断层与裂隙

断层和裂隙是岩石中的破裂，范围从发丝般的节理到地壳尺度的断层，地震沿其发生，地壳块体沿其相互位移。

Definition

裂隙是岩石中任何失去内聚力的破裂；断层是沿其两侧发生可测量位移的裂隙或裂隙带，根据位移方向进行分类。

Scope

本主题涵盖地壳的脆性结构：节理和其他裂隙，以及三种主要的断层类型——正断层、逆断层和走滑断层——及其与应力场和地震的关系。它探讨了脆性破坏的几何形状和力学，补充了韧性褶皱。

Core questions

• 节理与断层有何区别？
• 正断层、逆断层和走滑断层与主应力方向有何关系？
• 断层滑动如何产生地震？

Key theories

安德森断层理论

安德森将三种断层类型与主应力方向联系起来：垂直最大应力有利于正断层，垂直最小应力有利于逆断层，垂直中间应力有利于走滑断层。

地震和断层力学

地震是断层上摩擦性粘滑不稳定性造成的，弹性应变随时间积累并在滑动过程中迅速释放，这一框架将断层力学与地震周期联系起来。

Mechanisms

当脆性地壳中的应力超过岩石强度时，就会形成裂隙；节理在没有剪切的情况下张开，而断层则适应剪切位移。形成的断层类型反映了哪个主应力是垂直的，遵循安德森框架。在已形成的断层上，摩擦力允许应力弹性积累，直到在地震中突然释放，之后应变再次开始积累。

Clinical relevance

表征活动断层是地震灾害评估的基础，而裂隙网络控制着渗透性，这决定了地下水流动、地热和石油生产以及工程结构和废物处置库的完整性。

History

安德森1951年的动力学理论将断层类型与应力方向联系起来，至今仍是构造地质学的基石。里德在1906年旧金山地震后提出的弹性回跳理论，以及后来由肖尔茨综合的研究，确立了断层如何储存和释放能量作为地震的力学理解。

Key figures

• Ernest Masson Anderson
• Christopher Scholz
• Harry Fielding Reid

Seminal works

• anderson1951
• scholz2019

Frequently asked questions

断层和节理有什么区别？

两者都是岩石中的裂隙，但断层显示两侧岩石有可测量的位移，而节理是几乎没有或没有剪切运动的裂隙。