Minimum 1D P wave velocity model for the Guanacaste volcanic ARC, Costa Rica

En este estudio se calcula un modelo mínimo de velocidades para la Cordillera Volcánica de Guanacaste a partir de 475 sismos locales registrados por el Observatorio Vulcanológico y Sismológico Arenal Miravalles (OSIVAM) entre enero del 2006 y julio del 2014. El modelo consta de seis capas desde la superficie hasta 80 km de profundidad y posee velocidades que varían entre 3,96 y 7,79 km/s. Las correcciones para las estaciones obtenidas varían entre -0,28 a 0,45 y muestran una tendencia de valores positivos sobre el arco volcánico y negativos en el antearco, en concordancia con el espesor de la corteza. La relocalización de los sismos muestra tres grupos principales de epicentros que podrían asociarse con actividad en fallas inferidas. El MMV1D presentado en esta investigación brinda una idea simplificada de la estructura de la corteza y pretende contribuir con el mejoramiento de la localización rutinaria de sismos que realiza el OSIVAM.In this study a minimum 1D model for the Guanacaste Volcanic Arc (CVG) is derived from 475 local earthquakes registered between January 2006 and July 2014 by the Arenal-Miravalles Seismological and Volcanic Observatory (OSIVAM). This velocity model has six layers and covers from the surface to a depth of 80 km. The model has velocities from 3.96 to 7.79 km/s from top to bottom. The station corrections obtained range between -0.28 and 0.45. These corrections show a trend with positive values located over the volcanic arc and negative values located on the forearc, in agreement with the crustal thickness. Three main seismicity clusters were acknowledged from the earthquake relocations, which may be associated with activity on inferred faults. The obtained one dimensional velocity model displays a simplified version for the crustal structure and aim to improve the earthquake location processes performed by the OSIVAM.Universidad de Costa Rica/[111-B3-263]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Evolution and dynamics of the open‑vent eruption at Arenal volcano (Costa Rica, 1968–2010): what we learned and perspectives

On 29 July 1968, there was a violent reactivation of Arenal volcano. The resulting westward-directed lateral blast eruption left two villages destroyed and 78 people dead. The activity continued as a long-lasting, open-vent eruption that evolved into seven recognisable phases refecting changes in magma supply, explosive activity and cone evolution, and ended in October 2010. Here, we review this activity, the geophysical approaches applied to understanding it and the open questions resulting from these insights. The eruptive dynamics were characterised by almost constant lava efusion, degassing, strombolian and vulcanian explosions and infrequent pyroclastic density currents. In this study, the total rock dense equivalent volume of lava and tephra erupted is calculated at 757±77 Mm3, while the volume of the lava fow feld is 527±58 Mm3. Typical seismic activity included harmonic and spasmodic tremors, long-period events and explosion signals with frequent audible “booms”. The decline of the eruptive activity started in 2000, with a decrease in the number and size of explosive events, a shift from long to short lava flows along with the collapse of lava fow fronts and the subsequent formation of downward-rolling lava block aprons, the frequent growth of dome-like structures on the summit and a gradual decrease in seismic energy. Multiple geological and geophysical studies during this 42-year-long period of open-vent activity at Arenal resulted in many advances in understanding the dynamics of andesitic blocky lava fows, the origin and diversity of pyroclastic density currents and seismic sources, as well as the role of site efects and rough topography in modifying the seismic wavefeld. The acoustic measurements presented here include two types of events: typical explosions and small pressure transients. Features of the latter type are not usually observed at volcanoes with intermediate to evolved magma composition. Explosions have diferent waveforms and larger gas volumes than pressure transients, both types being associated with active and passive degassing, respectively. This body of data, results and knowledge can inform on the type of activity, and associated geophysical signals, of open-vent systems that are active for decades.El 29 de julio de 1968 se produjo una violenta reactivación del volcán Arenal. La explosión lateral dirigida hacia el oeste dejó dos pueblos destruidos y 78 personas muertas. La actividad continuó como una erupción de larga duración a conducto abierto que evolucionó en siete fases reconocibles, las cuales reflejaron cambios en el suministro de magma, la actividad explosiva y la evolución del cono, y terminó en octubre de 2010. Aquí revisamos esta actividad, los enfoques geofísicos aplicados para entenderla, y las preguntas abiertas que resultan de este conocimiento. La dinámica eruptiva se caracterizó por una efusión de lava casi constante, desgasificación, explosiones estrombolianas y vulcanianas, e infrecuentes corrientes de densidad piroc- lástica. En este estudio, el volumen total de lava y tefra erupcionada en equivalente de roca densa se calcula en 757 ± 77 Mm3 , mientras que el volumen del campo de lavas es de 527 ± 58 Mm3 . La actividad sísmica típica incluía tremores armónicos y espasmódicos, eventos de largo periodo y señales de explosión con frecuentes bums audibles. El declive de la actividad eruptiva comenzó en el año 2000, con una disminución del número y el tamaño de los eventos explosivos, un cambio de coladas de lava largas a cortas, junto con el colapso de los frentes de colada de lava y la subsiguiente formación de abanicos de bloques de lava que se desplazaban ladera abajo, el crecimiento frecuente de estructuras tipo domo en la cima, y una disminución gradual de la energía sísmica. Los múltiples estudios geológicos y geofísicos realizados durante este período de 42 años de actividad a conducto abierto en el Arenal, dieron lugar a muchos avances en la comprensión de la dinámica de las coladas de lava blocosas andesíticas, el origen y la diversidad de las corrientes de densidad piroclástica y las fuentes sísmicas, así como el papel de los efectos de sitio sísmicos y la topografía accidentada en la modificación del campo de ondas sísmicas. Las mediciones acústicas presentadas aquí incluyen dos tipos de eventos: explosiones típicas y pequeños transitorios de presión. Las características de este último tipo no suelen observarse en volcanes con una composición de magma intermedia o evolucionada. Las explosiones tienen formas de onda diferentes y volúmenes de gas mayores que los transitorios de presión, y ambos tipos están asociados con la desgasificación activa y pasiva, respectivamente. Este conjunto de datos, resultados y conocimientos puede enseñarnos sobre el tipo de actividad y las señales geofísicas asociadas, de los sistemas a conducto abierto que permanecen activos durante décadas.Institut de Physique du Globe de ParisUniversidad de Costa Rica///Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Spectral Strong Motion Attenuation in Central America

A bayesian regression analysis of response spectral ordinates based on 218 digitized strong ground motion accelerograms (largest horizontal component) from Central America, augmented by 62 similar, high-magnitude observations from Guerrero, Mexico, has been performed using the simple linearized ground motion model: lnA = c1 + c2M + c3lnr +c4r = c5S + ln e where M is moment magnitude, r is hypocentral distance, S is zero for rock sites and 1 for soil sites and In£ is a normally distributed error term with zero mean and standard deviation sigma i.e. ln e = N (0, sigma) .Universidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaNorwegian Agency for International Cooperation/[]/NORAD/OsloInstituto Costarricense de Electricidad/[]/ICE/Costa RicaInstituto Nicaragüense de Estudios Territoriales/[]/INETER/NicaraguaCentro de Investigaciones Geotecnicas/[]/CIG/El SalvadorUniversidad Autónoma de México/[]/UNAM/MéxicoUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII

La crisis sísmica de Bijagua de Upala (enero a marzo del 2002), Costa Rica

En el presente informe se analiza la información sismológica obtenida por los instrumentos sismográficos de la RSN, además de los datos de campo recopilados en la zona, tales como: efectos, daños, evidencias de fallamiento activo, así como por fotointerpretación, relacionados con el fuerte sismo y sus réplicas que afectaron la zona de Bijagua de Upala, entre finales de enero y marzo del 2002. El procesamiento de la información permitió definir las fuentes sísmicas relacionadas con la actividad precursora, el sismo principal y las réplicas. Paralelamente, la recopilación de datos macrosísmicos en la zona hizo posible la elaboración del mapa de intensidades del evento principal de magnitud Mw 5,4. Se determinó que la sismicidad ocurrida se debió a fallas geológicas superficiales. Los sismos tuvieron profundidades entre 5 y 15 km y estuvieron relacionados principalmente con el sistema de fallamiento de Caño Negro-El Macho y Bijagua.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Características físicas del reservorio en el Campo Geotérmico Las Pailas estimadas con base en datos sismológicos, estructurales y relaciones de Poisson (σ)

During the second half of 2002, a seismic swarm (more than 250 microearthquakes)was recorded at Las Pailas Geothermal Field (PGF) with local magnitude ML< 2.0 and depths bet-ween 1.0 and 5.5 km. 116 earthquakes were located and 86 were used to draw Poisson ratio (σ) maps.Using seismic distribution, structural data, polarization of the fastest S wave and field observations,I determined, identified and verified faults and fractures with NW and NE directions, where two ofthem are strike slip active faults. Based on Poisson ratios, data field and seismicity analysis, I conclude that PGF is a high-pressure water domain reservoir controlled by fault systems and can be divided in sectors according to three different conditions or classifications. The first condition has low σvalues (higher vapor amount) and low permeability, is located to the east and west limits of PGF,where the PGP-02 and PGP-05 wells are located. The second condition has high σ values (between0.24 and 0.30) normally suggesting higher fluids amount, within this sector wells PGP-04 and PGP-06 are located. The third sector has intermediate or higher σ values (0.18-0.23) and can be relatedwith phase shift areas along fault systems and where wells PGP-01 and PGP-03 are located. Durante el segundo semestre del 2002, en el Campo Geotérmico Las Pailas (CGP),se registró un enjambre sísmico (más de 250 microsismos) con magnitudes locales ML< 2,0 y pro-fundidades entre 1,0 y 5,5 km. Fue posible localizar 116 sismos y de esos se utilizaron 86 paraconfeccionar los mapas de isovalores de relación de Poisson (σ). Utilizando datos estructurales,la polarización de la onda S más rápida y observaciones de campo, se determinó, identificó y severificó la existencia de fallas y fracturas de rumbos NO y NE, que por lo general son de tipo desplazamiento de rumbo, y que de acuerdo con la sismicidad estudiada, al menos dos de ellas sonactivas. Con base en las relaciones de Poisson, datos de campo y análisis de la sismicidad, se estima que el CGP es un reservorio de alta presión dominado por agua, con un control estructural, quepuede ser dividido en sectores, según tres diferentes condiciones o clasificaciones. La primera condición presenta valores bajos de σ (mayor contenido de vapor) y poca permeabilidad, se localiza al este y al oeste del CGP y en ellas se encuentran los pozos PGP-05 y PGP-02. La segunda condición tiene valores altos de σ (entre 0,24 y 0,30), es decir, el contenido de líquidos es mayor, justodonde se encuentran los pozos PGP-04 y PGP-06. La tercera condición posee valores de σ intermedios (0,18-0,23) donde se puede dar el cambio de fases y por lo general se distribuyen a lo largode las zonas de fallas, en donde se localizan los pozos PGP-01 y PGP-03.

Sismicidad y fallamiento en la zona de Arenal-Miramar

A review of the local tectonic frame was made, focusing on the faulting of The Tilaran Ridge and Montes de Aguacate. On a map of faults we plot historic and recent seismicity which was taken from Rojas (1993) and data bases of The National Seismological Network (RSN:ICE-UCR) and The Arenal Seismic Network (ICE). We verified that there is active faulting both north and south of Arenal Lake. The main faults with associated seismic activity are Jamaical, Esperanza, Cote-Arenal, Caas, those of a system parallel to Arenal Lake and those toward north-northeast of Esparza. In the area tow large historic earthquakes have ocurred, one of wich killed 23 people.Se realizó una revisión de los trabajos que existen sobre tectónica a nivel local, analizando las diversas fallas documentadas en el área de las estribaciones montañosas correspondientes a la Cordillera de Tilarán y a los Montes del Aguacate. Sobre un mapa de fallas se graficó la sismicidad extraída de las bases de la Red Sismológica Nacional (RSN: ICE-UCR), del catálogo y del Observatorio Sismológico del Volcán Arenal (OSIVAM-ICE). Se comprueba que hay fallamiento activo en la zona tanto al corte como al sur del embalse de Arenal y las principales fallas con actividad sísmica asociada son: Jamaical, Esperanza, Cote-Arenal, Cañas, un sistema al norte del embalse de orientación noroeste y otro al norte de Esparza. En esta área sísmica han ocurrido dos grandes sismos históricos, uno de los cuales causó la muerte de 23 personas

Evolution and dynamics of the open-vent eruption at Arenal volcano (Costa Rica, 1968-2010): what we learned and perspectives

International audienceOn 29 July 1968, there was a violent reactivation of Arenal volcano. The resulting westward-directed lateral blast eruption left two villages destroyed and 78 people dead. The activity continued as a long-lasting, open-vent eruption that evolved into seven recognisable phases reflecting changes in magma supply, explosive activity and cone evolution, and ended in October 2010. Here, we review this activity, the geophysical approaches applied to understanding it and the open questions resulting from these insights. The eruptive dynamics were characterised by almost constant lava effusion, degassing, strombolian and vulcanian explosions and infrequent pyroclastic density currents. In this study, the total rock dense equivalent volume of lava and tephra erupted is calculated at 757 ± 77 Mm3, while the volume of the lava flow field is 527 ± 58 Mm3. Typical seismic activity included harmonic and spasmodic tremors, long-period events and explosion signals with frequent audible "booms". The decline of the eruptive activity started in 2000, with a decrease in the number and size of explosive events, a shift from long to short lava flows along with the collapse of lava flow fronts and the subsequent formation of downward-rolling lava block aprons, the frequent growth of dome-like structures on the summit and a gradual decrease in seismic energy. Multiple geological and geophysical studies during this 42-year-long period of open-vent activity at Arenal resulted in many advances in understanding the dynamics of andesitic blocky lava flows, the origin and diversity of pyroclastic density currents and seismic sources, as well as the role of site effects and rough topography in modifying the seismic wavefield. The acoustic measurements presented here include two types of events: typical explosions and small pressure transients. Features of the latter type are not usually observed at volcanoes with intermediate to evolved magma composition. Explosions have different waveforms and larger gas volumes than pressure transients, both types being associated with active and passive degassing, respectively. This body of data, results and knowledge can inform on the type of activity, and associated geophysical signals, of open-vent systems that are active for decades

Geología de la Hoja General, Costa Rica

La mayor parte de la hoja General (Fig. 1) cubre lo que es la Fila Costeña, que consiste en una cadena montañosa compuesta en su mayoría de rocas sedimentarias detríticas, basculadas hacia el noreste. La zona de estudio presenta elevaciones que varían entre 164 y 620 m s.n.m

The Samara (Costa Rica) earthquake of 5 september 2012 (Mw7.6)

El 5 de setiembre del 2012 se produjo un terremoto (Mw 7,6) en la región de la península de Nicoya. A partir de dos métodos que usan modelos de velocidades en 1D y 3D presentamos tres soluciones para el inicio de la ruptura del terremoto, los cuales convergen aproximadamente en su localización epicentral. El tamaño del evento, su localización y los parámetros de la fuente reportados por diferentes agencias sismológicas indican que el terremoto fue generado en el área interplacas, debido a la subducción de la placa del Coco bajo la placa Caribe. Se presenta un mapa de isosistas a partir de la intensidad recopilada en 190 localidades de Costa Rica para el evento principal y 77 locali- dades para la réplica de mayor magnitud. Las intensidades máximas para el evento principal fueron de VII (Mercalli Modificada: MM) en el área epicentral y en la zona de Grecia, Sarchí y Naranjo. El patrón de la sismicidad durante el primer mes post terremoto define un área de réplicas de 100x40 km2 .On 5 September 2012 a magnitude Mw 7.6 earthquake struck the Nicoya Peninsula in Costa Rica. Based on two methods and using 1D and 3D velocity models, we present three earthquake location solutions, which nearly converge at the epicenter. The size, location, and the focal mechanism reported by different seismological institutions show that this earthquake was generated at the Cocos-Caribbean plate interface. An intensity map is also presented based on the intensities of 190 localities in Costa Rica for the main shock and 77 localities for the largest aftershock. The highest intensity for the main shock was VII (Modified Mercalli) at the epicentral area and in the Grecia, Sarchi, and Naranjo region. The earthquake distribution during the first month after the earthquake defines an aftershock area of about 100x40 km2.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Joint seismic, acoustic and Doppler radar observations at Arenal Volcano, Costa Rica: Preliminary results

International audienceSeismic, acoustic and Doppler radar data have been recorded at Arenal volcano since 2005. Detailed analyses of these data have been carried out bydeveloping new software tools and applying high resolution time-frequency methods. Initial results reveal a complex relationship between radar, acousticand seismic data, and provide new insights into Arenal’s eruptive dynamics. New and interesting behaviors are observed, indicating important variations ineruptive activity through time. The understanding of those changes, and new seismic features recently observed, are some of the main goals for future workat Arenal volcan