识别地震与爆炸的一个新判据a

魏富胜 许忠淮 郭祥云 赵 永

1）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

2）中国地震台网中心，北京 100045

低震级地动事件性质识别是当前地震检测的一个难点。地震学分析为判定可疑事件的震源类别提供了有效识别方法。从时时域简易的振幅周期测量、到频率域利用整个震相的频谱特征、并进一步扩展到倒谱域的峰值判据，为鉴别人工爆炸与天然地震的震源性质发挥了重要作用。

地震是地下岩石在应力超过破裂强度的巨大应力作用下突然破裂错断。地震因岩层剪切而产生显著的横波。爆炸是爆心瞬时相变的巨大推力激发地球内部的质点振动，源周围激发的弹性波主要为球形压缩纵波。球对称的爆炸源引起的质点初动都是离源方向，S波较弱。天然地震与人工爆炸时物理机理的不同导致了地震波列能量在震相分配上的差异，呈现为地震记录图上各震相波段上振幅大小的分布不同。

依据地震事件的震源机制，借鉴倒谱域峰值判据c的数值分布规律，经过各类震源事件记录波形的特征分析和数值分布统计，在时时域定义了一个对比参量a：

式中，S(t)是速度型垂直向地震波的记录信号。对于区域性地震事件，tS0、tP0分别是直达横波Sg、直达纵波Pg的到时，tS1=tS0+Δt，tP1=tP0+Δt，Δt是积分限的时时窗宽度。k是与地区有关的经验性常量，且≥1。

将分子分母的积分下限设定为积分表达式的纵横波震相波列的到达时刻，实现时时窗分别依附对应震相的同步关联，体现了震相能量释放的物理基础。

为了突显纵横波激发机理的差异，最大限度提取震源物理信息，消除它们的路径介质、仪器频带的共同影响因素，并简化计算，参量a采用了纵横波震相的分式定义形式。试图通过分式的对比功能，在一定程度上消除或降低纵横波传播和记录过程中的共性因素，凸显机理迥异的震源主体因素。

a参量既吸收了振幅比、震级比判据的比较优势，又包含了承载地震波主要能量的体波波列上能量释放按纵横波震相分配的物理差异。为了观察a值对震源类型的依附效应，我们的考察起始于区域性近震事件的记录资料，其震中距分布平小于1000千米。针对同一个地区搜集了近10年来，震级较大，且范围在1.7～5.1级，不同震源类型的22个事件的132个台站宽频带地震仪数字记录，搜集到的最大9次化学爆炸的震级都比其他事件低。对每个台站的速度型、垂直向记录波形计算了a值，每个事件的多台站算术平平a值分布示于图1。数据显示，a零值即a=0的直拟基本上能够将蓝色三角形天然地震与红色圆形核爆及粉红色菱形化爆的人工爆炸事件区分开。这些132个台站记录的22个事件的垂直向波形的a值，化学爆炸事件的误识率最高，达15.4%。可能原因是这些化爆较小，震级都在2级上下。而较大的事件平能正确识别出来。各台站的a平值对事件的正确区分率为93%以上。如果采用每个事件的多台算术平值统计，则22个事件的a值平能按震源类型把事件区分开。

分析表明，时时域参量a具有人工爆炸与天然地震的震源性质依附功能，显示其震源识别的判据效能。a零值直拟能够把人工爆炸与天然地震区分开，地震的a值是大于零的正值，爆炸a值为负值。

图1 同一地区22个不同震源类型事件的a平值分布