New constraints on crustal deformation within the Puerto Rico-Virgin Islands microplate using two decades of GPS data

Abstract

Observations from Global Positioning System (GPS) along the northeastern region of the Caribbean Plate Boundary Zone have been used to evaluate crustal deformation in the Puerto Rico and Virgin Islands (PRVI) microplate for more than two decades. This includes 29 continuous GPS sites and 16 campaign GPS sites in the PRVI region. GPS data from this epoch extends time series by 6 to 10 years of observations from previous measurements. All data was processed with GIPSY-OASIS II (v.6.4) using a precise point positioning approach in IGS08 reference frame. GPS-derived velocities of 41 sites were used to define the relative motion of the PRVI block with respect to both North America and Caribbean plates. In this study we use average residual velocities of GPS sites to estimate the PRVI block rate of motion of 1.97 ± 0.83 mm/yr towards N81.1°W ± 38.4° with respect to the CA plate. Sites placed within the PRVI block behave differently to sites in stable Caribbean plate, thus confirming the separate identity of the PRVI block. The F-ratio test and baseline lengths changes were calculated in order to evaluate the PRVI block rigidity and to set additional constraints on intraplate deformation. We have obtained results that suggest internal deformation within the PRVI block in southwestern Puerto Rico using sites at both sides of the potential fault system in the southwestern part of the Island. We also re-examine the western boundary of PRVI block located between Hispaniola and Puerto Rico. This GPS dataset combined with seismic data can contribute in future assessments of earthquake and tsunamis hazards for Puerto Rico and the northeastern Caribbean.

Las observaciones del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por sus siglas en inglés) a lo largo de la zona fronteriza al noreste de la placa del Caribe se han utilizado para evaluar la deformación de la corteza en la microplaca de Puerto Rico e Islas Vírgenes (PRVI) durante más de dos décadas. Esto incluye 29 estaciones de GPS continuas y 16 estaciones de GPS episódicas o de campaña en la región de PRVI. Los datos de GPS para esta época amplían las series de tiempo de 6 a 10 años de observaciones de mediciones previas. Todos los datos se procesaron con GIPSY-OASIS II (v.6.4) utilizando la técnica de posicionamiento de punto preciso en el marco de referencia IGS08. Las velocidades derivadas de GPS para 41 estaciones se usaron para definir el movimiento relativo del bloque PRVI con respecto a las placas de Norteamérica y el Caribe. En este estudio utilizamos las velocidades residuales de las estaciones de GPS para estimar la velocidad de movimiento del bloque PRVI de 1.97 ± 0.83 mm/yr hacia N81.1°O ± 38.4° con respecto a la placa del Caribe. Las estaciones ubicadas dentro del bloque PRVI se comportan de manera diferente a las estaciones en la placa estable del Caribe, lo que confirma la identidad separada del bloque PRVI. Se realizó la prueba de relación F y se calcularon los cambios en longitudes de líneas base para evaluar la rigidez del bloque PRVI y establecer restricciones adicionales sobre la deformación interna. Hemos obtenido resultados que sugieren una deformación interna dentro del bloque PRVI en el suroeste de Puerto Rico utilizando estaciones a ambos lados del sistema potencial de fallas en la parte suroeste de la isla. También reexaminamos el límite occidental del bloque PRVI ubicado entre la Española y Puerto Rico. Este conjunto de datos de GPS combinado con datos sísmicos puede contribuir en evaluaciones futuras de los riesgos de terremotos y tsunamis para Puerto Rico y el noreste del Caribe.