读懂地震震源深度密码

中国地震台网正式测定：9月10日0时11分，在新疆阿克苏地区拜城县（北纬41.73度，东经81.49度）发生3.0级地震，震源深度15千米。

地震发生后，新闻通报里总会出现一个关键数据：震源深度××千米。

这并非一个简单数字，而是地震监测人员通过精密技术、层层校验得出的结果。更重要的是，震源深度直接关系着一场地震的破坏力、影响范围和危害程度。同样是5级、6级地震，但深浅之差，有可能导致“剧烈毁伤”和“轻微晃动”的天壤之别。

今天，带你解锁藏在震源深度里的地震核心密码。

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震源深度比震中位置更难测准

大家可能会好奇：地震的震中位置通常报得很明确，为何震源深度却常常给出10、15、20千米这样“取整”的数字？

核心原因在于——我们“看”地震的视角天生就不对称。地震台站（监测站）都布设在地表，能够从四面八方捕捉地震波信号，对震源的水平位置形成全方向的有效约束，因此水平定位偏差小。

但地下没有地震台站，仅靠地表观测很难精准锁定深度。这就造成了天然的技术局限：地震波到达台站的“时刻”和震源深度之间，存在明显的“互相牵制”关系。简单说，就是若测算的发震时刻早一点，震源结果则会深一些；若测算的发震时刻晚一点，震源结果则会浅一些。目前暂无法区分哪个是最优解。

图1 左图为地震台站对震中位置约束示意图，右图为对震源深度约束示意图。

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震源深度到底怎么算？

震源深度，指的是地震刚开始破裂、释放能量的那个点，到地面的垂直距离。我们测算这一数据，主要依靠两大专业方法，再搭配多重技术校验，保障结果可靠。

1. 近场台站 S波、P波（S-P）到时差法：靠“时间差”锁定深度

地震发生时会产生两种波：跑得更快的P波（纵波，像推拉）和速度稍慢的S波（横波，像晃动）。技术人员通过至少4个台站的数据，初步确定震中位置和震源深度，再结合S波与P波到达的“时间差”规律，就能锁定震源深度。这也是日常地震定位中最基础、最核心的测算方法。

这个方法有明确适用前提：台站离震中要足够近（震中距要小于震源深度），因为近处的“S减P时间差”对深度更敏感，远处的时间差主要随距离变化。以震源深度5千米和10千米的地震为例：位于震中正上方（震中距0千米）的台站，记录到的S-P时间差分别是0.6秒和1.2秒，相差0.6秒；而震中距20千米的台站，记录到的S-P时间差分别是2.5秒和2.7秒，只相差0.2秒。

日常工作中，我们主要依靠近台的时间差来确定震源深度。

图2 震源到不同震中距台站传播距离示意图。

2. 深度震相匹配法：专属“信号指纹”精准锁定

如果说“S-P时间差法”是基础测算，那“深度震相匹配法”就是精准的“王牌手段”。P波和S波在地下传播时，会在地表和地球内部结构之间反射、折射、绕行、转换，形成一系列的“震相”（可以理解为地震波留下的不同“记号”）。有一种震相从震源出发先冲到震源上方地表附近、反射后再继续传播，地震学家称之为“深度震相”（如pP、sP、sPL、sPg等）。它相当于地震自带的“深度指纹”，与向下传播其他震相一起把震源深度紧密绑定。

但这个震相也有局限：受地下速度结构和震源深度影响，它在近处可能“不出现”，或被别的震相盖住、很难辨认，只有在特定的震中距才比较明显。在几分钟到十几分钟的地震速报里，我们很难用上这个方法。

图3 地震波在地壳传播的示意图。

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三重约束加持，把误差精准控制

除了台站分布和“读波”的准确度，地下速度结构（也就是“地震波在地下不同深度、不同地层里跑多快”的一张地图）的精度，是影响震源深度准不准的第三大因素。

高精度的速度模型，相当于地震波传播的“地下导航图”，能大幅减少地下结构复杂导致的测算误差。

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深度不同，破坏力完全不一样

按震源深度不同，地震被分为三类，不同类别间的破坏力、影响范围差异极大，这也是灾情预判的重要依据。

1. 浅源地震（0—60千米）：地表破坏的“主力军”

全球绝大多数地震都是浅源地震。因为震源离地表极近，能量在地下传播的损耗极小，几乎全部直接冲击地表，破坏力强、致灾风险高。我们熟知的那些破坏性地震，基本都是浅源地震（如1976年唐山地震震源深度约12千米、2008年汶川地震震源深度约14千米）。

2. 中源地震（60—300千米）：破坏力大幅衰减

震源深入地下中层岩层，能量向上传播时被岩层不断消耗、分散，抵达地表时威力大幅减弱，很难造成严重建筑损毁和人员伤亡，整体灾情相对较轻。

3. 深源地震（300千米以上）：远震有感、近震无害

这类地震震源深埋地下，能量经过数百千米岩层过滤、衰减后，抵达地表时已十分微弱。哪怕震级达到5级以上，大多只会让民众感到轻微晃动，几乎不会造成建筑损坏和次生灾害（如2002年吉林汪清7.2级地震，震源深度540千米，仅造成极微弱震动）。

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震级相同，深浅决定灾情格局

为什么有的6级地震损毁严重，有的6级却只是轻微晃动？

答案主要在震源深度里。

震源越浅，能量越集中，地表破坏力越强，但影响范围更小。能量集中在震中区域爆发，震中附近冲击剧烈、灾情集中且严重，但几百千米外几乎无感知。

震源越深，能量越分散，单点破坏力越弱，但波及范围越广。深层地震的能量向四周大范围扩散、衰减均匀，因此常出现“震中附近毫无破坏，几百千米外多个省市都能感觉到晃动”的情况。

国家地震烈度速报与预警工程建成后，我国部分重点地区的台站间距已缩减到约10千米（平均约10—15千米），也就是在震中距10千米以内就有1—2个台站。

这些近场台站再结合区域速度模型，对震源深度的误差可控制在千米量级（如约3千米），速报后的精细分析，误差还会进一步缩小。而没有近场台站的区域，深度误差就相对较大。

“震源深度××千米”，从来不是一串简单的数字，而是地震监测技术层层校验的成果，更是我们快速判断地震破坏力、研判灾情、开展应急处置的关键密码。读懂它，我们就能明白：地震的可怕程度，不只看震级，震源深度也是一个隐藏的关键变量。

图 片：杨业鑫

防震减灾融媒体工作室 出品

来源：中国地震台网中心