2013年2月12日朝鲜地下核试验的初步调查结果
赵连锋1 谢小碧2 王卫民3 姚振兴1
1、中国科学院地质与地球物理研究所，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，北京，100085
据外电报道，朝鲜于2013年2月12日在（41.302°N， 129.066°E）进行了第三次也是迄今为止最大的一次地下核爆试验。与朝鲜接壤地区的中国居民对该事件有震感。美国地质调查局（USGS）给出此次事件的震级为M 5.1，中国地震信息网公布的面波震级为Ms 4.9。我们根据中国国家数字地震台网资料，测定了该事件的体波震级mb(Lg)为4.93±0.21，估计了该事件的当量约为8千吨。作为比较，下表一并列出了此次朝鲜核试验与之前于2006年10月9日和2009年5月25日两次地下核试验的参数。
| 事件 |
体波震级mb(Lg) |
当量(kt) |
参考文献 |
| 2006-10-09 |
3.93 |
0.48 |
Zhao et al., 2008 |
| 2009-05-25 |
4.53 |
2.35 |
Zhao et al., 2012 |
| 2013-02-12 |
4.93 |
8.08 |
本研究 |
图1为三次朝鲜核爆在牡丹江地震台（MDJ）的垂直分量波形记录。三次事件的波形极为相似，均具有显著的爆炸震源特征。P波具有尖锐的初至且能量较大。由于震源深度小，周期为3-5 s的Rayleigh面波发育良好。
图1 三次朝鲜核爆在牡丹江地震台(MDJ)垂直分量波形记录
图2为朝鲜核爆在MDJ、SNY和BNX地震台得到的垂直分量振幅谱，其中P波能量高于Lg波的能量。由于此次核爆震级较大，因此具有较高的信噪比。
图2 朝鲜核爆在MDJ、SNY和BNX地震台所记录到的垂直分量记录的频谱
图3是由区域地震台网得到的平均谱比值Pg/Lg，其中红色为核爆炸源的结果，黑色为天然地震事件的结果。结果表明，采用谱比值方法可以有效地识别爆炸震源和天然地震。该结果也证明，此次发生在中朝边界地区的事件确为一次地下核试验。
图3 区域地震台网平均的谱比值Pg/Lg，能够有效地区分爆炸源（红色）和天然地震事件（黑色）
利用我们得到的此次事件的体波震级mb(Lg)与Bowers et al.（2001）的震级与爆炸当量的经验关系可以估计朝鲜核爆的当量，其过程如图4所示。
图4 朝鲜核爆的当量估计
参考文献:
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Zhao, L. F., X. B. Xie, W. M. Wang, and Z. X. Yao. 2008. Regional seismic characteristics of the October 9, 2006 North Korean nuclear test. Bull. Seism. Soc. Am., 98: 2571-2589, doi: 10.1785/0120080128.
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Zhao, L. F., X. B. Xie, W. M. Wang, and Z. X. Yao. 2012. Yield estimation of the 25 May 2009 North Korean nuclear explosion. Bull Seism. Soc. Am., 102: 467-478, doi: 10.1785/0120110163.
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Bowers, D., P. D. Marshall, and A. Douglas. 2001. The level of deterrence provided by data from the SPITS seismometer array to possible violations of the comprehensive test ban in the Novaya Zemlya region. Geophys. J. Int., 146: 425-438, doi 10.1046/j.1365- 246x.2001.01462.x.
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Nuttli, O. W. 1986. Lg magnitudes of selected East Kazakhstan underground explosions. Bull. Seismol. Soc. Am., 76: 1241-1251.
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Ringdal, F., P. D. Marshall, and R. W. Alewine. 1992. Seismic yield determination of Soviet underground explosions at the Shagan River test site. Geophys. J. Int., 109: 65-77, doi 10.1111/j.1365- 246X.1992.tb00079.x.
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Murphy, J. R. 1996. Type of seismic events and their source descriptions. In Monitoring a Comprehensive Test Ban Treaty, E. S. Husebye and A. M. Dainty (Editors), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 225–245.
（中科院地球深部研究重点实验室 赵连锋 姚振兴 供稿）
