1.3如何衡量地震的严重程度？

量化地震的大小和严重程度有两种基本方法，分别称为震级和烈度。震级是地震规模的客观量度，用来表征地震事件释放的能量量。最早的震级标度之一是由C.F.Richter（里氏）开发的，他根据一个标准地震波测量仪器偏离的程度来测量震级，当它位于距离地震发生地的标准距离时。利用这个系统，里氏创造了一个对数震级范围，从0级到9级，对于释放的能量可以忽略不计的地震，到9级或更大的地震。里氏震级每增加1个单位，释放的能量就增加大约32倍。因此，6级地震释放的能量大约是5级地震的32倍，7级地震释放的能量几乎是5级地震的1000倍。

虽然里氏震级是众所周知的，并且在历史上很重要，但地球科学家很少用它来描述地震。这种方法的局限性在于，当地震发生时，在距地震现场的标准距离处几乎没有标准仪器，这意味着必须使用近似转换公式将仪器读数转换为与震级相关的数值。这就是为什么在大地震发生后，新闻媒体通常会报道不同的震级值：不同仪器的读数转换后，震级估计值会略有不同。而且，对于非常大的地震，许多地震测量仪器往往会减弱并失去准确测量释放能量量的能力。

在过去的20年里，地球科学家一直在用矩震级来测量地震能量。矩震级大小，用符号Mw表示，是根据经历过移动的断层的表面积、发生的滑动量和岩石的刚度模数直接计算释放的能量量。由于不可能直接测量这些量，地震的矩震级特征也是近似的。对于小于7级的小地震，里氏震级和矩震级将相似。对于较大的地震，矩震级往往更大，也更准确。

虽然震级可以用来描述地震释放的能量量，因此，震级的大小，但它提供的关于地震在特定地点可能造成的损害的信息很少。地震发生时，地震波从震源向外辐射。当它们向外辐射时，振幅减小或减弱，就像石头掉进池塘周围形成的涟漪随着距离而减弱。因此，地震在震源附近的破坏性往往比在远离震源的位置更具破坏性。在某些地区，当地的地质条件、地形和其他地理和地质特征可以局部集中地震能量并放大地震能量。因此，对于距离断层破裂带有相似距离的地点，地震震动的破坏潜力可能有所不同。过去，人们通常用烈度标度来衡量这些影响，烈度标度用来表征地震在特定地点的破坏潜力。

在美国，最常用的强度等级是所谓的改良梅卡利量表。这个量值使用罗马数字，范围从I（表示没有感觉到的地震震动）到XII（表示在一个地区造成完全破坏的地震震动）。表1-1显示了美国地质勘探局网站上发布的修改后的麦卡利量表。从这张表中可以看出，量值与在不同地点观测到的地震效应有关。

表1-1修改后的麦卡利强度等级（由美国地质调查局提供）

每次地震都会在受灾地区产生不同强度的运动。地震发生后，美国地质勘探局通常会绘制记录的烈度图，图1-4就是一个这样的地图的例子。从这张图中可以看出，地震强度往往随着距离震中的距离而减小，并集中在局部区域，在那里地质和地形条件会放大地震。

图1-4代表性地震烈度图（由美国地质调查局提供）

虽然烈度比震级更有用，可以用来表征某一特定地点地震的破坏潜力，但由于两个原因，烈度对工程目的并非直接有用。首先，在地震发生之前，很难预测一个地点的潜在烈度。其次，在结构分析中没有直接使用强度的方法。许多地球科学家试图将强度与峰值地面加速度联系起来，表1-2给出了一种这种相关性（Trifunac和Brady，1975）。地震地面加速度值在结构设计中更为有用，因为可以从该加速度计算出结构在地震中承受的力的大小。

表1-2烈度和峰值地面加速度

烈度X与较高烈度等级之间的主要差异是地面破坏效应，如液化、横向扩展、滑坡等。第1.6节提供了有关这些影响的更多资料。