طرق قياس شدة وقوة الزلازل

حجم الزلزال هو مقياس لسعة الموجات الزلزالية الناتجة عن مصدر الزلزال والتي تم تسجيلها بواسطة أجهزة قياس الزلازل، ونظرًا لأن حجم الزلازل يختلف اختلافًا كبيرًا، فمن الضروري لأغراض المقارنة تحديد نطاق اتساع الموجات المقاسة على مخططات الزلازل عن طريق أداة خاصة بذلك.

في عام 1935، وضع عالم الزلازل الأمريكي تشارلز ف. ريختر مقياسًا للزلازل بحجم اللوغاريتم لقاعدة 10 من أقصى سعة للموجة الزلزالية (بألف من المليمتر) المسجلة على جهاز قياس الزلازل القياسي (مقياس الزلازل Wood-Anderson torsion pendulum) في مسافة 100 كيلومتر (60 ميلا) من مركز الزلزال.

يتم تقليل السعات التي لوحظت على مسافات مختلفة إلى الاتساعات المتوقعة على مسافة قياسية 100 كم على أساس الجداول التجريبية. يتم حساب مقادير ريختر ML على افتراض أن نسبة اتساع الموجة القصوى عند مسافتين معينتين هي نفسها لجميع الزلازل وهي مستقلة عن السمت.

طبق ريختر مقياس قوته لأول مرة على الزلازل الضحلة البؤرة المسجلة على بعد 600 كيلومتر من مركز الزلزال في منطقة جنوب كاليفورنيا. في وقت لاحق، تم إعداد جداول تجريبية إضافية، حيث يمكن استخدام الملاحظات التي تتم في المحطات البعيدة وعلى أجهزة قياس الزلازل بخلاف النوع القياسي. تم تمديد الجداول التجريبية لتغطية الزلازل من جميع الأعماق البؤرية الهامة ولتمكين تقديرات الحجم المستقلة التي يمكن إجراؤها من ملاحظات الجسم والموجة السطحية. يظهر الشكل الحالي لمقياس ريختر في الجدول.

Richter scale of earthquake magnitude
magnitude level	category	effects	earthquakes per year
less than 1.0 to 2.9	micro	generally, not felt by people, though recorded on local instruments	more than 100,000
3.0–3.9	minor	felt by many people; no damage	12,000–100,000
4.0–4.9	light	felt by all; minor breakage of objects	2,000–12,000
5.0–5.9	moderate	some damage to weak structures	200–2,000
6.0–6.9	strong	moderate damage in populated areas	20–200
7.0–7.9	major	serious damage over large areas; loss of life	3–20
8.0 and higher	great	severe destruction and loss of life over large areas	fewer than 3

 

 
في الوقت الحاضر، يستخدم العلماء والمهندسون عددًا من مقاييس الأحجام المختلفة كمقياس للحجم النسبي للزلزال. يتم تحديد حجم الموجة P (Mb) ، على سبيل المثال ، من حيث سعة الموجة P المسجلة على جهاز قياس الزلازل القياسي. وبالمثل، يتم تحديد مقدار الموجة السطحية (Ms) من حيث لوغاريتم السعة القصوى لحركة الأرض لموجات السطح مع فترة موجة تبلغ 20 ثانية.

كما هو محدد، مقياس حجم الزلزال ليس له حد أدنى أو أعلى. يمكن لأجهزة قياس الزلازل الحساسة تسجيل الزلازل بمقادير ذات قيمة سلبية وسجلت أقدار تصل إلى حوالي 9.0. (زلزال سان فرانسيسكو عام 1906، على سبيل المثال، بلغت قوته 8.25 درجة على مقياس ريختر).

طاقة الزلازل

يمكن حساب الطاقة في الزلزال الذي يمر بموقع سطح معين مباشرة من تسجيلات حركة الأرض الزلزالية، على سبيل المثال، كسرعة الأرض. تشير هذه التسجيلات إلى معدل طاقة يبلغ 105 واط لكل متر مربع (9300 واط لكل قدم مربع) بالقرب من مصدر زلزال متوسط الحجم. يبلغ إجمالي ناتج الطاقة الناتجة عن صدع تمزق في زلزال ضحل 1014 واط، مقارنة بـ 105 واط المتولدة في محركات الصواريخ.

كما تم ربط حجم الموجة السطحية Ms بالطاقة السطحية للزلزال بواسطة الصيغ التجريبية. هذه تعطي Es = 6.3 × 1011 و 1.4 × 1025 ergs لزلازل Ms = 0 و 8.9 ، على التوالي. تقابل الزيادة في وحدة السيدة ما يقرب من 32 ضعفًا في الطاقة. الأقدار السلبية للسيدة هي أصغر الزلازل التي تم تسجيلها آليًا ، وقوتها 1.5 إلى أصغر الزلازل المحسوسة ، وواحدة من 3.0 إلى أي صدمة شعرت بها على مسافة تصل إلى 20 كم (12 ميلاً). الزلازل التي بلغت قوتها 5.0 درجة تتسبب في أضرار طفيفة بالقرب من مركز الزلزال ؛ تلك 6.0 تكون مدمرة فوق منطقة محظورة ؛ وتلك التي تبلغ 7.5 في الحد الأدنى من الزلازل الكبرى.

يبلغ إجمالي الطاقة السنوية المنبعثة في جميع الزلازل حوالي 1025 ergs ، وهو ما يعادل معدل عمل يتراوح بين 10 ملايين و 100 مليون كيلوواط. هذا ما يقرب من واحد على ألف من كمية الحرارة السنوية المتسربة من باطن الأرض. 90 في المائة من إجمالي الطاقة الزلزالية تأتي من الزلازل التي تبلغ قوتها 7.0 أو أعلى – أي تلك التي تكون طاقتها في حدود 1023 إرج أو أكثر.

هناك أيضًا علاقات تجريبية لترددات الزلازل بمقادير مختلفة. لنفترض أن N هو متوسط عدد الصدمات في السنة التي يقع حجمها في نطاق حول السيدة. على سبيل المثال ، بالنسبة للزلازل الضحلة في جميع أنحاء العالم ، a = 6.7 و b = 0.9 عندما Ms> 6.0. وبالتالي ، يزداد تواتر الزلازل الكبيرة بمعامل يبلغ حوالي 10 عندما يتضاءل الحجم بمقدار وحدة واحدة. ومع ذلك ، فإن الزيادة في التردد مع الانخفاض في السيدة تقصر عن مطابقة الانخفاض في الطاقة E. وبالتالي ، فإن الزلازل الأكبر هي المسؤولة بشكل كبير عن معظم إجمالي إطلاق الطاقة الزلزالية. يصل عدد الزلازل سنويًا مع ميغابايت من 4.0 إلى 50000.