李子昊，郭 攀，王曉睿，梁一婧

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

0 引言

遼寧撫順地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，頻繁的開采煤礦會(huì)導(dǎo)致非天然地震如塌陷等的頻發(fā)，并誘發(fā)諸多次生地質(zhì)災(zāi)害，在不同程度上影響人民生活和工業(yè)生產(chǎn)[1]。非天然地震的波形和天然地震的波形相似度極高，對(duì)于速報(bào)和編目值班人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)波形記錄難以識(shí)別和區(qū)分。非天然地震的識(shí)別不僅僅是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是測(cè)震臺(tái)網(wǎng)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)非天然地震的震源參數(shù)的研究，有利于提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)安全和礦產(chǎn)安全。因此如何快速地識(shí)別地震波震相，查找非天然地震波形的共同特征，總結(jié)非天然地震的識(shí)別方法并提高地震監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度，是非天然地震監(jiān)測(cè)工作中亟待解決的問(wèn)題。

在互聯(lián)網(wǎng)+的前景下，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)已經(jīng)被普遍接受，基于網(wǎng)絡(luò)的課程建設(shè)已成為課程建設(shè)主流，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的建立促進(jìn)了課程建設(shè)資源的使用，促進(jìn)了學(xué)習(xí)資源的共享，特別是針對(duì)校外人員，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的資源共享得到了普遍認(rèn)可。

前人對(duì)于地震性質(zhì)識(shí)別已經(jīng)開展了很多的研究。20世紀(jì)80年代，開始提出了非天然地震的識(shí)別依據(jù)[2-4]，如P 波初動(dòng)方向、能量衰減規(guī)律、地震波頻率等性質(zhì)來(lái)對(duì)非天然地震進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而總結(jié)出非天然地震的規(guī)律，然而這些特征通過(guò)波形無(wú)法直接獲取，所以一些學(xué)者開展了地震事件波形提取工作。振動(dòng)分析方法也用于研究非天然地震事件，趙永等[5]、林偉等[6]、蘇莉華等[7]、蔡杏輝等[8]、徐巖等[9]分別對(duì)北京、廣東、河南、福建、內(nèi)蒙等地區(qū)的非天然地震事件開展波形、頻譜、能量、震相等方面的研究和分析，歸納總結(jié)出不同研究地區(qū)的非天然地震特征。由于不同地區(qū)地質(zhì)特征的不同以及設(shè)備性能的差異，導(dǎo)致非天然地震在各個(gè)地區(qū)的識(shí)別結(jié)果不盡相同。

在食品領(lǐng)域，我國(guó)已出臺(tái)一系列法律法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)、銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行著有力監(jiān)管。而從安全保障的內(nèi)在動(dòng)力來(lái)看，要守住食品安全的大門，還需每一位食品行業(yè)從業(yè)者更加恭敬謹(jǐn)慎、心存敬畏。

在前人研究成果的基礎(chǔ)上選取了2018 年到2022 年遼寧地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的撫順地區(qū)非天然地震事件，通過(guò)發(fā)震時(shí)間、震級(jí)、震源深度、震中位置、波形、頻譜等特征進(jìn)行對(duì)比分析，歸納總結(jié)出撫順地區(qū)非天然地震的識(shí)別依據(jù)，有助于提高測(cè)震臺(tái)網(wǎng)工作人員在速報(bào)過(guò)程中提高速報(bào)能力，并快速識(shí)別出事件類型。

1 遼寧地震臺(tái)網(wǎng)概述

遼寧地震臺(tái)網(wǎng)擁有37 個(gè)測(cè)震臺(tái)站，其中5個(gè)國(guó)家測(cè)震臺(tái)站，32 個(gè)地方測(cè)震臺(tái)站（圖1）。通過(guò)廣東省地震局研發(fā)的JOPENS 數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)進(jìn)行資料處理。為了提高地震監(jiān)測(cè)能力，遼寧地震臺(tái)網(wǎng)通過(guò)國(guó)家臺(tái)網(wǎng)中心的SDH 光纖和擴(kuò)頻微波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠從鄰省數(shù)據(jù)下載鄰省（吉林、內(nèi)蒙、河北、山東）14 個(gè)臺(tái)站的波形數(shù)據(jù)，大大提升了遼寧地震臺(tái)網(wǎng)速報(bào)地震和編輯目錄的準(zhǔn)確性，目前遼寧地震臺(tái)網(wǎng)共有51個(gè)臺(tái)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

圖1 遼寧測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站分布圖Fig.1 Distribution of seismic stations in Liaoning

2 資料選取

選取了2013年到2022年遼寧地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的撫順地區(qū)非天然事件共計(jì)338條。使用Hyposat 方法對(duì)非天然地震進(jìn)行重新分析和校正，并對(duì)事件類型進(jìn)行復(fù)核，最大的非天然地震發(fā)生在2018年04月29日16：00：41.47，震級(jí)為ML3.5。

“田阿姨，我們給你和楊叔叔各留了一塊糖，你吃吧，特別甜?！毙⊙绢^不說(shuō)還好，一說(shuō)，田志芳又抽抽嗒嗒哭起來(lái)。

3 地震波形的特征

3.1 地震事件的共性特征

目前，值班人員通常采用地震信息圖來(lái)識(shí)別地震的類型[10]。地震信息圖所包括的信息十分豐富，不僅有天然地震的地震波信息，還有其他振動(dòng)波引發(fā)的信息，如非天然地震的波形信息，所以需要對(duì)地震信息圖進(jìn)行分析與處理，解釋每一個(gè)地震波的震相特征。地震波的波形特征會(huì)有差異，比如傳播路徑、振動(dòng)方式、初動(dòng)方式、周期等等。地震臺(tái)網(wǎng)根據(jù)波形特征差異將地震事件分為天然地震、塌陷和爆破，其中塌陷和爆破屬于非天然地震。

（2）震相特征。無(wú)論是塌陷還是爆破，P波周期較大、衰減快[14]，S波發(fā)育的都不是很清晰，P 波和S 波界限不明顯并且在垂直向P 波振幅大于S 波振幅。即使是距離震中位置較近的臺(tái)站，在S 波之后也會(huì)有較清晰和長(zhǎng)周期的面波存在，隨著震中距的增大，面波逐漸清晰，非天然地震的地震波所持續(xù)時(shí)間比同級(jí)天然地震持續(xù)時(shí)間要短。對(duì)于地方震和近震來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)象是不存在的[15]，地方震和近震存在清晰的P波和S波（圖6）。

3.2.1 發(fā)震時(shí)間特征

3.2.4 震源深度特征

（3）從波形的持續(xù)時(shí)間上來(lái)看，震級(jí)越大地震波序列的持續(xù)時(shí)間就越長(zhǎng)；

（4）從震中距方面來(lái)看，震中距越遠(yuǎn)整個(gè)地震波序列的持續(xù)時(shí)間就越長(zhǎng)。

3.2 遼寧撫順地區(qū)非天然事件的記錄特征

根據(jù)圖2 統(tǒng)計(jì)可以看出，撫順地區(qū)非天然地震的發(fā)震時(shí)間比較有規(guī)律，建筑企業(yè)主要在中午或晚上某些時(shí)間段開展爆破作業(yè)，中午集中在11—13時(shí)，12時(shí)居多，晚上集中在17—19時(shí)，18 時(shí)較多。撫順地區(qū)非天然地震多為人為可以控制的塌陷事件，與人類的社會(huì)活動(dòng)性有很大的關(guān)系，非天然地震發(fā)震時(shí)間一般選擇在人們非工作比如休息的時(shí)間段。然而天然地震的發(fā)震時(shí)間是比較隨機(jī)的，沒(méi)有任何的規(guī)律可言，所以通過(guò)發(fā)震時(shí)刻也是鑒別天然地震和非天然地震的一項(xiàng)依據(jù)。

（1）波形記錄圖中包含三種波：縱波、橫波和面波，這三種震相波形在記錄圖中依次出現(xiàn)，并且縱波速度最大，橫波速度和面波速度較小；

據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年到2022年遼寧地震臺(tái)網(wǎng)所記錄到的撫順地區(qū)非天然地震共計(jì)338 條，其中塌陷事件278 條，爆破事件60 條。通過(guò)對(duì)上述非天然事件的分析，發(fā)現(xiàn)非天然地震與天然地震存在一些差異的特征，表現(xiàn)為發(fā)震時(shí)間特征、震級(jí)特征、震中位置特征、震源深度特征、波形特征、頻譜特征六個(gè)方面。

圖2 2013—2022年全天不同時(shí)間段非天然地震數(shù)目Fig.2 Numbers of non-natural earthquakes in different hours throughout the day from 2013 to 2022

3.2.2 震級(jí)特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年到2022年遼寧地震臺(tái)網(wǎng)所記錄到的撫順地區(qū)天然地震共計(jì)5439 條，其中ML＜1.5 的 地 震1762 條，1.5≤ML＜2.5 的 地 震2964 條，ML≥2.5 的地震713 條，天然地震最大震級(jí)為ML5.5，天然地震的震級(jí)上沒(méi)有明顯的規(guī)律；2013年到2022年遼寧地震臺(tái)網(wǎng)所記錄到的撫順地區(qū)非天然地震共計(jì)338 條，其中震級(jí)最小為ML1.2，最大震級(jí)為ML3.5，多數(shù)震級(jí)在ML2.0～3.0。由于每次引起爆破的藥量需要控制[13]，因此撫順地區(qū)非天然地震震級(jí)比同時(shí)間段天然地震震級(jí)要小，范圍主要集中在ML2.0～3.0（圖3）。

圖3 2013—2022年遼寧撫順地區(qū)非天然地震震級(jí)分布圖Fig.3 Distribution of non-natural earthquakes magnitudes in Fushun，Liaoning Province from 2013 to 2022

3.2.3 震中位置特征

非天然地震的發(fā)生與人類的活動(dòng)有關(guān)，在震源位置上常常發(fā)生在工業(yè)活動(dòng)頻發(fā)的地區(qū)，如某些工地、礦業(yè)和采石場(chǎng)附近，位置也較為集中；而天然地震多數(shù)發(fā)生于板塊交接處或者板塊內(nèi)部斷裂構(gòu)造發(fā)育地區(qū)。

針對(duì)風(fēng)能工件（例如齒輪）的工業(yè)清洗工藝，賽德克的產(chǎn)品在達(dá)到高清潔度要求的基礎(chǔ)上,同時(shí)能滿足工序間短暫防銹和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存防銹的效果。針對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，賽德克致力于開發(fā)更加綠色的產(chǎn)品：無(wú)磷磷化、低氮含量的防銹添加劑。

（2）波形周期和振幅方面，縱波的周期和振幅小于對(duì)應(yīng)的橫波周期與振幅，最長(zhǎng)的是面波的周期和振幅[12]；

非天然地震一般與人類活動(dòng)有關(guān)，一般震源深度較淺，爆破和礦震引起的非天然地震深度為0 km。大部分發(fā)生的天然地震與地殼的構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，然而天然地震的發(fā)生與地殼的構(gòu)造型運(yùn)動(dòng)有關(guān)，一般發(fā)生在地殼范圍，發(fā)震所在的斷層位置比較深。按照震源深度可分為淺源地震（深度小于70 km）、中源地震（深度在70 km到300 km）和深源地震（深度大于300 km），所以震源的深度也可作為區(qū)分天然地震和非天然地震的一項(xiàng)參考依據(jù)。

3.2.5 波形特征

非天然地震和天然地震的波形存在比較大的差異，通過(guò)對(duì)遼寧地區(qū)非天然地震進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：各種地震波的波形特征會(huì)有不同的差異，比如傳播路徑、振動(dòng)方式、初動(dòng)方式、周期等等。

為什么靈感像風(fēng)暴？也許是因?yàn)榧记珊茈y把握。 但反過(guò)來(lái)說(shuō)，靠所謂技巧寫作的永遠(yuǎn)是匠才而非天才，也許可以寫出來(lái)很漂亮的文字，但永遠(yuǎn)是塵世的文字，距離天國(guó)有著無(wú)限遙遠(yuǎn)的距離。 老子曰，大巧若拙，大音希聲，大象無(wú)形，生動(dòng)而準(zhǔn)確地指出了技巧與靈感的關(guān)系。 只有超越了技巧(大巧若拙)，才有可能在貌似笨拙甚至丑陋的形式下，有機(jī)會(huì)說(shuō)出“神言”。 既然靈感是風(fēng)暴，就不可能持續(xù)太久，“神言”也就不可能太多。 在陀氏創(chuàng)作中“神言”究竟占有多大的分量？羅扎諾夫在不同的場(chǎng)合做出過(guò)大同小異的判斷。 他說(shuō)：

非天然地震的波形信息與天然地震類似，因此天然地震、塌陷和爆破這三類事件在波形記錄上存在一些共同的特征[11]：

學(xué)生缺乏音素意識(shí)。在小學(xué)的英語(yǔ)授課過(guò)程中，跟讀并仿讀單詞是常規(guī)的練習(xí)，由于缺少音素意識(shí)，學(xué)生跟讀發(fā)音不準(zhǔn)。我國(guó)的小學(xué)生缺乏音素意識(shí)，在拼讀時(shí)習(xí)慣將音通過(guò)漢語(yǔ)來(lái)標(biāo)注記憶，這種錯(cuò)誤的習(xí)慣嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)。

表1 撫順地區(qū)非天然地震P波初動(dòng)方向統(tǒng)計(jì)

圖4 2020年3月18日遼寧撫順?biāo)菔录ㄐ蜦ig.4 The waveform of Fushun collapse event in Liaoning on March 18，2020

圖5 2013年3月19日遼寧撫順爆破事件波形Fig.5 The waveform of Fushun explosion event in Liaoning on March 19，2013

圖6 2021年12月21日遼寧撫順天然地震事件波形Fig.6 The waveform of Fushun natural earthquake event in Liaoning on December 21，2021

（3）波形周期。撫順地區(qū)非天然地震的波形記錄，具有全波段波形頻率單一，高頻成分少，周期較長(zhǎng)，近臺(tái)衰減快，遠(yuǎn)臺(tái)面波清晰的特征[16]（圖4-5），這是因?yàn)榉翘烊坏卣鸢l(fā)生的震源位置深度比較淺，破裂面比較小，傳播路徑大部分為松散的地表沉積物，由于地層對(duì)波有低通濾波作用，波在傳播過(guò)程中，高頻成分大部分都被吸收，體波的周期比天然地震的周期大很多，因此相對(duì)于地震波形，非天然地震波形具有周期大、衰減快、持續(xù)時(shí)間短的特征。

（1）P 波初動(dòng)方向。塌陷事件多發(fā)生在礦區(qū)或者建筑工程區(qū)域，塌陷的震源體對(duì)源外介質(zhì)采用的是拉力作用，由于收縮波的作用，塌陷垂直分量P 波初動(dòng)方向的記錄是向下的（圖4），而爆破事件是膨脹源，垂直向能夠記錄到較為清晰的P 波，一定方向上的介質(zhì)由于膨脹波的擠壓作用，導(dǎo)致P 波垂直向初動(dòng)大多數(shù)是向上的（圖5），因此P 波的初動(dòng)方向可以作為識(shí)別塌陷和爆破的重要手段。為了進(jìn)一步對(duì)比，將震中距100 km 以內(nèi)的臺(tái)站初動(dòng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表1），最后得出塌陷的P波垂直向初動(dòng)向下的占比超過(guò)93%，爆破的P 波垂直向初動(dòng)向上的占比超過(guò)90%。

3.2.6 頻譜特征

MHD方程組的求解難點(diǎn)在于：① 方程組含有非線性項(xiàng)。② MHD方程組是多方程耦合的方程組，導(dǎo)致方程組的計(jì)算量偏大。針對(duì)這兩個(gè)難題，本文基于區(qū)域分解技術(shù)和兩步有限元方法提出并行兩步有限元方法，并利用數(shù)值算例體現(xiàn)它的高效性。

地震速報(bào)和編目工作者一般通過(guò)波形圖來(lái)識(shí)別地震類型，此判別方法具有快速便捷的優(yōu)勢(shì)。但由于非天然地震種類復(fù)雜，特別是一些波形記錄與天然地震相似的人工爆破波形，僅僅從波形圖當(dāng)中很難識(shí)別出來(lái)，所以通過(guò)波形圖鑒別事件類型還存在局限性。

研究表明天然地震的頻譜與非天然地震的頻譜存在著明顯的差異[17]，地震波頻譜分析技術(shù)通常采用的是傅里葉變換（FFT）方法，具體是將原始時(shí)間記錄域函數(shù)轉(zhuǎn)變成頻率域序列排序，通過(guò)分解振動(dòng)信號(hào)提取地震波所含的信息，能夠更深入研究和處理地震波的波動(dòng)現(xiàn)象和物理本質(zhì)[17]?；趽犴樀貐^(qū)2013—2022 年記錄到的事件波形，利用Matlab 程序?qū)︻l譜特征進(jìn)行了分析研究。由該頻譜圖可知（圖7），撫順地區(qū)塌陷事件的優(yōu)勢(shì)頻率較低，主要集中在0～3 Hz，主頻為1 Hz；撫順地區(qū)爆破事件的優(yōu)勢(shì)頻率較高，主要集中在0～5 Hz，主頻為1 Hz；撫順地區(qū)天然地震事件的優(yōu)勢(shì)頻率主要集中在1～22 Hz。綜上所述，爆破和塌陷事件的主頻相當(dāng)，相對(duì)于天然地震較低，爆破和塌陷事件的能量衰減都較快。

在傳統(tǒng)初中英語(yǔ)教學(xué)中，教師普遍有一個(gè)錯(cuò)誤的觀念，將課堂教學(xué)的主體進(jìn)行顛倒，認(rèn)為自己是閱讀教學(xué)中的主人，一味對(duì)學(xué)生進(jìn)行閱讀技巧的灌輸，忽視了學(xué)生能否真正消化這部分知識(shí)點(diǎn)，是否能將這些技巧在自己的閱讀中使用，導(dǎo)致教學(xué)效率的下降。因此，教師需要及時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，梳理師生在課堂中的關(guān)系，重視學(xué)生自主閱讀能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行閱讀，并且有意識(shí)地鍛煉自己的閱讀能力。教師在初中閱讀課堂中需要給學(xué)生自主發(fā)揮的時(shí)間和空間，提供平臺(tái)讓學(xué)生進(jìn)行自我展示。

圖7 天然地震與非天然地震的頻譜特征Fig.7 Spectral characteristics of natural and non-natural earthquakes

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)2013—2022 年撫順地區(qū)所觀測(cè)到的非天然地震事件的對(duì)比分析，總結(jié)出如下結(jié)論：

（1）撫順地區(qū)非天然地震主要為塌陷和爆破事件，發(fā)震時(shí)刻主要集中在人們非工作休息的時(shí)間段，如11—13時(shí)，17—19時(shí)，震級(jí)范圍主要集中在ML2.0～3.0，震中位置發(fā)生在工業(yè)活動(dòng)頻發(fā)的地區(qū)，非天然地震多為淺源地震，震源深度為0 km；

（2）從波形上看，塌陷事件垂直分量P 波初動(dòng)方向的記錄是向下的，爆破事件P 波垂直向初動(dòng)大多數(shù)是向上的，塌陷和爆破的P 波周期較大衰減快，S 波發(fā)育的都不是很清晰，非天然地震波形具有周期大、衰減快、持續(xù)時(shí)間短的特征；

四小姐又點(diǎn)點(diǎn)頭。走進(jìn)石警官辦公室，石警官又想替四小姐脫大衣，四小姐再次抬抬手。四小姐看著劉雁衡：“我那兒有一套清王府珍藏的古譜，劉先生是否有興趣幫我看看？”

（3）從頻譜特征上看，撫順地區(qū)塌陷事件的優(yōu)勢(shì)頻率較低，主要集中在0～3 Hz，主頻為1 Hz；撫順地區(qū)爆破事件的優(yōu)勢(shì)頻率較高，主要集中在0～5 Hz，主頻為1 Hz；撫順地區(qū)天然地震事件的優(yōu)勢(shì)頻率主要集中在1～22 Hz。