研究快报：2016年1月6日朝鲜核试验定位、识别和当量估计的初步调查结果
赵连锋1 谢小碧2 王卫民3 郝金来1 姚振兴1
1.中国科学院地质与地球物理研究所，中科院地球与行星物理重点实验室，北京，100029
2.美国加州大学圣克鲁兹分校地球物理与天体物理研究所，圣克鲁兹，CA95064
3.中国科学院青藏高原研究所，大陆碰撞与高原隆升重点实验室，北京，100085
据媒体和监测部门报道，北京时间2016年1月6日上午9时30分，朝鲜境内发生一次里氏震级5.0左右的地震事件，震源深度为0公里。随后朝鲜政府宣布成功进行第一次氢弹试验。
根据中国国家地震台网和全球地震台网的区域波形资料，我们对此次朝鲜核试验进行了快速定位、识别、震级计算和当量估计的研究。利用来自45个台站的59个Pn波数据的互相关，采用相对定位方法，确定了朝鲜2016年核爆的位置是[41.3001±0.0007°N, 129.0716±0.0012°E]， 位于2009年和2013年核爆的西北方向，距离均为0.88±0.13 km（图1）。
为了区分核爆和天然地震，我们比较了朝鲜地下核试验与邻近区域的4次天然地震的振幅特征。根据大陆路径台站的垂直位移记录，计算了Pg/Lg，Pn/Lg和Pn/Sn的傅立叶频谱比，并用其台网平均值作为区分地震和核爆事件的依据。图2所示为Pg/Lg，Pn/Lg和Pn/Sn谱比值与核爆和地震事件的对应关系。其中红色和黑色分别为核爆和地震数据。结果表明，2016年1月6日发生在朝鲜的事件明显落入爆炸震源的群组，是一次人为爆炸事件。
为了确定此次朝鲜核爆的地震学当量，我们使用中国东北及邻近地区宽频带高分辨率的Lg波衰减模型（Zhao et al., 2010）计算Lg波震级。然后选择修正的、完全耦合的震级与当量关系式，得到2016年1月6日朝鲜核试验的Lg波体波震级mb为4.67，相应的地震学当量为3.58千吨（图3）。
图1 朝鲜核试验场的地表地形图。图中标出4次核爆的位置，其中黄色为已知的前3次核爆的位置，蓝色标志为美国地质调查局USGS给出的第4次核爆的位置，红色标志是我们的定位结果。
图2 用于识别核爆与天然地震事件的Pg/Lg，Pn/Lg和Pn/Sn频谱比，红色结果来自核爆源，黑色结果来自天然地震事件。
图3（a）用于震级测量的中国国家地震台网的台站（实心圈）和全球地震台网的台站（方块），以及用于标定台网的区域地震事件（十字丝）的位置。图中还包括朝鲜核试验场（红色实心五角星）和3个已知当量用于地震测深的化学爆炸事件（空心五角星）。路径Q值取自Zhao et al. （2010）。（b）用于估算朝鲜核试验当量的经验震级-当量关系曲线。实线为以大量数据为基础的关系曲线，虚线为少量数据支持的延伸线；NKT1-4依次为2006年、2009年、2013年和2016年朝鲜4次核试验，空心五角星表示3个已知当量的人工爆炸事件。
参考文献：
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Zhao, L. F., X. B. Xie, W. M. Wang, J. H. Zhang, and Z. X. Yao (2010). Seismic Lg-wave Q tomography in and around Northeast China, J. Geophys. Res. 115, B08307, doi: 10.1029/2009JB007157.
