Revista Geológica de América Central

Tectonosedimentary episodes of the South Limón Basin

Resumen El área de estudio se encuentra en la cuenca Tras-arco de Limón Sur, ubicada en la parte sur-oriental de Costa Rica. La investigación tiene como objetivo el estudio sedimentológico-estratigráfico secuencial con referencias al marco tectónico de Costa Rica. La metodología de investigación involucró la investigación bibliográfica, así como trabajo de campo para la elaboración de estudios sedimentológicos, estratigrafía de secuencias y tectónicos con referencia a eventos mayores regionales de Costa Rica. La conformación de la cuenca de Limón Sur a partir del Cretácico Superior, presenta una estratigrafía dominantemente progradacio- nal. Su colmatación, durante el Cenozoico se documenta sedimentológica y secuencialmente, y se correlaciona con los principales eventos tectónicos regionales y locales en concomitancia con los cambios eustáticos, que evidencian características particulares que inducen una evolución geográfica y ambiental diferenciada de otras cuencas. Su evolución paleogeográfica es consecuente con los sistemas sedimentarios que acusan esta progradación; iniciando en ambientes de cuenca abisal hasta su colmatación, durante el Terciario superior e inicios del Cuaternario, mediante sistemas sedimentarios aluviales y marino someros. Particularmente, la úl- tima etapa tectónica compresiva, documentada en el registro sedimentológico, a partir del Mioceno está directamente relacionada con mecanismos sísmicos análogos al evento acaecido en abril de 1991 que resultó en el terremoto de Limón.

Abstract The study area is located on the South Limón back-arc basin, on the southeastern part of Costa Rica. The objective of this research is the study of sedimentologic-stratigraphic sequences, referenced to the tectonic framework of Costa Rica. The methodology involved literature review and field work to develop a sedimentologic framework, sequence stratigraphy and tectonic analysis with reference to main regional events of Costa Rica. The conformation of South Limón Basin, since Upper Cretaceous, presents a predominant progradational stratigraphy. Its filling, during Cenozoic time, is documented sedimentologic and sequentia- lly, and correlates with main regional and local tectonic events, in concomitance with eustatic changes, which evidence particular characteristics, inducing a geographic and environmental evolution, differentiated from other basins. Its paleogeographic evolution is consistent with sedimentary systems that show this progradation; starting on abyssal basin environments up to its fullness, during Upper Tertiary and Early Quaternary, by alluvial and shallow marine sedimentary systems. Particularly, the last compressive tectonic stage, documented on the sedimentologic record, since Miocene, is directly related to seismic mechanisms, analogous to the event of April 1991 that resulted in the Limón earthquake.

Cretaceous-Paleogene sedimentary stratigraphy, Limon Sur Basin, Costa Rica

Resumen La cuenca Limón Sur ha sido relativamente bien estudiada, por su importancia económica, sus dimensiones y características especiales. Sin embargo, todavía quedan muchos aspectos por investigar para definir la estratigrafía y la evolución tectónica de la región. En este trabajo se sintetizan los estudios que se han podido recopilar, que abarcan el Cretácico y Paleógeno, quedando el Neógeno para futuras publicaciones. La secuencia de más de 6000 m inicia con rocas de origen marino profundo, Formación Changuinola, del Cretácico Superior, aún no identificada en el territorio costarricense, seguida por la Formación Río Lari del ¿Cretácico? - Paleoceno, también formada en un ambiente marino de talud o más profundo. La Formación Tuis del Eoceno Superior-Oligoceno Inferior se formó en un ambiente de talud, conformando depósitos turbidíticos. A partir de este punto se depositaron unidades calcáreas en un ambiente nerítico, como las calizas de la Formación Fila de Cal del Eoceno, las calcilutitas y limolitas de la Formación Senosri y las calizas de la Formación Punta Pelada del Oligoceno. Esta secuencia está cubierta por lutitas, areniscas y conglomerados de las formaciones más jóvenes del Mioceno y Plioceno, como Uscari, Río Banano, Limón y Suretka.

Abstract The Limón Sur basin has been relatively well studied given its economic importance, its dimensions and special characteristics. However, further research is required to determine the stratigraphy and tectonic evolution of this region. This work summarizes available studies covering the Cretaceous and Paleogene, excluding Neogene for future publications. The sequence of over 6,000 m begins with rocks originated in a deep marine environment -the Changuinola Formation- of late Cretaceous age which has not yet been identified in Costa Rican territory, followed by the Río Lari Formation Cretaceous? - Paleocene, also formed in a slope marine environment or deeper. The Tuis Formation of the Upper Eocene-Lower Oligocene corresponds with turbidite deposits formed in a marine slope environment. From this point, limestone units were deposited in a neritic environment, such as the limestones of the Eocene Fila de Cal Formation, the calcilutites and siltstones of Senosri Formation and the limestones of the Punta Pelada Formation of Oligocene age. This sequence is covered by lutites, sandstones and conglomerates from the younger Miocene and Pliocene formations, such as Uscari, Río Banano, Limón and Suretka.

Review of the taxonomic status of fossil Batomorphii from Southern Limon Basin, Costa Rica and description of a new species of Dasyatidae

Resumen Se procedió a hacer una revisión taxonómica de la fauna de rayas , descritas inicialmente por Laurito (1999) para la Localidad de Alto Guayacán, misma que fue recuperada de sedimentos de la Formación Uscari. La razón para hacer tal revisión, es el notable avance en el conocimiento que se tiene de la dentición y de las relaciones filogenéticas de las rayas actuales y fósiles. Lo que se complementa con las múltiples investigaciones sobre Chondrichthyes fósiles del sur de América Central y el Caribe que sin duda han revolucionado el registro fósil de la región. Muchas de las especies nuevas, entonces descritas para la Cuenca de Limón Sur, han sido validadas y reconocidas por la comunidad científica y registradas en otras localidades. Sin embargo, se hacía necesario revisar algunas de las determinaciones previas, a fin de tener un registro taxonómico actualizado.

Abstract A taxonomic review of the rays faunal assemblage from the Locality of Alto Guayacán, initially described by Laurito (1999), was made, same that was recovered from sediments of the Uscari Formation. The reason for making such revision is the remarkable advance in the knowledge of the dentition and the phylogenetic relationships of the recent and fossil rays. This is complemented by the multiple investigations on fossil Chondrichthyes from southern Central America and the Caribbean that have undoubtedly revolutionized the fossil record of the region. Many of the new species, then described for the Southern Limón Basin, have been validated and recognized by the scientific community and registered in other locations. However, it was necessary to review some of the previous determinations, in order to have an updated taxonomic record.

The coal and peat of Limón Basin, Costa Rica

Resumen La cuenca de Limón Sur, en la región Caribe de Costa Rica, fue investigada en los años ochenta por sus recursos carboníferos. Se hizo una descripción e interpretación geológica a escala detallada, que incluyó gran cantidad de perforaciones, con profundidades promedio de 200 m. El carbón se encuentra en capas métricas intercaladas en la parte inferior del miembro medio de la unidad geológica conocida como Formación Río Banano, cuya edad varía desde el Mioceno Superior hasta el Plioceno. Se trata de una secuencia sedimentaria, depositada en un ambiente predominantemente deltaico. Desde un punto de vista litológico, corresponde con arcillolitas, limolitas y areniscas, hasta conglomerados. La exploración de carbón, se concentró principalmente las áreas de Zent y Uatsi. También se cartografiaron y describieron los depósitos de turba en varias localidades de la cuenca de Limón. En total, se evaluaron alrededor de 47 millones de toneladas métricas de carbón subbituminoso B y C, con un poder calórico entre 4500 y 5500 kcal/kg, que se estimó mineable en una combinación de minería subterránea y a cielo abierto. El impacto ambiental y la cobertura de material estéril son dos de las características más negativas para una eventual explotación de este recurso.

Abstract The South Limón basin, located in the Caribbean region of Costa Rica, was investigated in the 1980's for its coal resources. A detailed geological description and interpretation was made, which included a large number of drilling, with average depths of 200 m. Coal is found in metric layers interbedded in the lower part of the middle member of the geological unit which is known as the Río Banano Formation, whose age varies from the Upper Miocene to the Pliocene. It is a sedimentary sequence deposited in a predominantly deltaic environment. From a lithological point of view, it corresponds to claystones, siltstones and sandstones, up to conglomerates. Coal exploration was mainly concentrated in the areas of Zent and Uatsi. Peat deposits were also mapped and described at various locations of Limón basin. In total, around 47 million metric tons of subbituminous coal B and C were evaluated, with a caloric value between 4500 and 5500 kcal / kg, which was estimated to be mined in a combination of underground and open-pit mining. The environmental impact and the coverage of sterile material are two of the most negative characteristics for an eventual exploitation of this resource.

Petroleum in the Caribbean of Costa Rica: history, exploratory activities and political intrigues

Resumen El petróleo era conocido desde la Edad Antigua, pero fue con la Revolución Industrial, en el siglo XIX, que se diversificó su uso alrededor del mundo. Las primeras menciones de petróleo en el Caribe de Costa Rica provienen de la década de 1870. Ante una creciente demanda internacional del recurso y en un clima de inestabilidad política nacional e internacional, ya entrado el siglo XX se firmaron los primeros contratos petroleros en el país. Las compañías estadounidenses y británicas que entraron en conflicto legal por dejarse el recurso petrolero costarricense perdieron su interés exploratorio a principios de la década de 1920, una vez finalizados los primeros pozos petroleros y con el convencimiento de que Costa Rica no tenía yacimientos de interés comercial. Después de tres décadas sin mayor desarrollo de la actividad, en 1951 hubo un renovado intento por lograr la independencia energética a través del petróleo. Se firmó un contrato con la Compañía Petrolera de Costa Rica, subsidiaria de la Union Oil Company de California, la cual inició una campaña de exploración superficial y profunda que se extendería de manera ininterrumpida hasta la década siguiente. En este periodo se perforaron los pozos de mayor productividad (Cocoles No. 1 y No. 2), aunque sin hallar cantidades de petróleo de carácter comercial. En 1967, el contrato con la Compañía ELF (Essences et Lubrifiants de France) continuó con una línea de exploración similar, aunque con una cobertura más amplia en el territorio; la ELF construyó la primera y única plataforma petrolera marina, frente a las costas de Moín. Sin embargo, la inestabilidad política en Medio Orien- te, en la década de 1970, llevó a un súbito aumento en los precios del petróleo, que culminó con una crisis económica y el fin de una etapa de exploraciones petroleras. Como consecuencia de esta crisis, en 1980 las Naciones Unidas recomendaron a los países en vías de desarrollo que buscaran el autoabastecimiento. Esto condujo a Recope (Refinadora Costarricense de Petróleo) a firmar convenios con las compañías Pemex (Petróleos Mexicanos) y Petro-Canada, con las que se construyeron los últimos pozos exploratorios profundos en el país. En la década de 1990, una vez terminada la Guerra Fría, la problemática ambiental ocupó un lugar prioritario en las discusiones internacionales. A la vez, Costa Rica firmaba convenios con el Banco Mundial buscando una reforma económica, lo cual llevó a la aprobación de la Ley de Hidrocarburos en una época que ya buscaba desligarse de la dependencia del petróleo como principal fuente de energía. Ambas situaciones desembocaron en un conflicto entre la petrolera Harken y el Estado Costarricense en la primera década del siglo XXI, en que el segundo salió ganador. Una moratoria a la actividad petrolera impuesta por el gobierno desde 2011 confirma el interés de Costa Rica de convertirse en un país carbono-neutral y evitar exponerse a los riesgos inherentes a la exploración y explotación petrolera, a pesar de que cada año el consumo interno y mundial de petróleo va en aumento y Costa Rica depende enteramente del mercado externo.

Abstract Oil has been known since Ancient history, but with the Industrial Revolution, during the 19th century, its use was diversified around the world. The first mentions of oil in the Caribbean of Costa Rica are from the 1870s. Due to the increase in the international demand for the resource during a time of national and international political instability, at the beginning of the 20th century the first oil contracts were signed in Costa Rica. Both American and British companies were vying to keep Costa Rican hydrocarbon resources for themselves, but they lost their exploratory interest at the beginning of the 1920s, when the first petro- leum wells were already finished and they were convinced of the lack of commercial-character deposits in Costa Rica. After three decades without further interest for the activity, there was a renewed attempt to achieve energy independence through oil in 1951. A new contract was signed with the Costa Rican Oil Company, subsidiary of the Union Oil Company of California, which started a campaign of superficial and deep exploration that would continue uninterrupted until 1963. In that period, the most productive wells were drilled (Cocoles 1 and 2), though no oil in commercial amounts was found. In 1967, the contract with ELF Company (Essences et Lubrifiants de France) continued a similar strategy of exploration, though in a larger area, and thus the first and only marine oil platform in Costa Rica was built, near the coast of Moín. Nevertheless, political instability in the Middle East during the 1970s led to a sudden increase in oil prices, which culminated in an economic crisis and the end of a stage of oil explorations. As a result of this crisis, in 1980 the United Nations recommended that developing countries seek self-sufficiency. This led RECOPE (Costa Rican Oil Refinery) to sign agreements with two companies, Pemex (Mexican Petroleum) and Petro-Canada, with which the last exploratory deep wells were drilled in the country. In the 1990s, once the Cold War had finished, environmental issues were a priority in interna- tional discussions. At the same time, Costa Rica signed agreements with the World Bank, seeking economic reform, which led to the approval of the Hydrocarbons Law in a time when the country was already trying to detach from the dependence of oil as the main source of energy. Both situations led to a conflict between Harken Company and the State of Costa Rica during the 2000s, in which the latter was the winner. The moratorium on any oil-exploratory activity, imposed by the government since 2011, confirms the in- terest of Costa Rica in becoming a carbon neutral country and avoids the inherent risks of oil exploration and extraction. However, each year national and world consumption of oil keeps growing and Costa Rica depends completely on the international market.

Retrospective analysis of the Limón earthquake of April 22, 1991 (Mw 7.7) and its triggered seismicity in the Ayil, Pacuare, Atirro, División and Navarro faults

Resumen Datos de sismicidad, sismotectónicos y neotectónicos permiten realizar un análisis retrospectivo del terremoto de Limón del 22 de abril de 1991 (Mw 7,7) y de la actividad de réplicas y la disparada. Se revisan el área sísmica de la ruptura, y los modelos de inversión, con los cuales se obtuvieron el mecanismo focal y el momento sísmico. Diversos estudios concluyen que el evento principal se originó en una falla inversa de bajo ángulo inclinada al suroeste, localizada en la Baja Talamanca, debido al sobrecorrimiento del bloque de Panamá sobre la placa Caribe. El análisis de la sismicidad disparada y de su sismotectónica determinan que las fallas dextrales Ayil, Pacuare y Atirro y las sinestrales División y Navarro fueron reactivadas por este terremoto. Estas fallas se ubican en el Cinturón Deformado del Centro de Costa Rica y en la zona de transición con el sector oeste del Cinturón Deformado del Norte de Panamá.

Abstract A retrospective analysis of the April 22, 1991 Limón earthquake (Mw 7.7) and of its aftershock and triggered activity is performed using seismicity, seismotectonic and neotectonic data. The seismic rupture area is reviewed as well as inversion models that allow to obtain the focal mechanism, and seismic moment. Different studies confirm that the mainshock source was a low angle thrust fault dipping southwest located in the back-arc region of the Talamanca Cordillera. The fault overthrusts the Panama block over the Caribbean plate. The analysis of the triggered seismicity and its seismotectonics show that the right-lateral Ayil, Pacuare and Atirro faults and the División and Navarro left-lateral faults were reactivated by the Limón earthquake. These faults are located along the Central Costa Rica Deformed Belt and in the transition zone with the western border of the North Panama Deformed Belt.

Valle de La Estrella earthquake: seismic analysis, disaster cascade and update of economic losses in present value (2020)

Resumen La sismicidad y mecanismos focales en el Cinturón Deformado del Norte de Panamá (CDNP) indican un entorno compresivo asociado al cabalgamiento del Bloque de Panamá (BP) sobre la placa Caribe; mecanismos focales corticales de cizalla en BP se observan en la cordillera de Talamanca y en la Cordillera Volcánica Central. Los hipocentros alcanzan profundidades máximas entre 50-60 km al pie de la cordillera de Talamanca y más superficiales cerca de la costa Caribe. El terremoto del Valle de La Estrella de 1991 (Mw 7,6) disparó réplicas en un área de ~140x70 km; los deslizamientos y licuefacción fueron los eventos secundarios que causaron más daños y pérdidas en infraestructura (vivienda, puentes, red ferroviaria, red vial y acueductos), sus efectos se concentraron en ciudades costeras, como Limón y Bocas del Toro. Las pérdidas económicas de la época en valor presente al 2020 corresponden a $3 433 266 937,41.

Abstract Seismicity and focal mechanisms in the of North Panama Deformed Belt (NPDB) indicate a compressional environment associated with the overthrusting of the Panama Block (PB) on the Caribbean plate; crustal PB strike-slip focal mechanisms are observed in the Talamanca and Central Volcanic Cordillera. The hypocenters reach maximum depths between 50-60 km at the foot of the Talamanca mountain range and are shallow near the Caribbean coast. The 1991, Valle de la Estrella earthquake (Mw 7.6) triggered aftershocks in an area of ~140x70 km; landslides and liquefaction were the secondary events that caused most damage and losses in infrastructure (housing, bridges, railroad network, road network and aqueducts); its effects were concentrated in coastal cities, such as Limón and Bocas del Toro. The economic losses in present 2020 value correspond to $3 433 266 937.41.

The earthquakes of Cuericí of April 24, 1994 (Mw 6.1) and of Buenavista of July 3, 1983 (Ms 6,3): two contiguous ruptures of the División fault, central Costa Rica

Resumen El sismo cortical de Cuericí del 24 de abril de 1991 (Mw 6,1) ocurrió 45 km al oeste y menos de dos días después del terremoto de Limón del 22 de abril de 1991 (Mw 7,7), por lo cual se considera un temblor disparado. El análisis de la sismicidad documentada en estudios previos ha permitido identificar la secuencia asociada con el temblor de Cuericí. En este trabajo se determina mediante la relación entre la geomorfología tectónica y la sismicidad que la falla sinestral División, de rumbo ENE, fue la fuente sismogénica del temblor de Cuericí. A partir de resultados obtenidos en investigaciones anteriores se considera que el terremoto de Buenavista del 3 de julio de 1983 (Ms 6,3) también se relacionó con una ruptura de la falla División, por lo cual se interpreta que dos segmentos contiguos de la falla División se rompieron en un lapso menor a 8 años.

Abstract The cortical earthquake of Cuericí of April 24, 1991 (Mw 6.1) occurred 45 km west and two days after the Limón earthquake of April 22, 1991 (Mw 7.7), for these reasons it could be considered a triggered earthquake. The analysis of the seismicity reported in previous studies allowed to define the sequence associated with the Cuericí earthquake. By means of the relation between tectonic geomorphology and seismicity, in this work it is defined that the east-northeast left-lateral strike-slip División Fault was the seismogenic source of the Cuericí event. Based in results obtained in previous investigations it is considered that the Buenavista earthquake of July 3, 1983 (Ms 6.3) was also related with a rupture along the División Fault. This means that two contiguous segments of the División fault rupture in less than 8 years.

Intensity distribution of the Limón earthquake of april 22, 1991 (Mw 7.7)

Resumen La distribución de intensidades del terremoto de Limón del 22 de abril de 1991 (Mw 7,7) se ha obtenido a partir de observaciones directas, entrevistas personales y telefónicas y datos de diferentes fuentes de información. El sismo fue sentido en gran parte de América Central. El radio promedio de percepción estimado es de ~ 620 km. La intensidad mínima con que fue sentido el terremoto en Costa Rica fue con intensidad IV y se observó en el noroeste del país. Al sureste de esta región la intensidad aumentó hasta alcanzarse la zona mesosísmica localizada en el Caribe costarricense, donde las intensidades fueron entre VIII y X grados. En la región mesosísmica ocurrieron considerables deslizamientos en el sector Caribe de la cordillera de Talamanca, licuefacción de suelos arenosos en depósitos recientes principalmente a lo largo del litoral Caribe e importantes daños en diversas obras civiles, destacando los daños en obras viales (carreteras y puentes).

Abstract The intensity distribution of the Limón earthquake of April 22, 1991 (Mw 7.7) was obtain using macroseismic information compiled from direct observations, personal and telephonic interviews and data recovered from different information sources. The earthquake was felt in a large region of Central America. The average perception radius estimated is ~ 620 km. The minimum intensity with which the earthquake was felt in Costa Rica was intensity IV at was determined in the northwestern part of the country. From this region the intensities increased until the mezoseismic region, located along the Caribbean side of the country, where the estimated intensities were between VIII and X degrees. In the mezoseismic zone occurred considerable landslides along the Caribbean spurs of the Talamanca Cordillera, sandy soil liquefaction in recent deposits located principally along the Caribbean coast and important damage over diverse civil works, standing out the damage to roads and bridges.

New contributions to the knowledges of the historical seismicity of the Costa Rica Caribbean

Resumen El catálogo sísmico del caribe costarricense presenta vacíos para magnitudes de moderadas a pequeñas (M = 4 a 6). El enjambre sísmico de abril de 1920 entre Turrialba, Atirro y volcán Turrialba, así como, el terremoto del 19 de octubre de 1926 (M = 6,0) son eventos de gran importancia caracterizados mediante la investigación hemerográfica, descritos a detalle en este artículo y propuestos para ser incluidos en el catálogo sísmico de Costa Rica. La información contenida en este artículo demuestra que se debe generar más investigación en sismicidad histórica para precisar y actualizar la completitud del catálogo sísmico, así como su correlación con la tectónica actual.

Abstract: The seismic catalog of the Costa Rican Caribbean presents gaps for moderate to small magnitudes (M = 4 to 6). The seismic swarm of April 1920 between Turrialba, Atirro, and Turrialba volcano, as well as the earthquake of October 19, 1926 (M = 6.0) are events of great importance characterized by hemerographic research, described in detail in this article and proposed to be included in the country's seismic catalog. The information contained in this article shows that more research in historical seismicity must be generated to specify and update the completeness of the seismic catalog, as well as its correlation with current tectonics.

The 22 April 1991 Limón, Costa Rica tsunami field survey

Abstract A small tsunami (tsunami magnitude, m ~ 1) was observed following the 22 April 1991 Mw 7.7 Limón, Costa Rica earthquake along the Caribbean coast of Costa Rica and Panama. This report summarizes eyewitness observations from 26 sites along 150 km of affected coast from Rio Matina, Costa Rica to Bocas del Toro, Northwestern Panama, as well as tide gauge recordings from Panama, Puerto Rico and the Virgin Islands. No emergency warnings were issued before the tsunami occurred. While little or no tsunami-related property damage was reported, two or more drownings were attributed to the tsunami. The maximum runup/wave height was reported to be 2 to 3 m, and inundation and coastal flooding extended up to 100 m inland in some locations. Both coseismic coastal uplift and the presence of fringing offshore reefs appear to have provided protection against major runup effects in some coastal areas. Elsewhere, runup effects were amplified at river mouths due to differential compaction of unconsolidated sediments. Widespread tsunami sand deposition near the Costa Rica-Panama border in 1991 is similar to deposition associated with the 7 May 1822 earthquake and tsunami.

Resumen Después del terremoto de Limón, Costa Rica del 22 de abril de 1991 (Mw 7.7) se observó un pequeño tsunami (magnitud, m~ 1) a lo largo de la costa caribeña de Costa Rica y Panamá. Este informe resume las observaciones de testigos oculares de 26 sitios a lo largo de 150 km de costa afectada desde río Matina, Costa Rica hasta Bocas del Toro, noroeste de Panamá, así como mareogramas registrados en Panamá, Puerto Rico y las Islas Vírgenes. No se emitieron advertencias de emergencia antes de que ocurriera el tsunami. Aunque se reportaron pocos o ningún daño a la propiedad relacionada con el tsunami, dos o más ahogamientos fueron atribuidos al tsunami. La altura máxima de las olas fue de 2 a 3 m, y la inundación y las inundaciones costeras se extendieron hasta 200 m tierra adentro en algunos lugares. Tanto la elevación costera cosísmica como la presencia de arrecifes marinos parecen haber proporcionado protección contra los principales efectos del tsunami en algunas zonas costeras. En otros lugares, los efectos de las olas se amplificaron en las desembocaduras de los ríos debido a la compactación diferencial de sedimentos no consolidados. La deposición generalizada de arena de tsunami cerca de la frontera Costa Rica-Panamá en 1991 es similar a la deposición asociada con el terremoto y tsunami del 7 de mayo de 1822.

Historical Tsunamis at the Costa Rican Caribbean Coast

Abstract Even though tsunamis are infrequent in the Caribbean of Costa Rica, they can be destructive. The Costa Ricans mistakenly think our country has not experienced tsunamis. However, the authors found reports of five tsunamis in the Caribbean of Costa Rica, all corresponding to local events. They corresponded to two confirmed tsunamis and three probable tsunamis. Even when all these tsunamis were moderate, they caused flooding and deaths. It is not possible to establish a recurrence period for tsunamis nor earthquakes in the Caribbean coast of Costa Rica. However, tsunamis will happen again in this coast, therefore the authorities and the coastal communities must be prepared. Historical records of tsunamis allow to foresee what can happen in future tsunamis.

Resumen Aún cuando los tsunamis son poco frecuentes en el Caribe de Costa Rica, pueden llegar a ser destructivos. En Costa Rica existe la creencia errónea de que no hemos tenido tsunamis. Sin embargo, los autores encontraron reportes relacionados a cinco tsunamis en la costa caribeña de Costa Rica, todos correspondientes a eventos locales. Estos reportes corresponden a dos tsunamis confirmados y tres registros probables de tsunamis. Si bien todos estos tsunamis fueron moderados, algunos de ellos causaron inundaciones y hasta fallecimientos. No es posible establecer un período de recurrencia para los tsunamis ni para los sismos originados en la costa caribeña de Costa Rica. A pesar de esto, sabemos que es sólo cuestión de tiempo para que vuelva a ocurrir un tsunami en nuestras costas, por lo que las autoridades y las comunidades costeras del Caribe deben estar preparadas. Los registros históricos de tsunami brindan una idea de lo que puede pasar en el futuro.

Evaluation of local tsunami potential based on seismic-tectonic analysis in the Caribbean of Costa Rica

Resumen: En Costa Rica, pese a su relativa baja frecuencia, los tsunamis suponen un riesgo en las comunidades costeras. La integración de información geofísica y geológica permite la interpretación de posibles áreas de ruptura para las cuales se evalúa la propagación e inundación de tsunamis a través de simulaciones numéricas en el Caribe de Costa Rica y zonas adyacentes al sismo tsunamigénico ocurrido en 1991 (Mw 7,7). Los resultados muestran que el peligro de inundación por tsunamis en el Caribe de Costa Rica devenga particularmente de sismos generados en el Cinturón Deformado del Norte de Panamá. Además, se muestra que sismos de mediana magnitud (Mw~7) en fallas de alto ángulo, pueden provocar tsunamis locales. Este trabajo puede ser usado como base para la generación de mapas de evacuación y concientización del peligro de tsunamis en la zona.

Abstract In Costa Rica, despite their relative low frequency, tsunamis could pose risk to coastal communities. The integration of geophysical and geological information allows the interpretation of possible rupture areas for which tsunami propagation and inundation is evaluated through numerical modeling along the Caribbean of Costa Rica and areas adjacent to the tsunamigenic earthquake that occurred in 1991 (Mw 7,7). The results show that the tsunami threat in the Caribbean of Costa Rica arises particularly from earthquakes generated in the North Panama Deformation Belt. In addition, it is shown that medium-magnitude earthquakes (Mw ~ 7) in high-angle faults can cause local tsunamis. This work can be used as a basis for the generation of evacuation maps and awareness of the tsunami threat in the area.

One-dimensional seismic velocity model and 3D tomographic features of the Southern Caribbean of Costa Rica

Resumen El Caribe Sur de Costa Rica fue en 1991 el escenario del último gran terremoto (Mw 7,7) entre la placa Caribe y la microplaca de Panamá. Pese a la alta sismicidad y avances en la cobertura de las redes sísmicas, esa zona carece de imágenes tomográficas detalladas. Usando los paquetes VELEST y SIMULPS, presentamos los modelos de velocidad unidimensional y tridimensional resultantes de la inversión de 1208 sismos registrados entre 1998 y 2020 por la Red Sismológica Nacional (RSN). Esta nueva tomografía muestra una franja de bajas velocidades que se inclina desde el Caribe hacia el suroeste hasta los 50 km de profundidad debajo de Talamanca, incluyendo el hipocentro del terremoto de Limón y sismicidad hasta los 30 km. Se interpreta esta configuración como la subducción de la placa Caribe debajo de la microplaca de Panamá y el terremoto de Limón como un evento de zona sismogénica interplacas. La geometría determinada proporciona un nuevo marco para interpretar la compleja tectónica del sureste de Costa Rica.

Abstract In 1991, the Southern Caribbean of Costa Rica was the setting of the latest large earthquake (Mw 7.7) between the Caribbean plate and the Panama microplate. Despite the high seismicity and advances in seismic network coverage, this area lacks detailed tomographic images. Using the VELEST and SIMULPS packages, we derive the one-dimensional and three-dimensional velocity models resulting from the inversion of 1208 earthquakes recorded between 1998 and 2020 by the National Seismological Network (RSN). This new tomography shows a band of low velocities that inclines towards the southwest down to depths of 50 km below Talamanca, including the hypocenter of the Limon earthquake and seismicity down to 30 km. This configuration is interpreted as the subduction of the Caribbean plate under the Panama microplate and the Limon earthquake as an interplate seismogenic zone event. The determined geometry provides a new framework for interpreting the complex tectonics of southeastern Costa Rica.

The Grano de Oro plateau (Moravia, Chirripó): a tectonic damming basin in Alta Talamanca, Costa Rica

Resumen El altiplano de Grano de Oro posee una altitud media de 1100 m s.n.m. y un área de ⁓5.5 km2, es una anomalía morfológica en la cordillera de Talamanca, con características morfoestructurales y de sedimentología fluvial particulares. Consiste en una cuenca exorreica en la cual predomina una llanura de inundación con geoformas y litofacies típicas. Sus depósitos están distribuidos principalmente a lo largo del eje fluvial del río Moravia y dentro de las geoformas del sistema fluvial meándrico se reconocen: terrazas, barras de arena, canales, lagos, entre otros. Se propone un modelo de génesis para la cuenca en donde la geometría y cinemática de la falla Alcantarilla, al NW del altiplano, provocan un régimen transpresivo y una estructura en flor positiva, basculando el bloque estructural al E del altiplano, represando el río Moravia. La falla Alcantarilla es probablemente neotectónica, debido a la presencia de sismicidad y la edad de los depósitos en la cuenca. Las geoformas y los sedimentos observados son jóvenes y presentan una evolución elevada y variable debido al modelado permanente del paisaje posglaciar (desde el Groenlandiense) relacionado directamente con una tectónica activa leve y con alteraciones procedentes de la intervención humana, que influyen en la dinámica fluvial en el territorio.

Abstract The Grano de Oro plateau has an average altitude of 1,100 m a.s.l. and an area of ⁓5.5 km2, it is a morphological anomaly in the Talamanca mountain range, with particular morphostructural and fluvial sedimentology characteristics. It consists of an exorheic basin in which a floodplain predominates with typical geoforms and lithofacies. Its deposits are mainly distributed along the fluvial axis of the Moravia River and within the geoforms of the meandering fluvial system are recognized: terraces, sand bars, channels, lakes, among others. A genesis model is proposed for the basin where the geometry and kinematics of the Alcantarilla fault, to the NW of the plateau, cause a transpressive regime and a positive flower structure, tilting the structural block to the E of the altiplano, damming the Moravia River. The Alcantarilla fault is probably neotectonic, due to the presence of seismicity and the age of the deposits in the basin. The geoforms and sediments observed are young and present a high and variable evolution due to the permanent modeling of the postglacial landscape (since the Greenlandian) directly related to mild active tectonics and alterations from human intervention, which influence the fluvial dynamics in the territory.

The tectonic depression of Nicaragua in Costa Rica: internal structure, structural style, age, extension and current activity in the San Carlos basin

Resumen La depresión tectónica de Nicaragua se extiende desde El Salvador hasta las llanuras en el Norte de Costa Rica y es limitada por fallas de rumbo con componente normal. Con base en un conjunto de líneas sísmicas inéditas, geología de la zona, datos de perforaciones y sismicidad superficial, se realizó un análisis e interpretación de los eventos tectónicos en el sector SE de la depresión tectónica de Nicaragua, en su extensión hacia Costa Rica en la cuenca de San Carlos. El análisis de las líneas sísmicas permitió crear perfiles estructurales y un modelo esquemático-evolutivo de la cuenca de San Carlos. Según la cronología de los eventos, la cuenca de San Carlos muestra estilos superpuestos de deformación relacionados a los diferentes eventos tectónicos que han afectado la región. El primer estilo estructural se asocia con el desarrollo de un depocentro alargado denominado cubeta de Nicaragua, implantado en las rocas del basamento y limitado en sus bordes por fallas normales. Esta cuenca extensional habría sido invertida durante el Mioceno Medio-Superior, generando así el segundo estilo estructural, caracterizado por una serie de fallas inversas, pliegues. Finalmente, el tercer estilo estructural asociado a un evento transtensivo estaría focalizado en el borde SW de la cuenca de San Carlos y hacia el N, en los lagos de Nicaragua y sería el responsable del origen del actual graben de Nicaragua o depresión tectónica de Nicaragua en el Plioceno al presente.

Abstract Nicaragua's tectonic depression extends from El Salvador to the plains in northern Costa Rica and is limited by strike-slip faults with a normal component. Based on a set of unpublished seismic lines, geology of the area, drilling data and surface seismicity, an analysis and interpretation of tectonic events in the SE sector of the Nicaraguan tectonic depression was carried out, in its extension towards Costa Rica in the San Carlos basin. The analysis of the seismic lines allowed a structural cross section and a schematic-evolutionary model. According to the chronology of deformation events, the San Carlos basin shows complex structural styles related to the different tectonic events affecting the region. The first structural style is associated with the development of an elongated graben implanted in the basement and limited by normal faults. This graben would have been inverted during the Middle-Upper Miocene, thus generating the second structural style, characterized by a series of inverse faults, folds and syn-orogenic basins. Finally, the third structural style associated with a transtensive event (Nicaragua graben), would be focused on the SW edge of the San Carlos basin and towards the N, in the lakes of Nicaragua during the Pliocene to present.

Review of the geomorphological effects of the 1991 Limón earthquake

Abstract The Limón earthquake was one of the biggest disasters ever recorded in Costa Rica and Panama. This event had a magnitude of 7.7 Mw, occurred on April 22 of 1991 and had its epicenter at the coordinates 9.685 N and -83.073 W. This study looks to determine the geomorphological effects resulting from the earthquake. The methodology consisted of a bibliographic review of the technical studies, scientific articles and maps carried out on the seismic event to generate a cartography and analysis that sum- marizes the geomorphological implications in the Caribbean region of Costa Rica and Panama. The geomorphological effects inclu- ded tectonic uplift, liquefaction, landslides, a tsunami, an increased sediment load in the river basins months after the earthquake, and a probable relationship with recent coastal erosion processes. This event was a great lesson for Costa Rica and Panama on its seismic risk, geomorphological dynamics, as well as risk management in a major disaster.

Resumen El terremoto de Limón fue uno de los mayores desastres registrados en Costa Rica y Panamá. Este evento tuvo una magnitud de 7.7 Mw, ocurrió el 22 de abril de 1991 y tuvo su epicentro en las coordenadas 9.685 N y -83.073 W. Este estudio busca determinar los efectos geomorfológicos derivados del terremoto. La metodología consistió en una revisión bibliográfica de los es- tudios técnicos, artículos científicos y mapas realizados sobre el evento sísmico para generar una cartografía y análisis que resuma sus implicaciones geomorfológicas en el Caribe de Costa Rica y Panamá. Los efectos geomorfológicos del terremoto fueron el levantamiento tectónico, la licuefacción, los deslizamientos de tierra, el aumento de la carga de sedimentos en las cuencas fluviales meses después del terremoto, un tsunami y una probable relación con los recientes procesos de erosión costera. Este evento fue una gran lección para Costa Rica y Panamá sobre su riesgo sísmico, la dinámica geomorfológica sísmica, así como la gestión del riesgo en un desastre de gran magnitud.

Geomorphological and hydrological changes induced by the April 22, 1991 Limón, Costa Rica earthquake (Mw 7.7)

Resumen El Terremoto de Limón indujo cambios en la geodinámica externa como: levantamiento cortical, licuación de suelos, asentamientos del terreno e inestabilidad de laderas. Esta investigación se concentra en los cambios hidrológicos y geomorfológicos provocados. La metodología seguida parte de la observación de campo, la cartografía de inestabilidad de laderas, la concentración de materiales sólidos y el análisis comparativo de imágenes satelitales y fotografías aéreas. Se determinó que fueron destruidos alrededor de 140 km2 de cubierta vegetal, lo cual intensificó la escorrentía superficial y la erosión. Aproximadamente 210 millones de m3 de materiales sólidos fueron transportados por los sistemas fluviales. Estos procesos afectaron las cuencas altas y medias primero y luego los abanicos aluviales de piedemonte, con la acumulación de sedimentos y subsecuentemente su remoción hacia aguas abajo, lo cual produjo un proceso de progradación acelerado entre 1992 y 1998.

Abstract The Limón Earthquake induced changes in external geodynamics processes such as: crustal uplift, soil liquefaction, land settlement and slope instability. This research focuses on the hydrological and geomorphological changes. The methodology followed starts from field observation, landslide mapping, concentration of solid materials, and comparative analysis of satellite images and aerial photographs. It was determined that around 140 km2 of vegetation cover were destroyed, which intensified surface runoff and soil erosion. Approximately 210 million m3 of solid materials were transported by fluvial systems. These processes affected the upper and middle basins first and then the alluvial fans at the foothills, with the accumulation of sediments and subsequently their removal downstream, which produced an accelerated progradation process between 1992 and 1998.

30 years later, what did we have learned from the 1991 Limón earthquake in the design of buildings and residences?

Resumen El 22 de abril de 1991, un terremoto de magnitud 7.7Mw generó una gran cantidad de daños en estructuras ubicadas en la zona caribe de Costa Rica. El seguimiento de las normas de diseño sismorresistente disponibles a esa fecha (CSCR 1986), así como las recomendaciones dadas en la normativa actual (CSCR 2010/2014), son empleadas para valorar los daños observados en algunas estructuras, con el objetivo de identificar si los mismos fueron originados por un incumplimiento de la normativa vigente a la fecha o por falta de desarrollo en la misma. En el presente documento se evalúan tres tipologías estructurales mediante casos representativos: edificios de concreto reforzado, estructuras de mampostería de concreto y estructuras sobre bases elevadas. Para dicha evaluación se utiliza el registro fotográfico disponible en el Laboratorio de Ingeniería Sísmica. Todas las fotografías fueron tomadas por miembros del Laboratorio durante campañas de inspección realizadas días posteriores al evento principal.

Abstract On April 22, 1991, an earthquake of magnitude 7.7Mw generated a great amount of damage in the structures located in the Caribbean zone of Costa Rica. The follow-up of the earthquake-resistant design code available at that time (Costa Rican Seismic Code 1986), as well as the recommendations given in the current regulations (Costa Rican Seismic Code 2010/14), are used to assess the observed damage in some structures, to identify if they were caused by a breach of the regulations of that date or due to lack of development in the regulations. In this document, three structural typologies are evaluated through representative cases: reinforced concrete buildings, concrete masonry structures, and elevated structures to be flood resistant. For this evaluation, a photographic record available in the Earthquake Engineering Laboratory was analyzed. All photographs were taken by members of the Laboratory during inspection campaigns carried out days after the main event.

Impact of the 1991 Limón Earthquake on structural design of bridges

Resumen En el presente artículo se describen los principales daños observados en puentes vehiculares como consecuencia del terremoto de Limón de 1991. También se muestra cómo este evento sísmico originó cambios en la normativa que regula el diseño y la construcción de obras civiles en Costa Rica, específicamente el diseño sismorresistente de edificaciones y puentes. Se plantea además que el impacto del terremoto de Limón puede identificarse también en especificaciones internacionales de diseño de puentes, ya que las fallas estructurales ocurridas como consecuencia de este terremoto y otros eventos sísmicos de los años noventa a nivel mundial, motivaron la revisión y modificación de las prácticas constructivas de los puentes en regiones sísmicamente activas.

Abstract This article describes the main damages observed in vehicular bridges as a consequence of the 1991 Limón earthquake. It also shows how this seismic event originated changes in the regulations that govern the design and construction in Costa Rica, specifically the seismic design of buildings and bridges. It is also argued that the impact of the Limón earthquake may also be identified in international bridge design specifications, since the structural failures that occurred as a consequence of this earthquake and other seismic events of the 1990s worldwide, motivated the revision and modification of the construction practices on bridges in seismically active regions.

Limon's earthquake in 1991: resulting reflections from the psychological work carried out by the School of Psychology of the University of Costa Rica

Resumen El artículo es una reconstrucción de la experiencia de apoyo psicológico en la atención de la emergencia por el terremoto de Limón en 1991. Se desarrolla una metodología cualitativa basada en la construcción de memoria colectiva y la sistematización de la experiencia, se crea un dispositivo de reuniones virtuales entre el equipo para la construcción colectiva de la experiencia, los ejes de sistematización, aprendizajes y alcances. La sistematización aborda: antecedentes, el ingreso de la psicología (desde la Escuela de Psicología) y las acciones realizadas durante y luego de la situación del terremoto. Las principales reflexiones establecen que esta experiencia fue fundamental para el trabajo de la Universidad de Costa Rica en materia de emergencias y desastres en el trabajo interdisciplinario, el apoyo y fortalecimiento de sedes regionales en materia de gestión del riesgo y acompañamiento psicosocial, y la integración de diversas instancias para la gestión del riesgo.

Abstract The article is a reconstruction of the experience in psychological support in the emergency attention process after the Limon earthquake in 1991. By making use of a qualitative research method based on construction of collective memory and experience systematization, thus the group sets up virtual meetings in which collective reconstruction of the experience, axes of systematization, lessons learned, and achievements were discussed. The systematization handles: background information, Psychology's entrance (with the School of Psychology), and actions carried out during and after the earthquake took place. Chief reflections establish that this experience was fundamental for University of Costa Rica's work in the emergencies and disasters field, i.e. interdisciplinary work, supporting and strengthening of their satellite campuses in topics of risk management and psychosocial support, and lastly the integration of various instances for risk management.