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地震科普这到底是多大的地震 [复制链接]

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地震发生后,人们首先关心的问题之一就是:这是多大的地震?

在这里就牵扯到一个地震专业术语——震级。震级,简单来说就是指地震大小,通常用字母M表示,地震越大,震级数字也越大。它实质上是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各个地震的相对大小。

我们之前在科普地震震级和烈度的关系时候,不断强调:一个地震只有一个震级。

但是,你有没有发现这样一个有趣的现象,明明是同一个地震,不同的机构给出的震级竟然是不同的,例如发生于年5月22日的智利大地震,中国地震台网目录中显示的震级为8.5级,而美国地质调查局(USGS)发布的震级却是9.5级。

这是什么原因呢?这种同一个地震在震级大小上的明显差距,问题出现在哪里?

在科普这个问题之前,我们先来讲讲几种常见的震级标度:近震震级、面波震级、体波震级和矩震级。

年,查尔斯·里克特在研究美国南加州地震时,发明了一种定量测量地震大小的震级标度方法,这种震级标度被后人称为近震震级,用ML表示,这里的L(local)表示是地方性的意思,所以也叫地方性震级。此种震级标度具有一定的局限性,因为它受到地震仪类型及震中距适用范围的限制,它无法用来测量全球范围的远震震级,也就是说,它不能准确地反应远距离地震的大小。

查尔斯·里克特

为了弥补近震震级(ML)标度的不足,年古登堡先生创立了面波震级Ms,其中,s表示surfacewave——面波,它是根据周期约为20s的面波大小确定的地震震级,Ms可以做到远距离记录地震。然而……面波震级也存在问题,当地震的震源深度较深的时候,激发的面波不显著。

古登堡

虽然深源地震面波不发育,但是体波(P、S波)震相在地震图上却是相对清晰的。于是,古登堡先生继续发明了体波震级,它是根据地震波的体波(通常是P波)的大小确定的地震震级。

体波震级又分为由短周期地震仪测定的体波震级Mb和由中长周期地震仪测定的体波震级MB。其中,Mb是用周期1s左右的地震体波振幅来量度地震的大小,而MB是用周期5s左右的地震体波振幅来量度地震的大小。几乎所有的地震,无论距离远近、震源深度,甚至包括核爆炸,都可以在地震记录上较清楚地识别到体波震相,尤其是P波震相,因此体波震级具有更加广泛的应用。

看到这里,小伙伴们是不是觉得体波震级(MB、Mb)已经很完美了呢?很遗憾,它还是存在问题。

不光体波震级,包括前面说的近震震级和面波震级,它们都存在一个共同的问题——它们会出现“饱和”现象。所谓“饱和”就是指当地震能量增大到一定程度并继续不断增大时,测量出来的震级不再发生变化的现象,这与震源的频谱有关。所以,面对大地震时,采用上述这些震级标度就可能会低估地震的能量。

为了能解决饱和现象,并能客观地衡量地震的大小,从20世纪70年代开始,国际上采用世界数字化台网的数据,测量地震矩张量和标定“地震矩”,并建立了体波、面波、近震震级与矩震级间的关系,提出了矩震级Mw标度。矩震级实质上就是用地震矩来描述地震的大小,它不会像其它震级一样存在饱和现象,是目前量度地震大小最好的物理量。

矩震级(Mw)测量方法相对复杂,有时在很短的时间内不能及时测定,在这种情况下仍需采用传统震级对外发布。按照我国震级的有关国家标准《地震震级的规定》(GB-)规定,虽然地震台网应测定可能测到的所有震级,但在进行地震信息发布时,一个地震只能采用“震级优选”的方法选择一个震级予以发布。

“震级优选”的方法为:①矩震级作为首选震级;②如果不能及时测定出矩震级,按顺序选择面波震级、体波震级、地方震震级。

我们再回到文章开头的那个问题,对于年智利的大地震,美国地质调查局(USGS)测定了此次地震矩震级为Mw=9.5;我们国家为了及时测定发布震级,利用记录到的面波振幅和周期,测定并发布了其面波震级,给出其面波震级MS=8.5。

看完上面这些,对于同一个地震不同机构给出不同震级的原因,您明白了吧。

参考文献:

1.刘瑞丰.《震级测定技术的发展与展望》

2.《地震震级的规定》(GB-)

3.陈运泰.《矩震级及其计算》

4.刘瑞丰.《美国地质调查局震级发布规则》

来源:震知卓见

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