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防災手冊
細說地震震級
文章來源:中國地震科普網    更新時間:2018-12-24

  地震震級是表征地震強度大小的量度。當前,最常用的震級有近震震級ML、面波震級MS、體波震級mb及mB和振動持續時間震級MD,對巨大地震的量度還有矩震級MW和譜震級M(T)等。目前國際通用的地震震級標准還有裏氏震級。我國規定對公衆發布一律使用面波震級。

  震級的量度一般是通過測量地震波中的某個頻率地震波的幅度來衡量地震相對大小的一個量。ML是用0.1~3秒左右的S波(或Lg)的振幅來量度地震的大小,MS是用淺源地震的20秒左右的面波振幅量度地震的大小,mb是用1秒左右的地震體波振幅來量度地震的大小,mB是用0.5~15秒左右的地震體波振幅來量度地震的大小。

  根據多年來大量實測資料得出的規律,當地震能量達到一定程度後,會出現震級飽和現象,即隨著地震波能量的增加,相應的震級大小卻不會增加,不同震級標度,出現震級飽和的情況各不相同。如:短周期體波震級mb在6.5級後出現飽和現象,近震震級ML在7.0級後出現飽和現象,中長周期體波震級mB在8.0級後出現飽和現象,面波震級MS在8.5後出現飽和現象。

  爲克服震級飽和現象,對于巨大地震,國際上一般采用地震矩測定震級,用地震矩測定的震級成爲矩震級。地震矩是在位錯理論模型下,由地震波譜分析得到的具有力偶量綱的物理量,與震源破裂大小有關,是對斷層滑動引起的地震強度的直接測量,描述了地震破裂面上滑動量的大小,一般通過波形反演的方法計算。

  經研究表明,震源破裂長度在100km左右的大地震的MS與MW幾乎相近,當破裂長度更長時它們的差別就會明顯,一般認爲MW標度是MS標度對破壞性地震震級的自然延續。

  譜震級M(T)是利用不同周期的波測定震級,對采用寬頻帶地震儀記錄的地震信號進行帶通濾波,對不同的頻帶分別測定震級,一次地震測定的震級是隨周期飽和的一系列值。

  国内国际新闻报道一般采用的是国际通用地震震级,里氏震级。里氏震级是由两位来自美国加州理工学院的地震学家里克特(Charles Francis Richter)和古登堡(Beno Gutenberg)于1935年提出的一种震级标度,它是根据离震中一定距离所观测到的地震波幅度和周期,并且考虑从震源到观测点的地震波衰减,经过一定公式,计算出来的震源处地震的大小。由于“地震强度频谱的比例定律”(The Scaling Law of Earthquake Spectra)的限制,里氏震级在8.3~8.5左右会产生饱和效应,到了21世纪初,地震学者普遍采用矩震级描述巨大地震的物理特性。

  面波震級標度Ms比較適用于從遠處(震中距大于1000km)測定淺源大地震的震級,而且各國地震機構的面波震級測定結果也比較一致,因此通常所說的裏氏震級就是面波震級,矩震級可作爲面波震級的有益補充,但不能完全取代面波震級。最常用的面波震級達8.6以後有飽和問題,特大地震一般用矩震級表示更爲合理。

  北京時間2011年3月11日13時46分在日本本州東海岸附近海域發生巨大地震。中國國家地震台網、日本氣象廳及美國地質勘探局USGS分別給出了不同的地震參數:

  中国国家地震台网测定参数:北京时间2011年3月11日13时46分在日本本州东海岸附近海域(北纬38.1°,东经142.6°)发生M8.6级地震,震源深度20 km。震后,台网中心利用国家地震台网和全球地震台网的资料对这次地震的参数进行了详细测定,矩震级为Mw9.0。据此,中国地震台网中心确定本次地震的震级应修订为M9.0,作为本次公众信息发布的正式结果。

  日本气象厅测定参数:日本东北地区11日发生里氏7.9级地震(北纬38.03°,东经143.15°),震源深度为10km,东京震感强烈,日本气象厅已向本州岛太平洋沿岸地区发出高级别海啸警报;11日当天将地震震级修正为里氏8.8级;2011年3月13日,日本气象厅将日本大地震震级向上修订为里氏9.0级(北纬38.103°,东经142.860°),震源深度约为10 km,为日本地震史上最高震级。

  美國地質勘探局測定參數:3月11日14時46分,在日本東海岸發生7.9級地震;當天將地震震級修正爲裏氏8.8級、後又修正爲8.9級;14日發表新聞公報宣布,將11日的日本地震震級由該機構此前確定的裏氏8.9級上調爲9.0級(北緯38.322°,東經142.369°),震源深度爲32km,並表示此次地震是1900年以來的全球第四強震。

  2008年5月12日14時28分,中國四川省汶川發生特大地震,中國國家地震台網、美國地質勘探局USGS等也分別給出了不同的地震參數:

  中國地震台網中心測定參數:北京時間2008年5月12日14時28分在四川汶川(北緯31.0°,東經103.4°)發生M7.6級地震,震源深度33km。隨後,根據國際慣例,地震專家利用包括全球地震台網在內的更多台站資料,于5月18日對這次地震的震級進行修訂,修訂後震級爲裏氏8.0級。

  美国地质勘探局测定参数:对于汶川地震(北纬30.986°,东经 103.364°),初订面波震级为7.8,震源深度19 km,随后修订矩震级为7.9。

  歐洲地中海地震台網中心初訂矩震級是7.5,修訂矩震級爲7.9。俄羅斯修訂面波震級是8.0。

  不難看出,這些似乎不盡相同的地震參數,具有差別但也具有其科學性和合理性。



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