Sismicidad y ruido sísmico en Costa Rica durante la pandemia del año 2020

Durante el 2020, la Red Sismológica Nacional (RSN) localizó 3480 sismos locales, equivalente a la energía sísmica liberada por un evento de magnitud (Mw) 6,5. La sismicidad se concentró principalmente en seis zonas con 100-350 temblores. Un total de 232 sismos (~7%) fueron sentidos por la población, incluyendo 17 con Mw entre 5,0 y 6,0. La mayoría de los eventos percibidos fueron superficiales (~85% < 30 km) y con Mw baja (~56% < 3,9). Las fallas en las placas cabalgantes provocaron 140 de los sismos sentidos, mientras que la zona sismogénica interplacas de la subducción ocasionó 61, incluyendo el evento más significativo cerca de Jacó en agosto (Mw 6,0). Este sismo y el de Boruca en marzo (Mw 5,6) provocaron las intensidades más altas observadas (VI). Durante el 2020, el nivel de ruido sísmico bajó de 200 a 50 nm debido a las medidas de confinamiento por la pandemia del COVID-19.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Recuento de la sismicidad en Costa Rica durante el 2019

Durante el 2019, la Red Sismológica Nacional (RSN: UCR-ICE) localizó 4602 sismos. De estos, 252 eventos (~5,5%) fueron sentidos por la población, incluyendo 24 sismos relevantes con magnitudes (Mw) entre 5,0 y 6,6. La mayoría (75%) de los sismos percibidos fueron superficiales (< 30 km) y el 51% tuvo una magnitud baja (Mw < 3,9). El fallamiento local y el regional provocaron 113 de los sismos sentidos, mientras que el proceso de subducción de la placa del Coco ocasionó 139. La sismicidad más alta ocurrió en cuatro cúmulos ubicados en el océano Pacífico al oeste de Guanacaste, la cordillera volcánica de Guanacaste, el sureste del Valle Central y una zona al norte de la península de Burica. El sismo más significativo del año fue el de Armuelles del 25 de junio (Mw 6,4), el cual provocó la intensidad sísmica más alta observada (VII) y la mayor cantidad de liberación de energía sísmica durante la semana de su ocurrencia (2,62E+11 kJ). La cantidad de réplicas localizadas para este sismo concuerdan con un pronóstico teórico realizado en este trabajo.During 2019 the National Seismological Network (RSN: UCR-ICE) located 4602 earthquakes. From the total located events, 252 (~5,5%) were felt earthquakes, including 24 significant events with magnitudes Mw between 5.0 and 6.6. The majority (75%) of the felt earthquakes were shallow (< 30 km) and 51 % had low magnitudes (Mw < 3.9). Local and regional faulting caused 113 felt earthquakes, while the subduction of the Cocos Plate caused 139. The largest amount of earthquakes occurred in four clusters located in the Pacific Ocean offshore Guanacaste, the Guanacaste volcanic chain, the Central Valley, and a region north of the Burica Peninsula. The most significant seismic event was the Armuelles earthquake on June 25 (6.4 Mw), which caused the highest seismic intensity observed (VII) and the largest amount of energy released during the first week of its occurrence (2,62E+11 kJ). The number of aftershocks located for this earthquake coincides with a theoretical forecast calculated for this event in this work.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Density structure and geometry of the Costa Rican subduction zone from 3-D gravity modeling and local earthquake data

The eastern part of the oceanic Cocos Plate presents a heterogeneous crustal structure due to diverse origins and ages as well as plate-hot spot interactions which originated the Cocos Ridge, a structure that converges with the Caribbean Plate in southeastern Costa Rica. The complex structure of the oceanic plate directly influences the dynamics and geometry of the subduction zone along the Middle American Trench. In this paper an integrated interpretation of the slab geometry in Costa Rica is presented based on 3-D density modeling of combined satellite and surface gravity data, constrained by available geophysical and geological data and seismological information obtained from local networks. The results show the continuation of steep subduction geometry from the Nicaraguan margin into northwestern Costa Rica, followed by a moderate dipping slab under the Central Cordillera toward the end of the Central American Volcanic Arc. Contrary to commonly assumed, to the southeast end of the volcanic arc, our preferred model shows a steep, coherent slab that extends up to the landward projection of the Panama Fracture Zone. Overall, a gradual change in the depth of the intraplate seismicity is observed, reaching 220 km in the northwestern part, and becoming progressively shallower toward the southeast, where it reaches a maximum depth of 75 km. The changes in the terminal depth of the observed seismicity correlate with the increased density in the modeled slab. The absence of intermediate depth (> 75 km) intraplate seismicity in the southeastern section and the higher densities for the subducted slab in this area, support a model in which dehydration reactions in the subducted slab cease at a shallower depth, originating an anhydrous and thus aseismic slab.German Academic Exchange Service//DAAD/AlemaniaSpecial Priority Program 1257 “Mass Transport and Mass Distribution in the Earth System” of the German Research Foundation//DFG/AlemaniaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Enjambres sísmicos en la placa Caribe y la microplaca de Panamá disparados por el terremoto de Nicoya (7,6 Mw) del 5 de septiembre del 2012

La sismicidad disparada remotamente que ocurre a distancias superiores a 1-2 veces la longitud de la falla, parece ser un fenómeno frecuente que se ha presentado en Costa Rica luego de sismos de magnitud mayor a 7,0 Mw originados en las zonas inter-placas en los años 1941, 1950, 1983, 1990 y 1991. El 5 de septiembre del 2012, un sismo inter-placa de magnitud 7,6 Mw ocurrió en la zona sismogénica de la península de Nicoya, el cual disparó sismicidad en el interior de Costa Rica. En este estudio, analizamos los enjambres de sismos más importantes ocurridos durante los primeros seis meses después del terremoto de Nicoya y que ocurrieron a distancias de entre 150 a 350 km de la zona epicentral en el interior de la placa Caribe y la microplaca de Panamá. Estos enjambres se presentaron en tres regiones y escenarios tectónicos: la isla Calero en la región fronteriza entre Costa Rica y Nicaragua en la zona trasarco del Caribe, en la región al sur de Cartago cerca del arco volcánico y en el flanco sur de la Cordillera de Talamanca, en una porción inactiva del arco magmático. El enjambre en Calero consistió de 70 sismos de magnitudes de entre 2,0 y 4,2 Mw que ocurrieron entre el 22 de septiembre y el 9 de octubre del 2012. El patrón de la sismicidad sugiere la presencia de una falla local ubicada en la proyección en tierra del Escarpe de Hess. El enjambre al sur de Cartago consistió de 284 sismos de magnitudes de entre 1,8 y 4,1 Mw ocurridos entre el 5 de Septiembre y el 31 de Octubre del 2012. Las soluciones de los mecanismos focales sugieren un fallamiento predominante de desplazamiento de rumbo en esta zona. El enjambre en la zona de San Vito de Coto Brus consistió de 30 sismos de magnitudes de entre 2,3 y 4,5 Mw que ocurrieron entre el 14 de octubre del 2012 y el 28 de enero del 2013. Estos sismos ocurrieron en la vecindad de fallas con rumbo norte-sur, que están localizadas en la proyección en tierra de la Zona de Fractura de Panamá. Documentar la sismicidad disparada remotamente puede proveer claves para el entendimiento de la física del ciclo sísmico y puede mejorar considerablemente la estimación de la amenaza sísmica al iluminar estructuras activas en el interior de Costa Rica y al señalar donde podrían ocurrir los sismos inducidos por un terremoto.Remotely triggered seismicity that takes place at distances greater than 1-2 fault lengths appears to be a frequent phenomenon after large earthquakes, including examples in Costa Rica after the large (Mw 7.0) inter-plate earthquakes in 1941, 1950, 1983, 1990, and 1991. On September 5, 2012, an inter-plate 7.6-Mw earthquake struck the Nicoya Peninsula, triggering upper-plate seismicity in the interior of Costa Rica. In this study, we analyze the largest earthquake swarms that took place during the first six months after the Nicoya earthquake. These swarms occurred at distances of 150 to 350 km from the Nicoya source region in three different tectonic settings: the Calero Island near the Costa Rica-Nicaragua border in the backarc Caribbean region, the Cartago area in the central part of Costa Rica near the active volcanic arc, and the San Vito area in the Costa Rica- Panama border region, at the southern flank of the Talamanca Cordillera, an inactive portion of the magmatic arc. The Calero swarm with 70 2.0-to-4.2 Mw earthquakes took place from September 22 to October 9, 2012. The earthquake pattern suggests a smaller-scale fault as a possible source which is located along the inland projection of the Hess Escarpment. The Cartago swarm with 284 1.8-to-4.1 Mw earthquakes occurred from September 5 to October 31, 2012. The focal mechanism solutions sugest that strike-slip faulting predominates in this region, consistent with neotectonic observations. The San Vito earthquake swarm with 30 2.3-to-4.5 Mw earthquakes occurred between October 14, 2012 and January 28, 2013. These earthquakes occurred in the vicinity of north-south striking faults, which are located along the inland projection of the Panama Fracture Zone. Documenting remotely triggered earthquakes may provide us with insight into the physics of the earthquake cycle, and may greatly improve seismic hazards assessment by illuminating active structures within the interior of Costa Rica and by pointing to where the next earthquake might be located.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de GeologíaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Ciencias Geológicas (CICG

COVID-19 lockdown effects on the seismic recordings in Central America

A noticeable decrease in seismic noise was registered worldwide during the lockdown measures implemented in 2020 to prevent the spread of COVID-19. In Central America, strong lockdown measures started during March of 2020. In this study, we used seismic stations from Costa Rica, Guatemala, El Salvador, and Nicaragua to study the effects of these measures on seismic records by characterizing temporal variations in the high-frequency band (4–14 Hz) via spectral and amplitude analyses. In addition, we studied the link between the reduction in seismic noise and the number of earthquake detections and felt reports in Costa Rica and Guatemala. We found that seismic stations near the capitals of Costa Rica, Guatemala, and El Salvador presented a decrease in their typical seismic noise levels, from 200 to 140, from 100 to 80, and from 120 to 80 nm, respectively. Our results showed that the largest reduction of 50% in seismic noise was observed at seismic stations near main airports, busy roads, and densely populated cities. In Nicaragua, the seismic noise levels remained constant ( 40 nm), as no lockdown measures were applied. We suggest that the decrease in seismic noise levels may have increased earthquake detections and the number of felt reports of low-magnitude earthquakes. However, the variations observed in several seismic parameters before and after the lockdown are not significant enough to easily link our observations or separate them from other contributing factors. Our results imply that the study of seismic noise levels can be useful to verify compliance with lockdown measures and to explore their effects on earthquake detection and felt reports.Universidad de Costa Rica/[113-B5-704]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-B9-911]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Preliminary results of an earthquake early warning system in Costa Rica

We analyze the performance of a prototype earthquake early warning system deployed at the National Seismological Network of Costa Rica in collaboration with the Swiss Seismological Service by presenting the real-time performance during six earthquakes (Mw 5.1-6.4) that took place during 2018 and 2019. We observe that, despite only limited efforts to optimize the existing network of 158 stations, for EEW purposes, the network density allows fast determination of source parameters using both the Virtual Seismologist and the Finite Fault Rupture Detector algorithms. Shallow earthquakes on or near-shore are routinely identified within 11–20 s of their occurrence. The warning times for the capital city of San Jose are of 43 s for epicenters located at 220 km, like for the Mw 6.4 Armuelles earthquake. On the other hand, during the time analyzed, the EEW system did not provide positive warning times for earthquakes at distances less than 40 km from San Jose. Even though large (Mw > 7) distant historical earthquakes have not caused heavy damage in San Jose, there is potential for developing an EEW system for Costa Rica, especially for the purposes of rapid earthquake notifications, disaster response management, and seismic risk mitigation.Swiss Development Agency/[]/SDA/SuizaUniversidad de Costa Rica/[113-B5-704]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-B9-911]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Felt seismicity in Costa Rica during 2017

Durante el 2017 la Red Sismológica Nacional (RSN: UCR-ICE) localizó 2755 sismos y reportó 216 eventos sentidos por la población, incluyendo cuatro sismos relevantes con magnitudes (Mw) de entre 5,5 y 6,3. La mayoría (91%) de los sismos percibidos fueron superficiales (< 30 km) y el 63% tuvo una magnitud baja (Mw < 3,9). El fallamiento local y el regional provocaron el 62 % de los sismos sentidos, mientras que el resto de los sismos fueron originados por el proceso de subducción de la placa del Coco. Las zonas con la sismicidad más alta fueron Jacó y los volcanes Irazú y Poás. La intensidad Mercalli Modificada máxima observada durante el 2017 fue de VI+ debido al sismo de Jacó (Mw 6,3).During 2017, the National Seismological Network (RSN: UCR-ICE) located 2755 earthquakes and reported 216 felt events, including four significant earthquakes with magnitudes Mw between 5.5 and 6.3. The majority (91%) of the felt earthquakes were shallow (< 30 km) and 63 % had low magnitudes (Mw < 3.9). Local and regional faulting caused 62% of the felt earthquakes and the remaining were originated by the subduction of the Cocos plate. The geographic areas with the highest seismicity were located near Jaco and the Irazú and Poas volcanoes. The highest Modified Mercalli intensity observed was VI+ caused by the Jaco (6.3 Mw) earthquake.Universidad de Costa Rica/[113-B5-704]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-B5-A02]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-A1-716]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

The 2016 Capellades earthquake and its seismic sequence: Expression of strike-slip faulting in the volcanic arc of Costa Rica

El 30 de noviembre del 2016 a las 18:25 (00:25 UTC del 1º de diciembre) ocurrió un sismo de Mw 5,5 a una profundidad de 2,7 km, 4 km al norte de Capellades de Alvarado, Costa Rica. Fue el evento principal de una secuencia con precursores y réplicas, localizada a 5 km de los volcanes activos Irazú y Turrialba. Este sismo es el más reciente de una lista de terremotos originados en las fallas que cortan la Cordillera Volcánica Central, la cual representa el límite norte del área más poblada del país. Usando principalmente los registros instrumentales de la Red Sismológica Nacional (RSN), en este trabajo se presenta un análisis sismológico de la secuencia y se determinan la ubicación y las características de la falla que originó esta sismicidad. Adicionalmente, se describe el entorno geológico-tectónico de su origen y sus efectos. La secuencia de sismos muestra un claro alineamiento de 8 km de longitud y rumbo nor-noroeste, entre los volcanes Irazú y Turrialba. La interpretación conjunta de la relocalización de la secuencia, el tensor de momento del sismo principal y los mecanismos focales de 17 eventos permitió determinar que la falla de origen es casi vertical y de tipo de desplazamiento de rumbo dextral, lo cual es congruente con los sistemas de fallamiento activo de la zona. Esta falla no había sido reconocida previamente y se ha denominado Liebres en este estudio. El sismo principal fue sentido en casi todo el país, con una intensidad máxima de VI+. Este sismo ha sido el de mayor magnitud en el sector oriental de la Cordillera Volcánica Central desde el terremoto de Patillos de 1952 (Ms 5,9) y el primer sismo de Mw > 5,0 registrado por la RSN en el edificio volcánico del Turrialba. A pesar de la cercanía con ese volcán, que ha presentado erupciones periódicas desde el 2010, no se observaron efectos eruptivos inmediatos.On 30 November 2016 at 18:25 (1st December at 00:25, UTC time) a Mw 5.5 earthquake occurred at 2.7 km depth, 4 km north of the town Capellades de Alvarado, Costa Rica. It was the main shock of an earthquake sequence including foreshocks and aftershocks, located 5 km from the active Irazú and Turrialba volcanoes. This is the most recent of a series of damaging earthquakes originated in the faults crossing the Central Volcanic Range, which constitutes the northern boundary of the most populated area of the country. Using mainly the seismic records from the National Seismological Network (RSN), we present in this study a seismological analysis of the earthquake sequence and the location and characteristics of the fault that originated this seismicity. Additionally, we describe the geotectonic context of the fault and the Capellades earthquake effects. The earthquake sequence shows a clear 8-km long alignment striking nor-northwest between Irazú and Turrialba volcanoes. The joint interpretation of the earthquake relocation, the main-shock moment tensor solution, and the focal mechanisms of 17 events allows for determining the source in a nearly vertical strike-slip fault, in agreement with regional active fault systems. This structure had not been recognized previously and has been named Liebres Fault in this study. The main shock was felt in most of the country, with a maximum intensity of VI+. This earthquake has been the largest in the eastern part of the Central Volcanic Range since the 1952 Patillos earthquake (Ms 5.9) and the first Mw > 5.0 earthquake recorded by the RSN in the Turrialba volcano edifice. Despite the proximity to this active volcano, which has been erupting periodically since 2010, there were no immediate eruptive effects.Universidad de Costa Rica/[113-B5-704]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-B5-A02]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-A1-716]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[113-B5-A00]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Geometría de la zona sismogénica en el sureste de Costa Rica con base en la secuencia sísmica de Golfito del 2018

Entre agosto y noviembre del 2018 ocurrió una secuencia de sismos en el golfo Dulce, cerca de la ciudad de Golfito, al sureste de Costa Rica. El sismo principal tuvo una magnitud momento (Mw) 6.1 y fue sentido en Costa Rica y el oeste de Panamá con intensidades Mercalli Modificada máximas de VI. En esta región, la placa del Coco, junto con la cordillera oceánica del Coco, se subducen bajo la microplaca de Panamá. Usando los registros de la Red Sismológica Nacional de Costa Rica, en este artículo se presenta la relocalización de esa sismicidad con la técnica de diferencia doble y se analiza la distribución temporal y geográfica de la sismicidad, junto con el mecanismo focal e intensidades de los sismos de mayor tamaño. Los resultados muestran que la secuencia ocurrió en la zona sismogénica interplacas, dentro del área de ruptura del terremoto de Golfito de 1983 (Mw 7.4), entre 12 y 27 km de profundidad, en un agrupamiento buzante 35o al noreste bajo el golfo Dulce. Con base principalmente en estos resultados y en secuencias sísmicas previas, se propone que en el Sureste de Costa Rica la zona sismogénica tiene dimensiones de ~160 x 45 km. Además, durante la secuencia de Golfito, ocurrió la ruptura de una falla inversa (Mw 5.9) dentro de la placa del Coco bajo el golfo Dulce, así como la ruptura en fallas de rumbo dextrales en la microplaca de Panamá (Mw 4.6-5.6), a 50 km del golfo Dulce. El estudio de la sismicidad interplacas interciclo contribuye con el conocimiento de la dinámica de la zona sismogénica interplacas. Esto es de particular importancia para el Sureste de Costa Rica, donde se han generado al menos seis terremotos destructivos con Mw > 7 desde 1803, lo que implica el peligro inminente de un próximo terremoto en esta zona.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí