断层形成机制

断层形成机制是一个复杂的课题，涉及的问题是多方面的，如破裂的发生和断层的形成过程、断层作用与应力状态、发生断裂岩石的力学性质以及断层作用与断层形成环境的物理状态等。下面对这些问题作一概括分析。

当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度时便开始发生破裂。破裂之初，首先出现微裂隙，微裂隙逐渐发展，相互联合，形成一条明显的破裂面，即断层两盘借以相对滑动的破裂面。

断层形成之初发生的微裂隙一般呈羽状散布排列。对微裂隙的性质，通过扫描电子显微镜的观察，发现大多数微裂隙是张性的。

当断裂面一旦形成而且应力差超过摩擦阻力时，两盘就开始相对滑动，形成断层。随着应力释放，应力差(σ₁－σ₃)逐渐变小，当其趋向于零或小于滑动摩擦阻力时，一次断层作用即告终止。

安德森(E.M.Anderson，1951)等学者分析了形成断层的应力状态，他认为形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直水平面。以此为依据提出了形成正断层、逆冲断层和平移断层的三种应力状态(图11-23)。

图11-23 形成断层的三种应力状态(据E.M.Anderson，1951)

安德森模式基本上为地质学家所接受，作为分析解释地表或近地表脆性断裂的依据。现在一般认为，断层面是一个剪裂面，σ₁与两剪裂面的锐角分角线一致，σ₃与两剪裂面的钝角分角线一致，σ₁所在盘向锐角角顶方向滑动，就是说断层两盘垂直σ₂方向滑动。

形成正断层的应力状态是:σ₁直立，σ₂和σ₃水平;σ₂与断层走向一致，上盘顺断层倾斜向下滑动。根据形成正断层的应力状态和莫尔圆表明，引起正断层作用的有利条件是:最大主应力(σ₁)在铅直方向上逐渐增大;或者是最小主应力(σ₃)在水平方向上减小(图11-23A)。因此，水平拉伸和铅直上隆是最适于发生正断层作用的应力状态。

形成逆冲断层的应力状态是:最大主应力轴(σ₁)和中间主应力轴(σ₂)是水平的;最小主应力轴(σ₃)是直立的;σ₂平行于断层面走向。根据逆冲断层的应力状态和莫尔圆表明，适于逆冲断层形成作用的可能情况是:σ₁在水平方向逐渐增大;或者是最小主应力(σ₃)逐渐减小(图11-23B)。因此，水平挤压有利于逆冲断层的发育。

形成平移断层的应力状态是:最大主应力轴(σ₁)和最小主应力轴(σ₃)是水平的，中间主应力轴(σ₂)是直立的;断层面走向垂直于σ₂，滑动方向也垂直于σ₂，两盘顺断层走向滑动(图11-23C)。

安德森模式虽然常常作为地质学家分析断层作用的应力状态的基本依据，但在自然界断层的形成过程是复杂的，断层的形成往往还受到其他很多因素的影响，如岩石物性、大气压力和静岩应力的影响，因此在研究断层成因时应综合考虑各方面的原因。