柳州地震引出測震學 康熙年間的地震震級竟然是這樣算出來的丨科學家·馬上回答

封面新聞記者 張崢 實習生 羅薇

5月18日，廣西柳州發(fā)生5.2級地震，牽動著無數(shù)人的心。隨著大家對地震科普關(guān)注度的提升，一個有趣的話題在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)熱議：在沒有現(xiàn)代精密儀器的古代，為何能確定300多年前康熙年間廣西柳州發(fā)生了5.5級地震？此外，5.5級和5.2級僅差0.3級，為什么破壞力和震感差別卻不小？

5月21日，封面新聞記者采訪了四川大學災(zāi)后重建與管理學院副教授田兵偉，為大家揭秘“歷史測震學”的奧秘。

沒有儀器，震級如何測量？

“大家好奇的康熙年間5.5級地震數(shù)據(jù)，其實是現(xiàn)代測震學專家通過‘歷史測震學’反推出來的。”田兵偉介紹，測震學是研究地震波在地球內(nèi)部傳播規(guī)律，并用以測定地震參數(shù)的學科。而歷史測震學則是其重要分支，專門研究沒有儀器記錄時期的地震。

地震學界歷史的資料，柳州有文字記載以來的最強地震，確實發(fā)生在清康熙三十四年（1695年），震中位于當時的融縣（今融水）與柳城之間。

在沒有地震儀的古代，測震學研究人員是如何得出“5.5級”這個結(jié)論的？田兵偉解釋，這主要依靠“史料挖掘”與“科學換算”兩步走：首先，研究人員查閱《清實錄》和當?shù)胤街镜裙偶崛∑渲嘘P(guān)于“城樓受損、官署傾頹、民房大量開裂坍塌、山川異動”等文字描述。這些描述對應(yīng)的是現(xiàn)代地震學中的“烈度”（即破壞程度）；然后是科學定量（算震級）： 將古籍中記錄的破壞程度對應(yīng)到現(xiàn)代地震烈度評定標準中，再結(jié)合該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造背景，通過“烈度-震級對應(yīng)關(guān)系”的經(jīng)驗公式進行反向推算，最終得出震級約為5.5級的科學結(jié)論。

欽天監(jiān)與地方志：

古代地震數(shù)據(jù)的“記錄員”

既然沒有儀器，當年的數(shù)據(jù)從何而來？這要歸功于中國古代完善的災(zāi)異記錄制度。

在清代，雖然張衡發(fā)明的“候風地動儀”早已失傳，且現(xiàn)代意義上的電磁式地震儀直到19世紀末才在西方問世，但清朝擁有一套嚴密的地震上報體系。中央層面的欽天監(jiān)負責觀測天象和災(zāi)異，翰林院與國史館負責修撰史志；而記錄最詳盡的，往往是地方層面。

地方官員必須通過奏折將災(zāi)情逐級上報，地方官府在編修《地方志》（如府志、縣志）時，也會專設(shè)“災(zāi)異”卷，詳細記錄地震發(fā)生的時間、震感、房屋倒塌情況及傷亡人數(shù)。

正是這些詳實的文字檔案，如“地大震，屋瓦墜”“有聲如雷”等細節(jié)，成為了現(xiàn)代科學家復(fù)原歷史地震現(xiàn)場的珍貴“數(shù)據(jù)源”。

0.3級的差距：

能量相差近3倍，破壞力有何不同？

回到大家關(guān)心的另一個問題：康熙年間的5.5級地震與本次柳州的5.2級地震，差別到底有多大？

“從地震學角度看，震級每相差1級，釋放的能量相差約32倍；每相差0.1級，釋放的能量約相差1.4倍。”田兵偉科普道，5.5級地震釋放的能量大約是5.2級地震的2.8倍。雖然數(shù)字上僅差0.3級，但在直觀感受和破壞力上，兩者存在明顯跨越。

“5.2級地震屬于中強震。大部分人會有明顯震感，如站立不穩(wěn)、水杯掉落，但多數(shù)抗震設(shè)防達標的房屋僅會出現(xiàn)墻皮開裂等輕微破壞，較少出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞。”他解釋，而5.5級地震已經(jīng)屬于典型的中強震偏強水平。“震中區(qū)的震感會強烈得多，許多人會感到劇烈晃動甚至難以自主站立。”在抗震能力較弱的老舊房屋區(qū)域，可能出現(xiàn)墻體開裂、院墻甚至房屋局部坍塌的情況，破壞范圍也相對更廣。

這也解釋了為何在柳州這樣幾百年未遇強震的地區(qū)，即便是5.2級地震，由于震源深度淺（僅8公里）且部分房屋抗震設(shè)防不足，依然會造成一定的破壞和震感。