【地震震级和烈度的区别和联系】抗震等级与震级

每次地震发生,可能很多人都会有类似的问题。有时候,有些媒体也会在这里犯一些错误,被大家诟病为不专业。当然,这些东西也挺复杂的,媒体搞混了也正常。

地震震级是某次地震的属性,某个地震只会有一个震级。比如1995年阪神大地震是矩震级6.8,2008年汶川大地震是矩震级是7.9。

注意到,可能对于某次地震,不同媒体的报道有所不同,那是因为他们采用了不同的震级标准。由于历史原因,不同的专家学者发明过不同的震级标准,比如里氏震级、面波震级、体波震级等等。比如说,有些国内官方媒体采用的就是面波震级,所以2008年汶川大地震的震级为面波震级8.0。目前大家认为比较合理的、应用较广泛的是矩震级。

震级是什么意思呢?简单说,震级衡量的是地震的大小,或者严谨一点,地震所释放的能量的大小。某次地震所释放的总能量是固定的,所以它的震级也是唯一的。

绝大多数地震是由断层引起的,地震所释放的能量的大小,取决于引发地震的断层的大小、断层两边相对运动的距离、断层处的岩石强度。断层的面积乘以断层移动的距离再乘以岩石的剪切模量,得到的就是SeismicMoment,也就是所谓的地震矩。这个地震矩的数值,直接反映了地震释放能量的大小。

而矩震级就是对地震矩的衡量,这两者之间的关系是:

其中地震矩M0的单位为牛乘以米。注意到,地震矩和矩震级之间是三分之二log的关系。换言之,震级大一级,地震矩变为原来的10的1.5次方倍,也就是31.6倍;震级大两级,地震矩变为原来的31.6的平方倍,也就是1000倍。

简单地说,8级地震释放的能量,是7级的31.6倍,6级的1000倍,5级的31623倍,4级的1000000倍。地震烈度衡量的是某次地震发生之后对某个地区的影响。比如说,1976年唐山大地震,震中唐山的烈度为11度,天津的烈度为8度,北京为6度,石家庄为5度。通常情况下,越靠近震中最大,越远离震中越小。这也很好理解,越靠近震中受影响越大,越远离震中受影响越小。

你可以想象成一个靶子,震中就是靶心10环,外边一点9环,再靠外8环。同样的地震,震中烈度可能是9度,往外50公里可能降低到8度,再往外150公里可能降低到7度。由于地形地质的不同,所以烈度的分布并不是个完美的同心圆,只是大致上遵循着越靠近震中越大的规律。

烈度的大小与地震震级相关,但并没有明确的数值关系,而是因为其它条件的不同而不同。简单说,烈度是一个主观性比较强的参数,跟震源深浅、地震类型、地质条件等等都有关系,不同的地震会有不同的情况。正如世界上没有两片相同的叶子,世界上也没有两次相同的地震。同样都是6级地震,一个震中烈度可能是7度,另一个可能会达到8度。

抗震设防烈度是某个地区的属性。比如说北京的抗震设防烈度是8度,上海的抗震设防烈度是7度。

这个是怎么确定的呢?一定程度上,设防烈度的制定跟设防目标相关。就拿北京来说,先统计一下历史上一定时期之内影响到北京的历次地震,看一下这些地震引起的北京地区的烈度分别是多少。比如说1976年唐山地震是6度,某某年某次地震是4度,某某年某次地震是5度然后再利用统计学知识,根据既定的可靠度目标,比如说,让设防烈度大于这些已经发生过的地震烈度的90%,继而确定出一个设防烈度。

换句话说,这种情况下,所有可能发生的地震里,我能保证有90%的实际地震烈度都小于我的这个设防烈度。

现在的抗震规范,采用的是50年内超越概率为10%的地震烈度作为抗震设防烈度。也就是说,50年之内,发生比这个设防烈度还大的地震烈度的可能性是10%。折算下来,也就是俗称的475年一遇。

什么意思呢?475年一遇的地震,今年发生的概率是475分之一,也就是0.211%,今年不发生的概率是1减去0.211%,也就是99.789%。50年之内都不发生这样的地震,这个概率是99.789%的50次方,也就是90%。而50年之内发生这样的地震的概率,则是1减去90%,等于10%。

也就是说,我们的目标是475年一遇的地震。100年一遇的地震,小意思,都在我们的设防范围之内,也就是俗称的小震不坏;500年一遇的地震,刚刚好跟我们的设防目标差不多,次要结构可能会有小范围破坏,但是主体结构不会发生大的破坏,也就是俗称的中震可修;1000年一遇的地震,已经超过了我们的设防目标,但是尽量通过合理的构造措施,保证结构足够的延性和塑性变形能力,争取做到房子虽然变形很大,但不会整体垮塌,保证逃生通道和逃生时间,这也就是俗称的大震不倒。