大家是否好奇:在現代地震儀發明之前,即二十世紀以前發生的地震,其震級是怎樣確定的?例如,我國著名的大地震,包括:
1303年山西洪洞8級大地震;
1556年陜西華縣8級大地震;
1668年山東郯城-莒縣8.5級大地震;
1679年河北三河-平谷8級大地震;
1695年山西臨汾8級大地震(平陽-潞安大地震);
1739年寧夏平羅8級大地震;
先給結論,估算歷史地震震級有兩種方式:
(1)根據烈度,即震中烈度(最大烈度)與震級的經驗關系;
(2)更準確一點,根據地表破裂長度,位錯量大小估算。
先說第一種方式:根據古籍記載的建筑物與房屋破壞情況,山崩地裂情況,有無傷亡等,進行烈度與震級估算。
比如,城墻有倒塌,老百姓房屋倒塌了一半,并且有人員傷亡;這大致對應烈度Ⅶ度,對應震級5-5(3/4);
下表詳細給出了如何根據古代建筑物破壞情況與百姓傷亡,估算烈度與震級;
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定量地,前人給出了經驗公式,即
震級=0.58*最大烈度+1.5;
注意:文獻給出的是震中烈度*0.58,由于歷史地震的震中位置往往確定為最大烈度處。因此,筆者認為本質上就是最大烈度。
根據此經驗公式:
若最大烈度為8度,則約6.14級;
若為9度,則約6.72級。
若為10度,則約7.3級;
若為11度,則約7.88級。
若為12度,則約8.46級。
注意,在實際應用中,不會出現小數,轉而寫成分數形式,如上表。
這是與由現代地震儀直接測出的地震震級進行區別,
分數表示的都是無地震儀時代歷史地震的震級。
可以看出,由烈度確定震級,方便快捷。
但由于其先根據歷史典籍記載估算烈度,再估算震級,
導致其不確定性較大。即若根據烈度估算的震級為7級,則真實震級上下0.5級都是可能的。
另外一種方式為實地調查。
根據調查得到的地表破裂長度,地表位錯量的大小估算震級。
能這樣做的前提是:我們用近100多年的大地震數據,建立了地震震級與地表破裂長度、地表位錯量的經驗關系。
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震級與地表破裂長度的經驗關系
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震級與最大垂向位移的經驗關系
在測量地表位錯量時,往往需要挖個大坑(地震探槽)。在地震探槽中,查看斷層位置,傾向,傾角等幾何參數,測量地表位錯量大小;進一步采集巖石、土壤樣品,進行測年工作,估計地震發生的大致時間。
典型地震探槽,如下圖新疆烏恰地區的地震探槽。大家從此探槽中能看出幾次大地震事件,歡迎評論區留言。
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可以看出,實地調查,能獲得更多的有效信息,震級的不確定性也較小,但同時更費時費力。
目前,對需要深入研究的歷史大地震,往往進行此類研究,這屬于歷史地震與古地震研究領域。
綜上所述:
(1)足不出戶,由文獻估算烈度,進而估計震級,方便快捷,震級不確定性大;
(2)實地調查,測量地表破裂長度與位錯量大小,進而估計震級,費時費力,震級不確定性較小,能獲得更多有效信息。
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