The synchronous occurrence of shallow tremor and very low frequency earthquakes offshore of the Nicoya Peninsula, Costa Rica

Abstract

The occurrence of transient, shallow slow slip at seismogenic zones has important implications for earthquake and tsunami hazards. Here we provide evidence that a tremor and slow slip event occurred at shallow depth offshore of the Nicoya Peninsula, Costa Rica, in August 2008. The temporal coincidence of offshore tremor, very low frequency earthquakes (VLFEs), motions consistent with slow slip on the plate interface on western coastal GPS stations, and a pressure transient in an IODP borehole all indicate slow slip occurring at shallow depths. Large ocean loading stresses on the shallow plate interface modulate tremor activity, with the peak Coulomb stress forced by semi-diurnal ocean tides correlating with tremor productivity. Based on beamforming data, we constrain that the VLFE activity occurs in the same region as the tremor and slow slip. The presence of slow slip at shallow depth has important implications for the up-dip extent of earthquake rupture. The proximity of the 5 September 2012, Mw 7.6 megathrust earthquake to slow slip, tremor, and VLFE activity in the 2008 event suggests abrupt frictional transitions from locked to conditionally stable behavior on the plate interface offshore of the Nicoya Peninsula.

La ocurrencia de deslizamientos lentos transitorios y superficiales en zonas sismogénicas tiene implicaciones importantes para los riesgos de terremotos y tsunamis. En este trabajo, presentamos evidencia de que un temblor y deslizamiento lento ocurrieron a poca profundidad frente a la costa de la Península de Nicoya, Costa Rica, en agosto de 2008. La coincidencia temporal del temblor marino, los terremotos de muy baja frecuencia (VLFE), los movimientos consistentes con deslizamientos lentos en la interfaz de placas en estaciones GPS costeras occidentales y un transitorio de presión en un pozo del IODP indican que se produce un deslizamiento lento a poca profundidad. Las grandes tensiones de carga oceánica sobre la interfaz de placas superficiales modulan la actividad de los temblores, y la tensión máxima de Coulomb, forzada por las mareas oceánicas semidiurnas, se correlaciona con la productividad de los temblores. Con base en datos de formación de haces, determinamos que la actividad de VLFE ocurre en la misma región que el temblor y el deslizamiento lento. La presencia de deslizamiento lento a poca profundidad tiene implicaciones importantes para la extensión de la ruptura sísmica hacia arriba. La proximidad del megaterremoto de magnitud 7,6 del 5 de septiembre de 2012 a la actividad de deslizamiento lento, temblor y VLFE en el evento de 2008 sugiere transiciones friccionales abruptas de un comportamiento bloqueado a un comportamiento condicionalmente estable en la interfaz de las placas frente a la costa de la península de Nicoya.