地震学家对朝鲜核试验后的神秘震动感到困惑

本月核爆后几分钟感受到的第二次震动持续困扰着研究人员 

2017年4月15日,在平壤举行的纪念已故朝鲜领导人金日成诞辰105周年的阅兵式上,展示了一枚不明火箭。

9月3日朝鲜引爆核弹八分半钟后,又一次能量爆发震动了刚刚进行试验的山脉。一周多以后,研究人员仍在困惑是什么原因导致了额外的地震能量释放——以及这说明了朝鲜核试验场的什么问题,或者更大的辐射泄漏风险。韩国的监测站已经从试验中检测到微量的辐射。

已经出现了一些理论来解释第二次事件,范围从隧道坍塌或山体滑坡到试验场万塔山内部岩石的崩裂。但地震学家们意见不一,并表示他们可能无法获得足够的证据来确定原因。

“目前这是一个有趣的谜团,”纽约市哥伦比亚大学的地震学家Göran Ekström说。 


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第一次地震信号的性质更清晰,因为它与炸弹爆炸的特征相符。美国地质调查局(USGS)测定与核爆炸相关的地震事件震级为6.3级,而维也纳的全面禁止核试验条约组织(CTBTO)根据另一项分析计算为6.1级。这次爆炸的规模是 以往朝鲜试验 的许多倍,也是CTBTO使用的国际地震监测站网络有史以来探测到的最大核试验地震信号。

美国地质调查局报告称,第二次事件发生在8.5分钟后,震级为4.1级。该机构认为这与试验有关,可能是“结构坍塌”。关于较小的震动是由试验场内部隧道坍塌引起的可能性在媒体讨论中占据主导地位。但美国地质调查局的地震学家保罗·厄尔告诉《自然》杂志,这只是爆炸发生后立即提出的可能性之一。他说,美国地质调查局“是基于以前规模相当的核试验发生过坍塌的情况来判断的”。

根据美韩研究所和华盛顿特区约翰·霍普金斯大学高级国际研究学院的合作伙伴“38 North”于9月12日发布的一项分析,在试验场的卫星图像上可以看到可能的坍塌迹象。

但纽约州立大学石溪分校的地球物理学家连兴文表示,地震信号与坍塌的预期情况不符。坍塌主要会产生岩石的垂直运动,但他自己未发表的研究表明,地震线索也指向了大的水平运动,他说这更符合山体滑坡。

滑动量级

尽管卫星数据显示万塔山上的确有很多山体滑坡,但其他研究人员认为,它们不可能引起4.1级地震事件。 更大的山体滑坡,例如2013年犹他州宾厄姆峡谷矿的山体滑坡,也没有产生接近该规模的地震信号,Ekström说。 

他还认为,他看到的地震信号与山体滑坡的预期模式不符。与朝鲜事件中记录到的情况相比,此类事件的信号持续时间更长(与岩石从斜坡上滑落所需的时间相匹配),高频波更少(因为山体滑坡中的能量释放速度比地震或爆炸慢)。他说,目前还不能排除坍塌的可能性。坍塌形成的陨石坑有时要过很久才能在地表显现出来。

另一个理论来自Ekström在哥伦比亚大学的同事,地震学家金元永(Won-Young Kim)。金排除了坍塌、山体滑坡以及爆炸引发地震的可能性。他说,地震事件很可能是一次岩爆——万塔山下众多隧道之一周围岩石的剧烈破裂。他说,这可以解释地震波的频率,该频率低于地震破裂但高于山体滑坡,以及其他特征。

对山体滑坡和岩爆的描述可能有助于研究人员评估万塔山的稳定性。即使整座山不会像一些人警告的那样坍塌,来自山体滑坡或岩爆的更细微的迹象也可能表明隧道上方山体的主要部分是否可能已经破裂。如果是这样,就可能导致山区受到放射性物质的污染。“鉴于该地区的海拔高度和偏远程度,很难想象如何控制这种情况,”金说。

朝鲜境外的监测站已开始探测到最新试验产生的辐射。9月13日,韩国核安全与安保委员会在首尔宣布,试验场下风处的几个 陆基和海基监测站 已检测到放射性同位素氙-133,这是核试验的指标。然而,没有检测到其他同位素,因此无法确定使用了哪种类型的炸弹。韩国核安全院环境放射性评估部门负责人金哲洙(Cheol-Su Kim)表示,这也没有表明该场址的辐射泄漏速度是否高于预期。

根据韩国的地面报告站网络,那里的总体辐射水平在每小时50–300纳西弗之间——不高于该国的背景水平。

Mark Zastrow报道

本文经许可转载,并于 2017年9月14日首次发表

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