A model for fracturation in the Loyalty Islands

The Loyalty Islands are a series of limestone karstified islands that are currently uplifted and deformed on the elastic bulge of the Australian plate before its subduction at the Vanuatu trench (SW Pacific). These islands have been extensively surveyed for geology and hydrogeology, and fracturation maps have been produced which indicate a major direction N110±35°N110±35°. This fracture orientation is analytically modeled as resulting from the elastic deformation of the Australian lithosphere before its subduction. First, the vertical deflection around a circular subduction zone is determined. Second, a point force is introduced which accounts for the first stages of a collision between the Loyalty ridge and this circular subduction zone. This model yields principal stress orientations and elevations of the islands in fair agreement with real data.

RésuméLes îles Loyauté sont une série d’îles calcaires karstifiées, qui sont soulevées et déformées au cours de leur montée sur le bourrelet élastique que forme la plaque Australie, avant sa subduction dans la fosse des Vanuatu (Pacifique sud-ouest). La géologie et l’hydrologie de ces îles ont été étudiées de manière extensive et des cartes de fracturation indiquent une direction majeure N110±35°N110±35°. L’orientation des fractures a été modélisée analytiquement comme le résultat de la déformation élastique de la lithosphère australienne avant la subduction. La déflection verticale autour d’une zone de subduction circulaire a été déterminée. De plus, les premières étapes de la collision entre la ride des Loyauté et cette zone de subduction circulaire ont été prises en compte par une force ponctuelle. Ce modèle fournit des directions de contraintes principales et des élévations des îles en bon accord avec les observations.