赵连锋1 谢小碧2 何熹1 赵旭1 姚振兴1 
1.中国科学院地质与地球物理研究所，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行星物理研究所，圣克鲁兹，CA95064 

　　国家地震台网测定：09月03日11时30分在朝鲜 (疑爆) (北纬41.3度，东经129.1度)发生6.3级地震，震源深度0公里。由其产生的地震波在中国东北和华北的部分地区产生了强烈震感。事件发生之后一个小时，朝鲜政府宣称这是该国进行的可装载在洲际导弹上的氢弹试验，并取得了成功。这是朝鲜进行的第六次核试验，爆炸威力远大于前。鉴于该事件在国际政治以及中国周边安全方面的重要影响，我们根据中国国家地震台网和全球地震台网的区域波形资料，对该事件的性质进行了快速的地震学鉴别，并进行了震级和爆炸当量估计的研究。 

　　图1将该次事件与之前5次朝鲜地下核试验在牡丹江地震台（MDJ）的地震记录进行了对比，发现波形高度相似，均具有P波能量较强，Lg波能量较弱，S波不发育，3-5 s范围内短周期Rayleigh面波能量强等特征，显示出显著的浅源爆炸特征。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次天然地震和位于半岛东南端2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所示为核爆与地震事件所具有的频谱比特征，其中红色和黑色分别为核爆和邻近地震数据，蓝色为2017年9月3日事件，绿色是距离试验场较远但位于朝鲜半岛地体的2次地震事件。结果表明，本次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。 

　　为了确定此次朝鲜地下核试验的地震当量，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）得到2017年9月3日朝鲜核试验的Lg波体波震级mb为5.56。 然后通过完全耦合的Bowers, et al. (2001) 的震级-当量公式得到相应的地震学当量为56 kt (千吨)（图3），误差范围为30 - 80 kt。由于缺乏实际的震源深度信息，这一结果是基于埋藏深度符合正常的当量-深度比例关系得到的估计值。为了防止核泄露造成环境污染，较大当量的地下核试验通常深埋。实际的核装置的地下埋藏模型包括平硐、斜硐和平硐+竖井模型，如图4所示。此次核试验的当量较大，我们推测为平硐+竖井的埋藏方式。根据卫星图片显示的朝鲜核试验场堆积的土方量，推测挖掘深度可能达到1000 – 2400 m。这样，根据震级-深度-当量的经验关系（Zhang and Wen, 2013），此次朝鲜核试验的当量估计范围扩展到100 - 200 kt，如图5所示。 

　　图1 朝鲜6次地下核试验在牡丹江地震台（MDJ）的重直分量速度记录。 

图2 核爆与天然地震事件频谱比的比较。（a）为单一事件单台得到的Pg/Lg结果和对台网的平均值。（b）-（d）为不同事件Pg/Lg，Pn/Lg，和Pn/Sn频谱比的台网平均值，红色曲线来自历史核爆，黑色和绿色曲线为天然地震，蓝色曲线来自2017年9月3日的事件。该事件显然落入爆炸事件的群组。 

图3用于估算朝鲜核试验当量的经验震级-当量关系曲线。其中实线部分为以大量数据为基础的关系曲线，虚线段为少量数据支持的延伸线；NKT1-5为5次历史朝鲜地下核试验，NKT6为本次爆炸事件。图中红色实心五角星是3个已知当量的化学爆炸事件。 

图4核试验地下埋藏模型。

图5朝鲜地下核试验的深度和当量估计。 

参考文献