Active Deformation near the Nicoya Peninsula, Northwestern Costa Rica, Between 1996 and 2010: Interseismic Megathrust Coupling

Abstract

We use campaign and continuous GPS measurements at 49 sites between 1996 and 2010 to describe the long-term active deformation in and near the Nicoya Peninsula, northwestern Costa Rica. The observed deformation reveals partial partitioning of the Cocos-Caribbean oblique convergence into trench-parallel forearc sliver motion and less oblique thrusting on the subduction interface. The northern Costa Rican forearc translates northwestward as a whole ridge block at 11 1 mm/yr relative to the stable Caribbean. The transition from the forearc to the stable Caribbean occurs in a narrow deforming zone of 16 km wide. Subduction thrust earthquakes take 2/3 of the trench-parallel component of the plate convergence; however, surface deformation caused by interseismic megathrust coupling is primarily trench-normal. Two fully coupled patches, one located offshore Nicoya centered at 15 km depth and the other located inland centered at 24 km depth, are identified in Nicoya with the potential to generate an Mw 7.8 1950-type earthquake. Another fully coupled patch SE of Nicoya coincides with the rupture region of the 1990 Nicoya Gulf earthquake. Interface microearthquakes, non-volcanic tremor, low-frequency earthquakes, and transient slow-slip events generally occur in the intermediately to weakly coupled regions.

Utilizamos mediciones GPS continuas y de campaña en 49 sitios entre 1996 y 2010 para describir la deformación activa a largo plazo en la península de Nicoya y sus alrededores, al noroeste de Costa Rica. La deformación observada revela una partición parcial de la convergencia oblicua Cocos-Caribe en un movimiento de la parte frontal del arco paralelo a la fosa y un empuje oblicuo menor en la interfaz de subducción. El antearco norte de Costa Rica se desplaza hacia el noroeste como un bloque de dorsal completo a 11,1 mm/año con respecto al Caribe estable. La transición del antearco al Caribe estable ocurre en una estrecha zona de deformación de 16 km de ancho. Los terremotos de empuje por subducción representan 2/3 del componente paralelo a la fosa de la convergencia de placas; sin embargo, la deformación superficial causada por el acoplamiento de megaempujes intersísmicos es principalmente perpendicular a la fosa. En Nicoya se han identificado dos zonas de acoplamiento completo, una ubicada frente a la costa a 15 km de profundidad y la otra tierra adentro a 24 km de profundidad, con potencial para generar un terremoto de magnitud 7.8 similar al de 1950. Otra zona de acoplamiento completo al sureste de Nicoya coincide con la región de ruptura del terremoto del Golfo de Nicoya de 1990. Los microterremotos de interfaz, el tremor no volcánico, los terremotos de baja frecuencia y los eventos transitorios de deslizamiento lento suelen ocurrir en las regiones de acoplamiento intermedio a débil.