Interseismic Megathrust Coupling at the Osa Peninsula, Costa Rica

Abstract

At the Osa Peninsula in southern Costa Rica, magnitude >7 earthquakes have been generated along the Middle American trench in 1904, 1941, and 1983 following a ∼40-year recurrence interval, suggesting a rupture may be impending. However, regional interseismic coupling remains poorly constrained, largely due to sparse observations that are likely contaminated by aliasing effects of repeating shallow slow slip events (SSEs) that occur roughly every 4 years, but were only discovered recently. These SSEs, while likely reducing megathrust coupling near the trench, may load or trigger the next rupture of the 1983 asperity. Using new continuous Global Navigation Satellite System (GNSS) data from an updated and densified regional network, we derive inter-SSE rates of deformation and invert for slip deficit and megathrust coupling along the Middle American Trench, implementing block modeling to correct for the motion of the Panama microplate. We invert for slow slip and remove a time-averaged estimate of cumulative slow slip from our models. Our results indicate that the region of highest inter-SSE coupling (>0.8) corresponds with the spatial extent of SSE slip. We also find that SSEs are sufficient to release nearly all the elastic strain accumulated over their 4-year recurrence interval in localized regions. Accounting for this, in the region immediately downdip of the slow slip patch—the same region thought to have ruptured in the 1983 Mw 7.4 event—we estimate an interseismic coupling ratio of ∼0.5–0.7 corresponding to ∼1.75–2 m of accumulated slip deficit since 1983, sufficient to generate a similar magnitude rupture in the future.En la península de Osa, al sur de Costa Rica, se han producido terremotos de magnitud superior a 7 a lo largo de la fosa mesoamericana en 1904, 1941 y 1983, con un intervalo de recurrencia de aproximadamente 40 años, lo que sugiere que podría producirse una ruptura inminente. Sin embargo, el acoplamiento intersísmico regional sigue estando poco definido, debido en gran medida a las escasas observaciones, que probablemente estén contaminadas por efectos de aliasing de eventos repetitivos de deslizamiento lento superficial (SSE) que se producen aproximadamente cada cuatro años, pero que solo se han descubierto recientemente. Estos SSE, aunque probablemente reduzcan el acoplamiento de megafallas cerca de la fosa, pueden cargar o desencadenar la próxima ruptura de la aspereza de 1983. Utilizando nuevos datos continuos del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) procedentes de una red regional actualizada y densificada, derivamos las tasas de deformación entre SSE e invertimos el déficit de deslizamiento y el acoplamiento de megafallas a lo largo de la fosa mesoamericana, aplicando un modelo de bloques para corregir el movimiento de la microplaca de Panamá. Invertimos el deslizamiento lento y eliminamos de nuestros modelos una estimación promediada en el tiempo del deslizamiento lento acumulativo. Nuestros resultados indican que la región de mayor acoplamiento entre SSE (>0,8) se corresponde con la extensión espacial del deslizamiento SSE. También observamos que los SSE son suficientes para liberar casi toda la deformación elástica acumulada durante su intervalo de recurrencia de cuatro años en regiones localizadas. Teniendo esto en cuenta, en la región inmediatamente inferior al parche de deslizamiento lento —la misma región que se cree que se rompió en el evento de 1983 con una magnitud de 7,4— estimamos una relación de acoplamiento intersísmico de ∼0,5-0,7, lo que corresponde a ∼1,75-2 m de déficit de deslizamiento acumulado desde 1983, suficiente para generar una ruptura de magnitud similar en el futuro.