王婷婷 邊銀菊

（中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所）

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振幅衰減特性在地震與爆破識(shí)別中的應(yīng)用

（中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所）

基于小震級(jí)地震與爆破事件， 從快速識(shí)別要求出發(fā)， 分析了P波初動(dòng)振幅AI和P波最大振幅AP分別與S波最大振幅AS的幅值比判據(jù)及其對(duì)事件的識(shí)別能力． 考慮到傳播路徑對(duì)地震與爆破各振幅的影響， 選用合理的振幅隨距離衰減公式， 分別研究了P波、 S波各振幅隨震中距的衰減特征， 結(jié)果顯示爆破振幅衰減比地震快； 在100 km處進(jìn)行衰減校正后重新計(jì)算P波與S波幅值比， 得到經(jīng)過衰減校正后的幅值比AI/AS正確識(shí)別率從84%提高到98%，AP/AS正確識(shí)別率從92%提高到100%， 表明經(jīng)衰減校正后的幅值比判據(jù)可以更好地應(yīng)用于小震級(jí)地震與爆破的識(shí)別中．

地震 爆破 振幅衰減 幅值比 事件識(shí)別

引言

在地震與爆破的眾多識(shí)別判據(jù)中， P/S幅值比的研究最為深入和應(yīng)用最為廣泛. 該判別量可分為同一頻段內(nèi)P波與S波幅值比、 同一震相低頻與高頻幅值比， 以及不同震相高頻與低頻幅值比等. 到目前為止， P/S幅值比仍是識(shí)別天然地震與地下核爆破的有效判據(jù)． Zhao等（2008）通過對(duì)朝鮮2006年10月9日核爆分析， 得到在頻率大于2 Hz時(shí)， 臺(tái)站記錄的平均P/S譜比（Pg/Lg， Pn/Lg， Pn/Sn）可將核爆與附近的地震完全分開． Shin等（2010）分析2009年朝鮮第二次核爆與附近的兩次地震垂直向記錄在0.5—15 Hz的Pn/Lg比值， 得到大于4 Hz時(shí)可將兩類事件完全分開． Chun等（2011）分析不同臺(tái)站記錄到的朝鮮2006和2009兩次核爆與中朝邊界地震的Pg與Lg的傅里葉譜比值， 發(fā)現(xiàn)3—11 Hz內(nèi)地震與核爆破的識(shí)別效果好．

由于地震波的振幅隨著傳播距離的增大而不斷衰減， 因此， P/S幅值比對(duì)傳播路徑具有較強(qiáng)的依賴性， 通常需要進(jìn)行路徑校正才能更好地應(yīng)用于事件性質(zhì)識(shí)別中． 最常用的校正方法是基于一維幾何擴(kuò)散的振幅隨震中距衰減校正． 也有研究考慮傳播路徑上的地形起伏、 地殼厚度以及傳播介質(zhì)結(jié)構(gòu)等特征， 建立了包含傳播路徑上的地形、 地殼結(jié)構(gòu)等影響因素在內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)校正方法、 小區(qū)域平均和克里金方法等（Rodgersetal， 1999； Fisk, Bottone， 2002； 潘常周等， 2007a）． MDAC（magnitude and distance amplitude correction）將震源、 臺(tái)站校正、 傳播路徑考慮在內(nèi)， 對(duì)每個(gè)地區(qū)都需要用大量的震相資料進(jìn)行反演， 以消除震源大小和傳播距離對(duì)P/S判別量的影響（Tayloretal， 2002; Walteretal, 2005； Cheetal， 2007； Fisketal, 2008, 2009; Pasyanos, Walter, 2009; Hong, Rhie, 2009； Pasyanos, 2010; Taylor, 2011）， 從而取得了較好的事件識(shí)別效果． 以上關(guān)于P/S幅值比的研究及校正大部分基于大震級(jí)事件. 潘常周等（2007b）將P/S幅值比應(yīng)用于小震級(jí)事件識(shí)別中， 用R=a+blgΔ+cΔ描述P/S震相比對(duì)震中距的依賴性， 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行震中距校正， 減小了P/S幅值比對(duì)震級(jí)的依賴性．

本文在著重分析小震級(jí)事件的幅值比判據(jù)， 包含P波初動(dòng)振幅與S波最大振幅比值（AI/AS）以及P波最大振幅與S波最大幅值比值（AP/AS）的基礎(chǔ)上， 分別研究地震與爆破的P波、 S波振幅隨震中距的衰減特性， 并對(duì)振幅進(jìn)行衰減校正， 最后對(duì)比分析衰減校正前后的P/S幅值比的識(shí)別能力．

1 資料

本文共選取了首都圈29個(gè)爆破和33個(gè)地震事件， 爆破震級(jí)范圍為ML1.0—2.1， 地震震級(jí)范圍為ML1.3—3.2． 所選事件保證至少有3個(gè)以上臺(tái)站的記錄， 剔除諸如P波最大振幅與噪聲水平相當(dāng)?shù)妮^差記錄， 最終共有59個(gè)臺(tái)站的661條波形記錄. 其中爆破記錄185個(gè)， 地震記錄476個(gè)， 經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)所選記錄的最大震中距為180 km. 所選爆破、 地震、 臺(tái)站及傳播路徑分布如圖1所示． 為研究方便， 本文對(duì)文中所選的33次地震和29次爆破按發(fā)震時(shí)間先后順序分別進(jìn)行編號(hào)．

圖1 本文所選爆破、 地震事件、 臺(tái)站及傳播路徑示意圖

2 垂直向P波與S波幅值比

從快速識(shí)別要求出發(fā)， 通過人機(jī)交互方式量取爆破和地震垂直向的P波初動(dòng)振幅AI、 P波最大振幅AP和S波最大振幅AS（王婷婷， 邊銀菊， 2011）， 此處P波最大振幅和S波最大振幅分別為震相Pg和Sg的最大幅值． 由于本文地震與爆破事件震級(jí)較小， 可用的臺(tái)站資料較少， 故選用多種儀器記錄． 其中， 寬頻帶儀器記錄有468個(gè)， 甚寬頻帶儀器記錄有12個(gè)， 短周期儀器記錄有124個(gè)， 井下短周期儀器記錄有51個(gè)． 本文所測(cè)事件的P波初動(dòng)振幅、 P波和S波最大振幅的優(yōu)勢(shì)頻率為3—5 Hz， 不超過2—10 Hz的范圍， 而2—10 Hz處于短周期和井下短周期儀器頻率特性的平坦區(qū)域， 也處于寬頻帶和甚寬頻帶儀器頻率特性的平坦區(qū)域， 因此， 不同頻帶儀器對(duì)本文幅值影響較?。?/p>

理論上認(rèn)為爆破是簡(jiǎn)單的膨脹源， 有較強(qiáng)的P波群， 而剪切S波是傳播路徑復(fù)雜等影響下所產(chǎn)生的， 故相對(duì)較弱； 而在地震的發(fā)生過程中， 巖石要發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)， 大多數(shù)地震的S波較P波發(fā)育（趙永等, 1995; Yildirimetal, 2011）， 因此一般來說爆破的P波與S波最大振幅比要大于地震． 但在實(shí)際爆破波形記錄中， 并不是所有的記錄都有較強(qiáng)的P波群和較弱的S波群， 這可能由于放炮方式（比如并排放炮式等）以及傳播介質(zhì)復(fù)雜等因素， 使得有些記錄S波組也比較發(fā)育； 而對(duì)于地震來說， 由于震源錯(cuò)動(dòng)方位的影響， 也不一定是每個(gè)地震記錄都有較強(qiáng)的S波群． 如圖2a所示， 2003年5月10日爆破， XBZ臺(tái)站的記錄有著較強(qiáng)的P波及較弱的S波， 而CHC臺(tái)站的記錄情況則相反， 且單憑CHC臺(tái)的P、 S波記錄情況， 很難判定其事件類型； 又如圖2b所示， 2003年6月19日地震， LBP臺(tái)站記錄的S波較強(qiáng)， P波較弱， 而SHC臺(tái)站記錄的P波較強(qiáng)， 尤其是垂直向P波最大振幅大于S波．

圖2 2003年5月10日爆破波形（左）和2003年6月19日地震波形（右）

本文求取每一條波形記錄的P波初動(dòng)振幅與S波最大振幅比值（AI/AS）、 P波最大振幅與S波最大振幅比值（AP/AS）后， 再對(duì)各臺(tái)站記錄的幅值比結(jié)果進(jìn)行算術(shù)平均， 以減弱臺(tái)站方位以及震中距引起的差異（邊銀菊等， 2012）． 最終得到的62個(gè)事件的AI/AS和AP/AS分布如圖3所示． 由于本研究需對(duì)所得到的幅值比值均取以10為底的對(duì)數(shù)， 為方便表述， 文中提到AI/AS和AP/AS時(shí)均省略了對(duì)數(shù)符號(hào)． 從圖3可看出， 研究區(qū)大部分爆破的AI/AS值大于-0.3，AP/AS的值大于-0.02； 而地震的AI/AS值小于-0.3，AP/AS值小于-0.02． 對(duì)于AI/AS共有5個(gè)爆破和5次地震誤識(shí)， 正確識(shí)別率為84%；AP/AS有4個(gè)爆破和1次地震誤識(shí)， 正確識(shí)別率為92%．

3 振幅衰減特性及衰減校正

3.1 振幅隨震中距衰減特性

振幅是地震波的動(dòng)力學(xué)特征之一， 其大小代表地震波能量的大小， 其變化反映的是波動(dòng)能量的變化， 也是震源、 波的傳播路徑及介質(zhì)物性等因素共同作用的結(jié)果． 地震波的振幅隨傳播距離（時(shí)間）的增大而不斷衰減， 振幅的衰減既隨傳播時(shí)間的不同而變化， 又隨頻率的不同而變化， 高頻成分比低頻成分衰減得更快， 主頻向低頻方向移動(dòng)． 從快速識(shí)別出發(fā)， 本文僅對(duì)地震波的速度記錄在時(shí)間域量取各震相振幅， 并研究其衰減特性．

本文參考王碧泉等（1999）對(duì)中國(guó)華北地區(qū)峰值加速度衰減特性的分析， 采用Peng等（1985）所用的振幅隨距離衰減擬合公式分別研究了AI，AP，AS隨震中距的衰減， 其公式為lgA=a+bMS+clgR+dR. 其中,bMS項(xiàng)和clgR項(xiàng)分別表示震級(jí)和震中距對(duì)地震動(dòng)參數(shù)的影響，dR項(xiàng)代表地震波在地殼介質(zhì)傳播中的內(nèi)摩擦損耗（陳運(yùn)泰等， 2000）． 我們將式中面波震級(jí)替換為近震震級(jí), 有l(wèi)gA=a+bML+clgR+dR. 其中：A為垂直向速度記錄振幅值，ML為近震震級(jí)，R為震中距（km）；a，b，c，d為未知系數(shù)， 其可用振幅隨震中距變化的數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合得到．

圖4 爆破（a）與地震（b）振幅（AI， AP， AS）隨震中距的衰減特性

用上述資料及公式， 研究爆破與地震振幅（AI，AP，AS）隨震中距的衰減特性， 其衰減擬合曲線如圖4所示． 可以直觀看出： 爆破資料的震中距較為集中， 大多集中在40—80 km處; 而地震資料較多， 震中距分布也較為均勻一些． 計(jì)算6條衰減曲線的平均殘差平方, 得到擬合殘差如表1所示， 然后進(jìn)行檢驗(yàn)分析， 得出這6個(gè)擬合公式均可以通過顯著水平為0.05的F檢驗(yàn)．

圖5 爆破（a）與地震（b）衰減校正后的振幅值

表1 不同振幅的擬合殘差 Table 1 Fitting residual of different amplitudes

3.2 振幅衰減校正

對(duì)各振幅用得到的衰減擬合曲線進(jìn)行衰減校正， 取距離R0為100 km， 將不同距離R上的振幅值都校正到距離R0處， 即AR校正后=AR校正前+（A100理論-AR理論）． 通過100 km處衰減校正重新得到的地震與爆破的P波初動(dòng)振幅、 P波最大振幅、 S波最大振幅值隨震中距變化如圖5所示. 可以看出， 校正后的振幅值隨震中距變化較小， 較好地消除了振幅的衰減影響， 達(dá)到了本文衰減校正所預(yù)期的結(jié)果．

3.3 衰減校正后的幅值比

為了得到衰減校正后的幅值比， 同樣， 我們計(jì)算衰減校正后各臺(tái)站記錄的AI/AS、AP/AS值， 并對(duì)每個(gè)事件不同臺(tái)站的判據(jù)值進(jìn)行平均, 如圖6所示． 通過逐點(diǎn)計(jì)算閾值法得到研究區(qū)衰減校正后爆破與地震AI/AS判據(jù)的閾值為-0.52，AP/AS判據(jù)的閾值為-0.15． 從圖6和表2可以看出： ① 經(jīng)過衰減校正后， 幅值比判據(jù)的識(shí)別率提高了．AI/AS識(shí)別錯(cuò)誤1次地震， 正確識(shí)別率為98%； 而AP/AS則全部識(shí)別正確， 正確識(shí)別率為100%． ② 比較圖6與圖3也可看出， 經(jīng)過衰減校正后的幅值比同類特征更加聚集， 兩類分離程度也有所增大． 因此上述兩個(gè)幅值比判據(jù)相對(duì)衰減校正前的識(shí)別效果和識(shí)別可信度都有所提高， 說明對(duì)幅值比判據(jù)進(jìn)行衰減校正是有必要的．

圖6 衰減校正后的AI/AS值（a）和AP/AS值（b）

判據(jù)地震總數(shù)爆破總數(shù)衰減校正前地震誤識(shí)個(gè)數(shù)爆破誤識(shí)個(gè)數(shù)正確識(shí)別率衰減校正后地震誤識(shí)個(gè)數(shù)爆破誤識(shí)個(gè)數(shù)正確識(shí)別率AI/AS33295584%1098%AP/AS33291492%00100%

4 衰減曲線對(duì)未知事件性質(zhì)的應(yīng)用

對(duì)于未知性質(zhì)的事件， 我們無法確定究竟是用地震還是爆破衰減擬合曲線進(jìn)行校正， 因此我們只能分別用地震與爆破的衰減曲線對(duì)未知事件進(jìn)行衰減校正， 并分析校正后的幅值比結(jié)果． 將62個(gè)事件作為未知屬性樣本， 分別用爆破與地震的衰減曲線進(jìn)行校正， 繪制校正后判據(jù)值如圖7所示.

圖7 按爆破（a, b）與地震（c, d）衰減曲線校正后的幅值比

1） 以爆破衰減曲線為基準(zhǔn)進(jìn)行校正． 對(duì)于本是爆破事件的結(jié)果與圖6一致， 有變化的只有地震事件. 從圖7a中可以看出, 對(duì)于地震AI/AS判據(jù)有整體上移趨勢(shì)， 即值變大， 結(jié)果將4次地震誤識(shí)為爆破， 正確識(shí)別率為94%； 圖7b中地震AP/AS判據(jù)相對(duì)于圖6b變化較小， 將地震與爆破完全識(shí)別正確， 正確識(shí)別率為100%．

2） 以地震衰減曲線為基準(zhǔn)進(jìn)行校正． 相對(duì)于圖6有變化的只有爆破的判據(jù)值. 從圖7c, d中可以看出, 對(duì)于爆破AI/AS判據(jù)有整體下移趨勢(shì)， 即值變小， 結(jié)果將3個(gè)爆破誤識(shí)為地震， 一次地震誤識(shí)為爆破， 正確識(shí)別率為94%； 爆破AP/AS判據(jù)變化也較小， 正確識(shí)別率為100%．

分別以地震與爆破的衰減曲線進(jìn)行校正， 其結(jié)果的差異主要在于校正值， 校正值即為衰減校正中（A100理論-AR理論）一項(xiàng)， 也是觀測(cè)振幅值所需要加上的值， 繪制地震與爆破的校正值如圖8所示． 可以看出， 在震中距80 km前爆破振幅AS，AP和AI的校正值小于地震， 即爆破AR理論與A100理論的差異比地震大. 這說明爆破3個(gè)震相振幅隨震中距的衰減均比地震快． 該結(jié)果符合非天然地震與天然地震波傳播的理論模型， 即非天然地震震源較淺， 傳播路徑主要經(jīng)過疏松表層， 對(duì)振動(dòng)波有較強(qiáng)的吸收作用．

圖8 不同振幅的衰減校正值隨震中距的變化

從地震與爆破校正值差異上分析， 若將地震用爆破衰減曲線的校正值進(jìn)行校正， 各振幅值需要加上的AS，AP和AI校正值相對(duì)變小， 即校正后3個(gè)振幅值均變小. 其中，AS變小較多，AP次之，AI變小幅度最?。?因此經(jīng)衰減校正后的AI/AS判據(jù)值變大， 呈整體上移趨勢(shì)，AP/AS判據(jù)值變化較小． 同樣， 將爆破用地震衰減曲線的校正值進(jìn)行校正， 各振幅值加上的校正值相對(duì)變大， 即校正后3個(gè)振幅值均變大. 其中，AS變大較多，AP次之，AI變大幅度最小. 這樣就導(dǎo)致了爆破AI/AS判據(jù)值變小， 在判據(jù)分布圖上整體下移，AP/AS判據(jù)值變化較?。?/p>

雖然兩種衰減曲線校正后的AI/AS判據(jù)值均識(shí)別錯(cuò)誤4個(gè)事件， 而AP/AS判據(jù)值完全識(shí)別正確， 識(shí)別結(jié)果一致， 但是由于爆破振幅值資料的震中距較為集中， 而地震資料隨震中距分布較均勻， 且地震資料點(diǎn)較多， 故得到的衰減擬合曲線更為準(zhǔn)確． 因此， 我們建議今后工作中先按地震衰減曲線進(jìn)行校正為好．

5 討論與結(jié)論

本文主要對(duì)小震級(jí)事件的幅值比判據(jù)進(jìn)行研究. 首先從快速識(shí)別要求出發(fā)， 分析量取較為方便的P波初動(dòng)振幅AI與S波最大振幅AS比值（AI/AS）和P波最大振幅AP與S波最大振幅比值（AP/AS）對(duì)地震和爆破事件的識(shí)別能力； 其次考慮到傳播路徑對(duì)地震與爆破各振幅的影響， 分別研究地震與爆破P波、 S波各振幅隨震中距的衰減特性， 并在100 km處對(duì)振幅進(jìn)行衰減校正； 最后對(duì)比衰減校正前、 后的P/S幅值比判據(jù)的識(shí)別能力． 本文得到的結(jié)論如下：

1） 在地震波時(shí)域速度記錄上量取P波初動(dòng)振幅AI， P波最大振幅AP和S波最大振幅AS， 操作簡(jiǎn)單方便， 滿足快速識(shí)別的要求； 而且人工量取各震相振幅比用速度窗口計(jì)算量取的震相更單純， 意義更明確， 量取誤差較小．

2） 本文分別研究P波震相和S波震相振幅隨震中距的衰減特性， 具有較明確的物理意義， 體現(xiàn)了地震與爆破不同震相受傳播介質(zhì)的影響不同， 并且單個(gè)震相的振幅衰減特性對(duì)震級(jí)的標(biāo)定， 即量規(guī)函數(shù)的修正也有一定的參考意義．

3） 本文得到未經(jīng)校正的各事件平均臺(tái)站記錄的幅值比判據(jù)AP/AS對(duì)地震與爆破的正確識(shí)別率為92%，AI/AS為84%； 經(jīng)衰減校正后AP/AS對(duì)地震與爆破的正確識(shí)別率為100%，AI/AS為98%． 若按未知屬性事件， 分別以地震與爆破的衰減曲線進(jìn)行校正， 則校正后AP/AS的正確識(shí)別率均為100%，AI/AS為94%． 這表明幅值比判據(jù)在小震級(jí)事件中應(yīng)用效果較好， 經(jīng)衰減校正后可提高識(shí)別能力． 以往研究?jī)H選取P波與S波最大振幅比值， 本文同時(shí)進(jìn)行初動(dòng)幅值比的判據(jù)研究， 識(shí)別效果也較好. 因此在今后實(shí)際工作中當(dāng)AP記錄有問題時(shí)， 初動(dòng)振幅與S波最大幅值比值也可作為補(bǔ)充判據(jù)進(jìn)行事件性質(zhì)的識(shí)別．

對(duì)于我國(guó)周邊地區(qū)， 一般情況下缺少近震中距的波形數(shù)據(jù)及震相資料， 因而對(duì)其小震級(jí)事件的震級(jí)判定和事件識(shí)別誤差較大． 本文研究的小震級(jí)事件的震中距在180 km內(nèi)， 可以補(bǔ)充一些地區(qū)的近震中距資料． 因此下一步工作將嘗試用分布更廣泛的地震與爆破振幅信息， 檢驗(yàn)對(duì)周邊地區(qū)的適用能力， 以提高對(duì)周邊地區(qū)事件性質(zhì)的識(shí)別．

邊銀菊， 王婷婷， 郭永霞. 2012. 用決策方法識(shí)別地震與爆破[J]. 地震學(xué)報(bào)， 34（3）： 397--407.

Bian Y J, Wang T T, Guo Y X. 2012. Discrimination between earthquake and explosions based on decision-making algorithm[J].ActaSeismologicaSinica, 34（3）: 397--407 （in Chinese）.

陳運(yùn)泰， 吳忠良， 王培德， 許力生， 李鴻吉， 牟其鐸. 2000. 數(shù)字地震學(xué)[M]. 北京： 地震出版社： 92--93.

Chen Y T, Wu Z L, Wang P D, Xu L S, Li H J, Mou Q D. 2000.DigitalSeismology[M]. Beijing: Seismological Press: 92--93 （in Chinese）.

潘常周， 靳平， 肖衛(wèi)國(guó). 2007a. 利用克里金技術(shù)標(biāo)定新疆及附近地區(qū)P/S震相幅值比及其在地震事件識(shí)別中的應(yīng)用[J]. 地震學(xué)報(bào)， 29（6）: 625--634.

Pan C Z, Jin P, Xiao W G. 2007a. Calibration of P/S amplitude ratios for seismic events in Xinjiang and adjacent areas based on a Bayesian Kriging method[J].ActaSeismologicaSinica, 29（6）: 625--634 （in Chinese）.

潘常周， 靳平， 王紅春. 2007b. P/S震相幅值比判據(jù)對(duì)低震級(jí)地震事件的適用性檢驗(yàn)[J]. 地震學(xué)報(bào)， 29（5）: 521--528.

Pan C Z, Jin P, Wang H C. 2007b. Applicability of P/S amplitude ratios for the discrimination of low magnitude seismic events[J].ActaSeismologicaSinica, 29（5）: 521--528 （in Chinese）.

王碧泉, 吳大銘, 邊銀菊. 1999. 中國(guó)華北峰值加速度的衰減特性及與北美東部的比較[J]. 地震學(xué)報(bào)， 21（1）: 24--31.

Wang B Q, Wu D M, Bian Y J. 1999. Attenuation characteristics of peak acceleration in Northern China and comparison with eastern North America[J].ActaSeismologicaSinica, 21（1）: 24--31 （in Chinese）.

王婷婷， 邊銀菊. 2011. 識(shí)別天然地震和人工爆破的判據(jù)選擇[J]. 地震地磁觀測(cè)與研究, 32（6）: 62--67.

Wang T T, Bian Y J. 2011. Criterion selection of earthquake and explosion recognition[J].SeismologicalandGeomagneticObservationandResearch, 32（6）: 62--67 （in Chinese）.

趙永， 劉衛(wèi)紅， 高艷玲. 1995. 北京地區(qū)地震、 爆破和礦震的記錄圖識(shí)別[J]. 地震地磁觀測(cè)與研究， 16（4）： 48--54.

Zhao Y, Liu W H, Gao Y L. 1995. Distinguishing earthquake, explosion and mine earthquake in Beijing area[J].SeismologicalandGeomagneticObservationandResearch, 16（4）: 48--54 （in Chinese）.

Che I Y, Jun M S, Jeon J S. 2007. A compound linear discriminant method for small-magnitude seismic events and its application to the North Korea seismic event of October 9, 2006[J].EarthPlanetsSpace, 59（10）: e41--e44.

Chun K Y, Wu Y, Henderson G A. 2011. Magnitude estimation and source discrimination: A close look at the 2006 and 2009 North Korean underground nuclear explosions[J].BullSeismolSocAm, 101（3）: 1315--1329.

Fisk M D, Bottone S. 2002. Regional seismic event characterization using a Bayesian formulation of simple Kriging[J].BullSeismolSocAm, 92（6）: 2277--2296.

Fisk M D, Taylor S R, Patton H J, Walter W R. 2008. Applications of a next-generation MDAC discrimination procedure using two-dimensional grids of regional P/S spectral ratios[C]∥Proceedingsofthe30thMonitoringResearchReview:Ground-BasedNuclearExplosionMonitoringTechnologies. Portsmouth, Virginia: National Nuclear Administration: LA-UR-08-05261, 1: 583--592.

Fisk M D, Taylor S R, Walter W R, Randall G E. 2009. Seismic event discrimination using two-dimensional grids of regional P/S spectral ratios: Applications to Novaya Zemlya and the Korean Peninsula[C]∥Proceedingsofthe30thMonitoringResearchReview:Ground-BasedNuclearExplosionMonitoringTechnologies. Tucson, Arizona: National Nuclear Administration: 465--474.

Hong T K, Rhie J. 2009. Regional source scaling of the 9 October 2006 underground nuclear explosion in North Korea[J].BullSeismolSocAm, 99（4）: 2523--2540.

Pasyanos M E, Walter W R. 2009. Improvements to regional explosion identification using attenuation models of the lithosphere[J].GeophysResLett, 36（4）: L14303.

Pasyanos M E. 2010. A general method to estimate earthquake moment and magnitude using regional phase amplitudes[J].BullSeismolSocAm, 100（4）: 1724--1732.

Peng K Z, Wu F T, Song L.1985. Attenuation characteristics of peak horizontal acceleration in Northeast and Southwest China[J].EarthquakeEngStruc, 13（3）: 337--350.

Rodgers A J, Walter W R, Schultz C A, Myers S C, Lay T. 1999. A comparison of methodologies for representing path effects on regional P/S discriminants[J].BullSeismolSocAm, 89（2）: 394--408.

Shin J S, Sheen D H, Kim G. 2010. Regional observations of the second North Korean nuclear test on 2009 May 25[J].GeophysJInt, 180（1）: 243--250.

Taylor S R, Velasco A A, Hartse H E, Phillips W S, Walter W R, Rodgers A J. 2002. Amplitude corrections for regional seismic discriminants[J].PureApplGeophys, 159（4）: 623--650.

Taylor S R. 2011. Statistical discriminants from two-dimensional grids of regional P/S spectral ratios[J].BullSeismolSocAm, 101（4）: 1584--1589.

Walter W R, Mayeda K M, Gok R, Rodgers A J, Sicherman A, Hickling T, Dodge D, Matzel E, Ganzberger M, Parker V. 2005. Regional seismic discrimination optimization with and without nuclear test data: western US examples[C]∥Proceedingsofthe27thMonitoringResearchReview:Ground-BasedNuclearExplosionMonitoringTechnologies. Rancho, Mirage: National Nuclear Administration: 693--703.

Yildirim E, Gülbag A, Horasan G, Dogan E. 2011. Discrimination of quarry blasts and earthquakes in the vicinity of Istanbul using soft computing techniques[J].ComputersGeosciences, 37（9）: 1209--1227.

Zhao L F, Xie X B, Wang W M, Yao Z X. 2008. Regional seismic characteristics of the 9 October 2006 North Korean nuclear test[J].BullSeismolSocAm, 98（6）: 2571--2589.

Amplitude attenuation and its application to earthquake and explosion discrimination

（InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China）

Based on the small magnitude earthquakes and explosions and quick identification requirements, this paper analyzed the identification ability of first motion amplitudeAIand P maximum amplitudeAPto S maximum amplitudeASratios. Considering the impact of propagation paths on different seismic amplitude, this paper selected reasonable amplitude attenuation formula with distance, and invesigated attenuation characteristics of P, S amplitudes which indicates that amplitude of explosion attenuated faster than that of earthquake. We chosen 100 km as attenuation correction distance and recalculated the ratios of P amplitude to S amplitude after attenuation correction, then it is shown that the correct recognition rate ofAI/ASimproved from 84% to 98%,AP/ASimproved from 92% to 100%. These results show that amplitude ratio criteria after attenuation correction could be better applied to small magnitude earthquakes and explosions recognition.

earthquake; explosion; amplitude attenuation; amplitude ratio; event recognition

10.11939/jass.2015.01.015.

中國(guó)地震局地球物理研究所中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（DQJB13B12）資助.

2014-08-23收到初稿， 2014-11-09決定采用修改稿.

e-mail: bianyinju@Yahoo.com.cn

10.11939/jass.2015.01.015

P315.3+1

A

王婷婷, 邊銀菊. 2015. 振幅衰減特性在地震與爆破識(shí)別中的應(yīng)用. 地震學(xué)報(bào), 37（1）: 169--179.

Wang T T, Bian Y J. 2015. Amplitude attenuation and its application to earthquake and explosion discrimination.ActaSeismologicaSinica, 37（1）: 169--179. doi:10.11939/jass.2015.01.015.