爆破当量研究综述

利用地震学方法估算爆破当量,一直以来都是地震学研究的难点之一。影响当量估算的因素很多,如震源特征、事件埋深、传播路径、能量衰减、地壳结构的不均匀性,等等。想要精确估算特定事件的当量,除了要克服以上各种困难外,还需选择合适的当量经验公式。当量与事件所释放的能量直接相关,震级在一定程度上可以反映能量的大小。目前使用的当量估算公式主要是震级-当量关系公式,其中,有利用体波震级、面波震级以及尾波估算当量的,各有利弊。本文的主要目的是总结目前存在的当量估算公式,并对其影响因素做简单分析。重点描述地下核试验当量估算,汇总了历次朝鲜核试验的信息。     

核试验监测的地震学研究综述

侦察探测核爆事件,评估核爆信息等核试验监测工作,对评估核爆威力、研究核爆炸现象以及各种破坏因素的变化规律有着重要意义.地震学提供了核试验监测中关键的研究手段.核试验地震学监测研究主要包括核试验识别、定位、埋深、震级和当量的估计等内容.根据近半个世纪以来核试验方式的变化和技术的发展,介绍和总结了核试验监测中相关研究进展状况,主要包括事件定位、判别、震级测定、当量和埋深估计等地震学观测、理论和方法.     

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.     

利用相对静力学强度测定1998年5月11日印度核爆的当量

核爆当量是核试验的重要参数之一. 许多地震学家对1998年5月11日在印度Pokhran地区的核试验(POK2)进行研究,给出了(12～60)kt的当量估计,近5倍的估计偏差引起了较为广泛的关注. 基于全球数字地震台网宽频带体波资料,我们通过波形反演计算等效震源模型参数,包括静力学强度ψ∞、特征频率k、以及震源深度h和P波在自由表面的反射系数rpp,并利用相对的静力学强度估算了POK2事件的当量. 我们发现Lay［1］在美国Nevada试验场(NTS)获得的相对静力学强度与当量的经验公式更适合印度核试验当量估计,并据此计算了这次试验的当量约36kt. 这一结果支持1998年5月11日印度核试验的总当量低于60kt的观点.     

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.     

2019年3月江苏响水化工厂爆炸当量的估计

2019年3月21日江苏盐城响水化工厂发生爆炸,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.人们很关心这次爆炸的规模以及它相当于多大当量的炸药爆炸.随着观测资料的增多与地震学方法的发展,利用地震学方法估算爆炸当量成为可能.本文收集了广岛核爆事件、美国化学爆炸试验、长白山人工震源勘探、朝鲜六次核试爆资料和前人研究成果,讨论了爆炸当量与爆炸所产生地震震级的关系,计算了爆炸能量转换地震波能量的比例.当某次爆炸发生时,如果其产生的地震事件被台站记录到,我们可以估算地震波的能量.进而根据地震波能量在爆炸总能量中的比例,估算爆炸事件释放的能量.本研究估计江苏响水爆炸事故所释放炸药量约为2.8~8.5tTNT炸药.     

利用波形持续时间估算新疆地区中小地震震级

持续时间震级是常规震级类型之一,主要适用于区域地震台网。目前,国内多个地区已有持续时间震级经验公式,但中小地震频繁的新疆地区却没有较适用的经验公式。为了更好地把握新疆地区中小地震的震级,使用新疆测震台网数据,利用地震波形振动持续时间估算震级,对新疆地区2019年8月—2020年12月发生的225个M 2.0—4.0中小地震事件进行统计分析,将各事件持续时间与震级进行散点分析及对数拟合,得到新疆地区持续时间—震级规律与经验公式以及震级与持续时间的对照表。     

基于海拉尔台阵资料的爆炸事件震级测定和当量估计

2016年1月6日、2016年9月9日和2017年9月3日在东北亚地区发生了三次爆炸事件。使用海拉尔地震台阵资料，拾取该三次爆炸事件的P波和Lg波的振幅，计算振幅谱、测量震级并估计当量。振幅拾取和振幅谱计算结果表明，使用Lg波第三峰值振幅方法计算三次事件的短周期体波震级m_b(Lg)，结果依次为4.33±0.05,4.56±0.4和5.60±0.03。2017年事件的Lg波的低频成分比前两次事件的更为发育，振幅相对更大，这种现象可能是由2017年事件的爆炸破坏机制或爆炸技术流程不同所致。采用新的国家标准计算短周期体波震级m_b(P)，三次爆炸事件的震级依次为5.3±0.1,5.6±0.1和6.1±0.1。将m_b(P)和m_b(Lg)通过震级-当量经验公式计算得到的当量结果平均值作为最终当量结果，则三次事件的爆炸当量依次为(14.4±4.3),(34±11.6)和(190.4±45.4) kt,2017年爆炸事件能量约为2016年9月事件的5.6倍，约为2016年1月事件的13.2倍。     

爆炸当量估算的初步研究

爆炸当量是评估爆炸能量的重要参数,快速估算爆炸当量对于有效开展应急救援工作至关重要。收集攀枝花铁矿爆破、宁夏煤矿爆破、河南汝阳钼矿爆破等矿山爆破资料,得到爆破的地方性震级M_L与爆炸当量Y之间的经验关系,并据此估算2019年7月19日河南省三门峡市气化厂爆炸事故的爆炸当量为16 t左右。     

核爆与地震的区域记录特征分析

<正>检测与识别地下核爆炸,是军控核查中的重要问题之一。在各类识别方法中,地震学方法是最主要的,识别小当量核爆炸的研究,目前已成为核爆识别的重要研究内容之一。2009年5月25日8点54分朝鲜发生了震级ML4.9的核爆事件,采用小波变换分析了该事件及附近地区发生的多个天然地震记录的时频特征,计算了该事件倒谱的特征并与天然地震的倒谱进行了比较,计算了该事件Rg波的波谱并由此估算了这次     

Discrimination Between Nuclear Explosions and Earthquakes: An Application of Wigner Distribution

In this paper,the nonstationary theory of Wigner Distribution is used to discriminate between underground nuclear explosions and natural earthquakes.Five underground explosions in Kazakhstan region and seven regional earthquakes in its adjacent areas have been analyzed.The result shows that the transient spectra of underground nuclear explosions are concentrated in the frequency range of 5-10 Hz,while the transient spectra of natural earthquakes are distributed widely from lower frequency to higher frequency.The transient frequency of nuclear explosions shows linearity in the first stage(0相似文献   

Application of Network-averaged Teleseismic P-wave Spectra to Seismic Yield Estimation of Underground Nuclear Explosions

—?A set of procedures is described for estimating network-averaged teleseismic P-wave spectra for underground nuclear explosions and for analytically inverting these spectra to obtain estimates of m _b /yield relations and individual yields for explosions at previously uncalibrated test sites. These procedures are then applied to the analyses of explosions at the former Soviet test sites at Shagan River, Degelen Mountain, Novaya Zemlya and Azgir, as well as at the French Sahara, U.S. Amchitka and Chinese Lop Nor test sites. It is demonstrated that the resulting seismic estimates of explosion yield and m _b /yield relations are remarkably consistent with a variety of other available information for a number of these test sites. These results lead us to conclude that the network-averaged teleseismic P-wave spectra provide considerably more diagnostic information regarding the explosion seismic source than do the corresponding narrowband magnitude measures such as m _b , M _s and m _b (L _g ), and, therefore, that they are to be preferred for applications to seismic yield estimation for explosions at previously uncalibrated test sites.     

Regional coda magnitudes of underground nuclear explosions

The concept of determining magnitudes, M_τ, of regional events (Δ < 1000 km) by means of coda-duration measurements is re-examined by using short-period vertical-component seismograms from Nevada Test Site explosions. The duration is specified as the time interval between the expected arrival of the S-wave and the time when coda waves fall and stay below 80 μm peak-to-peak ground displacement. The suggested procedure requires that for M_τ = 4.0 the coda duration at a distance of 100 km is 120 s. The adaptivity of the method is examined in terms of the single-station magnitude scatter, and with respect to the potential accuracy of the yield estimation of the explosions.The derived magnitude formula for underground nuclear explosions in granite is of the form: M_τ =0.18+0.001Δ+1.79 log τ+C_s, where C_s is a station correction coefficient for non-WWNSS stations.     

不同模型下爆炸源和层裂源的 Lg波特性研究

地下核爆炸区域及远区地震波信号中,有二次源即层裂源的贡献,其对区域震相Lg波具有调制作用.本文利用理论地震图数值模拟方法,分析爆炸源和层裂源在3种典型介质速度模型下的区域震相特征,得到了爆炸源和层裂源所激发的Lg波与介质速度模型的关系,并结合CLVD源所激发的S波随震中距的演化过程,对Lg波的形成机制进行了阐述.结果表明,CLVD源是激发地下核爆炸低频Lg波的主要因素.      

Source time-function as discriminant using empirical Green’s function

Since the sign up of CTBT (Comprehensive Test Ban Treaty), the nuclear monitoring and distinguishing has gained great attention by the treaty countries. Seismology is one of the primary technical means available for monitoring compliance to a CTBT. However, there does not exist a single criterion, so far, that can effectively distinguish explorations from earthquakes. It has been known that source time function (abbreviated to STF) of an underground nuclear explosion contains important p…     

Source parameters of some presumed Semipalatinsk underground nuclear explosions

Summary Short-period vertical-componentP-wave spectra of seven presumed Semipalatinsk underground nuclear explosions, recorded by the Swedish seismic station network, are investigated. The events considered have closely spaced foci and cover the magnitude range fromm _b=5.5 tom _b=6.6. Spectra of six of these explosions show pronounced minima, varying from about 1.5 to 1.8 cps, which could be explained as principle minima due toP-pP interference. Supposing a nearsurfaceP-wave velocity at the test area of 4 km/sec, the shot depths are estimated to vary roughly from 750 to 1350 m. In order to obtain an estimate of the yield, the observed spectra are compared withHaskell's theoretical source spectra. For four events, relative yield estimates fit well the predicted values for explosions fired in a granitic medium. The behaviour of the remaining three explosions is discussed in detail.     

Yield Estimation for Semipalatinsk Underground Nuclear Explosions Using Seismic Surface-wave Observations at Near-regional Distances

—?A statistical procedure is described for estimating the yields of underground nuclear tests at the former Soviet Semipalatinsk test site using the peak amplitudes of short-period surface waves observed at near-regional distances (Δ < 150 km) from these explosions. This methodology is then applied to data recorded from a large sample of the Semipalatinsk explosions, including the Soviet JVE explosion of September 14, 1988, and it is demonstrated that it provides seismic estimates of explosion yield which are typically within 20% of the yields determined for these same explosions using more accurate, non-seismic techniques based on near-source observations.