Fine-Tuning the Seismic Potential of the Nicoya Gap in NW Costa Rica

Abstract

The Nicoya seismic gap is a subduction segment along the Middle American Trench where the Cocos plate subducts under the Caribbean plate. This seismic gap, located under the Nicoya Peninsula in northwestern Costa Rica, has ruptured with large earthquakes in 1853, 1900 and 1950. Its strong coupling contrasts with the immediately adjacent weak segments: Nicaragua to the NW and central Costa Rica to the SE. The Nicaragua segment has a very high level of background seismicity with several earthquakes per year with magnitudes above 5.0; its most recent large event was an abnormally slow earthquake (Mw=7.6) that generated a destructive tsunami in 1992. The central Costa Rica segment also has a high level of background seismicity with very frequent events with magnitudes above 4.5; its last large event (Mw=7.0) occurred in 1990 just at the boundary with the Nicoya seismic gap. The aftershock areas of the Costa Rica, 1990 and Nicaragua, 1992 earthquakes allowed the geographic extent of the Nicoya seismic gap to be clearly defined. Evidences that support a strong coupling for the Nicoya segment are: a) very low background seismicity; b) the sudden end of aftershocks of the 1990 and 1992 earthquakes at its boundaries; and c) the fast NE motion (parallel to convergence) of the Nicoya Peninsula (nearly 30mm/yr.) observed with GPS. Recent seismological and geodetic studies (Protti et al., 2001; Newman et al., 2002; Iinuma et al., 2004; Norabuena et al., 2004; DeShone et al., 2006) restrict the seismic coupling to 50 +/- 5% and the potential rupture area to 8000 +/- 1500 km2. These values, together with a convergence rate around 88mm/yr and no significant seismic slip since 1950, give the Nicoya seismic gap a potential, for the following 5 years, to generate a earthquake with Mw=7.8 +/- 0.1 magnitude.La brecha sísmica de Nicoya es un segmento de subducción a lo largo de la Fosa Centroamericana donde la placa Cocos se subduce debajo de la placa del Caribe. Esta brecha sísmica, ubicada debajo de la Península de Nicoya en el noroeste de Costa Rica, se rompió con grandes terremotos en 1853, 1900 y 1950. Su fuerte acoplamiento contrasta con los segmentos débiles inmediatamente adyacentes: Nicaragua al NW y el centro de Costa Rica al SE. El segmento de Nicaragua tiene un nivel muy alto de sismicidad de fondo con varios terremotos por año con magnitudes superiores a 5.0; su evento grande más reciente fue un terremoto anormalmente lento (Mw = 7.6) que generó un tsunami destructivo en 1992. El segmento central de Costa Rica también tiene un alto nivel de sismicidad de fondo con eventos muy frecuentes con magnitudes superiores a 4.5; su último gran evento (Mw = 7.0) ocurrió en 1990 justo en el límite con la brecha sísmica de Nicoya. Las áreas de réplica de los terremotos de Costa Rica, 1990 y Nicaragua, 1992 permitieron definir claramente la extensión geográfica de la brecha sísmica de Nicoya. Las evidencias que apoyan un acoplamiento fuerte para el segmento de Nicoya son: a) sismicidad de fondo muy baja; b) el repentino final de las réplicas de los terremotos de 1990 y 1992 en sus límites; yc) el movimiento NE rápido (paralelo a la convergencia) de la Península de Nicoya (casi 30 mm / año) observado con GPS. Estudios sismológicos y geodésicos recientes (Protti et al., 2001; Newman et al., 2002; Iinuma et al., 2004; Norabuena et al., 2004; DeShone et al., 2006) restringen el acoplamiento sísmico a 50 +/- 5% y el área de ruptura potencial a 8000 +/- 1500 km2. Estos valores, junto con una tasa de convergencia de alrededor de 88 mm / año y ningún deslizamiento sísmico significativo desde 1950, le dan a la brecha sísmica de Nicoya un potencial, durante los siguientes 5 años, para generar un terremoto con Mw = 7,8 +/- 0,1 de magnitud.