Door twee magnitudemetingen voor lokaal geregistreerde seismische gebeurtenissen te vergelijken, onderzoekers kunnen zien of het een kleine aardbeving was of een chemische explosie met een enkele brand.

De bevindingen, gepubliceerd in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika , seismologen nog een hulpmiddel geven om nucleaire explosies te volgen, met name explosies met een laag rendement die worden gedetecteerd met behulp van seismische stations die zich op 150 kilometer (ongeveer 93 mijl) of minder van de explosielocatie bevinden.

Seismologen gebruiken verschillende methoden om aardbevingen te onderscheiden van explosies, zoals het analyseren van de verhouding van P-golven (die gesteente samendrukken in dezelfde richting als de beweging van een golf) tot S-golven (die gesteente loodrecht op de golfrichting bewegen). Echter, methoden zoals de P/S-golfverhouding werken niet zo goed voor gebeurtenissen van magnitude 3 of kleiner, waardoor het van essentieel belang is om andere discriminatietechnieken te ontwikkelen, zei seismoloog Keith Koper van de Universiteit van Utah. Wetenschappers hebben gedebatteerd, bijvoorbeeld, of een kleine seismische gebeurtenis die op 12 mei 2010 in Noord-Korea plaatsvond, een natuurlijke aardbeving was of een aardbeving veroorzaakt door een nucleaire explosie met laag rendement.

De nieuwe studie kijkt naar het verschil tussen lokale magnitude (ML) en coda duration magnitude (MC) metingen. lokale omvang, soms aangeduid als Richter-magnitude, schat de grootte op basis van de maximale amplitude van gedetecteerde seismische golven. De grootte van de Coda-duur is gebaseerd op de duur van een seismische golftrein en de resulterende lengte van het seismogram dat het produceert.

Koper en zijn studenten ontdekten het mogelijke nut van deze vergelijking in een van zijn afstudeerseminars ongeveer vier jaar geleden, terwijl de studenten het programmeren en het vergelijken van verschillende soorten grootheden oefenden. "Het bleek dat als je naar deze grootteverschillen keek, er was een patroon, " zei hij. "Al deze aardbevingen in Utah die verband houden met kolenwinning hebben een grotere coda-magnitude, met seismogrammen langer dan normaal."

Vergeleken met natuurlijk voorkomende aardbevingen, seismische gebeurtenissen veroorzaakt door menselijke activiteit hebben meestal een grotere MC dan ML, concludeerden de onderzoekers in een paper uit 2016. Zeer ondiepe seismische gebeurtenissen hebben een grotere MC dan dieper begraven gebeurtenissen, ze vonden, terwijl hij opmerkt dat de meeste menselijke activiteiten die aardbevingen zouden veroorzaken, plaatsvinden op ondiepe diepten in de aardkorst, vergeleken met de diepere oorsprong van natuurlijke aardbevingen.

De bevindingen suggereerden dat ML-MC-verschillen nuttig kunnen zijn bij het detecteren van nucleaire explosies op lokaal niveau, maar de meerdere ontploffingen in een mijnbouwoperatie, verspreid in ruimte en tijd, produceren een andere seismische signatuur dan de compacte enkele opname van een nucleaire explosie.

Om de discriminatiemethode verder te testen, zochten de onderzoekers naar "explosies die betere proxy's waren, compact, en niet uw typische industriële explosies, ' zei Koper.

In het BSSA-onderzoek Koper en collega's pasten het ML-MC-verschil toe op drie experimenten in het westen van de VS die gegevens op lokale netwerken registreerden van begraven enkelvoudige explosies en natuurlijke aardbevingen:het Bighorn Arch Seismic Experiment (BASE) uit 2010 in het noorden van Wyoming, het imaging Magma Under St. Helens (iMUSH) experiment in de staat Washington van 2014 tot 2016, en de Fase I-explosies van het Source Physics Experiment (SPE) in Nevada van 2011 tot 2016.

De methode was in staat om explosies van natuurlijke aardbevingen met succes te scheiden in de gegevens van alle drie de locaties, vonden de onderzoekers, bevestigend dat het potentieel nuttig zou zijn voor het identificeren van kleine ondergrondse nucleaire explosies op plaatsen die alleen worden gedekt door een lokaal seismisch netwerk.

Voorbij explosieseismologie, de methode kan ook helpen bij het identificeren en analyseren van andere aardbevingen met ondiepe bronnen, waaronder enkele aardbevingen veroorzaakt door menselijke activiteiten zoals olie- en gaswinning, aldus Koper.