0 引言

2019年6月24日8时42分、7月22日8时47分与8月1日8时34分马鞍山市地震台网分别记录到安徽马鞍山市辖区与当涂县交界——雨山区佳山乡3次震动事件，且3次震动事件参数相近。经过核实，3次震动事件参数分别与高村铁矿人工爆破的参数一致，故3次震动事件是由人工爆破所引起的非天然地震。与本文相关的文献较多，赵永等（1995）讨论了如何从波形图上识别地震、爆破与矿震；王婷婷等（2011）分析了人工爆破与天然地震的判据；边银菊等（2010）分析了如何识别地震与爆炸。本文选用马鞍山地震台记录的当地较典型的几种爆破和该区域天然地震，通过其波形图直观地进行分析，以期为今后快速判定事件性质提供帮助。

1 台站概况及爆破、地震资料选取

马鞍山地震台为市级区域台，地处下扬子断块区，位于郯庐断裂带东侧、江苏扬州—安徽铜陵地震带中段，同时也处于溧阳老震区的影响范围之内。该区域地貌为丘陵地形，台基为中生代花岗岩。马鞍山台建于1976年，曾先后开展过地磁、地电、水氡、地下水、测震等观测。目前，观测项目有测震、水氡、水温、水位。2002年6月正式开展数字化观测，迄今为止，积累了大量高质量、高精度的数字化资料，其中，有很多当地矿山的人工爆破与天然地震，现选取5次常见的典型爆破及1次天然地震，通过其数字波形资料分析爆破与天然地震间的差异（表 1）。图 1为马鞍山市5次人工爆破和1次天然地震的波形，为方便比较，通道显示时间都设置为60 s。

图 1（a）、1（b）、1（c）分别为2019年6月24日、7月22日、8月1日记录到的震动事件波形，从波形上看，不完全像人工爆破，也不全像地震；由图 1（d）波形，可明显分辨出是地震；由图 1（e）、1（f）波形也能明显看出是爆破。由表 1可见，6次震动事件的震中距差别不大，震级也较接近，故具有可比性。

2 人工爆破与天然地震的差异分析 2.1 数千米的爆破

数千米的爆破，垂直向的初动向上，强而尖锐，呈脉冲形，周期较短，震动衰减很快，振幅由最大突减到极小。南山矿爆破波形完全符合上述特征，垂直向初动向上，且有强而尖锐的脉冲（如图 2箭头处），周期短，振幅衰减非常快。对比图 1（d）与图 1（f）可见，图 1（f）爆破明显比图 1（d）博望区天然地震振幅衰减快，即爆破比地震能量释放快（为看得更清楚些，放大显示图 2的初动波形）。

2.2 数十千米的爆破

数十千米的爆破，纵波在垂直分向上为1个振幅较大的脉冲，瑞利面波很显著，如姑山矿爆破的波形，震中距27.8 km，与前述情形一致，瑞利面波很显著[图 1(e)]。但同等震中距的天然地震往往没有面波（刘瑞丰等，2007），如博望区地震，没有面波[图 1（d）]。

高村铁矿爆破的震中距为29.5 km，亦属于这种类型。该爆破波形垂直向初动向上，且有振幅较大的脉冲（图 3箭头处），但是在该矿爆破波形中几乎看不到瑞利面波。为什么呢？数十千米或数百千米距离上的爆破，最容易误认为地震。由于爆炸药室的形状不同，爆炸波沿地表浅层传播路径上岩性不同，台基岩性有差异，使爆炸波具有各种形态。人工爆破引起的振动传播与地震波有很多相似的特征。安徽高村铁矿的爆破设计方式为：炸药埋深距爆破面10—20 m，采用多排深孔微差爆破，该爆破方式的主要特点是连续布置多个爆破孔，相邻孔之间距离10 m左右，每孔装填炸药，装药量约350 kg，连续起爆，相邻孔之间的起爆时间差为毫秒级。这种爆破方式导致记录的波形[图 1（a）]与天然地震[图 1（d）]接近。

2.3 初动四象限分布特征

爆破产生的纵波一般垂直初动都是向上，周围多台纵波初动无四象限分布特征。天然地震则符合四象限分布特征。为了实现地震精确定位，安徽省许多地市都组建了区域地震台网，通过台网可得到周边十几个台站的波形数据。图 4为马鞍山区域地震台网显示的波形。由图 4（a）可见，对于博望区天然地震，周边各台站P波初动不一致，有的向上，有的向下，成四象限分布；由图 4（b）可见，对于高村铁矿爆破，各台初动均向上，无四象限分布特征（因通道太多，仅截取3个台的初动波形，箭头处是垂直向P波初动）。

2.4 纵横波的振幅比

振幅与激发震源有关。如果以激发纵波为目的，则纵波与横波的振幅比大于3；如果是以激发横波为目的，则横波与纵波的振幅比大于3；如果是矿山爆破，通常纵横波振幅比大于1（刘瑞丰等，2007）。马鞍山台记录的5次爆破几乎都符合此特征，只有姑山矿爆破纵横波振幅比略小于1，博望区天然地震的横纵波振幅比达到6.20（表 2）。

2.5 衰减速度

人工爆破比天然地震波列衰减快（刘瑞丰等，2007）。但由图 1（a）与图 1（d）可见，图 1（a）高村铁矿爆破并不比图 1（d）博望地震衰减快（通道显示时间均为60 s），此为3次爆破看起来像地震的一个重要原因。

2.6 频谱

人工爆破的频谱单调，而天然地震的频谱较复杂。地震波频谱分析方法被认为是识别天然地震和非天然地震的有效方法（吴忠良等，1994）。人工爆破一般在地表以下几米、几十米；而天然地震一般在地下几千米、几十千米，甚至几百千米。地下介质结构复杂，波的传播速度不一，随着震中距的变化，记录到的波形振幅和周期都有很大不同，从而会出现不同的震相。如近震，震相有Pn、Sn、Pg、Sg、P11、S11、P^*、S^*波等，其周期、振幅都不相同。而爆破一般仅有Pg波、Sg波、面波。博望区地震因震中距仅为18.5 km，故震相单一，只有Pg、Sg波。如果震中距达到七八十千米，则会出现振幅明显增大的P11、S11波。

2.7 发震时间

人工爆破的激发时间较规律，下班时间较多，如姑山矿和南山矿的爆破时间都是接近中午下班时间；或每次爆破时间几乎在同一个时间点，如高村铁矿3次爆破时间都是8点多（8:42、8:47、8:34）。而天然地震发生时间是随机的，博望区地震发震时间是00:00。

3 结论

综上所述，对于矿山较多地区，要判断1个震动事件是人工爆破还是天然地震可以从以下几方面进行分析：P波初动方向、有无面波、周边多台P波初动是否呈四象限分布、纵横波振幅比、衰减速度、波形频谱单调还是复杂、发震时间等，但因爆炸药室形状的不同、爆炸波沿地表浅层传播路径上岩性的不同及爆破设计方式的不同，爆炸波具有各种形态，且与天然地震波形很相似，这就需要从以上多个方面来分析波形特征，并加以综合考虑。

在此特别感谢安徽省地震局金艳、张炳、谢石文工程师提供爆破现场相关信息。