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黎克特制地震震级

编辑:chaxungu时间:2022-09-28 06:01:26分类:自然天文

黎克特制地震震级(richtermagnitudescale),亦称近震震级(localmagnitude,ml)、又译里氏、芮氏震级,是表示地震规模大小的标度。它是由观测点处地震仪所记录到的地震波最大振幅的常用对数演算而来。由于地震仪的位置一般并不在震央,考虑到地震波在传播过程中的衰减以及其它干扰因素,计算时需减去观测点所在地规模0地震所应有的振幅之对数。

发展历史
黎克特制地震震级最早是在1935年由两位来自美国加州理工学院的地震学家黎克特(charlesfrancisrichter)和古腾堡(benogutenberg)共同制定的。
此标度原先仅是为了研究美国加州地区发生的地震而设计的,并用伍德-安德森扭力式地震仪(wood-andersontorsionseismometer)测量。黎克特设计此标度的目的是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,而灵感则来自天文学中表示天体亮度的星等。
为了使结果不为负数,黎克特定义在距离震央100千米处之观测点地震仪记录到的最大水准位移为1微米(这也是伍德-安德森扭力式地震仪的最大精度)的地震作为0级地震。按照这个定义,如果距震央100千米处的伍德-安德森扭力式地震仪测得的地震波振幅为1毫米(103微米)的话,则震级为黎克特制3级。黎克特制地震震级并没有规定上限或下限。现代精密的地震仪经常记录到规模为负数的地震。
由於当初设计黎克特制地震震级时所使用的伍德-安德森扭力式地震仪的限制,近震规模ml若大於约6.8或观测点距离震央超过约600千米便不适用。後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。

缺点和改进
黎克特制地震震级的主要缺陷在於它与震源的物理特性没有直接的联系,并且由於「地震强度频谱的比例定律」(thescalinglawofearthquakespectra)的限制,在8.3-8.5左右会产生饱和效应,使得一些强度明显不同的地震在用传统方法计算後得出黎克特制地震震级(如(ms)数值却一样。到了21世纪初,地震学者普遍认为这些传统的地震规模表示方法已经过时,转而采用一种物理含义更为丰富,更能直接反应地震过程物理实质的表示方法即矩震级(momentmagnitudescale,mw)。地震矩规模是由同属加州理工学院的金森博雄(hirookanamori)教授於1977年提出的。该标度能更好的描述地震的物理特性,如地层错动的大小和地震的能量等。
地震震级与地震烈度是不同的概念。地震烈度(例如麦加利地震烈度)是表示地震破坏程度的标度,与地震区域的各种条件有关,并非地震之绝对强度。

震级与发生频率
下表列出的是不同黎克特制震级(ml)的年均发生次数和震央地区的影响:
程度黎克特制规模地震影响发生频率
极微2.0以下很小,没感觉约每天8,000次
甚微2.0-2.9人一般没感觉,设备可以记录约每天1,000次
微小3.0-3.9经常有感觉,但是很少会造成损失估计每年49,000次
弱4.0-4.9室内东西摇晃出声,不太可能有大量损失。当地震强度超过4.5级时,已足够让全球的地震仪监测得到。估计每年6,200次
中5.0-5.9可在小区域内对设计/建造不佳或偷工减料的建筑物造成大量破坏,但对设计/建造优良的建筑物则只会有少量的损害。每年800次
强6.0-6.9可摧毁方圆100英里以内的居住区。每年120次
甚强7.0-7.9可对更大的区域造成严重破坏。每年18次
极强8.0-8.9可摧毁方圆数百英里的区域。每年1次
超强9.0及其以上摧毁方圆数千英里的区域每20年1次

震级与能量
由於黎克特制地震震级是常用对数,因此在估算能量的时候,黎克特制震级每增加一,释放的能量大约增加31倍。
下表列出的是不同级别的地震释放的能量相当於的tnt当量:
黎克特制震级大致相应的tnt当量实例
0.56磅手榴弹爆炸
1.030磅建筑爆破
1.5320磅二战期间常规炸弹
2.01吨二战期间常规炸弹
2.54.6吨二战期间的"cookie"巨型炸弹
3.029吨2003年大型燃料空气炸弹(moab)
3.573吨1986年前苏联车诺比核事故
4.01千吨小型原子弹
4.55.1千吨常见的龙卷风
5.032千吨美国在二战结束前在日本广岛、长崎投放的原子弹(投放後日本无条件投降)
5.580千吨1992年美国内华达州littleskullmtn.地震
6.010万吨1994年美国内华达州doublespringflat地震
6.550万吨1994年northridge地震
7.0320万吨目前最大型的原子弹(注:前苏联曾试爆5000万吨级别的氢弹)
7.51600万吨1992年美国加利福尼亚landers地震
8.010亿吨1976年中国唐山大地震
8.550亿吨1964年美国阿拉斯加安克雷奇耶稣受难日地震
9.0320亿吨2004年印度洋大地震(地震发生後引发了海啸,即2004年印度洋大地震)
10.01万亿吨美国加利福尼亚圣安德烈斯断层挤压地面(circlingearth),或一个估计直径达100公里、并以秒速25公里的石质陨石撞击地球时所产生的地震。

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