D.
Mga Sanggunian
Aurelio, M.A. (1992). Tectonique du segment central de la faille Philippine: etude structurale, cinématique et evolution géodynamique. Thèse de doctorat de l’Université de Paris 6, Université Pierre et Marie Curie, Académie de Paris, T 92-22, France, 500 p.
Aurelio, M.A. (2000). Tectonics of the Philippines revisited. J. Geol. Soc. Phil., 55, 1/2, 119-185.
Aurelio, M.A. and Peña, R.E., Editors (2010). Geology of the Philippines, 2nd Edition – Vol. 1: Tectonics and Stratigraphy. 532 pages. Published by the Mines and Geosciences Bureau, Department of Environment and Natural Resources. Quezon City, Philippines
Aurelio, M.A. and Almeda R.L., 1999. Active deformation and stress state in and around the Philippines: present-day crustal motion from GEODYSSEA. In: Prog. and Abs. GPS 99 – The International Symposium on GPS. Tsukuba, Japan, 18-22 October 1999.
Bautista, B. C., Bautista, M. L. P., Oike, K., Wu, F. T., & Punongbayan, R. S. (2001). A new insight on the geometry of subducting slabs in Northern Luzon, Philippines. Tectonophysics, 339(3–4), 279–310. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(01)00120-2
Cardwell, R.K., Isacks, B.L., and Karig, D.E. (1980). The spatial distribution of earthquakes, focal mechanism solutions and subducted lithosphere in the Philippine and northeastern Indonesian Islands. In: Hayes, D.E. (ed.) The Tectonic and Geologic Evolution of Southeast Asian Seas and Islands, Part 1. Am. Geophys. Union Monograph, 23, 1-35.
Hilde, T.W.C. and C.S. Lee (1984). Origin and evolution of the West Philippine Basin: A new interpretation, Tectonophysics, 102, 85-104.
Jarvis, A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara (2008). Hole-filled SRTM for the globe Version 4, available from the CGIAR-CSI SRTM 90m Database (http://srtm.csi.cgiar.org).
Lewis, S.D. and Hayes, D.E., 1983. The tectonics of northward propagating subduction along Eastern Luzon, Philippine Islands. In: D.E. HAYES, Ed., Tectonic and Geologic Evolution of Southeast Asian Seas and Islands: Part 2. A.G.U. Monograph 27, 57-78.
Mueller, R.D. and Landgrebe, T.C.W. (2012). The link between great earthquakes and the subduction of oceanics fracture zones. Solid Earth, 3, 447-465, doi:10.5194/se-3-447-2012
National Structural Code of the Philippines (2015). 7th Edition. Published by the Association of Structural Engineers of the Philippines.
NDRRMC SitRep No. 3 (07 December 2023). National Disaster Risk Reduction Management Council (NDRRMC) Situational Report No. 3. Situational Report for the Magnitude Mw 7.4 and Mw 6.8 Earthquakes in Surigao Del Sur, Mindanao (2023). Available at: https://ndrrmc.gov.ph/attachments/article/4246/SitRep_No_03_for_the_Magnitude_Mw7_4_and_Mw6_8_Earthquakes_in_Surigao_del_Sur.pdf
Pautot, G., Rangin, C., Briais, A., Tapponier, P., Beuzart, P., Lericolais, G., Mathieus, X., Wu, J., Han, S., Li, H., Lu, Y. and Zhao, J. (1986). Spreading direction in the Central South
China Sea. Nature, 321, 6066, 150-154.
Philippine Institute of Volcanology and Seismology Earthquake Data (2023). Available at: https://swift1.phivolcs.dost.gov.ph/swiftdb/
Philippine Institute of Volcanology and Seismology, Earthquake Preparedness Guide (2009). Accessible at: https://drive.google.com/file/d/0B8_KPQhbpktXTGlzM0hHRGV2OGs/view?resourcekey=0–KN65IjUp6rRUh9rNmefzQ
Quebral, Ramon D. (1994). Tectonique du segment meridional de la faille philippine, Mindanao Oriental, Philippines: passage d’une zone de collision à une zone de décrochement. These de doctorat, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France.
Rangin, C., Le Pichon, X., Mazzotti, S., Pubellier, M., Chamot-Rooke, N., Aurelio, M., Walpersdorf, A. and Quebral, C. (1999). Plate convergences measured by GPS across the Sundaland/Philippine Sea Plate deformed boundary: the Philippines and eastern Indonesia. Geophys. J. Int., 139, 296-316.
Ringenbach, J.C. (1992). La Faille Philippine et les châines en décrochement associés (centre et nord de Luzon): Evolution cénozoique et cinématique des déformations uaternaires.
Doctoral Dissertation, Université de Nice – Sophia Antipolis, France. 316 p.
Taylor, B. and Goodliffe, A.M. (2004). The West Philippine Basin and the initiation of subduction, revisited. Geophys. Res. Lett., 31, L12602, doi:10.1029/2004GL020136
Toda, S., Stein, R.S., Sevilgen, V. and Lin, J. (2011). Coulomb 3.3 Graphic-rich deformation and stress-change software for earthquake, tectonic, and volcano research and teaching—user guide: U.S. Geological Survey Open-File Report 2011–1060, 63 p., available at https://pubs.usgs.gov/of/2011/1060/
United State Geological Survey, 2023. Finite fault slip model of the December 2, 2023 M7.6 Mindanao, Philippines earthquake. Accessible at:
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000lff4/finite-fault
Weatherall, P., Tozer, B., Arndt, J.E., Bazhenova, E., Bringensparr, C., Castro, C.F., Dorschel, B., Ferrini, V., Hehemann, L., Jakobsson, M., Johnson, P., Ketter, T., Mackay, K., Martin, T.V., Mayer, L.A., McMichael-Phillips, J., Mohammad, R., Nitsche, F.O., Sandwell, D.T., Snaith, H., Viquerat, S. (2020). The GEBCO_2020 Grid – a continuous terrain model of the global oceans and land. British Oceanographic Data Centre, National Oceanography Centre, NERC, UK. doi:10.5285/a29c5465-b138-234d-e053-6c86abc040b9
Wessel, P. and Smith, W.H.F., (1995). New version of the Generic Mapping Tools released. EOS Trans. Am. Geophys. Union 76, 329.
Copyright
Text © 2023 Temblor. CC BY-NC-ND 4.0
We publish our work — articles and maps made by Temblor — under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) license.
For more information, please see our Republishing Guidelines or reach out to news@temblor.net with any questions.
