Скале сеизмичке магнитуде се користе за описивање укупне јачине или „величине” земљотреса. Оне се разликују од сеизмичких скала интензитета које категоришу интензитет или озбиљност потреса тла изазваног земљотресом на датој локацији. Магнитуде се обично одређују на основу мерења сеизмичких таласа земљотреса забележених на сеизмограму. Скале магнитуде варирају у зависности од тога који аспект сеизмичких таласа се мери и како се они мере. Различите скале магнитуде су неопходне због разлика у земљотресима, доступних информација и сврха за које се магнитуде користе.
Магнитуда земљотреса и интензитет потреса тла мини|upright=1.6|Изосеизмичка мапа за земљотрес у Илиноису 1968.. Неправилна дистрибуција потреса произилази из варијација у геологији и условима тла.
Земљина кора је под стресом због тектонских сила. Када овај стрес постане довољно велик да пукне кору, или да савлада трење које спречава један блок коре да склизне поред другог, ослобађа се енергија, од чега део у облику различитих врста сеизмичких таласа који изазивају потресе тла.
Магнитуда је процена релативне „величине” или јачине земљотреса, а тиме и његовог потенцијала да изазове потресе тла. Она је „приближно повезана са ослобођеном сеизмичком енергијом”.. Однос између магнитуде и ослобођене енергије је компликован. Видети §3.1.2.5 и §3.3.3 за детаље.
Интензитет се односи на јачину или силу потреса на датој локацији, и може се повезати са вршном брзином тла. Помоћу изосеизмичке мапе посматраних интензитета (види илустрацију) магнитуда земљотреса се може проценити како из максималног посматраног интензитета (обично, али не увек у близини епицентра), тако и из опсега подручја где се земљотрес осетио..
Интензитет локалног потреса тла зависи од неколико фактора поред магнитуде земљотреса,. од којих су једни од најважнијих услови тла. На пример, дебели слојеви меког тла могу појачати сеизмичке таласе, често на знатној удаљености од извора, док ће седиментни басени често резоновати, повећавајући трајање потреса. То је разлог зашто је у земљотресу у Лома Пријети 1989. године, дистрикт Марина у Сан Франциску био једно од најоштећенијих подручја, иако је био удаљен скоро 100 km од епицентра.. Геолошке структуре су такође биле значајне, на пример тамо где су се сеизмички таласи који су пролазили испод јужног краја залива Сан Франциско одбијали од базе Земљине коре према Сан Франциску и Оукланду. Сличан ефекат је каналисао сеизмичке таласе између осталих главних раседа у тој области..
Скале магнитуде мини|upright=2.0|Типичан сеизмограм. Компресивни P-таласи (прате црвене линије) – у суштини звук који пролази кроз стену – најбржи су сеизмички таласи и стижу први, типично за око 10 секунди за земљотрес удаљен око 50 km. Попречни S-таласи (прате зелене линије) стижу неколико секунди касније, путујући нешто преко половине брзине P-таласа; кашњење је директан показатељ удаљености до земљотреса. S-таласима може бити потребно сат времена да стигну до тачке удаљене 1000 km. И једни и други су запремински таласи, који пролазе директно кроз Земљину кору. Након S-таласа следе раз разне врсте површинских таласа – Лавови таласи и Рејлијеви таласи – који путују само по површини Земље. Површински таласи су мањи код дубоких земљотреса, који имају мање интеракције са површином. За плитке земљотресе – дубине мање од око 60 km – површински таласи су јачи и могу трајати неколико минута; они носе већину енергије земљотреса и узрокују најтежа оштећења.
Земљотрес зрачи енергију у облику различитих врста сеизмичких таласа, чије карактеристике одражавају природу како пуцања тако и Земљине коре кроз коју таласи путују.Погледајте , Поглавља 2 и 3, за веома читко објашњење ових таласа и њихове интерпретације. Опис сеизмичких таласа Ј. Р. Кајала може се наћи овде. Одређивање магнитуде земљотреса генерално укључује идентификацију специфичних врста ових таласа на сеизмограму, а затим мерење једне или више карактеристика таласа, као што су његово време, оријентација, амплитуда, фреквенција или трајање.Погледајте , pp. 20–21, за кратко објашњење, или MNSOP-2 за технички опис. Додатна прилагођавања се праве за удаљеност, врсту коре и карактеристике сеизмографа који је забележио сеизмограм.
Различите скале магнитуде представљају различите начине извођења магнитуде из доступних информација. Све скале магнитуде задржавају логаритамску скалу коју је осмислио Чарлс Рихтер (Charles Richter), и прилагођене су тако да средњи опсег приближно корелира са оригиналном „Рихтеровом” скалом..
Већина скала магнитуде се заснива на мерењима само дела сеизмичког таласног низа земљотреса, и стога су непотпуне. То доводи до систематског потцењивања магнитуде у одређеним случајевима, што је стање које се назива засићење..
Од 2005. године Међународно удружење за сеизмологију и физику унутрашњости Земље (IASPEI) је стандардизовало процедуре мерења и једначине за главне скале магнитуде, , , , и .IASPEI .
„Рихтерова” скала магнитуде
Прва скала за мерење магнитуде земљотреса, коју је 1935. развио Чарлс Рихтер и која је популарно позната као „Рихтерова” скала, заправо је , ознака ML или ML.. Рихтер је установио две карактеристике заједничке свим скалама магнитуде. Прво, скала је логаритамска, тако да свака јединица представља десетоструко повећање амплитуде сеизмичких таласа.. Пошто је енергија таласа пропорционална са A1.5, где A означава амплитуду, свака јединица магнитуде представља повећање од 101.5 ≈ 32 пута у сеизмичкој енергији (јачини) земљотреса.. Друго, Рихтер је арбитрарно дефинисао нулту тачку скале као ону где земљотрес на удаљености од 100 km ствара максимални хоризонтални помак од 0,001 mm (1 μm) на сеизмограму забележеном помоћу Вуд-Андерсоновог торзионог сеизмографа.; . Касније редефинисано од стране као 10 mm покрета од земљотреса на 17 km. Касније скале магнитуде су калибрисане да буду приближно у складу са оригиналном „Рихтеровом” (локалном) скалом око магнитуде 6.; , слика 2.
Све „локалне” (ML) магнитуде засноване су на максималној амплитуди потреса тла, без разликовања различитих сеизмичких таласа. Оне потцењују јачину: удаљених земљотреса (преко ~600 km) због слабљења S-таласа, дубоких земљотреса јер су површински таласи мањи, и јаких земљотреса (преко M ~7) јер не узимају у обзир трајање потреса. Оригинална „Рихтерова” скала, развијена у геолошком контексту јужне Калифорније и Неваде, касније се показала нетачном за земљотресе у централним и источним деловима северноамеричког континента (свуда источно од Стеновитих планина) због разлика у континенталној кори.. Сви ови проблеми подстакли су развој других скала.
Већина сеизмолошких ауторитета, као што је Геолошки топографски институт САД (USGS), пријављује магнитуде земљотреса изнад 4,0 као моментну магнитуду , што штампа описује као „Рихтерову магнитуду”.„Политика USGS о магнитуди земљотреса” за извештавање јавности о магнитудама земљотреса коју је формулисала Радна група за магнитуду земљотреса USGS имплементирана је 18. јануара 2002. године и објављена на https://earthquake.usgs.gov/aboutus/docs/020204mag_policy.php. Од тада је уклоњена; копија је архивирана на , а основни део се може наћи овде .
Друге „локалне” скале магнитуде Рихтерова оригинална „локална” скала је прилагођена за друге локалитете. Оне могу бити означене као „ML”, или малим словом „l”, било Ml, или Ml.. (Не треба мешати са руском MLH скалом површинских таласа..) Да ли су вредности упоредиве зависи од тога да ли су локални услови адекватно утврђени и формула прикладно прилагођена.Видети Datasheet 3.1 у NMSOP-2 за делимичну компилацију и референце.
Скала магнитуде Јапанске метеоролошке агенције
У Јапану, за плитке (дубина < 60 km) земљотресе унутар 600 km, Јапанска метеоролошка агенција израчунава; ; . магнитуду означену као MJMA, MJMA, или MJ. (Ове не треба мешати са моментним магнитудама које ЈМА израчунава, а које су означене као Mw(JMA) или M(JMA), нити са Скала интензитета Шиндо.) JMA магнитуде се заснивају (као што је типично за локалне скале) на максималној амплитуди покрета тла; оне се „прилично добро” слажу. са сеизмичком моментном магнитудом у опсегу од 4,5 до 7,5,Видети такође слику 3.70 у NMSOP-2. али потцењују веће магнитуде.
Скале магнитуде запреминских таласа Запремински таласи се састоје од P-таласа који први стижу (види сеизмограм), или S-таласа, или њихових рефлексија. Запремински таласи путују директно кроз стену..
mB скала Оригиналну „магнитуду запреминских таласа” – mB или mB (велико слово „B”) – развили су и ; . Видети такође . како би превазишли ограничења удаљености и магнитуде скале инхерентне коришћењу површинских таласа. се заснива на P и S таласима, мереним током дужег периода, и не засићује се све до око M 8. Међутим, није осетљива на догађаје мање од око M 5,5.. Употреба како је првобитно дефинисана је углавном напуштена,. замењена стандардизованом скалом.MNSOP-2/IASPEI .
mb скала Скала mb или mb (мала слова „m” и „b”) слична је , али користи само P-таласе мерене у првих неколико секунди на специфичном моделу краткопериодичног сеизмографа.; . Уведена је 1960-их година са успостављањем Светске стандардизоване сеизмографске мреже (WWSSN); кратак период побољшава детекцију мањих догађаја и боље разликује тектонске земљотресе од подземних нуклеарних експлозија.; испитује ово опширно.
Мерење се мењало неколико пута.. Како ју је првобитно дефинисао , mb се заснивала на максималној амплитуди таласа у првих 10 секунди или више. Међутим, дужина периода утиче на добијену магнитуду. Рана пракса USGS/NEIC била је да се мери у првој секунди (само првих неколико P-таласаIASPEI .), али од 1978. они мере првих двадесет секунди.; . Модерна пракса је да се краткопериодна скала мери на мање од три секунде, док се широкопојасна скала мери на периодима до 30 секунди.IASPEI/NMSOP-2 .
mbLg скала мини|upright=1.8|Разлике у кори испод Северне Америке источно од Стеновитих планина чине то подручје осетљивијим на земљотресе. Приказано овде: земљотрес у Њу Мадриду 1895. године, M ~6, осетио се кроз већи део централног дела САД, док се земљотрес у Нортриџу 1994, иако скоро десет пута јачи са M 6,7, осетио само у јужној Калифорнији. Из USGS Fact Sheet 017–03.
Регионалну mbLg скалу – такође означавану као mb_Lg, mbLg, MLg (USGS), Mn и mN – развио је за проблем који оригинална ML скала није могла да реши: цела Северна Америка источно од Стеновитих планина. Скала ML је развијена у јужној Калифорнији, која лежи на блоковима океанске коре, типично базалт или седиментне стене, који су срасли са континентом. Источно од Стеновитих планина континент је кратон, дебела и углавном стабилна маса континенталне коре која је већином гранит, тврђа стена са другачијим сеизмичким карактеристикама. У овом подручју ML скала даје аномалне резултате за земљотресе који су по другим мерилима изгледали еквивалентно земљотресима у Калифорнији.
Натли је ово решио мерењем амплитуде краткопериодних (~ 1 секунда) Lg таласа,. Субскрипт "g" односи се на гранитни слој кроз који се пропагирају Lg таласи.. Видети такође Ј. Р. Кајал, "Seismic Waves and Earthquake Location", овде, страна 5. сложеног облика Лавовог таласа за који је, иако је површински талас, открио да пружа резултат који је тешње повезан са скалом него са скалом.. Lg таласи се брзо слабе дуж било које океанске путање, али се добро шире кроз гранитну континенталну кору, и MbLg се често користи у областима стабилне континенталне коре; посебно је корисна за откривање подземних нуклеарних експлозија..
Скале магнитуде површинских таласа
Површински таласи се шире дуж површине Земље и углавном су или Рејлијеви таласи или Лавови таласи.. Видети посебно слику 1-10. За плитке земљотресе површински таласи носе већину енергије земљотреса и најдеструктивнији су. Дубљи земљотреси, имајући мање интеракције са површином, производе слабије површинске таласе.