地震的测量

地震的强度通常用震级和烈度来表示。这两个概念虽然都描述地震的强度,但含义和测量方法完全不同。 了解它们的区别对正确认识地震影响至关重要。

震级

震级表示地震释放的能量大小,是对地震本身能量的客观度量。同一次地震只有一个震级值, 不随观测地点的变化而变化。

常见震级标度

里氏震级(ML)

由美国地震学家查尔斯·里希特于1935年提出,是最早也是最广为人知的震级标度。 它基于地震仪记录的最大振幅和震中距离计算。

适用范围: 主要适用于震中距600公里以内,震源深度浅于70公里的中小地震。

体波震级(mb)

基于P波(纵波)的最大振幅测定,适用于远震和深源地震。

适用范围: 震中距在2000-10000公里的地震,对深源地震也有较好的适用性。

面波震级(Ms)

基于面波的最大振幅测定,适用于浅源远震。

适用范围: 震中距在2000-10000公里,震源深度浅于70公里的地震。

矩震级(Mw)

基于地震矩(断层面积、断层滑动距离和岩石刚度的乘积)计算,是目前最科学的震级标度。

适用范围: 适用于所有类型的地震,尤其是大地震,不存在"饱和"问题。

震级与能量的关系

震级每增加1,释放的能量约增加30倍。例如,8级地震释放的能量是7级地震的约30倍, 是6级地震的约900倍(30×30)。

震级能量对比相当于全球年均发生次数
3.01小型爆破约100,000次
4.030小型炸弹约10,000次
5.0900小型核弹约1,000次
6.027,000中型核弹约150次
7.0810,000大型核弹约15次
8.024,300,0001906年旧金山地震约1次
9.0729,000,0002011年日本地震约10年1次

小知识

震级是对数标度,这意味着震级数值的增加与地震能量的增加不是线性关系,而是指数关系。 这就是为什么8级地震比6级地震破坏力大得多的原因。

烈度

烈度表示地震对特定地区的破坏程度,与震级、震源深度和距离、地质条件等因素有关。 同一次地震在不同地区有不同的烈度值,通常震中附近烈度最高,随着离震中距离的增加而减小。

中国烈度表

中国采用12度烈度表,从I度(人几乎无感)到XII度(全部建筑物毁坏,地表明显变形)。

烈度人的感受建筑物反应地表现象
I-II度极少数人有感无影响无变化
III度室内少数人感觉悬挂物轻微摆动无变化
IV度室内多数人感觉门窗震动,器皿发声无变化
V度室外多数人感觉建筑物轻微摇晃,不稳物体可能倾倒树木摇动
VI度多数人惊慌墙体出现裂缝,少数砖瓦掉落可能出现地面裂缝
VII度多数人难以站立一般建筑物轻微损坏,不抗震建筑严重损坏地面出现裂缝,可能有滑坡
VIII度人站立困难一般建筑物严重损坏,抗震建筑轻微损坏地面明显裂缝,山体滑坡
IX度人被抛出一般建筑物倒塌,抗震建筑严重损坏地面大面积开裂,山崩
X-XII度极度恐慌大多数建筑物倒塌地表明显变形,大规模山崩

烈度与震级的关系

同一震级的地震,在不同地区可能产生不同的烈度。影响烈度的主要因素包括:

  • 震中距离:距离震中越远,烈度通常越低
  • 震源深度:震源越深,地表烈度通常越低
  • 地质条件:软土地区比坚硬岩石地区烈度通常更高
  • 建筑物类型:不同结构的建筑物对地震的反应不同

震级与烈度的区别

  • 震级是对地震能量大小的客观度量,一次地震只有一个震级值
  • 烈度是对地震影响程度的主观描述,一次地震在不同地区有不同的烈度值
  • 大震级的地震在远离震中的地区可能烈度较低
  • 小震级的地震如果震源浅且发生在人口密集区,可能造成较高烈度的影响

地震监测技术

地震仪

地震仪是测量地面振动的仪器,是地震监测的基础设备。现代地震仪可以精确记录地震波的振幅、频率和到达时间, 为震源定位和震级测定提供数据。目前广泛使用的是宽频带数字地震仪,可以记录从高频到低频的各种地震波。

GPS监测

GPS(全球定位系统)可以精确测量地壳变形,监测板块运动和断层活动。通过在断层两侧布设GPS接收站, 可以连续监测断层的蠕变和应变积累过程,为地震危险性评估提供重要数据。

InSAR技术

InSAR(干涉合成孔径雷达)是一种利用雷达卫星数据监测地表变形的技术。它可以探测毫米级的地表变形, 广泛应用于地震、火山和地面沉降等地质灾害监测。

地震台网

地震台网是由多个地震监测站组成的网络系统,可以实时监测地震活动。中国已建成全国性的数字地震监测台网, 覆盖全国主要地震区,为地震监测和预警提供支持。