ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ИСТОЧНИКА ШЕСТИ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ КНДР (2006, 2009, 2013, 2016J, 2016S и 2017) ПО РЕГИОНАЛЬНЫМ И ТЕЛЕСЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Северная Корея провела подземные ядерные взрывы 9 октября 2006 г. (m_b 4.3), 25 мая 2009 г. (m_b 4.7), 12 февраля 2013 г. (m_b 5.1), 6 января 2016 г. (m_b 5.1), 9 сентября 2016г. (m_b 5.3) и 3 сентября 2017 г. (m_b 6.3). Выполнена оценка глубины источников этих северокорейских ядерных взрывов по региональным и телесейсмическим данным. Методом спектральных нулей pP+P/sP+P и pPn + Pn/sPn+Pn, включая спектральные минимумы (пробелы) колебаний основного амплитудного спектра волны Рэлея, было установлено, что глубина заложения зарядов всех северокорейских ядерных взрывов составляла около 2 км. Отмечено, что использование спектров с усредненным азимутом более всего подходит для оценки глубины неизвестных источников в нелинейных топографических регионах, таких как северокорейские ядерные испытательные полигоны. Выявлены спектральные аномалии, зависящие не только от типа источника, но и от условий площадки. Установлены спектральные аномалии на более высоких частотах на станциях, расположенных на Балтийском щите, например, ARCES и FINES, ввиду более высокой скорости в земной коре, которая приводит к быстрому вступлению продольной волны с высоким Q и низким затуханием, содержащим высокую частоту. Это хорошо подходит для обнаружения подземных ядерных взрывов, в то время как спектральные нули на ASAR оказались более низкочастотными из-за расположения под сейсмической группой Большого артезианского бассейна, включающего зону малых скоростей в верхней части мантии. Подобные проявления спектральных нулей наблюдаются также в связи с отражением от границ неоднородностей 660-километрового разрыва от глубокофокусного землетрясения. Отмечена возможность влияния на отношение MS:mb и определение сейсмической мощности северокорейских подземных ядерных испытаний подрыва над заложенным зарядом [1].

1. Kim, S.G. Forensic Explosion Seismology: Technologies and Applications / S.G. Kim, Ye. Gitterman. – Cambridge Scholars Publishing, UK. – 2020 . – 531 pp.

2. Phillips, W.S. Accounting for lateral variations of the upper mantle gradient in Pn tomography studies / W.S. Phillips, M.L. Begnaud, C.A. Rowe, L.K. Steck, S.C. Myers, M.E. Pasyanos, S. Ballard // Geophys. Res. Lett., 2007. – 35 (14). – 10.1029/2008GL034211.

3. Rodnikov, A. G. The deep structure of active continental margins of the Far East (Russia) /A. G. Rodnikov, N. A. Sergeyeva, L. P. Zabarinskaya, N. I. Filatova, V. B. Piip, V. A. Rashidov // Russian Journal of Earth Sciences, 2008. – 10 (4). – ES4002. https://doi.org/10.2205/2007es000224.

4. T.W. Chung A quantitative study on the crustal structure of the Korean Peninsula based on The earthquakes from 1991 to 1994 / T.W. Chung // J. Kor. Earth Sci. Soc., 1995. – 16 (2). – P. 152–157.

5. Kim, S.G. Investigation of post-sites using local seismic tomography in the Korean Peninsula / S.G. Kim, H. Bae // Kr. Soc. Econ. Environ. Geol., 2006. – 39 (2). – P. 111–128.

6. Springer, D. L. Secondary sources of seismic waves from underground nuclear explosions / D.L. Springer // Bulletin of the Seismological Society of America, 974. – 64 (3). – Р 581–594.

7. King, C. Y. Teleseismic source parametersof the Longshot, Milrow, and Cannikin nuclear explosions / C. Y. King, A. M. Abo-Zena, J. N. Murdock // Journal of Geophysical Research, 1974. – 79(5). – Р. 712–718.

8. Tsai, Y B. Amplitude spectrs of surface wave from small earthquakes and undecgound nuclear explosions / Y B.Tsai, K. Aki // J. Geophys. Rex., 1971. – 76. – Р. 3940–3952.

9. Douglas, A., Corbishley, D. J., Blamey, C., & Marshall, P. D. (1972). Estimating the firing depth of underground explosions / A.Douglas, , D. J.Corbishley, C.Blamey, P. D. Marshall // Nature, 1972. – 237. – Р. 26–28.

10. Langston, C. Evidence for the subducting lithosphere under southern Vancouver Island and western Oregon from teleseismic P wave conversions / C. Langston // Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 1980. – 86 (B5). – Р. 3857–3866.

11. Okal, E.A. A Student’s Guide to Teleseismic Body Wave Amplitudes / E.A. Okal // Seismological Research Letters, 1992. – 63 (2). – Р. 169–180. – DOI: 10.1785/gssrl.63.2.169.

12. Fox, B.D., Selby N.D., Heyburn R. , Woodhouse J.H. Shallow seismic source parameter determination using intermediate-period surface wave amplitude spectra / B.D.Fox, N.D.Selby, R. Heyburn , J.H.Woodhouse // Geophys. J. Int., 2012. – vol. 191. – Р. 601–615.

13. Heyburn, R. Estimating earthquake source depths by combining surface wave amplitude spectra and teleseismic depth phase observations / R. Heyburn, D.Neil, B. Fox // Geophysical Journal International, 2013. – 94 (2). – Р. 1000–1010.

14. Massé, R. P. Review of seismic source models for underground nuclear explosions / R. P.Massé // Bulletin of the Seismological Society of America, 1981. – 71(4). – Р. 1249–1268.

15. Patton, H. J. Effects of shock‐induced tensile failure on m b ‐M S discrimination: Contrasts between historic nuclear explosions and the North Korean test of 9 October 2006 / H. J. Patton, S. R. Taylor // Geophys. Res. Lett., 2008. – 35. – L14301

16. Rodgers, A. J. Simulation of topographic effects on seismic waves from shallow explosions near the North Korean nuclear test site with emphasis on shear wave generation / A. J. Rodgers, N. A. Petersson, B. Sjogreen // J. Geophys. Res., 2010. – Sol. Ea. 115. – B11309. – doi: 10.1029/2010JB007707

17. Bonner, J. B. Aspects of Rg and Lg generation from the Shagan depth of burial explosions / J. B. Bonner, H. J. Patton, A. C. Rosca, H. Hooper, J. Orrey, M. Leidig, and I. Gupta // Рaper presented at 25th Seismic Research Review: Nuclear Explosion Monitoring: Building the Knowledge Base, Natl. Nucl. Security Admin., Washington, D. C., 2003.

18. Vavryčuk, V. Non-isotropic radiation of the 2013 North Korean nuclear explosion // V. Vavryčuk, S. G. Kim // Geophysical Research Letters, 2014. – 41(20). 10] – Р. 7048–7056. – https://doi.org/10.1002/2014GL06126.

19. Cho, C. Comparison of results of relative location methods and moment tensor inversion for the nuclear explosions experimented in North Korea / C. Cho, J. S. Shin, G. Kim // S31A-2722, 2016AGU Fall Meeting, San Francisco, 2016. – P. 10–12.

20. Udias, A. Principle of seismology / A.Udias // United Kingdom: Cambridge University Press. – 1999. – 475 pp.

21. Israelsson, H. A note on the location of the North Kotran nuclear test on Jan 6, 2016 / H. Israelsson // Technical note 2016-01. – Washington: SeismicInfra Research. – 2016.

22. Murphy, J. R. Advanced seismic analyses of the source characteristics of the 2006 and 2009 North Korean Nuclear Tests / J. R. Murphy, Stevens, B. C. Kohl, T. J. Bennett // Bulletin of the Seismological Society of America, 2013. – 103 (3). – P. 1640–1661.

23. Pabian, F. Contemplating a third nuclear test in North Korea / F. Pabian, S. Hecker // Bull. Atomic. Scientists, opinion, 6 August, 2012. – http://www.thebulletin.org/web-edition/features/contemplating-third-nuclear-test-north-korea.

24. Zhang, M. High-precision location and yield of North Korea’s 2013 nuclear test / M. Zhang, L.Wen // Geophysical Research Letters, 2013. – 40. – 2941–2946. – doi: 10.1002/grl.50607.

25. Tian, D. Collapse and Earthquake Swarm after North Korea's 3 September 2017 Nuclear Test / D.Tian, J. Yao, L. Wen // Geophysical Research Letters. – Apr 2018. – P. 3976–3983.

26. Gitterman, Y. Spectral modulation effect in teleseismic P-waves from North Korean nuclear tests recorded in broad azimuthal range and possible source depth estimation / Y.Gitterman, S. G. Kim, R .Hofstetter // Pure and Applied Geophysics, 2015. – 173 (4). – P.1157–1174. – https://doi.org/10.1007/s00024-015-1169-8.

27. Kim, S. G. Estimating depth and source characteristics of nuclear tests by the Democratic People’s Republic of Korea in 2006, 2009 and 2013 using regional and teleseismic network / S. G. Kim, Y. Gitterman, G. Lee, S. Vavrycuk, V., Kim, M. // Science and Technology, CTBTO, SnT2015, Vienna, Austria. 2015. – P. 22–26.

28. Kim, S. G. Depth determination and source characteristics of the North Korean nuclear tests (2006, 2009, 2013 and 2016) using local and teleseismic arrays / S. G. Kim, Y. Gitterman, S. Lee, V. Vavrycu // Final Paper Number: S34A-02, AGU Fall Meeting, San Francisco, December 12–16. – 2016.

29. Closmann, P. J. On the predictionof cavity radius produced by an underground nuclear explosion/P. J. Closmann//Journal of Geophysical Research, 1969, – 74 (15). – P. 3935–3939.

30. Springer, D. L. Secondary sources of seismic waves from underground nuclear explosions /D. L. Springer//Bulletin of the Seismological Society of America, 1974. – 64 (3). – P. 581–594.