มาตราขนาดของแผ่นดินไหว

มาตราขนาดแผ่นดินไหว () ใช้สำหรับอธิบายพลังงานรวม หรือ “ขนาด” ของแผ่นดินไหว ซึ่งแตกต่างจาก มาตราความรุนแรงแผ่นดินไหวที่จัดระดับความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือนของพื้นดินในแต่ละพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ ขนาดของแผ่นดินไหวมักถูกคำนวณจากการวัดคลื่นไหวสะเทือน ที่บันทึกโดยเครื่องวัดแผ่นดินไหวบนกราฟแผ่นดินไหว มาตราขนาดแผ่นดินไหวมีหลายประเภท โดยแต่ละประเภทจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของคลื่นไหวสะเทือนที่ถูกวัดและวิธีการวัด ความจำเป็นในการใช้มาตรวัดขนาดที่แตกต่างกันเกิดจาก ความแตกต่างของลักษณะแผ่นดินไหว ข้อมูลที่มีอยู่สำหรับการวิเคราะห์ และวัตถุประสงค์ของการใช้ค่าขนาดแผ่นดินไหวในบริบทต่าง ๆ

 ขนาดของแผ่นดินไหวและความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือนของพื้นดิน 
เปลือกโลกได้รับแรงเค้นจากกระบวนการทางธรณีแปรสัณฐาน เมื่อแรงนี้มีค่ามากพอที่จะทำให้เปลือกโลกเกิดการแตกร้าว หรือเอาชนะแรงเสียดทานที่ขัดขวางไม่ให้มวลเปลือกโลกเคลื่อนที่ผ่านกันได้ พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมา ส่วนหนึ่งอยู่ในรูปของคลื่นไหวสะเทือน ซึ่งเป็นสาเหตุของแรงสั่นสะเทือนของพื้นดิน

ขนาดหรือแมกนิจูดของแผ่นดินไหว เป็นค่าประมาณของ "ขนาด" หรือความแข็งแกร่งสัมพัทธ์ของแผ่นดินไหว ซึ่งสัมพันธ์โดยประมาณกับพลังงานไหวสะเทือนที่ถูกปลดปล่อยออกมา. The relationship between magnitude and the energy released is complicated. See §3.1.2.5 and §3.3.3 for details.

ความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือน หมายถึงระดับความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือน ณ ตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งสามารถสัมพันธ์กับอัตราเร็วสูงสุดของการสั่นสะเทือนของพื้นดิน โดยสามารถใช้แผนที่ไอโซซีสมาล ซึ่งแสดงระดับความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือนที่สังเกตได้ในแต่ละพื้นที่ เพื่อนำไปประมาณขนาดของแผ่นดินไหว ทั้งจากค่าความรุนแรงสูงสุดที่สังเกตได้ (ซึ่งมักอยู่ใกล้จุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว แต่ไม่จำเป็นเสมอไป) และจากขอบเขตของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากแรงสั่นสะเทือน.

ความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือนในแต่ละพื้นที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของแผ่นดินไหวเพียงอย่างเดียว แต่ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยอื่น. โดยเฉพาะ สภาพชั้นดินและธรณีวิทยา ตัวอย่างเช่น ชั้นดินอ่อนหนา เช่น บริเวณที่ถมดิน สามารถขยายขนาดของคลื่นไหวสะเทือนได้ แม้ว่าจะอยู่ไกลจากจุดกำเนิดแผ่นดินไหว ขณะที่แอ่งตะกอน มักทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ยาวนานขึ้น เนื่องจากการเกิดปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ ปรากฏการณ์เหล่านี้อธิบายได้ว่าเหตุใด ในแผ่นดินไหวโลมาพรีเอตา พ.ศ. 2532 เขตมารินาในซานฟรานซิสโกจึงได้รับความเสียหายหนัก ทั้งที่อยู่ห่างจากจุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหวเกือบ 100 กิโลเมตร. นอกจากนี้ โครงสร้างทางธรณีวิทยาก็มีบทบาทสำคัญ เช่น ในกรณีที่คลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนผ่านใต้บริเวณอ่าวซานฟรานซิสโกตอนใต้เกิดการสะท้อนที่ฐานของเปลือกโลก ทำให้แรงสั่นสะเทือนรุนแรงขึ้นในซานฟรานซิสโกและโอกแลนด์ หรือกรณีที่คลื่นไหวสะเทือนถูกนำพาไปตามแนวรอยเลื่อนสำคัญในภูมิภาค ซึ่งทำให้เกิดผลกระทบต่อพื้นที่ห่างไกลจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว.

 มาตราที่ใช้วัดขนาดแผ่นดินไหว 

แผ่นดินไหวปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบของคลื่นไหวสะเทือนหลายชนิด ซึ่งลักษณะของคลื่นเหล่านี้สะท้อนถึงทั้งลักษณะของการแตกร้าว (rupture) และสภาพของเปลือกโลกที่คลื่นเดินทางผ่านSee , Chapters 2 and 3, for a very readable explanation of these waves and their interpretation. J. R. Kayal's description of seismic waves can be found here. การกำหนดขนาดของแผ่นดินไหวโดยทั่วไปต้องอาศัยการระบุคลื่นไหวสะเทือนชนิดต่าง ๆ บนกราฟคลื่นไหวสะเทือน (seismogram) และวัดคุณลักษณะบางประการของคลื่น เช่น เวลาการมาถึง ทิศทางการแพร่กระจาย แอมพลิจูด (ความสูงของคลื่น) ความถี่ หรือระยะเวลาSee , pp. 20–21, for a short explanation, or MNSOP-2  for a technical description. จากนั้นต้องมีการปรับค่าเพิ่มเติมตามระยะห่างจากเหนือแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว ลักษณะของเปลือกโลก และคุณสมบัติของเครื่องวัดความไหวสะเทือน

มาตราขนาดของแผ่นดินไหวแต่ละแบบใช้วิธีการคำนวณที่แตกต่างกันตามข้อมูลที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม มาตราทั้งหมดนี้ยังคงใช้สเกลลอการิทึมเช่นเดียวกับที่ชาร์ลส์ ริกเตอร์ได้พัฒนาขึ้น โดยมีการปรับเทียบให้ค่าขนาดในช่วงกลาง ๆ ใกล้เคียงกับมาตรา "ริกเตอร์" แบบดั้งเดิม.

มาตราขนาดของแผ่นดินไหวส่วนใหญ่อ้างอิงจากการวัดเพียงบางส่วนของชุดคลื่นไหวสะเทือนทั้งหมด (seismic wave-train) ทำให้บางครั้งเกิดการประเมินขนาดต่ำกว่าความเป็นจริงในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การอิ่มตัวของขนาด (saturation).

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548 สมาคมนานาชาติด้านวิทยาแผ่นดินไหวและฟิสิกส์ภายในโลก (International Association of Seismology and Physics of the Earth's Interior หรือ IASPEI) ได้กำหนดมาตรฐานสำหรับวิธีการวัดขนาดแผ่นดินไหวและสมการที่ใช้คำนวณสำหรับมาตราขนาดหลัก ได้แก่ มาตราริกเตอร์ (), มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว (), มาตราขนาดคลื่นภายในเฉพาะคลื่นพี (), มาตราขนาดคลื่นภายใน () และ .IASPEI .

 มาตราริกเตอร์ 

มาตราแรกที่ใช้วัดขนาดของแผ่นดินไหวถูกพัฒนาโดยชาร์ลส์ ริกเตอร์ในปี พ.ศ. 2478 ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ "มาตราริกเตอร์" อย่างไรก็ตาม มาตรานี้เป็นเพียง มาตราขนาดท้องถิ่นเท่านั้น โดยใช้สัญลักษณ์ ML หรือ ML ริกเตอร์ได้กำหนดคุณสมบัติสำคัญ 2 ประการ ซึ่งยังคงเป็นพื้นฐานของมาตราขนาดแผ่นดินไหวในปัจจุบัน
 ประการแรก มาตรานี้เป็นลอการิทึม ซึ่งหมายความว่า แต่ละหน่วยที่เพิ่มขึ้นจะสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดของคลื่นไหวสะเทือน 10 เท่า. และเนื่องจากพลังงานของคลื่นแผ่นดินไหวเป็นสัดส่วนกับ A1.5 โดยที่ A คือแอมพลิจูด แต่ละหน่วยของขนาดแผ่นดินไหวจะสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของพลังงานประมาณ 101.5 หรือ 32 เท่า.
 ประการที่สอง ริกเตอร์ระบุว่า แผ่นดินไหวที่ระยะห่าง 100 กิโลเมตร จะต้องทำให้เกิด การกระจัดสูงสุดที่ 0.001 มิลลิเมตร (1 ไมโครเมตร หรือ 0.00004 นิ้ว) บนกราฟคลื่นไหวสะเทือนที่บันทึกด้วยเครื่องวัดความไหวสะเทือนแบบวูด-แอนเดอร์สัน (Wood-Anderson seismometer); . Subsequently redefined by  as 10 mm of motion by an  quake at 17 km. มาตราส่วนอื่นที่พัฒนาภายหลังได้รับการปรับเทียบให้สอดคล้องกับมาตราริกเตอร์เดิมที่ขนาด ประมาณ 6.0; , figure 2.

มาตรา "ท้องถิ่น" ทั้งหมดอาศัยเฉพาะแอมพลิจูดสูงสุดของการสั่นสะเทือนของพื้นดิน โดยไม่ได้แยกแยะคลื่นไหวสะเทือนประเภทต่าง ๆ ทำให้ ประเมินขนาดของแผ่นดินไหวต่ำกว่าความเป็นจริง ในกรณีต่อไปนี้
 แผ่นดินไหวที่อยู่ไกล มากกว่า 600 กิโลเมตร เนื่องจากคลื่นเอสอ่อนกำลังลงระหว่างการเดินทาง
 แผ่นดินไหวที่เกิดลึก เนื่องจากคลื่นพื้นผิวมีขนาดเล็กลง
 แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ (ขนาดมากกว่า 7) เพราะมาตรานี้ ไม่คำนึงถึงระยะเวลาของการสั่นสะเทือน

มาตราริกเตอร์ดั้งเดิมได้รับการพัฒนาสำหรับแผ่นดินไหวในบริเวณรัฐแคลิฟอร์เนียตอนใต้และรัฐเนวาดา อย่างไรก็ตาม ต่อมาพบว่า ไม่สามารถนำไปใช้ได้กับแผ่นดินไหวในพื้นที่อื่นของทวีปอเมริกาเหนือ โดยเฉพาะบริเวณทางตะวันออกของเทือกเขาร็อกกี เนื่องจากโครงสร้างของเปลือกทวีปที่แตกต่างกัน. ปัญหาข้างต้นส่งผลให้มีการพัฒนามาตราขนาดแผ่นดินไหวแบบอื่นขึ้นมา

ปัจจุบัน หน่วยงานด้านแผ่นดินไหวที่สำคัญ เช่น หน่วยสำรวจทางธรณีวิทยาสหรัฐ (USGS) รายงานขนาดของแผ่นดินไหว ที่มากกว่า 4.0 โดยใช้มาตราขนาดโมเมนต์ (ด้านล่าง) ซึ่งยังปรากฏว่าสื่อมวลชนและผู้คนมักเรียกผิดว่า "ขนาดริกเตอร์"The "USGS Earthquake Magnitude Policy" for reporting earthquake magnitudes to the public as formulated by the USGS Earthquake Magnitude Working Group was implemented January 18, 2002, and posted at https://earthquake.usgs.gov/aboutus/docs/020204mag_policy.php. It has since been removed; a copy is archived at the Wayback Machine, and the essential part can be found here.

 มาตราขนาด "ท้องถิ่น" อื่น 
มาตราขนาดท้องถิ่นที่ริกเตอร์พัฒนาขึ้นในตอนแรกได้รับการปรับใช้สำหรับพื้นที่อื่น ๆ โดยทั่วไป มาตรานี้อาจใช้สัญลักษณ์ "ML", "Ml", หรือ "Ml" (ตัวพิมพ์เล็ก), p. 59. (ไม่ควรสับสนกับมาตรา MLH ของรัสเซีย ซึ่งใช้สำหรับคลื่นพื้นผิว.) อย่างไรก็ตาม ค่าที่ได้จากมาตราส่วนที่ปรับใช้ในแต่ละพื้นที่อาจไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้โดยตรง เว้นแต่จะมีการศึกษาสภาพธรณีวิทยาในท้องถิ่นอย่างเพียงพอ และมีการปรับสูตรการคำนวณให้เหมาะสมกับเงื่อนไขเฉพาะของแต่ละพื้นที่See Datasheet 3.1 in NMSOP-2  for a partial compilation and references.

 มาตราขนาดของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น 

ในประเทศญี่ปุ่น สำหรับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในระดับตื้น (ความลึกน้อยกว่า 60 กม.) และอยู่ภายในระยะ 600 กม. สำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่นจะคำนวณ; , p. 78; .ค่าขนาดแผ่นดินไหวโดยใช้มาตราที่เรียกว่า MJMA, MJMA, หรือ MJ (ทั้งนี้ไม่ควรสับสนกับการคำนวณขนาดโมเมนต์ของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น ซึ่งมักถูกระบุเป็น Mw(JMA) หรือ M(JMA) และไม่ใช่มาตราความรุนแรงคลื่นไหวสะเทือนของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่นหรือมาตราชินโดะที่ใช้ประเมินความรุนแรงของแรงสั่นสะเทือนที่รู้สึกได้ในแต่ละพื้นที่) เช่นเดียวกับมาตราขนาดท้องถิ่นทั่วไปค่าของ MJMA คำนวณจากแอมพลิจูดสูงสุดของการสั่นสะเทือนของพื้นดิน และพบว่ามีความสัมพันธ์ที่ดีกับขนาดโมเมนต์มักนิจูด (Mw) ในช่วง 4.5 ถึง 7.5. แต่จะมีแนวโน้ม ประเมินค่าต่ำกว่าความเป็นจริงเมื่อขนาดแผ่นดินไหวมีค่ามากกว่านั้น

 มาตราขนาดคลื่นภายใน 

คลื่นภายในประกอบด้วย คลื่นพี ที่จะเดินทางมาถึงเป็นคลื่นแรก (ดังปรากฏบนกราฟคลื่นไหวสะเทือน) หรือ คลื่นเอส หรือคลื่นสะท้อนของทั้งสองคลื่น คลื่นภายในจะเดินทางผ่านหินได้โดยตรง.

 มาตรา mB 
มาตราขนาดคลื่นภายในแบบดั้งเดิม ซึ่งมาตรา mB (ตัว B ใหญ่) ถูกพัฒนาโดย  และ ;  เพื่อลดข้อจำกัดของมาตรา  ซึ่งใช้คลื่นพื้นผิว ทำให้มีข้อจำกัดเรื่องระยะทางและขนาดของแผ่นดินไหว มาตรา mB คำนวณจากคลื่นพีและคลื่นเอสโดยใช้ช่วงเวลาวัดที่ยาวขึ้น ซึ่งจะไม่เกิดอาการ "คลื่นอิ่ม" จนถึงขนาดแผ่นดินไหวประมาณขนาด 8 อย่างไรก็ตาม มาตรานี้ไม่ไวต่อแผ่นดินไหวที่มีขนาดต่ำกว่า 5.5. ปัจจุบันเลิกใช้มาตรานี้ไปแล้ว. และถูกแทนที่ด้วยมาตรา  ที่เป็นมาตรฐานใหม่MNSOP-2/IASPEI , pp. 15–16.

 มาตรา mb 
มาตราขนาดคลื่นภายในแบบ  mb หรือ mb ("m" และ "b" ตัวเล็ก) คล้ายกับมาตรา mB แต่มีข้อแตกต่างสำคัญดังนี้ กล่าวคือ ใช้เฉพาะคลื่นพีที่ตรวจจับได้ในช่วงไม่กี่วินาทีแรกของการเกิดแผ่นดินไหว; . ถูกพัฒนาในช่วงปี ค.ศ. 1960 พร้อมกับการจัดตั้ง เครือข่ายมาตรฐานเครื่องวัดความไหวสะเทือนทั่วโลก (World-Wide Standardized Seismograph Network หรือ WWSSN) การใช้ช่วงเวลาสั้นทำให้สามารถตรวจจับแผ่นดินไหวขนาดเล็กได้ดีขึ้น และสามารถแยกแยะระหว่างแผ่นดินไหวจากธรรมชาติกับการทดลองระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดินได้ดีกว่า;  examines this at length.

การวัดค่าของ mb มีการเปลี่ยนแปลงหลายครั้ง. แต่เดิมมาตรา mb ของ  คำนวณจากคลื่นแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในช่วง 10 วินาทีแรกขึ้นไป อย่างไรก็ตามความยาวของระยะเวลาจะส่งผลต่อขนาดที่ได้ ต่อมามาตรา  ของ USGS/NEIC ใช้การวัดจาก 1 วินาทีแรก (เฉพาะคลื่นพีช่วงแรกสุดIASPEI .) แต่ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2521 เป็นต้นมา USGS/NEIC ได้เปลี่ยนมาใช้ช่วงเวลาวัดที่ 20 วินาทีแรก; . ปัจจุบัน มาตรา  แบบช่วงสั้นวัดจากคลื่นพี ภายใน 3 วินาทีแรก ในขณะที่มาตรา  แบบคลื่นกว้างวัดจากคลื่นที่มีคาบเวลาสูงสุดถึง 30 วินาทีIASPEI/NMSOP-2 .

 มาตรา mbLg 

มาตราภูมิภาค mbLg – หรือย่อว่า mb_Lg, mbLg, MLg (USGS), Mn, และ mN พัฒนาโดย  เพื่อแก้ปัญหาของมาตรา ML ซึ่งให้ค่าผิดพลาดกับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในอเมริกาเหนือฝั่งตะวันออกของเทือกเขาร็อกกี มาตรา ML ถูกพัฒนาขึ้นบนพื้นฐานภูมิประเทศของแคลิฟอร์เนียใต้ ซึ่งตั้งอยู่บนเปลือกโลกภาคพื้นสมุทรซึ่งเป็นหินบะซอลต์และหินตะกอนซึ่งได้ถูกผนวกเข้าเป็นทวีปแล้ว ทางตะวันออกของเทือกเขาร็อกกีเป็นหินฐานธรณีซึ่งเป็นหินแกรนิตที่แข็งกว่า ทำให้เกิดการกระจายคลื่นไหวสะเทือนที่ต่างออกไป มาตรา ML ให้ค่าที่ไม่สอดคล้องกันในพื้นที่เหล่านี้

วิธีแก้ไขของ Nuttli คือการวัดจาก คลื่น Lg ที่มีคาบเวลาประมาณ 1 วินาที. The "g" subscript refers to the granitic layer through which Lg waves propagate.. See also J. R. Kayal, "Seismic Waves and Earthquake Location", here, page 5. โดยคลื่น Lg เป็นคลื่นเลิฟชนิดหนึ่งที่มีความซับซ้อน ที่แม้จะเป็นคลื่นผิว แต่สามารถให้ผลใกล้เคียงกับมาตรา  มากกว่ามาตรา . คลื่น Lg จะอ่อนลงอย่างเร็วหากเดินทางผ่านมหาสมุทร แต่เดินทางได้ดีในเปลือกทวีปที่เป็นหินแกรนิต และมาตรา MbLg ยังนิยมใช้ในพื้นที่ที่เปลือกทวีปมีเสถียรภาพสูง ทั้งยังมีประโยชน์ในการตรวจจับระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดิน.

 มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว 

คลื่นพื้นผิวเป็นคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโลก ซึ่งหลัก ๆ มีสองประเภท ได้แก่ คลื่นเรย์ลี (Rayleigh Waves) และ คลื่นเลิฟ (Love Waves). See especially figure 1-10. สำหรับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นตื้น คลื่นพื้นผิวเป็นตัวพาพลังงานหลักของแผ่นดินไหวและเป็นตัวการที่สร้างความเสียหายมากที่สุด สำหรับแผ่นดินไหวที่เกิดลึก คลื่นพื้นผิวจะอ่อนแรงลงเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวน้อยกว่า

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิวมักใช้สัญลักษณ์ว่า Ms, MS, และ Ms พัฒนาขึ้นโดยเบโน กูเทนเบิร์กในปี พ.ศ. 2485; based on work by . เพื่อใช้วัดแผ่นดินไหวตื้นที่มีขนาดใหญ่หรือเกิดไกลเกินกว่าที่มาตราริกเตอร์จะรองรับได้ โดยวัดจากแอมพลิจูดของคลื่นพื้นผิว (ซึ่งโดยทั่วไปเป็นคลื่นที่มีแอมพลิจูดมากที่สุด) ช่วงเวลาประมาณ 20 วินาที ในการคำนวณ. มาตรา  ให้ค่าขนาดที่ใกล้เคียงกับ  ที่ประมาณขนาด 6 แต่เมื่อขนาดเพิ่มขึ้น ค่าจะเริ่มแตกต่างกันได้ถึงครึ่งหน่วย. มาตรา MSn เป็นเวอร์ชันปรับปรุงโดย Nuttli (1983) ใช้การวัดเฉพาะ คลื่นพื้นผิวที่เกิดขึ้นในวินาทีแรก.

มาตรา Ms20 (Ms_20, Ms(20)) สูตรมอสโก-ปราก (Moscow-Prague Formula) ถูกเสนอในปี พ.ศ. 2505 และได้รับการแนะนำโดย IASPEI (International Association of Seismology and Physics of the Earth's Interior) ในปี พ.ศ. 2510. มาตรา Ms_BB เวอร์ชันคลื่นกว้างใช้คลื่นเรย์ลีที่มีคาบเวลาสูงสุดถึง 60 วินาทีMNSOP-2 . โดยวัดความเร็วสูงสุดของคลื่น ขณะที่มาตรา MS7 เป็นเวอร์ชันที่ใช้ในประเทศจีน
โดยเป็นมาตรา Ms ที่นำมาปรับแต่ง โดยออกแบบมาให้ใช้กับเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบคาบยาว "type 763" ที่ผลิตในจีน.

มาตรา MLH เป็นมาตราที่ใช้ในบางพื้นที่ของรัสเซีย แม้จะใช้ชื่อ "MLH" แต่จริง ๆ แล้วเป็นมาตราขนาดแผ่นดินไหวแบบคลื่นพื้นผิว.

 มาตราขนาดโมเมนต์และมาตราขนาดพลังงาน 

มาตราขนาดแผ่นดินไหวแบบอื่น ๆ ส่วนใหญ่ อ้างอิงจากคุณสมบัติบางประการของคลื่นไหวสะเทือน ซึ่ง สะท้อนถึงแรงของแผ่นดินไหวได้เพียงบางส่วนหรือไม่สมบูรณ์ รวมถึงยัง ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยอื่น ๆ และโดยทั่วไปแล้วจะมีข้อจำกัดบางประการ เช่น จำกัดขนาดของแผ่นดินไหว ความลึกของจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว หรือระยะทาง มาตราขนาดโมเมนต์ ใช้สัญลักษณ์ว่า Mw หรือ Mw พัฒนาโดยนักแผ่นดินไหววิทยาโทมัส แฮงส์และฮิโรโอะ คานาโมริ อิงจากตัวแปรชื่อว่า โมเมนต์แผ่นดินไหว หรือ M0 ซึ่งเป็นการวัดงานในทางฟิสิกส์ที่แผ่นดินไหวใช้ในการทำให้แผ่นหินเลื่อนผ่านกันThe IASPEI standard formula for deriving moment magnitude from seismic moment is =(2/3)(log–9.1). Formula 3.68 in . โดยมีหน่วยเป็นนิวตันเมตร (N m หรือ N⋅m) ตามระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ หรือ ดายน์เซนติเมตร (dyn⋅cm) โดย  ในระบบเซนติเมตร–กรัม–วินาทีเก่า กรณีง่ายที่สุดสามารถคำนวณได้จาก ปริมาณการเลื่อน ซึ่งเป็นพื้นที่ของพื้นผิวที่ถูกฉีกออกหรือเลื่อนไป และ ค่าความต้านทานหรือแรงเสียดทาน ค่าดังกล่าวสามารถใช้ประมาณขนาดของแผ่นดินไหวในอดีตบนรอยเลื่อนเดิม หรืออาจใช้พยากรณ์ขนาดของแผ่นดินไหวในอนาคตได้.

โมเมนต์แผ่นดินไหวมีหลายรูปแบบย่อย เช่น มาตรา Mwb, Mwr, Mwc, Mww, Mwp, Mi, และ Mwpd ซึ่งเป็นเวอร์ชันต่าง ๆ ของมาตรา Mw 

โมเมนต์แผ่นดินไหวถือเป็นการวัดที่เป็นรูปธรรมที่สุดของ "ขนาด" โดยรวมของแผ่นดินไหวในแง่ของพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมา อย่างไรก็ตาม มาตราขนาดโมเมนต์นั้นพึ่งพาแบบจำลองการแตกของรอยเลื่อนที่เรียบง่ายเกินไป และสมมติฐานที่ตัดปัจจัยบางอย่างออกไป เช่น การไม่คำนึงถึงว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นคลื่นไหวสะเทือนมีสัดส่วนแตกต่างกันไปในแผ่นดินไหวแต่ละคราว; .

พลังงานส่วนมากของแผ่นดินไหวที่ถูกวัดโดย  จะสูญเสียไปกับแรงเสียดทาน (ซึ่งไปทำให้เปลือกโลกร้อนขึ้น) ส่วนที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนรุนแรงจริง ๆ คือ สัดส่วนเล็ก ๆ ของพลังงานที่แปรเป็นคลื่นไหวสะเทือน ซึ่งสามารถวัดได้ดีกว่าโดยใช้มาตราพลังงาน (Me)NMSOP-2 . โดยเป็นสัดส่วนของพลังงานรวมที่แปรเป็นคลื่นไหวสะเทือนจะแตกต่างกันไปมากขึ้นกับลักษณะกลไกของรอยเลื่อน และ สภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาSee  for an extended discussion. ดังนั้น  และ  ของแผ่นดินไหวที่ดูคล้ายกันมาก อาจต่างกันได้ถึง 1.4 หน่วยNMSOP-2 .

แต่ถึงแม้ว่ามาตรา  จะมีประโยชน์มาก แต่ไม่ถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากการประเมินพลังงานคลื่นไหวสะเทือนที่ปล่อยออกมานั้นทำได้ยาก.

แผ่นดินไหวสองเหตุการณ์ที่สร้างความเสียหายต่างกันอย่างมาก

ในปี พ.ศ. 2540 เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่สองครั้งนอกชายฝั่งประเทศชิลี ครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม มีค่าความรุนแรง  แทบไม่รู้สึกถึงแรงสั่นสะเทือนเลย และรู้สึกได้เพียงสามแห่งเท่านั้น ครั้งที่สองในเดือนตุลาคม เกิดในพื้นที่ใกล้เคียงกัน แต่ลึกเป็นสองเท่า และเกิดจากรอยเลื่อนคนละชนิด มีค่าความรุนแรง  แต่แรงสั่นสะเทือนรับรู้ได้ในวงกว้าง มีผู้บาดเจ็บกว่า 300 คน และบ้านเรือนพังเสียหายหรือได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงมากกว่า 10,000 หลัง แม้ว่าจะเกิดความเสียหายต่างกันอย่างชัดเจน แต่ความแตกต่างนี้ ไม่ปรากฏชัดในค่าความรุนแรงที่ประเมินได้จากมาตราขนาดโมเมนต์ () หรือ มาตราคลื่นพื้นผิว () ค่าทั้งสองยังคงใกล้เคียงกัน กลับกัน ถ้าวัดด้วยมาตราอื่น เช่น มาตราคลื่นภายใน () หรือ มาตราพลังงาน () ความแตกต่างของขนาดแผ่นดินไหว จะสอดคล้องกับความเสียหายที่เกิดขึ้นมากกว่า

 วันที่  รหัสของ ISC  ละติจูด  ลองจิจูด  ความลึก  ความเสียหาย        ชนิดของรอยเลื่อน 6 กรกฎาคม 2540   −30.06  −71.87  23 กม.  แทบไม่รู้สึก 6.5  6.9  5.8  6.1รอยเลื่อนแบบดัน 15 ตุลาคม 2540   −30.93  −71.22  58 กม.  เสียหายหนัก 6.8  7.1  6.8  7.5รอยเลื่อนปกติในแผ่นเปลือกโลก ความแตกต่าง: 0.3  0.2  1.0  1.4
นำมาจัดเรียงใหม่จาก ตารางที่ 1 ใน  ดูเพิ่มเติมได้ใน 

 มาตราคลาสพลังงาน (K-class) 

K (มาจากภาษารัสเซียคำว่า класс หรือ 'class' แปลว่า "ชั้น" หรือ "ระดับ".) เป็นค่าที่ใช้วัดขนาดแผ่นดินไหวในระบบที่เรียกว่า คลาสพลังงาน (energy class หรือ K-class) พัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2498 โดยนักแผ่นดินไหววิทยาชาวโซเวียต ในเขตการ์มที่อยู่ห่างไกลของเอเชียกลาง (ประเทศทาจิกิสถาน) แม้จะมีการปรับปรุงสูตรในปี พ.ศ. 2501 และ 2503 เนื่องจากข้อจำกัดของเทคโนโลยีในขณะนั้น แต่มาตรา K ก็ยัง คงใช้จนถึงปัจจุบัน สำหรับแผ่นดินไหวระดับท้องถิ่นหรือระดับภูมิภาค โดยเฉพาะในประเทศที่เคยเป็นพันธมิตรกับสหภาพโซเวียต เช่น คิวบา หลักการของมาตรา K นั้นคำนวณจากพลังงานแผ่นดินไหวด้วยสูตร K = log ES (ES คือพลังงานในหน่วยจูล) ความยากลำบากในการนำมาใช้ด้วยเทคโนโลยีในขณะนั้นทำให้ต้องมีการแก้ไขเพิ่มเติมในปี พ.ศ. 2501 และ 2503 โดยมีการการปรับให้เข้ากับสภาพท้องถิ่น จนทำให้เกิดมาตราส่วน K ในระดับภูมิภาคต่างๆ เช่น KF และ KS; NMSOP-2 ; .

ค่าของ K เป็นค่าลอการิทึม คล้ายกับค่าขนาดริกเตอร์ แต่มีมาตราส่วน (scaling) และ จุดเริ่มต้นที่แตกต่างกัน ค่าของ K ในช่วง 12 ถึง 15 จะมีความสอดคล้องโดยประมาณกับแมกนิจูด (M) ระดับ 4.5 ถึง 6. Additional regression formulas for various regions can be found in . See also . มีสัญลักษณ์ คือ M(K), M(K) หรืออาจเขียนว่า MK หมายถึง ค่าความรุนแรง M ที่คำนวณจากชั้นพลังงาน K.

 มาตราขนาดสึนามิ 
แผ่นดินไหวที่ก่อให้เกิดสึนามิมักเป็นแผ่นดินไหวที่มีลักษณะการแตกของรอยเลื่อนที่ช้า ซึ่งปลดปล่อยพลังงานออกมาในช่วงเวลาที่นานกว่า (หรือที่ความถี่ต่ำกว่า) เมื่อเทียบกับช่วงความถี่ที่มักใช้วัดขนาดของแผ่นดินไหวทั่วไป ความเอนเอียงของการกระจายพลังงานในเชิงสเปกตรัมนี้สามารถทำให้สึนามิมีขนาดใหญ่หรือเล็กกว่าที่คาดการณ์ไว้ตามขนาดแมกนิจูดโดยทั่วไปได้, p. 124.

มาตราขนาดสึนามิ หรือ Mt เป็นมาตราที่พัฒนาขึ้นจากความสัมพันธ์ที่เสนอโดยคาสึยูกิ อาเบะ ซึ่งเชื่อมโยงระหว่างโมเมนต์แผ่นดินไหว () กับ แอมพลิจูดของคลื่นสึนามิ ที่วัดได้จากเครื่องวัดน้ำขึ้นน้ำลง; . More precisely,  is based on far-field tsunami wave amplitudes in order to avoid some complications that happen near the source. . เดิมที มาตรานี้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ประมาณขนาดของแผ่นดินไหวในอดีตที่ไม่มีข้อมูลแผ่นดินไหวแต่มีข้อมูลระดับน้ำทะเลหลงเหลืออยู่ อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์นี้สามารถกลับทิศได้ กล่าวคือสามารถใช้ขนาดแผ่นดินไหวในการคาดการณ์ความสูงของระดับน้ำทะเลที่จะเกิดขึ้นได้. (ไม่ควรสับสนระหว่างความสูงของคลื่นทะเล (tidal wave) ซึ่งเป็นข้อมูลจากมาตรวัดน้ำทะเลหรือ run-up ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เชิงความรุนแรงที่ขึ้นกับลักษณะภูมิประเทศชายฝั่งในพื้นที่นั้น) ภายใต้สภาวะที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ คลื่นสึนามิที่มีความสูงเพียง 5 เซนติเมตร ก็สามารถตรวจวัดและคาดการณ์ได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับแผ่นดินไหวที่มีแมกนิจูดประมาณ M ~6.5.

อีกหนึ่งมาตราที่สำคัญโดยเฉพาะในการแจ้งเตือนภัยสึนามิคือ มาตราขนาดเนื้อโลก (Mantle Magnitude Scale, Mm). มาตรนี้อาศัยคลื่นเรย์ลีที่แทรกซึมเข้าสู่ชั้นเนื้อโลก ซึ่งสามารถวัดได้อย่างรวดเร็ว และไม่จำเป็นต้องทราบค่าตัวแปรอื่น อย่างเช่น ความลึกของจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว อย่างครบถ้วน

 อ้างอิง