按照震級的大小,也可以對地震進行分類,我國通常分為以下幾類:
微震 —— 震級小於3級的地震;
弱震 —— 震級等於或大於3級、小於4.5級的地震;
中強震—— 震級等於或大於4.5級、小於6級的地震;
強震 —— 震級等於或大於6級的地震。也有人把震級等於或大於7級的地震稱為大震。
摘要 震級修訂是世界各國地震臺網(中心)地震參數測定工作的常規工作的壹個環節。汶川地震發生後,我國地震臺網速報的汶川地震的“面波震級”為7.8級;5天後修訂為“面波震級”8.0級。美國地質調查局(USGS)國家地震中心(NEIC) 速報的結果是“矩震級”7.8級;不久,將其修訂為“矩震級”7.9級。地震後翌日,我們由“地震矩張量反演”得出,汶川地震的“矩震級”至少為7.9級,所釋放的“標量地震矩”至少為4.4×1021 N·m。無論是“面波震級”,還是“矩震級”,汶川地震都要比唐山地震(“面波震級”7.8級,“矩震級”7.6級)大得多。汶川地震的“矩震級”(7.9級)比唐山地震的“矩震級”(7.6級)大0.3級,表明汶川地震釋放的能量比唐山地震釋放的能量大約3倍!事實上,汶川地震的斷層長度大約為300 km,也是唐山地震斷層長度(不足100 km)的3倍多。汶川地震的震級大、斷層長,從震源特性的角度說明了為什麽這次地震會造成如此巨大的破壞。
那麽,汶川地震究竟有多大?為什麽要做修訂?這還要從震級說起[1-2]。
震級是用來衡量地震本身(相對)大小的壹個物理量。我們是如何測量地震的震級呢?很簡單,我們是根據在地面上測到的地面振動的強烈程度來測量。但是,因為同樣大小的地震所引起的地震動在近的地方振動大,在遠的地方振動小,所以必須把它由近到遠振動幅度如何變化的規律即衰減規律事先搞清楚。同時,要確定壹個震級的起算標準,即究竟強度多大的地震是零級地震?然後參照它定1級地震是多大,2級地震是多大,等等。測定震級時遇到的問題是,在地面上測到的地震引起的地面振動,不僅僅是由地震的大小決定的,它還與地震波傳播時所經過地方的性質大有關系。在不同的地層、沿不同的方位,地震波的速度都不壹樣,介質對地震波吸收的程度也不壹樣。所以,即使距離相同,在不同方位的地震儀記到的地震波動幅度,也會因傳播地震波的介質的不同而不同。確定震級的時候,要考慮到地震波“沿途”衰減的情況,將傳播路徑的影響扣除掉。
地震波傳到了地震臺上,有些地震臺建立在很堅硬的基巖上,而有些地震臺別無選擇,只好建立在松軟的沈積層上。松軟的沈積層對地震波有放大的作用。同樣的地震波,傳到地震臺站下方的時候,到了松軟的地方就放大,到了堅硬的地方不放大,所以地震儀記錄下來的地面振動的幅度也不壹樣。因此,確定震級的時候,還要考慮到臺站所處位置的土層和巖石條件。
再有壹點,地震是地底下巖石突然的錯動,這個錯動是有方向性的。地震發生的時候,向東發出的地震波和向北發出的地震波,在幅度上本來就可能不壹樣,即輻射有所謂的“方向性”,好比電視塔發射電磁波的時候,發出的波在不同方向的強度實際上是不壹樣的。在進行震級測量的時候,理應事先考慮到這些因素,才能夠做到用同樣的方法在不同的臺站測出來相同的結果。實際上,地震剛發生不久時,這是不完全可能的。要得出壹個準確的、真正能衡量出地震本身大小的震級,必須用全球所有地震臺的觀測資料做測定,臺站方位的覆蓋要比較合理、均勻,遠近都有,最後對大量的地震臺測定的結果取平均。地震壹旦發生之後,中國的地震臺、日本的地震臺、美國的地震臺等等,都要搶先在第壹時間報告政府和告訴公眾,在什麽地方發生了多大的地震。在這個時候沒有太多的選擇,只能用手頭上能夠掌握的少數幾個地震臺站的記錄做測定。比如說,用先行傳播到的臺站的資料做測定,這時要求快,當然也要求準,但不能苛求特別準。所以我們可以看到,凡是壹個地震發生的時候,不同的國家、不同的地震臺網測定的震級不盡相同。而且即使是同壹個臺網,同壹個臺站,測定的震級隨著時間的推移也會不斷地修正。正如美國地質調查局(USGS)國家地震中心(NEIC)常在公報中特別地加上壹段說明:“這是初步測定的結果,更精確的結果待更多、更精確的資料傳到後再做修正”。這就是為什麽在任何地震發生的時候,常常看到震級不壹樣的壹個原因。我這裏說的是壹般情況,包括唐山地震也是如此。唐山地震最終確定的震級是“面波震級”7.8級,這是現在全世界公認的結果。但是在新聞媒體報道時,因為地震發生之後,有的地震臺網相對於地震處在壹個特殊的位置上,測定出特別大的震級;而有的地震臺網則處在另外壹個方位,測定的結果特別小。這是壹個原因。
另外壹個原因是,地震學家在測量地震震級的時候,常不得不用不同的標度或尺度測量[3-5],因為並不是所有地震都可以用同壹把“尺子”來量的,在某個震中距範圍的地震,只能用某個震級標度來量,而在另壹個震中距範圍的地震,則只能用另壹個震級標度來量。當然,用不同的“尺子”量同壹個地震,結果理當相同。但由於存在所謂的“震級飽和”問題,也就是說即使地震再大,測出的震級到了最大時,並不會因地震大而增大,因此測出的結果常常也是不相同的。1999年9月21日我國臺灣集集大地震也有類似的問題。地震剛發生的時候,臺灣當地的地震臺網測定的震級才7.3級,但是這個地震最後確認的是“矩震級”7.6級。即使是同壹個臺網,若采用不同的尺度,得出來的結果也不盡相同。
過去,震級要在地震過後幾個月,甚至半年、壹年,待全球記錄到的資料匯集到地震中心後測定出來的才是“最終”的結果。不過,隨著信息時代、數字地震時代的到來,隨著地震學的發展,這個過程所需要的時間正在迅速地縮短。實際上,汶川地震發生後,美國地質調查局國家地震中心給出的結果是“矩震級”7.8級。不久,將其修訂為“矩震級”7.9級。我國地震臺網用的是“面波震級”,速報結果為“面波震級”7.8級;5天後修訂為“面波震級”8.0級。地震後翌日,我們所做的“地震矩張量反演”得出的測定結果是,汶川地震的“矩震級”至少為7.9級,有可能高達8.3級。這次地震所釋放的“標量地震矩”為4.4×1021 N·m[8]。
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