防震减灾知识之二－如何描述一个地震？(3)

作者：地理人来源：未知时间：2021-07-06 阅读：次字体：大中小在线投稿

　　震级Ms与地震释放的地震波能量E有一定的统计关系：LogE=1.5Ms+11.8
　　其中能量E的单位是尔格。按这样的统计关系，震级每相差1级，能量约差31倍。为了让大家有一些量的感觉，举两个例子：1次5.5级地震释放的地震波能量相当于2万吨TNT炸药，即大致相当于二次世界大战时，在日本广岛投掷的1枚原子弹释放的地震波能量；一块砖头从桌子上掉到地面上的能量相当于1次-2.0级地震。这里震级出现负数，读者不要感到奇怪。负数震级只是说明这样的地震比零级地震还小，就好像气温出现负数，表示天气比零度还冷一样。震级为-2.0意味着，这样的地震造成的地面震动只有零级地震的1%。
　　上述几种震级都是选择某种地震波，或在各种地震波中寻找最大振幅来度量地震的大小。它们与地震波能量之间是统计关系，并非直接从地震释放的能量或其震源力学过程定义的参数。
　　2004年12月26日印尼苏门答腊以西海域9.0级地震，引发海啸，冲击了印尼、斯里兰卡、印度、泰国、孟加拉国、马尔代夫、索马里、马来西亚、缅甸、坦桑尼亚、塞舌尔、肯尼亚等印度洋及其沿岸十几个国家，死亡人数超过28万。世界各大媒体争相报道，各著名地震研究机构纷纷发表评论，其中很引人注目的一条消息来自美国地质调查局：按照矩震级M_w排序，这次特大地震为20世纪以来，名列1960年智利9.5级，1964年阿拉斯加威廉王子海湾9.2级，1957年阿拉斯加安德列诺夫岛9.1级地震之后，与1952年勘察加9.0级地震并列第四。当时就有许多读者向地震部门询问，什么是矩震级？为什么特大地震要按矩震级M_w排序？
　　20世纪六七十年代，有科学家在研究全球各级地震年频度与面波震级Ms的直线关系时发现，面波震级Ms超过8.6的地震明显偏少。他们认为，当面波震级Ms超过8.6以后，尽管地表出现更长的破裂，显示出地震有更大的规模，但测定的面波震级Ms值却很难增加了，出现所谓震级饱和问题。于是，从反映地震断层错动的一个力学量：地震矩M₀出发，又提出一种新的震级标度：矩震级M_w。
　　在力学里，矩的概念是用来讨论物体转动问题的。例如，用双手放在桌子的两边，在水平方向上一只手向前推，另一只手向后拉，桌子就可能转动。桌子是否转得动以及转动量的大小不仅与这对力的大小，而且与这对力的距离有关。这对大小相等，方向相反的力，叫做力偶。衡量这对力偶对于转动作用大小的是力偶矩，其量值等于其中一个力的值与它们之间的距离之乘积。这个概念被引伸到断层位错问题，可用断层面积S、断层面的平均位错量

和剪切模量μ的乘积定义地震矩：。显然，这是对断层错动引起的地震强度的直接测量。为从地震矩出发，又能和以往的震级可比拟，将矩震级定义为：
　　M_W=2/3LogM₀－6.033
　　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，从而估计断层面积。也可用微观的方法，由地震波记录反演计算这些量。
　　这样，由地震矩引出的矩震级与震源断层错动的力学过程有关，物理意义清楚。不像前面的几种震级标度那样，仅仅是抓住某一种地震波的最大振幅来标度地震的大小，而与地震波能量的关系只是一种统计关系，涨落是在所难免的。更何况地震波能量也只是地震释放总能量的一部分。又由于最常用的面波震级达8.6以后又有饱和问题，衡量特大地震的大小当然得用矩震级了。
　　2.2 地震烈度及其与震级的关系
　　地震烈度地震烈度是依据地震对地面影响的强烈程度衡量地震大小的一种标度。一般是经现场考察，根据人的感觉，物体的反应，建筑物的破坏，以及地面现象的改观程度来判定的。除日本等少数国家外，国际上普遍采用12度划分法，即从人毫无感觉，物体没有任何反应到全毁，将地震烈度表划分成Ⅰ度到Ⅻ度。