「震级」是什么,如何测定,有哪些常见的震级标度?

本问题将作为 「知识库」栏目 的一部分,你的创作将有机会被收录在相关话题的百科简介中,同时你也可以将其他符合百科规范的词条内容整理成回答或者文章来投稿…
关注者
18
被浏览
72,733

3 个回答

谢邀 @知识库

地震震级,是通常用来衡量地震释放能量大小的数值。单次地震释放能量越多,震级就越大。常用的里氏震级,每增大2级,能量增大一千倍

单次地震释放的能量可以根据标准地震仪记录的地震波来测定,按照国际通用的里希特-古登堡震级的定义:震级是表示离震中100km的标准地震仪所记录的最大振幅,振幅单位μm。

但是,为什么同一地震往往会先后公布不同的震级?这是因为不是每次地震都刚好有离震中100km的标准地震仪在等待地震波。震级的计算都是由各个地震台实际观测资料总结得来的,获取资料的全面程度与精度,决定震级的可靠性。大地震过后,不必抱怨地震部门公布的震级可能会变动,因为这是正常的修订。

注意到,振幅与地震的能量正相关,和地震的震级之间有指数函数的关系,这就需要将地震台站所收到的地震波的能量和震级加以换算,有如下关系式:

lgE=11.8+1.5M。

M与E的关系见下表:

此处E的单位是“尔格”,为千万分之一焦耳。国际标准单位制中,功的单位是焦耳(Joule),定义是用1N的力做1m的功。

由上表格不难发现,常用的里氏震级,每增大2级,能量增大一千倍。依此换算,里氏震级每增加一级,地震能量增加十的1.5次方倍,即十倍的根号十,约是31.6倍。常见的科普资料多简化为30倍或32倍。

一个成年人在地上跺一脚的能量,约是里氏-2级。一千个成年人在地上跺一脚的能量,约是里氏0级。一百万个成年人在地上跺一脚的能量,约是里氏2级。十亿个成年人在地上跺一脚的能量,约是里氏4级。全世界所有双脚健全的人聚集起来,无论男女老幼,同时在地上跺一脚的能量,超不过里氏4.8级

曾经在中国地质博物馆地球厅里的地震展位,实时展现地震波。实际观察不难发现,一个人在旁边跺一脚,或者楼上在装修砸墙,也会对地震仪造成影响。如何排除这些干扰呢?一个解决方案是将监测站搬到越来越远离人烟的地方;比较有性价比的方法是记录下这些噪声的数值、频率、波形,然后从结果中去除这些干扰项后,再输出地震波形。

随着城市的发展,城市建成区内的一些地震台站,已经越来越不适合地震监测了,就像光污染使得市内不适合天文望远镜观测一样。

宇宙大爆炸能量,根据不同的理论估计为45-48级,不超过里氏50级。当前宇宙中能找到的较强“地震”主要是I型超新星爆发、类星体喷流、中子星或黑洞合并、星系碰撞等,此类事件一般折合里氏30-36级。


狭义的地震是针对地球内部机械波的讨论。最基本的震级标度有4种:地方性震级ML,体波震级(Mb和MB),面波震级MS,矩震级MW。

地方性震级ML: 用约1秒的S波(或Lg)的振幅来量度地震的大小,体波震级Mb是用1 秒左右的地震体波振幅来量度地震的大小,体波震级MB是用时长约5秒的地震体波振幅来量度地震的大小,面波震级MS是用浅源地震约20 秒的面波振幅度量地震的大小。

体波震级:是根据体波计算出来的震级。是以地动时体波(P波、PP波、S波)波群的运动能量来表示地震规模大小的标准。

面波震级:是指根据面波计算出来的震级,以符号MS表示。对于浅源地震,中国习惯使用面波震级,美国则习惯使用体波震级或矩震级。

矩震级:为测定地震矩及矩震级,可用宏观的方法,直接从野外测量断层的平均位错和破裂长度,从等震线的衰减或余震推断震源深度,从而估计断层走向位移、断面位移、震源属性等。

上述,Mb有时也可以写为mb,每种震级类型(magnitude scales)都有一个计算公式,可以相互转换。具体可参考后面附的文献。

深源地震主要用体波震级,例如鄂霍茨克海附近2013年曾发生震源深度超过600千米的地震,全国有感。

在国内面波震级和地方性震级(各地方地震局)用的比较多,像美国USGS一般用矩震级Mw,Mw是Kanamori于1977年提出来的,其根据Aki等提出的地震矩发展而来。


有人可能会问,为什么鄂霍茨克海发生里氏8.3级地震,东昆仑发生里氏8.1级地震几乎无损失,而唐山7.8级却伤亡惨重?

这是因为地震震级和烈度是两个完全不同的概念。地震震级通常指地震的大小,是一个定值。地震烈度是指地震对具体地点的实际影响。同一地震不同地点,同一震级不同震源深度,同一地震不同地层的地震烈度也不同。

地震烈度:表明地震对具体地点的实际影响,不仅取决于地震的能量,还受到震源深度、震中距离、地震波的传播介质、水系及表土性质等条件的强烈影响。

地震烈度不是震级那样的单一变量连续函数,而是根据地震时人的感觉,器物的动态,建筑物毁坏及自然现象的表现等宏观现象判定的,地震时按照其破坏的程度不同,将地震的强弱排列成一定的次序作为确定地震烈度的标准,这就是地震烈度表。由于地震烈度以宏观现象为依据的分度方法,往往给人一种不够精确的印象,而且评比不够精确。为此通过大量的客观实践的地震观测,总结出地震烈度与地震的加速度的关系,以便地震烈度在工程上的应用。

目前我国已经制定出地震烈度表:

震级与地震烈度的关系

震级与地震烈度既有区别又有联系。一次地震只有一个震级,但在不同的地区,地震烈度大小是不一样的。震级是单次地震能量大小,而烈度是该地区的破坏程度。

至于“有时大地震造成的伤亡小,有时小地震造成的伤亡大”这句话,要指出地震的大小与伤亡的大小没有必然的关系。地震伤亡大小受到各种因素的影响,比如某地区距离震中的距离,建筑房屋的抗震等级和地貌等因素的影响。对于小的地震,如果发生在山区,或人员密集而建筑物抗震等级低的建成区,就容易造成很大的伤亡;如果大的地震发生在人烟稀少的地区,比如沙漠、无人区,也不会造成太大的伤亡,例如前述的东昆仑2001年曾发生8.1级地震,无人员伤亡报告。

此外,建筑物的结构和材料也影响伤亡情况,例如轻质材料建筑,即使遇到大的地震也很少会因为砸伤、压伤造成过大的伤亡。

地震的共生、次生灾害,包括而不限于崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖、土质液化、地陷、地面龟裂、火山爆发、海啸等,可能加重伤亡与经济损失。若像日本、印尼的地震海啸,轻质建筑是不利于抵御这种地震引发灾害的。

总的来说,地震的震级大小是确定的,但地震的烈度与损失大小,除了受震级大小影响,还受到其它多种因素的影响,是多种因素综合效应的结果。


补充:地震并非百害而无一利。

地震带与断裂带在空间上紧密结合,断裂带可以控制矿产的产出。例如环太平洋火山地震带构成金、铜矿产富集区。

地球物理学的地震法是重要的探测手段。地震波可以用来探测地下结构,发现地层属性突变的界面。有时天然地震不够用,还需要制造人工地震,来进行地下结构探测。


上述内容参考:






震级是有国标规范的

参见 GB 17740-2017 《地震震级的规定》

懒得打字了直接截图了


测定方法








对于地震烈度同样有规范

参见 GB/T 17742-2008 《中国地震烈度表》

也只截图不打字