圣安德烈亚斯断层大地震

层理

层理（stratification）

在岩石形成过程中产生的，由物质

成分、颗粒大小、颜色、结构构造

等的差异而表现出的岩石成层构造.

一般厚几厘米

至几米，其横

向延伸可以是

几厘米至数千

米.常见于大

多数沉积岩和

一些火山岩中,

是研究地质构造变形及其历史的重

要参考面。

岩石层之间的分割面称为层理面。

沉积岩层的原始产状多是趋于水平

的，后来的构造运动可以使其倾斜、

直立、弯曲甚至发生破裂，形成褶

皱、节理、断层、劈理等构造形态。

层理有两种重要的类型：①粒级层

理。又称递变层理或粒序层理，其

特点是成岩物质颗粒粒度由底至顶

逐渐变细,其间无明显界线。但是在

两个相邻的粒序层之间在粒度或成

分上有明显的不同。②斜层理。又

称交错层理，其

特点是细层理

大致规则地与

层间的分隔面

（主层理）呈斜

交的关系，上部

与主层理截交,

下部与主层理相切.可以利用斜层

理的倾向了解沉积物的来源方向。

沉积岩中的层理的形成可能是沉积

物结构和成分的变化或者沉积间

歇、沉积季节的变化所致。火山碎

屑物在其爆发和降落过程中，由于

重力、颗粒大小和风的影响，成岩

时也会形成具有分选性的层理。如

果火山碎屑物落在湖泊或海洋中，

则可形成类似于沉积岩的层理.

水平层理

是由平直且与层面平行的一系列细层组成的层理.它是在比较稳定的水动

力条件下(如河流的堤岸带、闭塞海湾、海和湖的深水带），从悬浮或溶液

中缓慢沉积而成的。

平行层理

主要产于砂岩中，在外貌上与水平层理极相似,是在较强的水动力条件下，

高流态中由平坦的床沙迁移、在床面上连续滚动的沙粒产生粗细分离而显

出的水平细层，沿层理面易剥开，在剥开面上可见到剥离线理构造,平行层

理一般出现在急流及能量高的环境，如河流、海滩等环境中，常与大型交

错层理、底冲刷相伴生。

单斜层理

是由一系列与层面斜交的细层组成的层理。细层的层理向同一方向倾斜并

大致平行.它与上下层面斜交，上下层面互相平行。它是由单向水流所造成

的，多见于河床或滨海三角洲沉积中。

交错层理

是由多组不同方向的斜层理互相交错重叠而成的，是由水流的运动方向频

繁发生变化所造成的,多见于河流沉积层中。

层面构造

指岩层层面上由于水流、风、生物活动等留下的痕迹，如波痕、泥裂、雨

痕、

节理：

岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显

的位移。地壳上

部岩石中最广

泛发育的一种

断裂构造。通常,

受风化作用后

易于识别，在石

灰岩地区，节理

和水溶作用形

成喀斯特。岩石

中的裂隙,是没有明显位移的断裂。节

理是地壳上部岩石中最广泛发育的一

种断裂构造。按成因节理可分为：①

原生节理，成岩过程

中形成，如沉积岩中

因缩水而造成的泥裂

或火成岩冷却收缩而

成的柱状节理；②构

造节理，由构造变形

而成；③非构造节理,

由外动力作用形成

的，如风化作用、山

崩或地滑等引起的节理，常局限于地

表浅处。

简介

断裂构造的一类,指岩石裂开而裂面两侧无明显相对位移者(与有明显位移

的断层相对）。

节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见的裂缝，

或称岩石的裂缝。

花岗岩节理

这是由于岩石受力而出现的裂隙,但裂开面的两侧没有发生明显的（眼睛能

看清楚的)位移,地质学上将这类裂缝称为节理，在岩石露头上，到处都能

见到节理。

柱状节理

分类

按节理的成因，节理包括原生节理和次生节理两大类。

原生节理是指成岩过程中形成的节理。例如沉积岩中的泥裂，火花熔岩冷

凝收缩形

柱状节理台

成的柱状节理，岩浆入侵过程中由于流动作用及冷凝收缩产生的各种原生

节理等。

次生节理是指岩石成岩后形成的节理,包括非构造节理（风化节理）和构造

节理.

其中构造节理是所有节理中最常见的，它根据力学性质又可分两类：张节

理和剪切节理。前者即岩石受张应力形成的裂隙,后者即岩石受切应力形成

的裂隙。沿最大切应力方向发育的细而密集的剪切节理，称为“劈理”。

通常,以节理与岩层的产状要素的关系而划分为四种节理：

走向节理:节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。

倾向节理：节理的走向大致与岩层的走向垂直，即与岩层的倾向一致.

斜向节理：节理的走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交.

顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。

前三种最为常见。

其次，节理的分类还可以节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主要走

向或其他线形构造的延伸方向等关系而进行,可划分为三种：

纵节理：两者的关系大致平行。

横节理：二者大致垂直。

斜节理：二者大致斜交。

如果褶皱轴延伸稳定，不发生倾伏的话(水平褶皱），则走向节理相当于纵

节理，倾向节理相当于横节理，斜向节理相当于斜节理.

在认识节理的形态及其名称以后，也可以适当地作些力学分析研究,如节理

与褶皱的关系，节理的形态与受力的关系等。

片理

在变质岩区，由强烈变形和变质作用，使片状或板状矿物成定向排列而形成的一种面状构造.

是变质岩中特有的构造。

片理

又称“片状构造”。指岩石形成薄片状的构造。板状、千枚状、片状、片

麻状构造可通称为片理。在变质岩中极为常见，是重要特征之一。对于其

成因观点不一，一般认为在应力和温度的联合作用下,导使沿剪切面方向之

一发育成一组劈理，或因重结晶较强烈，进而在此方向上形成片理构造.片

理面的方向有的与原岩层理斜交，但也有与原岩层理方向一致的,后者说明

片理的形成可能是继承原岩层理发育而成.

岩石层之间的分割面称为层理面。沉积岩层的原始产状多是趋于水平

的，后来的构造运动可以使其倾斜、直立、弯曲甚至发生破裂，形成褶皱、

节理、断层、劈理等构造形态。

层理的类型

层理有两种重要的类型：

①粒级层理。又称递变层理或粒序层理，其特点是成岩物质颗粒粒度由底

至顶逐渐变细，其间无明显界线。但是在两个相邻的粒序层之间在粒度或

成分上有明显的不同。

②斜层理。又称交错层理，其特点是细层理大致规则地与层间的分隔面(主

层理)呈斜交的关系，上部与主层理截交，下部与主层理相切。可以利用斜

层理的倾向了解沉积物的来源方向。

沉积岩中的层理的形成可能是沉积物结构和成分的变化或者沉积间歇、沉

积季节的变化所致。火山碎屑物在其爆发和降落过程中，由于重力、颗粒

大小和风的影响，成岩时也会形成具有分选性的层理。如果火山碎屑物落

在湖泊或海洋中，则可形成类似于沉积岩的层理.

变质岩的片理构造是板状矿物、片状矿物和柱状矿物在定向压力作用下，

发生平行排列而形成的构造,又分为板状构造、千枚状构造、片状构造和片

麻状构造。

断层

岩体在构造应力作用下发生破裂,沿破裂面两侧的岩体发生显著的位移或失去连续性和完整

性而形成的一种构造形迹。

地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称

断层.在地貌上,大的断层常常形成裂谷和陡崖，如著名的东非大裂谷、中国华山

北坡大断崖。

构造形态

断层的形成

断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它大小不一、规模不等,小的不足

一米，大到数百、上千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层

带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现

泉或湖泊.

是什么力量导致岩层断裂错位呢?原来是地壳运动中产生强大的压力

和张力,超过岩层本身的强度对岩石产生破坏作用而形成的。岩层断裂错开

的面称断层面。两条断层中间的岩块相对上升，两边岩块相对下降时,相对

上升的岩块叫地垒；常常形成块状山地，如我国的庐山、泰山等.而两条断

层中间的岩块相对下降、两侧岩块相对上升时，形成地堑,即狭长的凹陷地

带.我国的汾河平原和渭河谷地都是地堑。

断层对地球科学家来说特别重要,因为地壳断块沿断层的突然运动是地震

发生的主要原因.科学家们相信：他们对断层机制研究越深入，就能越准确

地预报地震，甚至控制地震。

组成要素

特大断层—-东非大裂谷

破裂面两侧岩块发生显著相对位移

的断裂构造.规模大小不等,大者沿

走向延伸数百千米,常由许多断层

组成,可称为断裂带；小者可见于手

标本。几何要素断层由断层面和断

盘构成。断层面是岩块沿之发生相

对位移的破裂面.断盘指断层面两

侧的岩块,位于断层面之上的称为

上盘,断层面之下的称为下盘,如断

层面直立，则按岩块相对于断层走

向的方位来描述。断层两侧错开的

距离统称位移.按测量位移的参考

物的不同，有真位移和视位移之分，

真位移是断层两侧相当点错开的距

离，即断层面上错断前的一点，错

断后分成的两个对应点之间的距

离，称为总滑距；视位移是断层两

侧相当层错开的距离，即错动前的

某一岩层,错断后分成两对应层之

间的距离，统称断距.

通常按断层的位移性质分为：①上盘相对下降的正断层。②上盘相对上升

的逆断层。断层面倾角小于30°的逆断层又称冲断层。正断层和逆断层的

两盘相对运动方向均大致平行于断层面倾斜方向,故又统称为倾向滑动断

层。③两盘沿断层走向作相对水平运动的平移断层，又称走向滑动断层（简

称走滑断层）。

分类

根据断层线上原来相邻接的两点在断层运动中的相对运动状况可以将断层

分类。

断层

如果它们的运动只在水平方向上，并且平行于断层面，那么这断层叫走向

滑动断层.走向滑动断层又进一步分为右滑和左滑断层.

如果一个观察者站在断层的一侧，面向断层，另一边的岩块向他左方滑动，

那它就叫左滑断层。之所以如此称呼，因为要追索被移动了的地表特征时，

该人需沿断层线转向左边，才能在那一边找到与这边相对应的特征。这种

走向滑动断层也叫右旋或左旋、右行或左行断层，或统称走向断层.加利福

尼亚圣安德列斯断层是一条右旋断层或滑动断层。

沿断层面作上升下降的相对运动，则是倾向滑动断层。上盘相对下盘向下

运动的倾向滑动断层是正断层。

当断层面倾角小于或等于45°，上盘相对下盘作向上运动时，叫冲断层，

而若断层面倾角大于45°,则称逆断层。

两盘相对运动方向界于走向滑动断层和倾向滑动断层之间的,叫斜向滑动

断层.

断层两盘之间的相对位移常被叫作断层落差和平错。落差反映垂直位移，

而平错反映水平位移.以上所说的断层都有一个共同的运动特点，即在运动

中两盘的构造保持着平行.

但也可以有这样的断层，相邻两盘块体之间发生了扭动、转动，这样的断

层被称为旋转断层或剪状断层.

上面这张照片里山岳右边的线形结构，就是美国加州著名的圣安地列斯断

层，它也是地球表面最长和最活跃的断层之一.

圣安地列斯断层的深度有15公里，存在的时间已经超过2000万年。照片

是从奋进号航天飞机拍摄的雷达影像和测地卫星的真色影像所组合出来

的。巨大的太平洋板块沿着圣安地列斯断层，相对于北美板块向北漂移，

平均每年移动数厘米,按这种移动速率，经过数百万年后，地球表面的陆块

分布和现在比起来,将会有很大的不同.

知识分类

自然科学篇>地球科学(地理学家、地质学家）

地壳中岩石的断裂。地壳的挤压力或张力使断裂两侧的岩块发生相对位移。

断层的长度可由几公分到数百公里，沿断裂面(断层面)的位移也可由不到1

公分到数百公里。位移往往分布在由无数单个断层组成的断层带内，断层

带可宽数百分尺。断层分布不均匀，在某些大区域内一个断层也没有；而

一些地区则被各样大小的无数断层所切割.断层有直立的、水平的，或向任

何角度倾斜的。断层面上部的岩块称为上盘；下部的称为下盘.

断层面能被磨得很光滑，留下摩擦的条痕称为断层擦痕；断层面两则岩石

可能被压碎成细粒黏土状,称为断层泥；如压碎的岩粒较粗，则称为断层角

砾。有时断层邻近的岩层,由于抵抗滑动也会发生褶皱或弯曲.有厚土层的

地区断层面通常被覆盖。断层面两侧断块的位移一般根据沉积层或其他标

志如矿脉和岩墙来测定(相对于某一平面如海平面的绝对位移一般是测不

出的）。

沿断层的运动可以是旋转运动，两侧断块彼此相对旋转。断层的视运动可

以是与实际运动完全不同的，侵蚀作用把实际运动形迹都消除了。运动可

以是持续蠕动，或在数秒内发生几公尺数量级的跃动。大部分地震是沿断

层的快速运动引起的.断层可根据其倾角和相对运动以及视运动来分类.正

断层或重力断层是由于地壳受竖直挤压拉张而形成的。上盘向下滑动，倾

角一般大于45°.这种断层在世界上到处可见到。在美国犹他州和内华达

州，断层形成山脉一侧或两侧的边界.断裂时因上盘向下滑动数千公尺变为

谷底而相对形成了这些山脉.

逆断层是由于地壳收缩，受水平挤压力造成的。由于向上最易减压，上盘

往上移动覆盖在下盘之上，其倾角一般小于45°；大于45°的类似断层，

称为冲断层.如逆断层的倾角很小,而位移总量却很大时，称为逆掩断层。

大型逆断层是维吉尼亚州和田纳西州岭谷地区中阿帕拉契区域的特色。走

向滑断层（或称平移断层)大体上也因水平挤压形成.其差别只在于，最易

减压的是几乎平行于挤压力的水平方向。断层面基本上是直立的，沿侧向

运动。这种断层分布广泛,往往导致大洋中脊发生断错。圣安德烈亚斯断层

是这种类型断层著名的陆上例子，1906年旧金山大地震时其最大位移有6

公尺(20呎）.在最近几百万年期间，沿这条大断层的总错距足有数十公里。

认识标志

野外认识断层及其性质的主要标志是：①地层、岩脉、矿脉等地质体在平

面或剖面上突然中断或错开。②地层的重复或缺失,这是断层走向与地层走

向大致平行的正断层或逆断层常见的一种现象，在断层倾向与地层倾向相

反，或二者倾向相同但断层倾角小于地层倾角的情况下，地层重复表明为

正断层，地层缺失则为逆断层。③擦痕，断层面上两盘岩石相互摩擦留下

的痕迹,可用来鉴别两盘运动方向进而确定断层性质.④牵引构造。断层运

动时断层近旁岩层受到拖曳造成的局部弧形弯曲，其凸出的方向大体指示

了所在盘的相对运动方向。⑤由断层两盘岩石碎块构成的断层角砾岩、断

层运动碾磨成粉末状断层泥等的出现表明该处存在断层.此外还可根据地

貌特征（如错断山脊、断层陡崖、水系突然改向）来识别断层的存在。

危害

根据断层面（即岩石的裂缝和两块岩石运动过程中产生的裂缝）位置的不

同特征，科学家将断层分为四种类型：

正断层

在正断层中（查看下面的动画），断层面几乎是垂直的.上盘（位于平面上

方的岩石块）推动下盘（位于平面下方的岩石块)，使之向下移动。反过来，

下盘推动上盘使之向上移动。由于分离板块边界的拉力，地壳被分成两半，

从而产生断层。

正断层：逆断层的断层面也几乎垂直,但上盘向上移动，而下盘向下移动.

这种类型的断层是由于板块挤压形成的.冲断层与逆断层的移动方式相同,

但断层带几乎是水平的.在这类同样是由挤压形成的断层中，上盘的岩石实

际被向上推移至下盘的顶部。这是在聚合板块边界中产生的断层类型.

逆断层：在平移断层中,岩石块沿相反的水平方向移动.正如转换板块边界

中所述，地壳块相互滑动时形成这些断层.

平移断层：在所有类型的断层中，不同的岩石块紧密地相互挤压，在移动

过程中形成很大摩擦力。如果这种摩擦足够大，这两块岩石将咬合，因为

摩擦力使它们无法相互滑动。在这种情况下，来自板块的力量继续推动岩

石,从而增大施加在断层上的压力.

如果这种压力大到可以克服摩擦力，岩石块将突然向前运动.换句话说，当

构造作用力推动“咬合”岩石块移动时,积聚了潜在的能量.在这些板块最

终移动时，这些积聚起来的能量变成了动能。一些断层的变动在地球表面

形成了明显变化，但也有一些岩石的变动发生在地表以下的岩石中,因此无

法形成地表断裂.

产生断层的最初震动，以及沿已经形成的断层产生的突如其来的剧烈变动

称为主要震源。多数地震发生在板块边界,因为这是板块运动张力最强的部

分。地震会形成断层带,即相互交织的断层组。在断层带，由一个断层释放

的动能可以增大周边断层的压力（潜在能量)，导致发生其他地震。这就是

短时间内一个区域可能发生多次地震的原因之一。

地震也常常发生在板块中央。事实上，美国有记载的一系列强力地震就发

生在北美大陆板块的中央。1811年和1812年这些地震袭击了几个州，其震

源位于密苏里州。在二十世纪七十年代，科学家发现了该地震的可能来源：

一条深藏于多层岩石层下面的断层带,它已经存在了6亿年之久.