这是一个老生常谈的问题。为了描述地震尤其是地震的大小什么是地震烈度,地震学家引入了震级的概念。最初,里克特以近震为研究对象进行了震级计算的定义,后来被大家称之为里氏震级。随着研究的深入,用震级并不能准确描述地震的大小,但此外也暂无更好的办法,学者们就对震级的类型等进行了完善,比如引入矩震级等,尽可能准确描述地震的大小。现在,震长在对外发布地震速报时,震级M就是国家标准震级。
同一次地震,震级的大小是确定的,但它对各地的破坏程度是不一样的。为描述地震对各地的破坏程度,学者们又引入了地震烈度的概念。
地震烈度就是表示地震对地表尤其是建筑物的影响程度。一次地震发生后,根据建筑物破坏的程度和地表面变化的状况,来评定距震中不同地区的地震烈度,依此绘出等烈度线,作为对本次地震破坏程度的描述。不同的震中距,地震破坏程度不一样,最严重的就是极震区,如汶川地震,极震区最大烈度高达Ⅺ度。
地震烈度,和震级一样吗?各怎么评判?
地震烈度是衡量地震影响和破坏程度的一把“尺子”,而震级反映的是地震释放能量的大小,一般用地震仪器的振幅与0级地震振幅的比值来衡量。一次地震后,不同的地点烈度亦不相同,而震级只有一个。打个比方,震级好比一盏灯光的瓦数,地震烈度好比某一点受光亮照射的程度,某点的亮度不仅与灯泡的瓦数有关,而且与距离的远近(震中距)有关。一般而言,震级越大,震中区地震烈度就越大。烈度是地震对某一地区的影响和破坏程度。它除了与震级、震中距有关外,还与震源深度、地质构造、地基条件和建筑物抗震能力等有关。它是用“度”来表示。
一般来说,震中区烈度最高;随着震中距增大,列度一般逐渐降低。
一般情况下,震源浅,震级大的地震,破坏面积较小,但极震区破坏则较严重;震源较深、震级大的地震,影响面积较大,而震中烈度则不太高。(见图1)
图1 地震烈度与震级、震源深度的关系
场地土的影响。场地土对震害的影响在场地条件中占首要地位,几乎每次大地震都可以看到这种影响的事例。如果把场地土分为四类:岩石、坚硬土或软质岩石、中软土和软弱土,则这四类场地土的特性迥然不同。从抗震角度看,至少有两点不同:一是它们的刚度不同,地震波在其中传播的情况也不同,刚度大则传播速度快而衰减小;二是它们的动力强度不同,在地震波动作用下,基岩强度很高,一般不破坏。相反,松散软弱的场地土则很容易产生地基失效。因此,不同的层厚或不同几何形状的场地土,就会具有不同的动力特性,从而影响到其中传播的地震波特性,进而影响到震害或地震烈度。世界上许多国家通过围海造田得到土地,并在上面建造房屋。事实证明,这是极其危险的,也是得不偿失的。由于填充区的砂质土在地震来临时,可能发生液化,如1989年洛马普特地震中,就发生了这种现象。而砂土液化的直接后果是造成地面倾斜,建筑物与其地基分离,部分或整体倒塌。震区仪器测定的结果:填充地区将地震动放大了8倍(图2所示)。震后调查,在填充区70%以上的建筑物已不适合居住。
图2 填充区的地震动被放大了8倍
地质构造对地震烈度的影响。在历次地震震灾的调查研究中,经常发生在断层上或断层附近的建筑物破坏严重的现象。从工程观点看,地震断层可以分为两种。一种是发震断层,即由其破裂才引起的地震,也就是说,地震时它释放出了能量,发震断层一般在极震区内;另一种是非发震断层,地震中它并未释放能量。发震断层对烈度影响很大,因为它释放出巨大的能量,以地震波的形式向外扩散,从而造成破坏。发震断层的另一影响是由断层位错引起的地基失效造成的各种破坏,如滑坡、地裂缝。1976年唐山地震中,宁河为Ⅷ度区中的Ⅸ度异常区(见图3所示),除了地基条件外,可能还与地质构造有关。宁河高烈度异常区在构造上位于黄骅凹陷内,第四纪沉积物较厚,断层比较发育,有北西向宁河、宝坻新构造断裂通过。因此,在城市规划建设中,避开活断层,是城市安全设计必需考虑的问题。
总之,地震烈度受到震级、震中距、震源深度、地质构造、场地条件及建筑的抗震能力和质量等多种因素的综合影响。