黎克特震级发展历史

里氏地震规模最早是在1935年由两位来自美国加州理工学院的地震学家-{zh-cn:里克特;zh-tw:芮克特;zh-hk: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。里克特、芮克特、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，-{zh-cn:里克特;zh-tw:芮克特;zh-hk:黎克特}-定义在距离震中100千米处之观测点地震仪记录到的最大水平位移为1微米（这也是伍德-安德森扭力式地震仪的最大精度）的地震作为规模0的地震。按照这个定义，如果距震中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，则震级为里氏芮氏黎克特制3。里氏地震规模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若大於约6.8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。

亦称近震规模（localmagnitude，ML）、又译芮氏、黎克特制、里氏、黎克特制、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。由於地震仪的位置并不在震中，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。黎克特制的单位“级”。

黎克特震级黎克特震级是目前国际上使用的地震震级，是由美国地震学家里克特所制定，它的范围在1—10级之间。它直接同震源中心释放的能量（热能和动能）大小有关，震源放出的能量越大，震级就越大。里克特级数每增加一级，即表示所释放的热能量大了10倍。假定第1级地震所释放的能量为1，第2级应为10，第3级应为100，依此类推，第7级为100万，第8级则为1000万。

里氏地震规模的主要缺陷在於它与震源的物理特性没有直接的联系，并且由于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后得出里氏地震规模（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地震矩规模（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。

地震规模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。

由于里氏地震规模是常用对数，因此在估算能量的时候，里氏震级芮氏规模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于的TNT当量：

程度里氏：芮氏黎克特制}-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及其以上每20年1次

Ⅰ度；无感－仅仪器能记录到；

Ⅱ度；微有感－个别敏感的人在完全静止中有感；

Ⅲ度；少有感－室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动；

Ⅳ度；多有感－室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响；

Ⅴ度；惊醒－室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹

Ⅵ度；惊慌－人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡；

Ⅶ度；房屋损坏－房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水；

Ⅷ度；建筑物破坏－房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂；

Ⅸ度；建筑物普遍破坏－房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲；

Ⅹ度；建筑物普遍摧毁－房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸；

Ⅺ度；毁灭－房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化；

Ⅻ度；山川易景－一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭；2100433B

按照震级的大小，也可以对地震进行分类，我国通常分为以下几类：

微震 —— 震级小于3级的地震；

弱震 —— 震级等于或大于3级、小于4.5级的地震；

中强震—— 震级等于或大于4.5级、小于6级的地震；

强震 —— 震级等于或大于6级的地震。也有人把震级等于或大于7级的地震称为大震。

摘要 震级修订是世界各国地震台网（中心）地震参数测定工作的常规工作的一个环节。汶川地震发生后，我国地震台网速报的汶川地震的“面波震级”为7.8级；5天后修订为“面波震级”8.0级。美国地质调查局（USGS）国家地震中心（NEIC） 速报的结果是“矩震级”7.8级；不久，将其修订为“矩震级”7.9级。地震后翌日，我们由“地震矩张量反演”得出，汶川地震的“矩震级”至少为7.9级，所释放的“标量地震矩”至少为4.4×1021 N·m。无论是“面波震级”，还是“矩震级”，汶川地震都要比唐山地震（“面波震级”7.8级，“矩震级”7.6级）大得多。汶川地震的“矩震级”（7.9级）比唐山地震的“矩震级”（7.6级）大0.3级，表明汶川地震释放的能量比唐山地震释放的能量大约3倍！事实上，汶川地震的断层长度大约为300 km，也是唐山地震断层长度（不足100 km）的3倍多。汶川地震的震级大、断层长，从震源特性的角度说明了为什么这次地震会造成如此巨大的破坏。

那么，汶川地震究竟有多大？为什么要做修订？这还要从震级说起[1-2]。

震级是用来衡量地震本身（相对）大小的一个物理量。我们是如何测量地震的震级呢？很简单，我们是根据在地面上测到的地面振动的强烈程度来测量。但是，因为同样大小的地震所引起的地震动在近的地方振动大，在远的地方振动小，所以必须把它由近到远振动幅度如何变化的规律即衰减规律事先搞清楚。同时，要确定一个震级的起算标准，即究竟强度多大的地震是零级地震？然后参照它定1级地震是多大，2级地震是多大，等等。测定震级时遇到的问题是，在地面上测到的地震引起的地面振动，不仅仅是由地震的大小决定的，它还与地震波传播时所经过地方的性质大有关系。在不同的地层、沿不同的方位，地震波的速度都不一样，介质对地震波吸收的程度也不一样。所以，即使距离相同，在不同方位的地震仪记到的地震波动幅度，也会因传播地震波的介质的不同而不同。确定震级的时候，要考虑到地震波“沿途”衰减的情况，将传播路径的影响扣除掉。

地震波传到了地震台上，有些地震台建立在很坚硬的基岩上，而有些地震台别无选择，只好建立在松软的沉积层上。松软的沉积层对地震波有放大的作用。同样的地震波，传到地震台站下方的时候，到了松软的地方就放大，到了坚硬的地方不放大，所以地震仪记录下来的地面振动的幅度也不一样。因此，确定震级的时候，还要考虑到台站所处位置的土层和岩石条件。

再有一点，地震是地底下岩石突然的错动，这个错动是有方向性的。地震发生的时候，向东发出的地震波和向北发出的地震波，在幅度上本来就可能不一样，即辐射有所谓的“方向性”，好比电视塔发射电磁波的时候，发出的波在不同方向的强度实际上是不一样的。在进行震级测量的时候，理应事先考虑到这些因素，才能够做到用同样的方法在不同的台站测出来相同的结果。实际上，地震刚发生不久时，这是不完全可能的。要得出一个准确的、真正能衡量出地震本身大小的震级，必须用全球所有地震台的观测资料做测定，台站方位的覆盖要比较合理、均匀，远近都有，最后对大量的地震台测定的结果取平均。地震一旦发生之后，中国的地震台、日本的地震台、美国的地震台等等，都要抢先在第一时间报告政府和告诉公众，在什么地方发生了多大的地震。在这个时候没有太多的选择，只能用手头上能够掌握的少数几个地震台站的记录做测定。比如说，用先行传播到的台站的资料做测定，这时要求快，当然也要求准，但不能苛求特别准。所以我们可以看到，凡是一个地震发生的时候，不同的国家、不同的地震台网测定的震级不尽相同。而且即使是同一个台网，同一个台站，测定的震级随着时间的推移也会不断地修正。正如美国地质调查局（USGS）国家地震中心（NEIC）常在公报中特别地加上一段说明：“这是初步测定的结果，更精确的结果待更多、更精确的资料传到后再做修正”。这就是为什么在任何地震发生的时候，常常看到震级不一样的一个原因。我这里说的是一般情况，包括唐山地震也是如此。唐山地震最终确定的震级是“面波震级”7.8级，这是全世界公认的结果。但是在新闻媒体报道时，因为地震发生之后，有的地震台网相对于地震处在一个特殊的位置上，测定出特别大的震级；而有的地震台网则处在另外一个方位，测定的结果特别小。这是一个原因。

另外一个原因是，地震学家在测量地震震级的时候，常不得不用不同的标度或尺度测量[3-5]，因为并不是所有地震都可以用同一把“尺子”来量的，在某个震中距范围的地震，只能用某个震级标度来量，而在另一个震中距范围的地震，则只能用另一个震级标度来量。当然，用不同的“尺子”量同一个地震，结果理当相同。但由于存在所谓的“震级饱和”问题，也就是说即使地震再大，测出的震级到了最大时，并不会因地震大而增大，因此测出的结果常常也是不相同的。1999年9月21日我国台湾集集大地震也有类似的问题。地震刚发生的时候，台湾当地的地震台网测定的震级才7.3级，但是这个地震最后确认的是“矩震级”7.6级。即使是同一个台网，若采用不同的尺度，得出来的结果也不尽相同。

过去，震级要在地震过后几个月，甚至半年、一年，待全球记录到的资料汇集到地震中心后测定出来的才是“最终”的结果。不过，随着信息时代、数字地震时代的到来，随着地震学的发展，这个过程所需要的时间正在迅速地缩短。实际上，汶川地震发生后，美国地质调查局国家地震中心给出的结果是“矩震级”7.8级。不久，将其修订为“矩震级”7.9级。我国地震台网用的是“面波震级”，速报结果为“面波震级”7.8级；5天后修订为“面波震级”8.0级。地震后翌日，我们所做的“地震矩张量反演”得出的测定结果是，汶川地震的“矩震级”至少为7.9级，有可能高达8.3级。这次地震所释放的“标量地震矩”为4.4×1021 N·m[8]。

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以往的科普材料里，在说明震级与地震烈度的区别时，常常强调，地震烈度是从地震造成的破坏程度及引起的影响反映地震的大小，而震级反映了地震波能量的大小。要将由里氏震级发展起来的几种震级标度与矩震级做比较，就不能不更进一步说清楚，只有矩震级才真正反映了地震错动的大小。那几种震级只是抓住某一种地震波的最大振幅来标征地震的大小，它们与地震波能量大小的关系只是一种统计关系。而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，比较特大地震当然得用矩震级了。

地震有强有弱，用以衡量地震本身强度的“尺子”叫震级。震级可以通过地震仪器的记录计算出来，它的单位是“级”。其大小与地震释放的能量有关，地震能量越大，震级就越大。震级标准，最先是由美国地震学家里克特提出来的，所以又称“里氏震级”。矩震级是一个对数函数，震级每相差2级，其能量就相差1000倍。一个8.5级地震通过地震波释放出来的能量，大约相当于二滩电站连续发电近6年的电能总和。

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