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 |
|---|---|---|---|
| 3.0 | 1 | 小型爆破 | 约100,000次 |
| 4.0 | 30 | 小型炸弹 | 约10,000次 |
| 5.0 | 900 | 小型核弹 | 约1,000次 |
| 6.0 | 27,000 | 中型核弹 | 约150次 |
| 7.0 | 810,000 | 大型核弹 | 约15次 |
| 8.0 | 24,300,000 | 1906年旧金山地震 | 约1次 |
| 9.0 | 729,000,000 | 2011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。