發展曆史
裡氏地震規模最早是在1935年由兩位來自美國加州理工學院的地震學家裡克特（Charles Francis Richter）和古騰堡（Beno Gutenberg）共同制定的。
此标度原先僅是為了研究美國加州地區發生的地震而設計的，并用伍德·安德森扭力式地震儀（Wood-Anderson torsion seismometer）測量。裡克特設計此标度的目的是區分當時加州地區發生的大量小規模地震和少量大規模地震，而靈感則來自天文學中表示天體亮度的星等。
為了使結果不為負數，裡克特定義在距離震中100千米處之觀測點地震儀記錄到的最大水平位移為1微米（這也是伍德-安德森扭力式地震儀的最大精度）的地震作為0級地震。按照這個定義，如果距震中100千米處的伍德-安德森扭力式地震儀測得的地震波振幅為1毫米（103微米）的話，則震級為裡氏3級。裡氏地震規模并沒有規定上限或下限。現代精密的地震儀經常記錄到規模為負數的地震。
由于當初設計裡氏地震規模時所使用的伍德·安德森扭力式地震儀的限制，近震規模 ML 若大于約6.8或觀測點距離震中超過約600千米便不适用。後來研究人員提議了一些改進，其中面波震級（MS）和體波震級（Mb）最為常用。
震級标度
地震發生後，人們首先關心的問題是：這是多大的地震？如果回到幾百年前，我們肯定得不到像“×級地震”的類似答案，而是一系列關于地震破壞的宏觀描述，猶如明史中記載的陝西華縣地震：“……地裂泉湧，中有魚物，或城郭房陷入地中……官吏、軍民壓死八十三萬有奇”。也就是說，那個時候，我們隻能根據地震的破壞程度——烈度來估計地震的大小。烈度不僅受人的主觀影響，還與震區的地質、建築條件等因素有關，因此，烈度并不能定量地度量地震大小。
1935年，查爾斯·裡克特在研究美國南加州地震時，發明了一種定量測量地震大小的方法。他規定在震中距為100km的地方，如果“标準地震儀”（伍德—安德森地震儀，周期是0.8s，放大倍數為2080）記錄到的地震波最大振幅是1微米（注：儀器上記錄到1微米對應的實際地動位移是1/2080=0.00048微米），震級為0；如果振幅是x微米，震級為其對數。當然，當振幅是0.1微米時，震級為lg0.1=-1，相當于小錘子敲打地面産生的震級。實際上，絕大多數地震儀不會恰好都擺在100km震中距的地方，此時就要根據震中距對應的量規函數來校正數值。裡克特提出的這種震級标度被後人稱為裡氏震級ML，也叫地方性震級，主要适用于6級以下的中小地震，這裡的L表示local（地方性）的意思。
裡氏震級的出現，第一次把地震大小變成了可測量、可相互比較的量，為地震學的定量化發展奠定了基礎。時至今日，伍德—安德森地震儀早已絕迹，成為博物館的陳列品。但人們為了保持地震記錄的對比和延續性，很多小地震仍會通過儀器的模拟仿真，計算出裡氏震級。
伍德—安德森地震儀是一種短周期地震儀（周期為0.8s），它可以較好地記錄短周期地震波。但地震波在傳播過程中，由于高頻地震波（即短周期波）的衰減速度要遠遠大于低頻地震波，當地震儀距離震中較遠時，這種地震儀的記錄能力變得有限。1945年，地震學家古登堡發明了面波震級Ms，Ms可以遠距離記錄地震，這就彌補了裡氏震級的不足。其中，s表示surface wave（面波），它是根據周期約為20s的面波大小确定的地震震級。
面波震級也存在問題，當地震的震源深度較深的時候，激發的面波不顯着。所以，古登堡還發明了體波震級mb，b表示body wave（體波），它是根據地震波的體波（通常是P波）的大小确定的地震震級。幾乎所有的地震，無論距離遠近、震源深度，還包括核爆炸，都可以在地震圖上較清楚地識别P波，因此mb具有廣泛的應用，美國地質調查局（USGS）對外公布的很多震級就是mb。
遺憾的是，無論是裡氏震級、面波震級、還是體波震級，都存在着兩個主要問題。一是這些震級與地震發生的物理過程沒有直接聯系，物理含義不清楚。二是通過統計分析，發現它們具有“飽和”現象。也就是說，當地震所釋放的能量增大的時候，震級卻不再增大（見圖），因此面對大地震時，采用這些震級标度會低估地震的能量。
【矩震級（Mw）與裡氏震級（ML）、面波震級（Ms）及體波震級（mb）的關系】
1979年，日本的金森博雄提出了矩震級Mw的概念。矩震級的計算公式中用到了地震矩M0，地震矩具有嚴格的物理意義，其中M0=uAD（u是剪切模量，A是破裂面的面積，D是地震破裂的平均位錯量）。從公式看，地震破裂面面積越大，位錯量越大，釋放的能量也就越多。正因為如此，矩震級不會像其他震級一樣存在飽和問題。比如1960年智利大地震，測定的矩震級Mw=9.5，而面波震級已經飽和，僅為8.5。
矩震級已成為世界上大多數地震台網和地震觀測機構優先推薦使用的震級标度。不過，由于世界各國有各自的震級研究曆史和計算公式，各國對外公布的震級标度還未統一。中國對外公布的震級大多是面波震級而不是矩震級。比如這次日本大地震，中國公布的是面波震級8.6級，美國公布的是矩震級9.0級。
震級能量
假定第1級地震所釋放的能量為1，第2級應為31.62，第3級應為1000，依此類推，第7級為10億，第8級為316.2億，第9級則為10000億。由于裡氏地震規模是常用對數，因此在估算能量的時候，裡氏震級每增加一，釋放的能量大約增加32倍。
下表列出的是不同級别的地震釋放的能量相當于的TNT當量：
缺點及改進
裡氏地震規模的主要缺陷在于它與震源的物理特性沒有直接的聯系，并且由于“地震強度頻譜的比例定律”（The Scaling Law of Earthquake Spectra）的限制，在8.3-8.5左右會産生飽和效應，使得一些強度明顯不同的地震在用傳統方法計算後得出裡氏地震規模（如(MS）數值卻一樣。到了21世紀初，地震學者普遍認為這些傳統的地震規模表示方法已經過時，轉而采用一種物理含義更為豐富，更能直接反應地震過程物理實質的表示方法即矩震級 （Moment magnitude scale，MW）。地震矩規模是由同屬加州理工學院的金森博雄（Hiroo Kanamori）教授于1977年提出的。該标度能更好的描述地震的物理特性，如地層錯動的大小和地震的能量等。
