Strain release at the trench during shallow slow slip: The example of Nicoya Peninsula, Costa Rica

Abstract

The near-trench behavior of subduction megathrust faults is critical for understanding earthquake hazard and tsunami generation. The shallow subduction interface is typically located in unconsolidated sediments that are considered too weak to accumulate elastic strain. However, the spectrum of shallow fault slip behavior is still elusive, due in large part to the lack of near-field observations. Here we combine measurements from seafloor pressure sensors near the trench and an onshore GPS network in a time-dependent inversion to image the initiation and migration of a well-documented slow slip event (SSE) in 2007 at the Nicoya Peninsula, Costa Rica. Our results show that the shallow SSE initiated on the shallow subduction interface at a depth of ~15 km, where pore fluid pressure is inferred to be high, and propagated all the way to the trench. The migrating event may have triggered a second subevent that occurred 1 month later. Our results document the release of elastic strain at the shallow part of the subduction megathrust and suggest prior accumulation of elastic strain. In conjunction with near-trench shallow slow slip recently reported for the Hikurangi subduction zone and trench breaching ruptures revealed in some large earthquakes, our results suggest that near-trench strain accumulation and release at the shallower portions of the subduction interface is more common than previously thought.

El comportamiento de las fallas de subducción megathrust cerca de la fosa es crucial para comprender el riesgo sísmico y la generación de tsunamis. La interfaz de subducción superficial se encuentra típicamente en sedimentos no consolidados, considerados demasiado débiles para acumular deformación elástica. Sin embargo, el espectro del comportamiento de deslizamiento de fallas superficiales aún es difícil de comprender, debido en gran parte a la falta de observaciones de campo cercano. En este estudio, combinamos mediciones de sensores de presión del fondo marino cerca de la fosa y una red GPS terrestre en una inversión dependiente del tiempo para visualizar el inicio y la migración de un evento de deslizamiento lento (SSE) bien documentado en 2007 en la Península de Nicoya, Costa Rica. Nuestros resultados muestran que el SSE superficial se inició en la interfaz de subducción superficial a una profundidad de ~15 km, donde se infiere que la presión del fluido intersticial es alta, y se propagó hasta la fosa. El evento migratorio pudo haber desencadenado un segundo subevento que ocurrió un mes después. Nuestros resultados documentan la liberación de deformación elástica en la parte superficial del megaembocadura de subducción y sugieren una acumulación previa de deformación elástica. En conjunto con el deslizamiento lento superficial cerca de la trinchera reportado recientemente para la zona de subducción de Hikurangi y las rupturas de trinchera reveladas en algunos terremotos de gran magnitud, nuestros resultados sugieren que la acumulación y liberación de deformación cerca de la trinchera en las partes más superficiales de la interfaz de subducción es más común de lo que se creía.