断層と亀裂

断層と亀裂は岩石中の破壊であり、髪の毛のような微細な割れ目から、地震が発生し地殻ブロックが互いに相対的に移動する地殻規模の断層まで多岐にわたります。

Definition

亀裂とは、岩石中の凝集力が失われたあらゆる破壊を指します。断層とは、両側の測定可能な変位を伴う亀裂または亀裂帯であり、その変位の方向によって分類されます。

Scope

このトピックでは、地殻の脆性構造、すなわち節理やその他の亀裂、そして3つの主要な断層タイプ（正断層、逆断層、横ずれ断層）について、それらが応力場や地震とどのように関連しているかを含めて扱います。また、脆性破壊の幾何学と力学についても論じ、延性褶曲を補完します。

Core questions

• 節理と断層を区別するものは何ですか？
• 正断層、逆断層、横ずれ断層は、主応力の方向とどのように関連していますか？
• 断層のすべりはどのように地震を発生させますか？

Key theories

アンダーソンの断層理論

アンダーソンは、3つの断層クラスを主応力の方向に関連付けました。垂直最大応力は正断層を、垂直最小応力は逆断層を、垂直中間応力は横ずれ断層を促進します。

地震と断層の力学

地震は断層における摩擦すべり不安定性によって引き起こされ、弾性ひずみが時間とともに蓄積し、すべり中に急速に解放されます。この枠組みは断層力学を地震サイクルと結びつけます。

Mechanisms

脆性地殻内の応力が岩石強度を超えると、亀裂が形成されます。節理はせん断を伴わずに開口しますが、断層はせん断変位を吸収します。発生する断層タイプは、アンダーソンの枠組みに従って、どの主応力が垂直であるかを反映しています。既存の断層では、摩擦により応力が弾性的に蓄積され、地震で突然解放された後、ひずみが再び蓄積し始めます。

Clinical relevance

活断層の特性評価は地震ハザード評価の基礎であり、亀裂ネットワークは地下水の流れ、地熱および石油生産、そして工学的構造物や廃棄物貯蔵施設の完全性を左右する透水性を制御します。

History

アンダーソンによる1951年の動的理論は、断層タイプと応力方向を結びつけ、構造地質学の基礎であり続けています。1906年のサンフランシスコ地震後に発展したリードの弾性反発理論と、後にショルツによって統合された研究は、断層がどのようにエネルギーを蓄積し、地震として解放するかの力学的理解を確立しました。

Key figures

• Ernest Masson Anderson
• Christopher Scholz
• Harry Fielding Reid

Seminal works

• anderson1951
• scholz2019

Frequently asked questions

断層と節理の違いは何ですか？

どちらも岩石中の亀裂ですが、断層は両側の岩石に測定可能な変位を示し、節理はせん断運動がほとんどまたは全くない亀裂です。