歷史地質學/斷層
本文將探討斷層是什麼、斷層是如何形成的以及我們如何識別斷層。如果讀者熟悉本教科書前面關於 岩石物理性質、關於 地體 以及關於 動物群演替原理 的文章，將會有所幫助。
地質學上的斷層是指岩石體中因一側相對於另一側的運動而形成的平面斷裂。斷層運動以及斷層本身是由構造事件引起的；由 地殼的拉伸或壓縮引起。這會導致岩石在靠近地表時斷裂，因為此時岩石更接近於 脆性而不是 韌性（如 岩石物理性質文章中所述）。
斷層根據產生它們的運動性質進行分類。傾滑斷層是指涉及垂直和水平運動的斷層；這些斷層可以被分類為正斷層，即景觀被拉開的斷層，以及逆斷層，即景觀的一部分被推到另一部分之上的斷層。這些斷層比描述更容易說明，並在右側的方塊圖中進行了描述。讀者需要注意，“正”斷層並沒有什麼特別正常或普遍的地方：這只是一個名稱。在傾滑斷層中，斷層上方的岩石被稱為上盤，斷層下方的岩石被稱為下盤。
逆衝斷層可以被定義為斷層傾角大於 45°的逆斷層。需要注意的一個有趣的點是，在逆斷層，尤其是在逆衝斷層中，更古老的岩石最終會出現在更年輕的岩石之上，給地質學家帶來一個有趣的地層學難題；我們將在後面回到這一點。
在走滑斷層中，斷層兩側的巖塊沿平行於斷層的水平方向運動，但不會垂直運動：聖安德烈亞斯斷層是這種斷層最臭名昭著的例子。在關於海底擴張的文章中討論的轉換斷層是走滑斷層的特例。
走滑斷層根據運動方向可以分為右（或右旋）和左（或左旋）兩種：例如，對於左旋斷層，任何站在一側並看著另一側的人，當另一側正在移動時，會看到另一側向左移動。方塊圖中描繪的走滑斷層是一個左旋斷層。
斜滑斷層結合了傾滑斷層和走滑斷層的特徵。
在這些方塊圖中，我描繪了斷層，其中一塊原本連續的景觀被斷層擾亂了。然而，正如 關於地體的文章中所討論的，當兩個以前分離的陸地塊體被 板塊運動擠壓在一起時，也會形成斷層。有關此類斷層的更多資訊，請參閱 關於地體的文章。
現在，我們來探討如何識別不活動的斷層：即斷層兩側不再相對於彼此運動的斷層。
當斷層仍然活躍時，很容易發現它。例如，聖安德烈亞斯斷層絕不顯眼，而且沿斷層的運動是可以測量的。
在不活動的斷層中，當運動停止時，我們仍然可能能夠辨別出岩石中的裂縫，也許伴隨著岩石型別的突然不連續性：但也許裂縫只是一條裂縫，而這種不連續性只是一處 不整合面。我們想要的是有證據表明曾經沿著疑似的斷層面運動過。有一些線索可以指向我們這個方向。
在上方的方塊圖中，斷層本身只顯示為一條沒有寬度的直線。實際上，情況並非如此。斷層的兩側並不完全吻合，也不能平滑地相互滑動；相反，它們會磨掉碎片，通常是大的碎片，並將它們壓碎和研磨，產生斷層巖，如斷層角礫岩；研磨過程將持續到 角礫岩不再阻礙沿斷層的運動，從而產生更細的物質，填補粗 碎屑之間的間隙。斷層泥是一種類似的岩石，但碎屑更細。在右側的圖片中，由美國森林局提供，斷層泥可以清楚地看到，它打斷了兩側的水平地層。
斷層角礫岩和斷層泥可以在活動斷層中找到。例如，當工程師建造歐文斯湖和洛杉磯之間的引水渠時，他們被迫穿過聖安德烈亞斯斷層，結果發現自己是在穿過厚厚的斷層角礫岩和斷層泥。因此，當我們在地質記錄中發現類似的東西，但它與任何現在的運動無關時，那麼可以合理地得出結論，這也是由斷層運動產生的；不僅因為它與現代斷層相關的岩石相似，而且因為斷層巖本身的性質清楚地表明瞭斷裂、壓碎和研磨的過程。當我們還注意到這些岩石形成了一層薄薄的片狀物，夾在其他岩石之間，並且 碎屑的 角礫岩的成分與它們夾在其中的岩石相匹配時，這個結論就變得不可抗拒了。
另一種斷層特徵岩石是糜稜巖。它是在岩石變形更 韌性的深處形成的。這對岩石結構的影響是壓碎其成分 礦物並將其拉伸成條紋，形成右側照片中所示的木紋狀結構，紋理平行於斷層運動方向。
雖然糜稜巖是在深處形成的，但我們仍然可以在活動斷層帶中看到它，因為它被剝露了：也就是說，如果斷層運動具有傾滑分量，它會被斷層上升的一側帶出地球。例如，紐西蘭的阿爾卑斯斷層是一個右旋逆斷層，上盤以每年 6-9 毫米的速度上升：上盤剝露的糜稜巖的紋理與斷層運動剝露相一致。
因此，當我們在地質記錄中發現呈斷層形狀的糜稜巖，並夾在地層學證據表明斷層的存在（將在下面討論）之間時，我們可以將其視為斷層的指示，即使它不再活躍。
擦痕面是由斷層兩側之間的摩擦產生的光滑和條紋狀表面，或者更準確地說，是由斷層兩側與它們之間的 角礫岩之間的摩擦產生的。這些與 冰川留下的光滑和條紋狀表面並不相似。但是，擦痕面往往比冰川磨平的岩石具有更高的光澤度，這就是為什麼它們有時被稱為斷層鏡。
對於傾滑斷層或斜滑斷層，如果岩石是成層狀的，並且我們能夠從側面觀察斷層，我們就可以在斷層面上看到原本連續的層的不連續性，如上方的方塊圖所示。沉積 地層、熔岩流以及火山 岩床不會在斷層上連線起來。如果我們幸運，我們將能夠看到地層最初是如何連線起來的，從而推斷出運動的範圍和方向；但如果運動足夠大，侵蝕足夠嚴重，或者岩石沒有明顯的 地層，或者我們沒有機會從側面觀察斷層，那麼這將是不可能的。
對於走滑斷層，沒有垂直運動，因此沒有那麼明顯的不連續性。然而，走滑斷層會擾亂諸如 岩脈和河床之類的線性特徵。
當兩塊巨大的景觀相互拉過時，不可避免地會產生摩擦阻力，這會將岩石的物質向後拉（即與它們的運動方向相反），扭曲岩石的結構，產生拖曳褶皺。這種現象在右側的方塊圖中得到了說明。
在逆斷層中，尤其是逆衝斷層中，會存在較老的化石（根據其在化石記錄中的正常排列順序）出現在較年輕化石上方的位置，這表面上似乎違反了動物群演替原理，但實際上並非如此。如果這是唯一指示逆斷層的跡象，那麼我們可能會懷疑我們看到的不是逆斷層，而是對該原理的真正違反。但當然，我們可以尋找上面列出的逆衝斷層的其他跡象，例如擦痕、拖曳褶皺、斷層角礫岩等等；我們還可以檢查，當我們對岩石進行絕對年代測定時，化石所暗示的年齡序列是否得到年代測定的證實，以及我們是否真的在看到被逆衝斷層推到更年輕化石上方的更古老化石。