Seismogenic zone structure of the southern Middle America Trench, Costa Rica

Abstract

The shallow seismogenic portion of subduction zones generates damaging large and great earthquakes. This study provides structural constraints on the seismogenic zone of the Middle America Trench offshore central Costa Rica and insights into the physical and mechanical characteristics controlling seismogenesis. We have located 300 events that occurred following the MW 6.9, 20 August 1999, Quepos, Costa Rica, underthrusting earthquake using a three-dimensional velocity model and arrival time data recorded by a temporary local network of land and ocean bottom seismometers. We use aftershock locations to define the geometry and characteristics of the seismogenic zone in this region. These events define a plane dipping at 19 that marks the interface between the Cocos Plate and the Panama Block. The majority of aftershocks occur below 10 km and above 30 km depth below sea level, corresponding to 30–35 km and 95 km from the trench axis, respectively. Relative event relocation produces a seismicity pattern similar to that obtained using absolute locations, increasing confidence in the geometry of the seismogenic zone. The aftershock locations spatially correlate with the downdip extension of the oceanic Quepos Plateau and reflect the structure of the main shock rupture asperity. This strengthens an earlier argument that the 1999 Quepos earthquake ruptured specific bathymetric highs on the downgoing plate. We believe that subduction of this highly disrupted seafloor has established a set of conditions which presently limit the seismogenic zone to be between 10 and 35 km below sea level.

La parte sismogénica poco profunda de las zonas de subducción genera terremotos dañinos de gran magnitud. grandes terremotos. Este estudio proporciona restricciones estructurales en la zona sismogénica de sismogénica de la Fosa de América Central en el centro de Costa Rica, así como y mecánicas que controlan la sismogénesis. Hemos localizado 300 eventos que se produjeron tras el terremoto de 6,9 MW del 20 de agosto de 1999 en Quepos (Costa Rica). utilizando un modelo de velocidad tridimensional y datos de tiempo de llegada registrados por una red local temporal de sismómetros terrestres y oceánicos. Utilizamos las localizaciones de las réplicas para definir la geometría y las características de la zona sismogénica de esta región. Estos eventos definen un plano con una inclinación de 19 que marca la interfaz entre la Placa de Cocos y el Bloque de Panamá. y el bloque de Panamá. La mayoría de las réplicas se producen por debajo de 10 km y por encima de 30 km de profundidad bajo el nivel del mar, lo que corresponde a 30-35 km y 95 km del eje de la fosa, respectivamente. La reubicación relativa de los eventos produce un patrón de sismicidad similar al obtenido utilizando localizaciones absolutas. sismicidad similar a la obtenida utilizando localizaciones absolutas, aumentando la confianza en la geometría de la zona sismogénica. zona sismogénica. Las localizaciones de las réplicas se correlacionan espacialmente con la extensión descendente de la meseta oceánica de Quepos y reflejan la estructura de la aspereza de ruptura del choque principal. Esto refuerza el argumento anterior de que el terremoto de Quepos de 1999 rompió batimétricos de la placa descendente. Creemos que la subducción de este ha establecido una serie de condiciones que actualmente limitan la zona sismogénica a una profundidad de entre 10 y 35 km por debajo del nivel del mar. zona sismogénica entre 10 y 35 km por debajo del nivel del mar.