地震震级数值 为何中外有别

发布时间:2019-08-20 17:56:15


  4月20日,雅安发生7.0级强地震,.9级,后改为7.0级,美国地质调查局(USGS)则报为6.6级。此后几次的余震震级报道中,中美所报数值也各有高低。同次地震,震级数值为何会如此的中外有别?其实,差异是由地震震级计算标度不同造成的, USGS使用的是国际公认的矩震级,而中国还在采用被公认过时的面波震级,存在大震震级饱和,小震振幅记录受限等问题。

  地震的震级标度有多种换算方法,中国一般采用面波震级标度

  1935年,美国加州理工学院的地震学家查尔斯·弗朗西斯·里克特(Charles Francis Richter)和宾诺·古腾堡(Beno Gutenberg)借鉴天文学中表示天体亮度的星等,共同提出震级划分法,用以区分当时加州地区发生的大量小规模地震和少量大规模地震。此标度原先用伍德-安德森扭力式地震仪测量,后来成为通用的里氏地震规模。这种地震规模度量方法是根据地震仪对地震波所作的记录计算出来的。地震愈大,震级的数字也愈大,震级每差一级,通过地震被释放的能量约差32倍。

  虽然里氏地震规模并没有规定上限或下限,但是现代精密的地震仪则经常会记录到规模为负数的地震。加之,受当初设计里氏地震规模时所使用的伍德-安德森扭力式地震仪的限制,近震规模(ML) 若大于约6.8级或观测点距离震中超过约600千米便不适用。后来研究人员提议了一些改进,其中面波震级(Ms)和体波震级(Mb)最为常用。在中国,,对震源浅且距离远的地震进行测定。

  面波震级存在大震震级饱和,小震振幅记录受限等问题

  但是,里氏地震规模存在缺陷,主要在于它与地震发生的物物理过程没有直接联系,并且由于“地震强度频谱的比例定律”的限制,里氏地震规模存在震级饱和现象。20世纪60~70年代,有科学家在研究全球地震年频度与Ms的关系时发现,缺失Ms超过8.6级的地震。他们认为,当Ms超过8.6级后,尽管地表出现更长的破裂,显示出地震有更大的规模,但测定的Ms值却很难再增上去,使得一些强度明显不同的地震在用传统方法计算后得出里氏地震规模的数值却一样。

  此外,传统的地震仪对于周期为20秒的面波灵敏,计算面波震级的时候就是用20秒的面波。原则上说,面波震级不适用震级小于5级的地震。这是因为震级小于6级的地震, 面波震级能记录到的振幅是受到限制的,那么,由它所计算得到的震级也就比实际值小。这就导致以往报道中,震级小于6级的地震,。例如,2008年6月18日的四川省石棉地震, USGS报的是 Mb4.6级或Mw 4.7级,而中国报的是面波震级4.2级。