The March 25, 1990 (Mw=7.0, ML=6.8), earthquake at the entrance of the Nicoya Gulf, Costa Rica: Its prior activity, foreshocks, aftershocks, and triggered seismicity

Abstract

On March 25, 1990 a large earthquake (Mw = 7.0, ML = 6.8) occurred at the entrance of the Nicoya Gulf, Costa Rica, at 1322:55.6 UTC, producing considerable damage in central Costa Rica and generating much interest about whether or not the Nicoya seismic gap (Nishenko, 1989) had broken. The local country-wide seismographic network recorded 6 years of activity prior to this large earthquake, 16 hours of foreshocks, the mainshock, and its aftershocks. This network is operated jointly by the Costa Rica Volcanological and Seismological Observatory at the National University (OVSICORI-UNA), and the Charles F. Richter Seismological Laboratory at the University of California, Santa Cruz (CFRSL-UCSC). We obtained high resolution locations from this network and located the mainshock at 9°38.5′N, 84°55.6′W (depth is 20.0 km) and the largest foreshock (Mw = 6.0, March 25, 1990, at 1316:05.8 UTC) at 9°36.4′N, 84°57.1′W (depth is 22.4 km). We find that the aftershock zone abuts the southeast boundary of the Nicoya seismic gap, suggesting that the seismic gap did not rupture. Since the installation of the local network in April 1984 to March 24, 1990, nearly 1900 earthquakes with magnitudes from 1.7 to 4.8 (318 with magnitude 3.0 or larger) have been located at the entrance of the Nicoya Gulf, one of the most active regions in Costa Rica. The March 25 earthquake occurred at the northwest edge of this region, where a sequence of foreshocks began 16 hours prior to the mainshock. The spatial-temporal distribution of aftershocks and directivity analysis of the mainshock rupture process using teleseismic records both indicate a southeast propagating rupture. The mainshock ruptured an asperity of approximately 600 km2 of area, with this area expanding to 4000 km2 after 7 days. We present evidence that suggests that the ruptured asperity is produced by the subduction of a seamount. Inversion of teleseismic broadband and long-period P and SH waves yields a thrust faulting mechanism with the shallow plane striking 292°, dipping 26°, and with a rake of 88°, in agreement with the subduction of the Cocos plate under the Caribbean plate. Local first motions for the largest foreshock and the mainshock agree with this solution. We also present evidence suggesting that the March 25, 1990, earthquake triggered and reactivated several seismic swarms in central Costa Rica and temporally decreased the activity in the epicentral area of the July 3, 1983 (Ms = 6.2), Pérez Zeledón earthEl 25 de marzo de 1990 ocurrió un gran sismo (Mw = 7.0, ML = 6.8) en la entrada del Golfo de Nicoya, Costa Rica, a las 1322:55.6 UTC, produciendo daños considerables en el centro de Costa Rica y generando mucho interés sobre si o no la brecha sísmica de Nicoya (Nishenko, 1989) se había roto. La red sismográfica local de todo el país registró 6 años de actividad antes de este gran terremoto, 16 horas de temblores previos, el sismo principal y sus réplicas. Esta red es operada conjuntamente por el Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica de la Universidad Nacional (OVSICORI-UNA) y el Laboratorio Sismológico Charles F. Richter de la Universidad de California, Santa Cruz (CFRSL-UCSC). Obtuvimos ubicaciones de alta resolución de esta red y localizamos el sismo principal a 9°38,5′N, 84°55,6′W (la profundidad es de 20,0 km) y el sismo más grande (Mw = 6,0, 25 de marzo de 1990, a las 1316:05,8 UTC) a 9°36,4′N, 84°57,1′O (la profundidad es de 22,4 km). Encontramos que la zona de réplica linda con el límite sureste de la brecha sísmica de Nicoya, lo que sugiere que la brecha sísmica no se rompió. Desde la instalación de la red local en abril de 1984 hasta el 24 de marzo de 1990, cerca de 1900 sismos con magnitudes de 1.7 a 4.8 (318 con magnitud 3.0 o mayor) se han localizado en la entrada del Golfo de Nicoya, una de las regiones más activas en Costa Rica El terremoto del 25 de marzo ocurrió en el extremo noroeste de esta región, donde comenzó una secuencia de temblores preliminares 16 horas antes del terremoto principal. La distribución espacio-temporal de las réplicas y el análisis de directividad del proceso de ruptura del sismo principal utilizando registros telesísmicos indican una ruptura que se propaga hacia el sureste. El sismo principal rompió una aspereza de aproximadamente 600 km2 de área, y esta área se expandió a 4000 km2 después de 7 días. Presentamos evidencia que sugiere que la aspereza rota se produce por la subducción de un monte submarino. La inversión de la banda ancha telesísmica y las ondas P y SH de período largo produce un mecanismo de fallas de cabalgamiento con el plano somero golpeando 292°, buzándose 26° y con una inclinación de 88°, de acuerdo con la subducción de la placa de Cocos debajo de la placa del Caribe . Los primeros movimientos locales para el sismo mayor y el sismo principal concuerdan con esta solución. También presentamos evidencia que sugiere que el terremoto del 25 de marzo de 1990 desencadenó y reactivó varios enjambres sísmicos en el centro de Costa Rica y disminuyó temporalmente la actividad en el área epicentral de la tierra de Pérez Zeledón del 3 de julio de 1983 (Ms = 6.2).