断層

断層についての概要

断層（だんそう）とは、地下に存在する地層や岩盤が外部からの力を受けて割れ、割れた面でずれ動くことによって形成される現象やその状態を指します。断層が動くことは断層運動として知られ、動いた面は断層面と呼ばれます。このように、断層は地震などの自然現象と深く関わりがあり、地球の地殻の変動を理解するためにはこの知識が不可欠です。

成因

断層の形成には、地殻を構成する岩盤にさまざまな力が働きます。これには、マントル対流の影響で動くプレートの衝突や移動、火山活動の際のマグマの動きが含まれます。これらの力は、圧縮、引張、せん断などの応力を引き起こします。力の働きが時間と共に増加すると、岩盤は最初はわずかに変形し、やがて多数の小さな割れ目が現れ、最終的には一気に割れることもあります。この際、直線的な割れ目が形成されることから、共役断層が生じることもあります。

こうした断層を形成する力は剪断応力であり、これが岩盤の強度を超えた時に断層が発生します。しかし、いわゆる砂丘や泥など、粒子同士の結び付きが弱い地盤では、力が作用しても元の状態に戻り、断層は生じません。したがって、一定の強度を持った地盤でなければ、実際には断層が形成されないのです。

断層の分類

断層はその形成過程や動きに基づいて多くの方法で分類されます。一般に、断層は正断層や逆断層、横ずれ断層に分かれます。正断層は引張応力が加わった場合に形成され、逆断層は圧縮応力によって生成されます。また、横ずれ断層は水平方向にずれる特徴があります。

縦ずれ断層

縦ずれ断層は正断層と逆断層の総称です。これらは上盤と下盤という上下の動きを伴います。

正断層と逆断層

正断層は、地層が引張力により片方がもう一方の下に滑り落ちる形で動く断層です。逆断層は、圧縮力によって片方が上に持ち上がる形で形成されます。この逆断層の中でも、特に傾斜が緩いものを衝上断層と呼びます。

横ずれ断層

横ずれ断層は水平方向に変位し、右ずれか左ずれに分けられます。例えばサンアンドレアス断層はこのタイプで、活発な活動を伴うことが多いです。

開口断層

開口断層は、垂直に変位するものであり、主にマグマの動きによって生成されます。

断層の内部構造

断層には通常、破砕帯と呼ばれる内部構造が存在します。破砕帯は断層運動によって岩石が砕かれた部分で、ダメージゾーンとコアゾーンに分けられます。コアゾーンには断層ガウジや断層角礫が含まれ、周囲の岩石と比べて比較的浸透性が高いのが特徴です。これにより、例えば建設中のトンネルが破砕帯に遭遇した場合、大量の水が噴出することもあります。

まとめ

断層は地球の地殻変動を理解する上で非常に重要な概念です。さまざまな要因で形成される断層は、その動きや内部構造によって多様に分類されます。今後、地震予測や地盤調査において、断層の研究はますます重要性を増していくでしょう。

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