地震震級(jí)是表征地震強(qiáng)度大小的量度。當(dāng)前,最常用的震級(jí)有近震震級(jí)ML、面波震級(jí)MS、體波震級(jí)mb及mB和振動(dòng)持續(xù)時(shí)間震級(jí)MD,對(duì)巨大地震的量度還有矩震級(jí)MW和譜震級(jí)M(T)等。目前國際通用的地震震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還有里氏震級(jí)。我國規(guī)定對(duì)公眾發(fā)布一律使用面波震級(jí)。
震級(jí)的量度一般是通過測量地震波中的某個(gè)頻率地震波的幅度來衡量地震相對(duì)大小的一個(gè)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(jù)多年來大量實(shí)測資料得出的規(guī)律,當(dāng)?shù)卣鹉芰窟_(dá)到一定程度后,會(huì)出現(xiàn)震級(jí)飽和現(xiàn)象,即隨著地震波能量的增加,相應(yīng)的震級(jí)大小卻不會(huì)增加,不同震級(jí)標(biāo)度,出現(xiàn)震級(jí)飽和的情況各不相同。如:短周期體波震級(jí)mb在6.5級(jí)后出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,近震震級(jí)ML在7.0級(jí)后出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,中長周期體波震級(jí)mB在8.0級(jí)后出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,面波震級(jí)MS在8.5后出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。
為克服震級(jí)飽和現(xiàn)象,對(duì)于巨大地震,國際上一般采用地震矩測定震級(jí),用地震矩測定的震級(jí)成為矩震級(jí)。地震矩是在位錯(cuò)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(guān),是對(duì)斷層滑動(dòng)引起的地震強(qiáng)度的直接測量,描述了地震破裂面上滑動(dòng)量的大小,一般通過波形反演的方法計(jì)算。
經(jīng)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(dāng)破裂長度更長時(shí)它們的差別就會(huì)明顯,一般認(rèn)為MW標(biāo)度是MS標(biāo)度對(duì)破壞性地震震級(jí)的自然延續(xù)。
譜震級(jí)M(T)是利用不同周期的波測定震級(jí),對(duì)采用寬頻帶地震儀記錄的地震信號(hào)進(jìn)行帶通濾波,對(duì)不同的頻帶分別測定震級(jí),一次地震測定的震級(jí)是隨周期飽和的一系列值。
國內(nèi)國際新聞報(bào)道一般采用的是國際通用地震震級(jí),里氏震級(jí)。里氏震級(jí)是由兩位來自美國加州理工學(xué)院的地震學(xué)家里克特(Charles Francis Richter)和古登堡(Beno Gutenberg)于1935年提出的一種震級(jí)標(biāo)度,它是根據(jù)離震中一定距離所觀測到的地震波幅度和周期,并且考慮從震源到觀測點(diǎn)的地震波衰減,經(jīng)過一定公式,計(jì)算出來的震源處地震的大小。由于“地震強(qiáng)度頻譜的比例定律”(The Scaling Law of Earthquake Spectra)的限制,里氏震級(jí)在8.3~8.5左右會(huì)產(chǎn)生飽和效應(yīng),到了21世紀(jì)初,地震學(xué)者普遍采用矩震級(jí)描述巨大地震的物理特性。
面波震級(jí)標(biāo)度Ms比較適用于從遠(yuǎn)處(震中距大于1000km)測定淺源大地震的震級(jí),而且各國地震機(jī)構(gòu)的面波震級(jí)測定結(jié)果也比較一致,因此通常所說的里氏震級(jí)就是面波震級(jí),矩震級(jí)可作為面波震級(jí)的有益補(bǔ)充,但不能完全取代面波震級(jí)。最常用的面波震級(jí)達(dá)8.6以后有飽和問題,特大地震一般用矩震級(jí)表示更為合理。
北京時(shí)間2011年3月11日13時(shí)46分在日本本州東海岸附近海域發(fā)生巨大地震。中國國家地震臺(tái)網(wǎng)、日本氣象廳及美國地質(zhì)勘探局USGS分別給出了不同的地震參數(shù):
中國國家地震臺(tái)網(wǎng)測定參數(shù):北京時(shí)間2011年3月11日13時(shí)46分在日本本州東海岸附近海域(北緯38.1°,東經(jīng)142.6°)發(fā)生M8.6級(jí)地震,震源深度20 km。震后,臺(tái)網(wǎng)中心利用國家地震臺(tái)網(wǎng)和全球地震臺(tái)網(wǎng)的資料對(duì)這次地震的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)測定,矩震級(jí)為Mw9.0。據(jù)此,中國地震臺(tái)網(wǎng)中心確定本次地震的震級(jí)應(yīng)修訂為M9.0,作為本次公眾信息發(fā)布的正式結(jié)果。
日本氣象廳測定參數(shù):日本東北地區(qū)11日發(fā)生里氏7.9級(jí)地震(北緯38.03°,東經(jīng)143.15°),震源深度為10km,東京震感強(qiáng)烈,日本氣象廳已向本州島太平洋沿岸地區(qū)發(fā)出高級(jí)別海嘯警報(bào);11日當(dāng)天將地震震級(jí)修正為里氏8.8級(jí);2011年3月13日,日本氣象廳將日本大地震震級(jí)向上修訂為里氏9.0級(jí)(北緯38.103°,東經(jīng)142.860°),震源深度約為10 km,為日本地震史上最高震級(jí)。
美國地質(zhì)勘探局測定參數(shù):3月11日14時(shí)46分,在日本東海岸發(fā)生7.9級(jí)地震;當(dāng)天將地震震級(jí)修正為里氏8.8級(jí)、后又修正為8.9級(jí);14日發(fā)表新聞公報(bào)宣布,將11日的日本地震震級(jí)由該機(jī)構(gòu)此前確定的里氏8.9級(jí)上調(diào)為9.0級(jí)(北緯38.322°,東經(jīng)142.369°),震源深度為32km,并表示此次地震是1900年以來的全球第四強(qiáng)震。
2008年5月12日14時(shí)28分,中國四川省汶川發(fā)生特大地震,中國國家地震臺(tái)網(wǎng)、美國地質(zhì)勘探局USGS等也分別給出了不同的地震參數(shù):
中國地震臺(tái)網(wǎng)中心測定參數(shù):北京時(shí)間2008年5月12日14時(shí)28分在四川汶川(北緯31.0°,東經(jīng)103.4°)發(fā)生M7.6級(jí)地震,震源深度33km。隨后,根據(jù)國際慣例,地震專家利用包括全球地震臺(tái)網(wǎng)在內(nèi)的更多臺(tái)站資料,于5月18日對(duì)這次地震的震級(jí)進(jìn)行修訂,修訂后震級(jí)為里氏8.0級(jí)。
美國地質(zhì)勘探局測定參數(shù):對(duì)于汶川地震(北緯30.986°,東經(jīng) 103.364°),初訂面波震級(jí)為7.8,震源深度19 km,隨后修訂矩震級(jí)為7.9。
歐洲地中海地震臺(tái)網(wǎng)中心初訂矩震級(jí)是7.5,修訂矩震級(jí)為7.9。俄羅斯修訂面波震級(jí)是8.0。
不難看出,這些似乎不盡相同的地震參數(shù),具有差別但也具有其科學(xué)性和合理性。