百科知識：地震震級數(shù)值為何中外有別？

4 月20日雅安地震，中國國家地震局先速報5.9級，后改為7.0級，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）則報為6.6級。此后幾次的余震震級報道中，中美所報數(shù)值 也各有高低。同次地震，震級數(shù)值為何會如此的中外有別？其實，差異是由地震震級計算標度不同造成的， USGS使用的是國際公認的矩震級，而中國還在采用被公認過時的面波震級，存在大震震級飽和，小震振幅記錄受限等問題。

地震的震級標度有多種換算方法，中國一般采用面波震級標度

1935 年，美國加州理工學院的地震學家查爾斯·弗朗西斯·里克特（Charles Francis Richter）和賓諾·古騰堡（Beno Gutenberg）借鑒天文學中表示天體亮度的星等，共同提出震級劃分法，用以區(qū)分當時加州地區(qū)發(fā)生的大量小規(guī)模地震和少量大規(guī)模地震。此標度原先用伍 德-安德森扭力式地震儀測量，后來成為通用的里氏地震規(guī)模。這種地震規(guī)模度量方法是根據(jù)地震儀對地震波所作的記錄計算出來的。地震愈大，震級的數(shù)字也愈 大，震級每差一級，通過地震被釋放的能量約差32倍。

雖 然里氏地震規(guī)模并沒有規(guī)定上限或下限，但是現(xiàn)代精密的地震儀則經(jīng)常會記錄到規(guī)模為負數(shù)的地震。加之，受當初設計里氏地震規(guī)模時所使用的伍德-安德森扭力式 地震儀的限制，近震規(guī)模（ML） 若大于約6.8級或觀測點距離震中超過約600千米便不適用。后來研究人員提議了一些改進，其中面波震級（Ms）和體波震級（Mb）最為常用。在中國，各 省地震局在地震震級標度中一般都采用國家標準GB17740-1999規(guī)定的面波震級（Ms），對震源淺且距離遠的地震進行測定。

面波震級存在大震震級飽和，小震振幅記錄受限等問題

但 是，里氏地震規(guī)模存在缺陷，主要在于它與地震發(fā)生的物物理過程沒有直接聯(lián)系，并且由于“地震強度頻譜的比例定律”的限制，里氏地震規(guī)模存在震級飽和現(xiàn)象。 20世紀60~70年代，有科學家在研究全球地震年頻度與Ms的關系時發(fā)現(xiàn)，缺失Ms超過8.6級的地震。他們認為，當Ms超過8.6級后，盡管地表出現(xiàn) 更長的破裂，顯示出地震有更大的規(guī)模，但測定的Ms值卻很難再增上去，使得一些強度明顯不同的地震在用傳統(tǒng)方法計算后得出里氏地震規(guī)模的數(shù)值卻一樣。

此 外，傳統(tǒng)的地震儀對于周期為20秒的面波靈敏，計算面波震級的時候就是用20秒的面波。原則上說，面波震級不適用震級小于5級的地震。這是因為震級小于6 級的地震， 面波震級能記錄到的振幅是受到限制的，那么，由它所計算得到的震級也就比實際值小。這就導致以往報道中，震級小于6級的地震，中國地震局所報的震級往往比 USGS所報的要低零點幾級。例如，2008年6月18日的四川省石棉地震， USGS報的是 Mb4.6級或Mw 4.7級，而中國報的是面波震級4.2級。

21世紀初，地震學者認為傳統(tǒng)震級標度法已經(jīng)過時，公認采用矩震級

1977 年，同屬加州理工學院的金森博雄教授提出一種物理含義更為豐富，更能直接反應地震過程物理實質(zhì)的表示方法，即矩震級（Mw）。該標度能更好的描述地震的物 理特性，如地層錯動的大小和地震的能量等。傳統(tǒng)的震級標度法與之對比，只是抓住某一種地震波的最大振幅來標征地震的大小，它們與地震波能量大小的關系只是 一種統(tǒng)計關系，而地震波能量也只是地震釋放總能量的一部分。到了21世紀初，地震學者普遍認為傳統(tǒng)的地震規(guī)模表示方法已經(jīng)過時。

地 震的矩震級，既可由地震波記錄反演計算獲得，也可從野外測量斷層的平均位錯、破裂長度、實驗室內(nèi)測量的巖石剪切模量以及從等震線的衰減或余震推斷的震源深 度計算出來，不存在震級飽和問題，適用于地震規(guī)模大于3.5級到無限制的震級標度 。例如，1960年智利大地震為Mw9.5級，2004年印尼蘇門答臘海域發(fā)生Mw9.0級大地震。2008年四川汶川地震，USGS報的是Mw7.9 級，而中國國家地震臺網(wǎng)最早報的是Ms7.6級，之后又將其修訂為Ms7.8級， 最后又改為Ms8.0級。但之后的國際科學研究中則統(tǒng)一采用Mw7.9級，可以說，中國采用的面波震級不但不與國際接軌，還容易讓人產(chǎn)生誤解。