杨溢，爱好发明创造的宝石猎人。 阅读原文 地震震级，是通常用来衡量地震释放能量大小的数值。单次地震释放能量越多，震级就越大。常用的里氏震级，每增大 2 级，能量增大一千倍。 单次地震释放的能量可以根据标准地震仪记录的地震波来测定，按照国际通用的里希特 - 古登堡震级的定义：震级是表示离震中 100km 的标准地震仪所记录的最大振幅，振幅单位μm。 但是，为什么同一地震往往会先后公布不同的震级？这是因为不是每次地震都刚好有离震中 100km 的标准地震仪在等待地震波。震级的计算都是由各个地震台实际观测资料总结得来的，获取资料的全面程度与精度，决定震级的可靠性。大地震过后，不必抱怨地震部门公布的震级可能会变动，因为这是正常的修订。 注意到，振幅与地震的能量正相关，和地震的震级之间有指数函数的关系，这就需要将地震台站所收到的地震波的能量和震级加以换算，有如下关系式： lgE=11.8+1.5M。 M 与 E 的关系见下表: 此处 E 的单位是“尔格”，为千万分之一焦耳。国际标准单位制中，功的单位是焦耳（Joule），定义是用 1N 的力做 1m 的功。 由上表格不难发现，常用的里氏震级，每增大 2 级，能量增大一千倍。依此换算，里氏震级每增加一级，地震能量增加十的 1.5 次方倍，即十倍的根号十，约是 31.6 倍。常见的科普资料多简化为 30 倍或 32 倍。 一个成年人在地上跺一脚的能量，约是里氏 -2 级。一千个成年人在地上跺一脚的能量，约是里氏 0 级。一百万个成年人在地上跺一脚的能量，约是里氏 2 级。十亿个成年人在地上跺一脚的能量，约是里氏 4 级。全世界所有双脚健全的人聚集起来，无论男女老幼，同时在地上跺一脚的能量，超不过里氏 4.8 级。 曾经在中国地质博物馆地球厅里的地震展位，实时展现地震波。实际观察不难发现，一个人在旁边跺一脚，或者楼上在装修砸墙，也会对地震仪造成影响。如何排除这些干扰呢？一个解决方案是将监测站搬到越来越远离人烟的地方；比较有性价比的方法是记录下这些噪声的数值、频率、波形，然后从结果中去除这些干扰项后，再输出地震波形。 随着城市的发展，城市建成区内的一些地震台站，已经越来越不适合地震监测了，就像光污染使得市内不适合天文望远镜观测一样。 宇宙大爆炸能量，根据不同的理论估计为 45-48 级，不超过里氏 50 级。当前宇宙中能找到的较强“地震”主要是 I 型超新星爆发、类星体喷流、中子星或黑洞合并、星系碰撞等，此类事件一般折合里氏 30-36 级。 狭义的地震是针对地球内部机械波的讨论。最基本的震级标度有 4 种：地方性震级 ML，体波震级(Mb 和 MB)，面波震级 MS，矩震级 MW。 地方性震级 ML： 用约 1 秒的 S 波(或 Lg)的振幅来量度地震的大小，体波震级 Mb是用 1 秒左右的地震体波振幅来量度地震的大小，体波震级 MB 是用时长约 5 秒的地震体波振幅来量度地震的大小，面波震级 MS 是用浅源地震约 20 秒的面波振幅度量地震的大小。 体波震级：是根据体波计算出来的震级。是以地动时体波（P 波、PP 波、S 波）波群的运动能量来表示地震规模大小的标准。 面波震级：是指根据面波计算出来的震级，以符号 MS 表示。对于浅源地震，中国习惯使用面波震级，美国则习惯使用体波震级或矩震级。 矩阵级：为测定地震矩及矩震级，可用宏观的方法，直接从野外测量断层的平均位错和破裂长度，从等震线的衰减或余震推断震源深度，从而估计断层走向位移、断面位移、震源属性等。 上述，Mb 有时也可以写为 mb，每种震级类型（magnitude scales）都有一个计算公式，可以相互转换。具体可参考后面附的文献。 深源地震主要用体波震级，例如鄂霍茨克海附近 2013 年曾发生震源深度超过 600 千米的地震，全国有感。 在国内面波震级和地方性震级（各地方地震局）用的比较多，像美国 USGS 一般用矩震级 Mw，Mw 是 Kanamori 于 1977 年提出来的，其根据 Aki 等提出的地震矩发展而来。 有人可能会问，为什么鄂霍茨克海发生里氏 8.3 级地震，东昆仑发生里氏 8.1 级地震几乎无损失，而唐山 7.8 级却伤亡惨重？ 这是因为地震震级和烈度是两个完全不同的概念。地震震级通常指地震的大小，是一个定值。地震烈度是指地震对具体地点的实际影响。同一地震不同地点，同一震级不同震源深度，同一地震不同地层的地震烈度也不同。 地震烈度：表明地震对具体地点的实际影响，不仅取决于地震的能量，还受到震源深度、震中距离、地震波的传播介质、水系及表土性质等条件的强烈影响。 地震烈度不是震级那样的单一变量连续函数，而是根据地震时人的感觉，器物的动态，建筑物毁坏及自然现象的表现等宏观现象判定的，地震时按照其破坏的程度不同，将地震的强弱排列成一定的次序作为确定地震烈度的标准，这就是地震烈度表。由于地震烈度以宏观现象为依据的分度方法，往往给人一种不够精确的印象，而且评比不够精确。为此通过大量的客观实践的地震观测，总结出地震烈度与地震的加速度的关系，以便地震烈度在工程上的应用。 目前我国已经制定出地震烈度表： 震级与地震烈度的关系： 震级与地震烈度既有区别又有联系。一次地震只有一个震级，但在不同的地区，地震烈度大小是不一样的。震级是单次地震能量大小，而烈度是该地区的破坏程度。 至于“有时大地震造成的伤亡小，有时小地震造成的伤亡大”这句话，要指出地震的大小与伤亡的大小没有必然的关系。地震伤亡大小受到各种因素的影响，比如某地区距离震中的距离，建筑房屋的抗震等级和地貌等因素的影响。对于小的地震，如果发生在山区，或人员密集而建筑物抗震等级低的建成区，就容易造成很大的伤亡；如果大的地震发生在人烟稀少的地区，比如沙漠、无人区，也不会造成太大的伤亡，例如前述的东昆仑 2001 年曾发生 8.1 级地震，无人员伤亡报告。 此外，建筑物的结构和材料也影响伤亡情况，例如轻质材料建筑，即使遇到大的地震也很少会因为砸伤、压伤造成过大的伤亡。 地震的共生、次生灾害，包括而不限于崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖、土质液化、地陷、地面龟裂、火山爆发、海啸等，可能加重伤亡与经济损失。若像日本、印尼的地震海啸，轻质建筑是不利于抵御这种地震引发灾害的。 总的来说，地震的震级大小是确定的，但地震的烈度与损失大小，除了受震级大小影响，还受到其它多种因素的影响，是多种因素综合效应的结果。 补充：地震并非百害而无一利。 地震带与断裂带在空间上紧密结合，断裂带可以控制矿产的产出。例如环太平洋火山地震带构成金、铜矿产富集区。 地球物理学的地震法是重要的探测手段。地震波可以用来探测地下结构，发现地层属性突变的界面。有时天然地震不够用，还需要制造人工地震，来进行地下结构探测。 阅读原文
