Nicoya earthquake rupture anticipated by geodetic measurement of the locked plate interface

Abstract

The Nicoya Peninsula in Costa Rica is one of the few places on Earth where the seismically active plate interface of a subduction zone is directly overlaid by land rather than ocean. At this plate interface, large megathrust earthquakes with magnitudes greater than 7 occur approximately every 50 years. Such quakes occurred in 1853, 1900 and 1950, so another large earthquake had been anticipated. Land-based Global Positioning System (GPS) and seismic measurements revealed a region where the plate interface was locked and hence accumulated seismic strain that could be released in future earthquakes. On 5 September 2012, the long-anticipated Nicoya earthquake occurred in the heart of the previously identified locked patch. Here we report observations of coseismic deformation from GPS and geomorphic data along the Nicoya Peninsula and show that the magnitude 7.6 Nicoya earthquake ruptured the lateral and down-dip extent of the previously locked region of the plate interface. We also identify a previously locked part of the plate interface, located immediately offshore, that may not have slipped during the 2012 earthquake, where monitoring should continue. By pairing observations of the spatial extent of interseismic locking and subsequent coseismic rupture, we demonstrate the use of detailed near-field geodetic investigations during the late interseismic period for identifying future earthquake potential.La Península de Nicoya en Costa Rica es uno de los pocos lugares en la Tierra donde la interfaz de placas sísmicamente activa de una zona de subducción está cubierta directamente por tierra en lugar de océano. En esta interfaz de placas, ocurren grandes terremotos mega-empuje con magnitudes mayores a 7 aproximadamente cada 50 años. Tales terremotos ocurrieron en 1853, 1900 y 1950, por lo que se había anticipado otro gran terremoto. El sistema de posicionamiento global (GPS) basado en tierra y las mediciones sísmicas revelaron una región donde la interfaz de la placa estaba bloqueada y, por lo tanto, se acumuló tensión sísmica que podría liberarse en futuros terremotos. El 5 de septiembre de 2012, el tan esperado terremoto de Nicoya ocurrió en el corazón del parche cerrado previamente identificado. Aquí reportamos observaciones de deformación cosísmica de GPS y datos geomórficos a lo largo de la Península de Nicoya y mostramos que el terremoto de Nicoya de magnitud 7.6 rompió la extensión lateral y descendente de la región previamente bloqueada de la interfaz de la placa. También identificamos una parte previamente bloqueada de la interfaz de la placa, ubicada inmediatamente mar adentro, que puede no haberse deslizado durante el terremoto de 2012, donde el monitoreo debe continuar. Al emparejar las observaciones de la extensión espacial del bloqueo interseísmico y la posterior ruptura cosísmica, demostramos el uso de investigaciones geodésicas detalladas de campo cercano durante el período interseísmico tardío para identificar el potencial de terremotos futuros.A Península de Nicoya, na Costa Rica, é um dos poucos lugares na Terra onde a interface de placa sismicamente ativa de uma zona de subducção é diretamente sobreposta por terra em vez de oceano. Nesta interface de placa, grandes terremotos de megaterrustas com magnitudes maiores do que 7 ocorrem aproximadamente a cada 50 anos. Esses terremotos ocorreram em 1853, 1900 e 1950, então outro grande terremoto foi previsto. O Sistema de Posicionamento Global (GPS) baseado em terra e as medições sísmicas revelaram uma região onde a interface da placa estava travada e, portanto, a tensão sísmica acumulada que poderia ser liberada em futuros terremotos. Em 5 de setembro de 2012, o tão esperado terremoto de Nicoya ocorreu no coração do trecho bloqueado previamente identificado. Aqui, relatamos observações de deformação cossísmica de GPS e dados geomórficos ao longo da Península de Nicoya e mostramos que o terremoto de magnitude 7,6 de Nicoya rompeu a extensão lateral e descendente da região anteriormente bloqueada da interface da placa. Também identificamos uma parte previamente bloqueada da interface da placa, localizada imediatamente no mar, que pode não ter escorregado durante o terremoto de 2012, onde o monitoramento deve continuar. Ao emparelhar as observações da extensão espacial do bloqueio interseísmico e da ruptura coseísmica subsequente, demonstramos o uso de investigações geodésicas detalhadas de campo próximo durante o período interseísmico tardio para identificar o potencial de terremotos futuros.