1 研究背景

北京房山—门头沟地区位于北京市西南地区，属于煤矿采空塌陷易发高风险地区。该地区煤炭开采历史悠久，由于早先采矿技术比较落后，并且开采不规范，到处存在碎石乱放的现象，长期下去导致了该地区生态环境遭到严重破坏，地质灾害时有发生，比如泥石流、滑坡和塌陷等。而且该区地下已形成大量采空区，这一系列安全隐患时刻威胁着当地生态环境和人民生活的安全。虽然该地区大多数采矿活动在2000年已被停止，但是近年来房山—门头沟矿区非天然微震活动频繁。北京测震台网日常工作按照国家台网要求只编录天然地震和M_L≥2.5的非天然地震，工作中发现，在该区平时的连续波形数据中，还有大量较小的非天然事件并没有被识别，数据库中大量典型事件的缺失，必将导致该区地震类型识别工作无法深入研究。鉴于完善非天然地震目录以及进行震相识别、地震活动性相关地震学研究为目标，对房山—门头沟地区连续历史波形数据进行非天然地震微震识别分析具有重要意义。

由于区域速度结构或构造的差异，可能导致非天然地震波形存在区域的不同。赵永等（1995）、苏莉华等（2011）、周州等（2021）、马丽等（2020）和徐岩等（2020）一些学者在区域非天然地震波形特征与识别的研究上取得了一定成果。尹欣欣等（2021）、周少辉等（2021）尝试了利用人工智能方法来区分区域事件类别，并且取得了不错效果。据了解，目前鲜有学者针对房山—门头沟地区开展相关详细研究。一方面可能因为该区域属于煤矿采空区，大量非天然微震未被识别，没有较多可靠数据用于研究，另一方面可能因为该区域地处北京西北部，多山地，地形较为复杂，难以架设大量监测台站。另外虽然该区域非天然地震活跃，但是较大地震罕有发生，许多研究的开展可能需要依靠大量大震数据才能有效进行。

2 研究内容和方法

北京测震台网人工处理2008年10月—2022年10月房山—门头沟地区天然地震共533条（数据结果来自国家地震台网中心统一正式编目），最大震级M_L 4.1；人工处理的M_L≥2.5非天然地震42条，最大震级M_L 3.4，由此可知该地区存在事件震级较小、天然地震偏少的特点。廖诗荣等（2021）采用了Zhu等（2019）提出的PhaseNet结构和Mousavi等（2020）提出的EQTransformer结构2种深度学习算法开发了自动编目系统（RISP），可以对在线或者离线波形数据进行震相拾取、震相关联和震级计算等。廖诗荣等（2021）、颜利君等（2022）、王祖东等（2022）使用RISP自动编目系统分别对云南漾濞、四川马尔康和青海门源余震序列进行了在线检测，指出该系统可快速产出高精度的震相到时数据和完备性较高的地震目录，结果符合预期目标，并且得出该系统具有对地震序列和多事件检测效果良好的特点。本研究基于RISP多事件检测效果良好和房山—门头沟地区存在大量非天然事件的特点，打算对该区记录到的2010、2011和2012年（该时间段内非天然地震较多）连续地震波形使用RISP自动编目系统进行非天然微震识别与相应研究。为了确保RISP系统非天然微震检查结果的实用性和可靠性，在使用该系统检测之前，首先人工浏览2010年1—5月连续波形以识别非天然微震，该项工作由北京测震台网专业编目人员完成，耗时约3个月，最后精确识别出4 112条非天然微震（主要包括塌陷和爆破）事件。由此可见，房山—门头沟地区确实存在大量非天然微震，以此验证RISP在该区进行非天然微震检测的可用性和可信性。

3 研究结果 3.1 微震识别结果

本研究由人工并结合RISP扫描了北京房山—门头沟地区2010—2012年连续3年波形观测资料，分析台网卷文件一共26 280个，最后经过人工校核后，一共识别出非天然微震约16 696条。在人工校核工作中，去除研究区域少量天然地震、M_L≥2.5非天然地震、以及由于较大远震造成的本地误检地震等。在校核工作中发现，这些非天然微震大部分属于小塌陷事件，也存在部分爆破。

3.2 结果分析

（1）根据识别出来的非天然微震事件波形震相进行初步典型特征分析。房山—门头沟地区爆破事件存在以下特征：爆破大多属于近距离中小当量爆破，最大震级M_L 3.4；垂直分向振幅呈较大的脉冲型，振幅衰减较快；地震波频谱单调，S波不发育，震中距较近台站多数初动向上；爆炸地震波持续时间短，波及面波范围小；在近场，较大震级爆破地震波有发育较好的Rg短周期面波；爆破发生的时间有较强的规律性，大多发生在白天10∶00—15∶00，相对门头沟地区，房山区爆破事件较多。研究区域塌陷事件特征如下：该地区塌陷大多是倾斜塌陷；塌陷事件波形中，地震波复杂，体波频率丰富，参杂着短周期表面波；P波和S波有明显的耦合特征；地震波频率稍低，S波不明显，Rg面波明显，近距离台站大多数初动向下。

（2）根据微震识别结果得出房山—门头沟地区2010—2012年大量非天然微震震中分布情况。16 696条非天然微震主要呈3个条带状密密麻麻分布在紫荆关断裂和黄庄—高丽营断裂之间：紫荆关断裂两侧（门头沟矿区）、大安山煤矿废弃区以及房山东南部山区平原交界地带的采石区（黄庄—高丽营断裂西北侧）。从识别结果可以看出，大量微震集中在中部条带区—大安山煤矿区和南部条带区—房山东南部的采石场区，可能与废弃煤矿早期发生的塌陷、爆破事件及采石场发生的爆破事件地点大致相吻合。

4 结束语

本研究完善了房山—门头沟地区非天然地震目录，建立了非天然事件模型库，初步得出了房山—门头沟地区非天然地震事件时空分布特征，这些将为北京地区非天然地震类型识别工作、AI非天然微震识别工作和地震活动性相关地震学研究提供基础数据支撑。

感谢福建省地震局廖诗荣等为北京地震台提供自动编目系统软件。