朝鲜地下核试验的地震学观测

自2006年至2017年,朝鲜民主主义人民共和国在中朝边界地区的试验场进行了6次地下核试验.本文综合报道根据东北亚地区的宽频带数字地震资料利用地震学方法对这六次地下核爆炸的研究.结果表明,朝鲜地下核试验在区域台网产生的地震记录具有典型浅源爆炸的特征.针对上述资料发展了处理核爆数据的方法并据此得出各次朝鲜核爆的地震学参数,包括事件识别、当量测定、以及震中相对定位等.对6次核爆和4次天然地震P/S类型谱振幅比的统计分析表明,2 Hz以上台网平均谱振幅比可以正确地将朝鲜核爆从天然地震中识别出来,从而有效监测在朝鲜半岛进行的当量大于0.5 kt的地下核试验.同时也发现,建立在体波-面波震级比之上的识别方法不适用于朝鲜核试验场.通过建立中朝边界地区基于Lg波的体波震级系统,计算了各次朝鲜核试验的体波震级m_b（Lg）,并由此估计了它们的地震学当量,其值介于0.5 kt至60 kt之间.由于缺少爆炸埋藏深度的数据,上述当量有可能被低估,因而有必要对深度影响做进一步研究.以第一次爆炸的位置为参考震中,利用Pn波相对走时数据和高精度相对定位方法获得了各次核爆在试验场中的精确定位.

     

近台资料对近震相对定位算法的影响

从地震定位的基本原理出发,分析认为近台资料可用于双差定位算法,但不能用于其他相对定位方法.在此基础上,通过分析和模拟计算表明,应用近台资料时,双差法有可能给出一定精度的地震绝对位置.但仅采用近台资料时,相对位置的误差会比使用远台资料时有所增加.近台和远台资料的联合使用,有利于得到较为精确的定位结果.当震源深度远小于震中距时,如果没有深度震相的参与,只能得到误差较小的震中相对分布,深度的相对位置仍有较大的误差.对2003年新疆伽师地震余震序列中部分余震的重新定位试验,验证了近台资料对双差定位算法的上述影响.     

CTBTO监测台站发展及其对朝鲜6次核试验的监测与分析

概述CTBTO监测系统及发展过程中对朝鲜6次核试验的爆炸记录、分析、判断、声明和应对措施。地震台阵/站是CTBTO监测系统的重要组成部分,随着核证地震台阵/站的不断增加,国际监测系统IMS对朝鲜核试验的定位误差椭圆面积逐渐缩小,从2006年的880 km²降低到2017年的110 km²。通过对朝鲜核爆炸事件的记录、分析和判断,证明了该系统的可靠性、技术能力及其设计价值,即接收和审查特定事件数据,并向禁核试签署国提供高质量数据信息,使其能够做出正确判断。     

2013、2016年两次朝鲜核试验P波和面波信号幅值比差异的观测与分析

2016年1月6日,朝鲜再次进行了地下核试验.和上次2013核试验相比,此次试验震中位置接近,不同震相的平均幅值比却表现出明显的差异：在短周期P波幅值减小的情况下,长周期Rayleigh面波幅值增强,Love面波幅值减小.这给判断两次试验当量的相对大小带来了困难.本文在给出两次试验短周期P波和长周期面波幅值比测量结果的基础上,从地下核爆炸震源机制的角度对观测现象进行分析解释.研究结果表明,虽然各种形式的构造应力源都可以很好地拟合单次试验的长周期面波资料,但只有逆断层形式的构造应力释放能够解释两次试验不同震相幅值比差异现象.这是关于朝鲜核试验震源机制的一个新的发现,对于认识其震源性质具有重要意义.

     

多事件联合与双差地震定位方法研究：以朝鲜核试验定位为例

双差定位法（Double-difference Earthquake Location,简称DD）和多事件联合定位法（Joint Hypocenter Determination,简称JHD）是精确多事件定位中常用的两种方法.对震源机制相近的相邻事件,DD方法利用事件之间的相对到时精准地反演它们之间的相对位置,到时差数据能够利用波形互相关等方法直接测量,但是却无法准确地确定绝对位置;相比之下,JHD方法能够同时反演事件的绝对位置和台站走时校正值.结合两种方法的优点,本文提出一种混合定位方法,同时利用绝对到时数据和到时差数据准确地反演事件绝对位置和台站走时校正.本文利用模拟数据对该方法进行了验证并将其应用于朝鲜核试验定位,结果表明该方法能够有效减小走时计算误差所导致的定位误差.对于朝鲜核试验,相比单次事件+DD定位方法和JHD方法,相对Myers的定位结果定位偏差分别减小45.67%和40.00%.

     

利用区域地震波形振幅包络约束朝鲜地下核试验的埋深和当量

核爆当量和埋藏深度是地下核试验的两个重要参数.根据中国东北地区区域范围内地震台站观测记录,利用Pn,Pg,Sn和Lg波波形,计算水平分量的尾波振幅包络,调查2006年10月9日,2009年5月25日,2013年2月13日和2016年1月6日四次朝鲜地下核试验的爆炸当量和埋藏深度.以牡丹江(MDJ)台站记录为例,对两个水平分量波形进行带通滤波,计算平均波形的振幅包络.最终得到区域地震台站水平分量振幅包络,振幅稳定,包络振幅的变化清晰地显示区域震相的位置.区域震相的时间域振幅包络由震源谱函数、传播效应、台基响应和传递函数及尾波形状函数构成.通过网格搜索的方法,拟合水平分量记录的波形包络,可以获得核爆当量和埋藏深度的估计.结果表明,朝鲜四次地下核试验爆炸当量以时间为序从0.6±0.2kt到3.0±1.5kt,增加至10.0±2.0kt,再降到8.0±2.0kt.2006年核爆的埋藏深度较浅,为150±100m,2009年朝鲜核试验的埋藏深度为350±100m,2013年和2016年朝鲜核试验的深度非常一致,均为500±200m.这些结果与前人的调查结果一致性较高,说明使用单一地震台站时间域水平分量尾波振幅包络是可能同时约束地下核试验爆炸当量和埋藏深度的.     

初始震源深度对双差定位结果的影响分析

选取芦山M7.0地震余震中初始震源深度在10~15 km范围内的地震,通过将震源深度减小5 km、增加5 km和直接固定震源深度的方法,获得不同的震源深度值来作为初始震源深度,采用双差定位法分别对不同初始震源深度地震进行重新定位,并对定位结果的震源位置进行对比分析。通过计算,认为初始震源深度误差对双差定位结果的震中位置影响比较小,但对震源深度结果却存在一定的影响。     

2003年云南大姚两次强震破裂区重叠程度的研究

地震破裂后,破裂区应变能是否已经充分释放.能否在破裂面内再次发生震级接近的地震,是双主震研究的重要问题.通过对2003年云南大姚两个地震序列的双差定位,发现余震区扩展,但两余震区无论在深度上还是在水平位置上基本不重叠.又通过相对定位的方法,发现7月21日主震位于10月16日主震的北西西方向.此外,还通过P波初动极性分析...     

利用相对定位法对爆破事件进行精确定位

通过利用地震定位中的相对定位法对黑龙江省煤矿记录到的几个主要爆破事件进行精确定位,文中以牡丹江地区发生的爆破为例,详细介绍了定位的计算原理、计算方法和计算结果 ,并且与一般定位法相比较,使其在爆破事件的定位精度上得到提高.     

朝鲜核试验相关地震学研究进展及其文献计量学分析

朝鲜自2006年10月9日第一次开展地下核试验以来,分别于2009年5月25日、2013年2月12日、2016年1月6日、2016年9月9日和2017年9月3日相继进行了5次规模较大的核试验.由于核爆炸和天然地震的震源机制不同,可以通过核爆炸产生的地震波来进行核试验的监测,核试验相关地震学研究一直是国内外专家关注的焦点.本文分别从事件定位、性质识别、当量和埋藏深度等几个方面总结了近些年来朝鲜核试验相关地震学的研究进展,并基于文献计量学方法对朝鲜核试验相关地震学研究现状进行分析,综合结果表明,近些年基于朝鲜核试验的相关地震学研究的主要研究方向为核试验定位、当量估算以及震源深度等.     

华北地区小震精定位及构造意义

收集了华北地区2001年10月-2009年9月发生在该区内的7 519次地震事件被166个数字化地震台站记录到的74181条P波和74465条S波到时资料,采用双差定位法对这些小震进行了重新定位,最终得到了5 511次小震的定位结果.结果表明,重新定位后的结果较好地改进了原定位的精度.从平面上来看,重新定位后的小震更加...     

2009年姚安地震序列定位及震源区三维P波速度结构研究

利用2009年7月9日姚安Ms6.0地震序列的到时数据,应用双差层析成像方法,对地震进行了重定位,并反演了震源区的三维速度结构.经过资料选取,共有873次余震事件参加了反演.重定位结果显示,姚安地震余震序列呈WNW向条带状分布,大部分地震的震源深度集中在3-12 km之间.从余震的深度分布随时间的变化推测,姚安Ms6....     

华北地区1900-1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究

本文通过整理世界地震台网1900-1970年世界台站震相报告,对该时期发生在我国华北地区震级5级以上强震的震源位置及震源机制（断层面解）进行了测量.具体开展了以下三点工作：（1）使用1900-1970年之间Shide Circulars（BAASSC,1900-1912）,《国际地震资料汇编》（ISS）和EHB Bulletin的震相到时,对该时间范围内的22个地震事件重新定位,得到了21个地震事件的可靠结果;（2）使用1933年至1970年之间ISS的P波初动,对该时间范围内的15个地震事件求解震源机制解,得到了其中12个地震事件的震源机制解的可靠结果,从而丰富了华北地区基于全球地震台网观测的1900-1970年历史强震目录震源机制资料;（3）基于华北地区地震地质及区域构造应力场研究结果,推断了华北地区M≥5.0的部分缺乏地震资料观测的历史地震断层面参数,并对这种方法推断的断层面参数的可靠性进行了讨论.     

2017年9月23日朝鲜振动事件记录特征分析

2017年9月23日16时29分在朝鲜丰溪里核试验场发生3.4级地震。本文基于中国地震台网对该地震事件的波形记录,分析认为:该事件不是一次简单的单独过程,虽然事件开始时发生爆破,但事件主体是由断层错动产生的天然地震。这次事件是爆破和天然地震相继发生的复合型事件。     

1999年海城-岫岩地震序列的精准定位

1999年11月29日,北京时间12点10分39秒(04:10:39 UTC)在我国辽宁海城-岫岩地区发生了一次Ms5.4地震.这次地震是继1975年2月4日海城Ms7.3地震之后该地区发生的震级最大的一次地震.区域性的辽宁数字地震台网记录了这一序列的前震、主震与 余震.本文运用该台网的记录资料,用双差法对海城-岫岩地...     

2003年新疆巴楚—伽师地震序列的双差法重新定位研究

将近台记录和区域台网数据联合用于双差地震定位算法,对2003年新疆巴楚-伽师MS6.8强震后404个ML≥3.5余震序列进行双差法重新精确定位,并对其进行了理论上的可行性分析. 精定位后定位结果与传统定位方法的原始定位结果进行比较发现：（1）精定位后震中分布图像更加集中,与当地的烈度考察和震源机制解结果更加协调;（2）震源深度优势分布集中在15～25km以内,与当地存在深度为10km以上低速沉积层的地质构造情况相一致;（3）精定位后定位残差由原来的3.94s降为0.24s,水平向估算误差平均可控制在1.1km以内,垂直向估算误差平均可控制在2.4km.