รอยเลื่อนและรอยแตก

รอยเลื่อนและรอยแตกคือรอยแยกในหิน ซึ่งมีตั้งแต่รอยแตกละเอียดไปจนถึงรอยเลื่อนขนาดใหญ่ระดับเปลือกโลกตามแนวที่เกิดแผ่นดินไหว และตามแนวที่บล็อกของเปลือกโลกเคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน

Definition

รอยแตกคือรอยแยกใดๆ ในหินที่สูญเสียการยึดเกาะกัน รอยเลื่อนคือรอยแตกหรือเขตของรอยแตกที่เกิดการเคลื่อนตัวที่วัดได้ของทั้งสองด้าน โดยจำแนกตามทิศทางการเคลื่อนตัวนั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างที่เปราะบางของเปลือกโลก ได้แก่ รอยแตกและรอยแยกอื่นๆ และรอยเลื่อนหลักสามประเภท ได้แก่ รอยเลื่อนปกติ รอยเลื่อนย้อน และรอยเลื่อนระนาบข้าง พร้อมทั้งความสัมพันธ์กับสนามความเค้นและแผ่นดินไหว โดยจะกล่าวถึงเรขาคณิตและกลไกของการแตกหักแบบเปราะ ซึ่งเสริมกับการพับแบบเหนียว

Core questions

• อะไรคือความแตกต่างระหว่างรอยแยกกับรอยเลื่อน?
• รอยเลื่อนปกติ รอยเลื่อนย้อน และรอยเลื่อนระนาบข้างสัมพันธ์กับการวางตัวของความเค้นหลักอย่างไร?
• การเคลื่อนตัวบนรอยเลื่อนทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้อย่างไร?

Key theories

ทฤษฎีการเกิดรอยเลื่อนของแอนเดอร์สัน

แอนเดอร์สันเชื่อมโยงรอยเลื่อนทั้งสามประเภทกับการวางตัวของความเค้นหลัก: ความเค้นสูงสุดในแนวตั้งจะส่งเสริมรอยเลื่อนปกติ ความเค้นต่ำสุดในแนวตั้งจะส่งเสริมรอยเลื่อนย้อน และความเค้นปานกลางในแนวตั้งจะส่งเสริมรอยเลื่อนระนาบข้าง

กลไกของแผ่นดินไหวและการเกิดรอยเลื่อน

แผ่นดินไหวเกิดจากความไม่เสถียรของการเลื่อนแบบเสียดทานบนรอยเลื่อน โดยความเครียดแบบยืดหยุ่นจะสะสมตัวเมื่อเวลาผ่านไปและปลดปล่อยอย่างรวดเร็วระหว่างการเลื่อน ซึ่งเป็นกรอบที่เชื่อมโยงกลไกของรอยเลื่อนกับวัฏจักรแผ่นดินไหว

Mechanisms

เมื่อความเค้นในเปลือกโลกที่เปราะบางเกินความแข็งแรงของหิน จะเกิดรอยแตกขึ้น รอยแยกจะเปิดออกโดยไม่มีการเฉือน ในขณะที่รอยเลื่อนจะรองรับการเคลื่อนตัวแบบเฉือน ประเภทของรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นสะท้อนให้เห็นว่าความเค้นหลักใดอยู่ในแนวตั้ง ตามกรอบของแอนเดอร์สัน บนรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นแล้ว แรงเสียดทานทำให้ความเค้นสะสมตัวอย่างยืดหยุ่นจนกระทั่งถูกปลดปล่อยอย่างกะทันหันในรูปของแผ่นดินไหว หลังจากนั้นความเครียดจะเริ่มสะสมอีกครั้ง

Clinical relevance

การระบุลักษณะของรอยเลื่อนที่ยังคงเคลื่อนไหวอยู่เป็นรากฐานของการประเมินอันตรายจากแผ่นดินไหว ในขณะที่เครือข่ายรอยแตกควบคุมการซึมผ่านที่ควบคุมการไหลของน้ำใต้ดิน การผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพและปิโตรเลียม และความสมบูรณ์ของโครงสร้างทางวิศวกรรมและแหล่งเก็บกากของเสีย

History

ทฤษฎีพลวัตของแอนเดอร์สันในปี 1951 เชื่อมโยงประเภทของรอยเลื่อนกับการวางตัวของความเค้น และยังคงเป็นรากฐานสำคัญของธรณีวิทยาโครงสร้าง ทฤษฎีการดีดกลับแบบยืดหยุ่นของรี้ด ซึ่งพัฒนาขึ้นหลังแผ่นดินไหวซานฟรานซิสโกในปี 1906 และงานวิจัยต่อมาที่สังเคราะห์โดยชอลซ์ ได้สร้างความเข้าใจเชิงกลว่ารอยเลื่อนเก็บและปลดปล่อยพลังงานในรูปของแผ่นดินไหวได้อย่างไร

Key figures

• Ernest Masson Anderson
• Christopher Scholz
• Harry Fielding Reid

Seminal works

• anderson1951
• scholz2019

Frequently asked questions

อะไรคือความแตกต่างระหว่างรอยเลื่อนกับรอยแตก?

ทั้งสองเป็นรอยแยกในหิน แต่รอยเลื่อนแสดงการเคลื่อนตัวที่วัดได้ของหินทั้งสองด้าน ในขณะที่รอยแตกคือรอยแยกที่เกิดการเคลื่อนที่แบบเฉือนเพียงเล็กน้อยหรือไม่เกิดขึ้นเลย