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 slip events (SSEs) in and near the Nicoya Peninsula, Costa Rica. These data are bisected by the 5 September 2012 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 theMw 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 GPS continuos recopilados entre 2002 y 2020 para caracterizar los eventos de deslizamiento lento (EDL) en la península de Nicoya, Costa Rica, y sus alrededores. Estos datos están interrumpidos por el terremoto de magnitud 7.6 del 5 de septiembre de 2012. La serie temporal de desplazamientos contiene múltiples señales, incluyendo convergencia de placas, bloqueo de la interfaz de placas, deformación cosísmica y postsísmica, oscilaciones estacionales, EDL y ruido. Los desplazamientos cosísmicos y postsísmicos medidos por GPS, asociados al terremoto de magnitud 7.6, se modelaron y eliminaron mediante una función escalón y múltiples procesos de relajación de escala temporal con cuatro tiempos característicos: 11, 94, 470 y 1865 días. Las oscilaciones estacionales se eliminaron mediante un análisis de espectro singular multicanal (M-SSA). Se observaron diez EDL principales (magnitud > 6.6) en la serie temporal restante, con un intervalo de recurrencia constante de 21.7 ± 2.6 meses. Los deslizamientos lentos (SSE) ocurren tanto en las zonas superficiales (~10 km) como profundas (~35 km) de la interfaz de placas, pero estos últimos son más duraderos y de mayor magnitud. Se observa un deslizamiento lento mínimo o nulo en la zona de ruptura sísmica de magnitud Mw 7.6 y una zona persistente de deslizamiento lento bajo la entrada del Golfo de Nicoya. A pesar de las fuertes perturbaciones de tensión relacionadas con el terremoto, el estado de bloqueo entre los SSE en la megatensión es muy similar entre las etapas tardías y tempranas del ciclo sísmico e incluye zonas bloqueadas que se rompieron durante el terremoto de 2012 o que continúan rompiéndose mediante SSE. Algunas zonas bloqueadas mar adentro, al sur de la Península de Nicoya, no se rompieron en 2012, no participan en SSE y podrían ser indicativas de un comportamiento de superciclo, es decir, acumulación de tensión a lo largo de varios ciclos sísmicos. Estas áreas requieren una vigilancia más exhaustiva.