第36章 使地球颤栗的高级地震

地震破坏的轻重程度用烈度来表示，而地震能量的大小则根据地震仪观测记录的地震波的强弱程度来计算，计算出来的结果就是震级。

1960年5月21日（星期六）早晨6点多钟，南美洲智利阿劳科半岛南端太平洋深海沟，突然发生一次79级强烈破坏性地震，居民们刚起床不久就被震得昏头转向，房倒屋塌，死伤甚众，幸存者慌忙逃离残破的房舍，半小时后又发生一次同样强烈的地震。第二天是个灾难更为深重的星期天，快到下午3点又发生一次更大的地震，11分钟后使地球发抖的特大地震惊天动地地发生了。智利从南到北600公里海岸的城镇变成废墟，沿海土地下沉一两米，地下沙水冒出地面淹没大片土地，再加上接踵而来的暴雨造成的河水泛滥、平静了五十多年的普惠火山持续几个星期的喷发、大海啸的反复洗劫和不断发生的强烈余震，使智利人民和太平洋沿岸各国人民陷于严重的震灾和水患之中。一个月内共发生225次强烈地震，其中10次超过7级，3次超过8级，最大一次地震达到95级，这是世界上震级最高、强烈地震次数最多的大地震群。

震级是表示地震能量大小的一个科学标度。1935年，美国地震学家里克特首先创立震级概念和测定方法，他使用伍德—安德生式扭力摆地震仪，观测美国加州南部1000公里范围内的地震。这种地震仪可以把地震波的振动放大2800倍。在距离震中100公里的地方，当地震仪记录下来的地震波水平平均振幅为1微米（即0001毫米）时，里克特规定这样大小的地震为零级地震；以它为标准推算比它大或比它小的其他地震的震级，称为里氏震级。因为里克特观测到的地震波是在地球内部向四面八方传播的地震纵波和横波（统称为地震体波），用它们测定的震级就叫做里氏体波震级，用英文字母ML表示。

1945年，美国地震学家古登堡在观测1000公里范围以外的远地震时，发现地震波中振动周期20秒左右沿地表层传播（不通过地球内部）的地震面波最强烈。后来对于1000公里以外地震的震级就用地震面波来测定，因为其基本原理和方法仍然是里克特创立的，所以这样测定的震级称为里氏面波震级，用英文字母MS来表示。

观测分析和理论研究证明，震级与地震波类型、地震台地基条件、震源情况、地震波传向地震台的方位、地震波传播途中遇到的地质构造情况、地震台使用的地震仪类型及性能等因素密切相关。每次地震只应该有一个震级数值，但由于各地的上述具体情况不同，国内外各地地震台测定的同一次地震震级数值就有差异。例如，1976年7月28日河北省唐山大地震，美国地震报告定为79级，美国地质调查所测定为82级，美国帕斯登纳地震台测定为76级，美国帕默地震台测定为82级，美国檀香山地震台测定为80级，美国夏威夷地震台测定为81级，日本地震报告定为80级，日本长野地震台测定为75级，瑞典乌普萨拉地震台测定为81级，日本气象厅测定为75～82级，原香港英国皇家地震台测定为80～82级，原苏联莫斯科地震台测定为77级等等，最大相差07级。由于唐山大地震很大，我国地震台使用的微震仪记录全部超出限度，不能用来测定震级，只能使用少数强震仪的记录来测定，西安地震台测定为78级，兰州地震台测定为77级，成都地震台测定为79级，渡口地震台测定为76级，最大相差仅03级。根据以上各地震台测定结果的平均数值，唐山大地震的震级即定为78级，这与用其他方法估算的结果基本相同。

各种震级可以通化为一个基本的物理量——地震波能量E。1956年，古登堡给出里氏震级与地震波能量的关系，各级地震的地震波能量大致是：

震级相差1级，地震波能量相差31～32倍。最小的-79级地震与迄今观测到的最大的95级地震，地震波能量相差100多亿亿亿倍。全世界每年地震波释放出来的总能量平均为约1018焦耳。1960年智利特大地震群的地震波能量超过1019焦耳，超过全世界年平均释放的地震波能量的数十倍，相当于1945年美国投向日本广岛原子弹威力的5000万倍，足以影响地球自转速率、地极运动，激发地球的自由振荡，所以地震那几天，整个地球颤抖不已，太平洋的海水振荡了一个星期之久，如此巨大的地震波能量，实际上还不到地震释放总能量的1％。在震源处，绝大部分地震能量主要以热能、机械能、化学能、电磁波能、位能、势能等多种形式释放转换掉，但这些能量至今还无法直接测定。