Slow Slip and Inter‐transient Locking on the Nicoya Megathrust in the Late and Early Stages of an Earthquake Cycle

Abstract

We analyzed continuous GPS data collected from 2002–2020 to characterize slow slipevents (SSEs) in and near the Nicoya Peninsula, Costa Rica. These data are bisected by the 5 September2012 Mw 7.6 earthquake. The displacement time series contain multiple signals, including plate convergence, plate interface locking, coseismic and postseismic deformation, seasonal oscillations, SSEs, and noise. GPS‐measured coseismic and postseismic displacements associated with the Mw 7.6 earthquake are modeled and removed by a step function plus multiple timescale relaxation processes with four characteristic times: 11, 94, 470, and 1,865 days. Seasonal oscillations are eliminated using a multichannel singular spectrum analysis (M‐SSA). Ten major SSEs (Mw > 6.6) are observed in the remaining time series, with a constant recurrence interval of 21.7 ± 2.6 months. SSEs occur in both shallow (~10 km) and deep (~35 km) portions of the plate interface, but the latter last longer and have larger magnitudes. There is minimum to no slow slip in the Mw 7.6 seismic rupture area and a persistent slow slip patch beneath the Nicoya Gulf entrance. Despite strong earthquake‐related stress perturbations, the inter‐SSE locking status on the megathrust is very similar between the late and early stages of the earthquake cycle and includes locked patches that ruptured in the 2012 earthquake or continue to rupture via SSEs. Some locked patches offshore south of the Nicoya Peninsula did not rupture in 2012, do not participate in SSEs, and may be indicative of supercycle behavior, that is, strain accumulation over several seismic cycles. These areas warrant heightened monitoring

Analizamos datos continuos de GPS recopilados entre 2002 y 2020 para caracterizar los eventos de deslizamiento lento (SSE) en la península de Nicoya (Costa Rica) y sus alrededores. Estos datos se ven divididos por el terremoto de magnitud Mw 7,6 ocurrido el 5 de septiembre de 2012. Las series temporales de desplazamientos contienen múltiples señales, entre las que se incluyen la convergencia de placas, el bloqueo de la interfaz entre placas, la deformación cosísmica y postsísmica, las oscilaciones estacionales, los SSE y el ruido. Los desplazamientos cosísmicos y postsísmicos medidos por GPS asociados al terremoto de magnitud Mw 7,6 se modelan y eliminan mediante una función escalonada más procesos de relajación en múltiples escalas temporales con cuatro tiempos característicos: 11, 94, 470 y 1865 días. Las oscilaciones estacionales se eliminan utilizando un análisis de espectro singular multicanal (M-SSA). Se observan diez SSE importantes (Mw > 6,6) en la serie temporal restante, con un intervalo de recurrencia constante de 21,7 ± 2,6 meses. Los SSE se producen tanto en las partes poco profundas (~10 km) como en las profundas (~35 km) de la interfaz de la placa, pero estos últimos duran más y tienen magnitudes mayores. Hay un deslizamiento lento mínimo o nulo en la zona de ruptura sísmica de Mw 7,6 y una zona de deslizamiento lento persistente bajo la entrada del golfo de Nicoya. A pesar de las fuertes perturbaciones de tensión relacionadas con los terremotos, el estado de bloqueo entre eventos sísmicos de gran magnitud (SSE) en la megafalla es muy similar entre las fases tardías y tempranas del ciclo sísmico, e incluye zonas bloqueadas que se rompieron en el terremoto de 2012 o que continúan rompiéndose a través de SSE. Algunas zonas bloqueadas en alta mar al sur de la península de Nicoya no se rompieron en 2012, no participan en los SSE y pueden ser indicativas de un comportamiento de superciclo, es decir, de una acumulación de deformación a lo largo de varios ciclos sísmicos. Estas áreas merecen una mayor vigilancia.