震级

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  震级汉语拼音:Zhenji;英语:Earthquake Magnitude),根据地震波记录测定的一个没有量纲的数值,用来在一定范围内表示地震的相对大小(强度)。震级的大小同震源辐射的地震波强度有关,与地震烈度不同。震级代表地震本身的强弱;烈度表示同一次地震在地震波及的各个地点所造成的影响的程度,它与震源深度、震中距方位角地质构造以及土壤性质等因素有关。

基本公式

  震级作为一个观测项目是1935年美国地震学家C.F.里克特首先提出的。最初的原始震级标度只适用于近震和地方震,所用地震仪是伍德–安德森扭摆式地震仪。里克特发现,在lgAΔ图上(A是以毫米为单位的最大记录振幅,Δ为震中距),不同地震的振幅变化曲线大体上彼此平行,即可以通过平移而互相叠合。因此,两条曲线之间的纵向差距差不多是处处相等的。也就是说,任何两次大小不等的地震,其最大记录振幅的对数之差与震中距无关。这表示,在任何一个震中距上比较不同地震的相对大小,可以近似地得到同样的数值。里克特在以上研究的基础上,提出了计算震级 M 的公式:

    M = lgA–lgA0

式中A是某一待测震级地震在标准地震仪上的最大记录振幅;A0是作为比较标准的另一个已知地震在同一震中距上的最大记录振幅。

与能量关系

  地震释放出能量愈多,震级就愈大。以放大倍率2,800,周期0.8秒,阻尼系数0.8的地震仪在离震中100千米处记下振幅1微米的地震作为零级地震的标准(大约相当于放出能量105焦),然后按公式推算出各级震级,每增大两级大约相当地震能量增大1,000倍(见表)。按震级的大小可划分为超微震(M<1)、微震(1≤M<3)、小震(3≤M<5)、中震(5≤M<7)及大地震(M≥7)。

震级与发生频率

  下表列出的是不同黎克特制震级(ML)的年均发生次数和震中地区的影响:

程度 里氏规模 地震影响 大约发生频率(全球)
极微 2.0以下 很小,没感觉 约每天 8,000次
甚微 2.0-2.9 人一般没感觉,设备可以记录 约每天 1,000次
微小 3.0-3.9 经常有感觉,但是很少会造成损失 估计每年49,000次
4.0-4.9 室内东西摇晃出声,不太可能有大量损失。当地震强度超过4.5级时,已足够让全球的地震仪监测得到。 估计每年6,200次
5.0-5.9 可在小区域内对设计/建造不佳或偷工减料的建筑物造成大量破坏,但对设计/建造优良的建筑物则只会有少量的损害。 每年800次
6.0-6.9 可摧毁方圆100英里以内的居住区。 每年120次
甚强 7.0-7.9 可对更大的区域造成严重破坏。 每年18次
超强 8.0-8.9 可摧毁方圆数百英里的区域。 每年1次
极强 9.0-9.9 摧毁方圆数千英里的区域 每20年1次

  (数据来自美国地质调查局。需要注意的是由于地震影响还受当地地质条件等因素的影响,表中描述的是极端影响)

  历史纪录中最强烈的地震是1960年5月22日的智利大地震,矩震级为9.5。

震级与能量

  下表列出的是不同级别的地震释放的能量相当于的三硝基甲苯当量:(注意,此表中三硝基甲苯当量与实例严重不符,其正确性有待考证)

里氏震级 大致相应的TNT当量 实例
0.2 15 公克 手榴弹爆炸
0.5 84.4 公克
1.0 474 公克 建筑爆破
1.5 2.67 公斤 二战期间常规炸弹
2.0 15.0 公斤 二战期间常规炸弹
2.5 84.4 公斤 二战期间的"Cookie" 巨型炸弹
3.0 474 公斤 2003年大型空爆炸弹
3.5 2.67 公吨 1986年前苏联切尔诺贝尔核事故
4.0 15.0 公吨 小型原子弹
4.5 84.4 公吨 常见的龙卷风
5.0 474 公吨 广岛、胖子原子弹|长崎投放的原子弹
5.5 2670 公吨 1992年美国内华达州Little Skull Mtn.地震
6.0 15.0×103 公吨 1994年美国内华达州Double Spring Flat地震
6.5 84.4×103 公吨 1994年Northridge地震
7.0 474×103 公吨 2013年中国四川省雅安地震
7.5 2.67×106 公吨 1992年美国加利福尼亚Landers地震
1999年台湾921集集大地震
8.0 15.0×106 公吨 1976年中国唐山大地震
2008年中国汶川大地震
8.35 50.0×106 公吨 目前最大型的氢弹(注:前苏联曾试爆5000万吨级别的沙皇炸弹)
8.5 84.4×106 公吨 1950年印度阿萨姆与中国察隅交界处1950年墨脱大地震
8.8 240×106 公吨 2010年智利大地震
9.0 474×106 公吨 耶稣受难日地震(地震发生后引发海啸,造成阿拉斯加部份地区受到海啸袭击状况严重)
2004年2004年印度洋大地震|印度洋大地震(地震发生后引发海啸,即2004年南亚大海啸)
2011年3月11日东日本大地震(地震发生后引发海啸,造成日本本州东北三县受灾惨重)
9.5 2.67×109 公吨 智利大地震(地震发生后引发海啸,绝大多数太平洋沿岸地区受到海啸冲击)观测史上记录到规模最大的地震
10.0 15.0×109 公吨 约相当于一个直径约为2公里的陨石以秒速5公里撞击地球时所产生的地震。