历史地质学/断层
本文将探讨断层是什么、断层是如何形成的以及我们如何识别断层。如果读者熟悉本教科书前面关于 岩石物理性质、关于 地体 以及关于 动物群演替原理 的文章，将会有所帮助。
地质学上的断层是指岩石体中因一侧相对于另一侧的运动而形成的平面断裂。断层运动以及断层本身是由构造事件引起的；由 地壳的拉伸或压缩引起。这会导致岩石在靠近地表时断裂，因为此时岩石更接近于 脆性而不是 韧性（如 岩石物理性质文章中所述）。
断层根据产生它们的运动性质进行分类。倾滑断层是指涉及垂直和水平运动的断层；这些断层可以被分类为正断层，即景观被拉开的断层，以及逆断层，即景观的一部分被推到另一部分之上的断层。这些断层比描述更容易说明，并在右侧的方块图中进行了描述。读者需要注意，“正”断层并没有什么特别正常或普遍的地方：这只是一个名称。在倾滑断层中，断层上方的岩石被称为上盘，断层下方的岩石被称为下盘。
逆冲断层可以被定义为断层倾角大于 45°的逆断层。需要注意的一个有趣的点是，在逆断层，尤其是在逆冲断层中，更古老的岩石最终会出现在更年轻的岩石之上，给地质学家带来一个有趣的地层学难题；我们将在后面回到这一点。
在走滑断层中，断层两侧的岩块沿平行于断层的水平方向运动，但不会垂直运动：圣安德烈亚斯断层是这种断层最臭名昭著的例子。在关于海底扩张的文章中讨论的转换断层是走滑断层的特例。
走滑断层根据运动方向可以分为右（或右旋）和左（或左旋）两种：例如，对于左旋断层，任何站在一侧并看着另一侧的人，当另一侧正在移动时，会看到另一侧向左移动。方块图中描绘的走滑断层是一个左旋断层。
斜滑断层结合了倾滑断层和走滑断层的特征。
在这些方块图中，我描绘了断层，其中一块原本连续的景观被断层扰乱了。然而，正如 关于地体的文章中所讨论的，当两个以前分离的陆地块体被 板块运动挤压在一起时，也会形成断层。有关此类断层的更多信息，请参阅 关于地体的文章。
现在，我们来探讨如何识别不活动的断层：即断层两侧不再相对于彼此运动的断层。
当断层仍然活跃时，很容易发现它。例如，圣安德烈亚斯断层绝不显眼，而且沿断层的运动是可以测量的。
在不活动的断层中，当运动停止时，我们仍然可能能够辨别出岩石中的裂缝，也许伴随着岩石类型的突然不连续性：但也许裂缝只是一条裂缝，而这种不连续性只是一处 不整合面。我们想要的是有证据表明曾经沿着疑似的断层面运动过。有一些线索可以指向我们这个方向。
在上方的方块图中，断层本身只显示为一条没有宽度的直线。实际上，情况并非如此。断层的两侧并不完全吻合，也不能平滑地相互滑动；相反，它们会磨掉碎片，通常是大的碎片，并将它们压碎和研磨，产生断层岩，如断层角砾岩；研磨过程将持续到 角砾岩不再阻碍沿断层的运动，从而产生更细的物质，填补粗 碎屑之间的间隙。断层泥是一种类似的岩石，但碎屑更细。在右侧的图片中，由美国森林局提供，断层泥可以清楚地看到，它打断了两侧的水平地层。
断层角砾岩和断层泥可以在活动断层中找到。例如，当工程师建造欧文斯湖和洛杉矶之间的引水渠时，他们被迫穿过圣安德烈亚斯断层，结果发现自己是在穿过厚厚的断层角砾岩和断层泥。因此，当我们在地质记录中发现类似的东西，但它与任何现在的运动无关时，那么可以合理地得出结论，这也是由断层运动产生的；不仅因为它与现代断层相关的岩石相似，而且因为断层岩本身的性质清楚地表明了断裂、压碎和研磨的过程。当我们还注意到这些岩石形成了一层薄薄的片状物，夹在其他岩石之间，并且 碎屑的 角砾岩的成分与它们夹在其中的岩石相匹配时，这个结论就变得不可抗拒了。
另一种断层特征岩石是糜棱岩。它是在岩石变形更 韧性的深处形成的。这对岩石结构的影响是压碎其成分 矿物并将其拉伸成条纹，形成右侧照片中所示的木纹状结构，纹理平行于断层运动方向。
虽然糜棱岩是在深处形成的，但我们仍然可以在活动断层带中看到它，因为它被剥露了：也就是说，如果断层运动具有倾滑分量，它会被断层上升的一侧带出地球。例如，新西兰的阿尔卑斯断层是一个右旋逆断层，上盘以每年 6-9 毫米的速度上升：上盘剥露的糜棱岩的纹理与断层运动剥露相一致。
因此，当我们在地质记录中发现呈断层形状的糜棱岩，并夹在地层学证据表明断层的存在（将在下面讨论）之间时，我们可以将其视为断层的指示，即使它不再活跃。
擦痕面是由断层两侧之间的摩擦产生的光滑和条纹状表面，或者更准确地说，是由断层两侧与它们之间的 角砾岩之间的摩擦产生的。这些与 冰川留下的光滑和条纹状表面并不相似。但是，擦痕面往往比冰川磨平的岩石具有更高的光泽度，这就是为什么它们有时被称为断层镜。
对于倾滑断层或斜滑断层，如果岩石是成层状的，并且我们能够从侧面观察断层，我们就可以在断层面上看到原本连续的层的不连续性，如上方的方块图所示。沉积 地层、熔岩流以及火山 岩床不会在断层上连接起来。如果我们幸运，我们将能够看到地层最初是如何连接起来的，从而推断出运动的范围和方向；但如果运动足够大，侵蚀足够严重，或者岩石没有明显的 地层，或者我们没有机会从侧面观察断层，那么这将是不可能的。
对于走滑断层，没有垂直运动，因此没有那么明显的不连续性。然而，走滑断层会扰乱诸如 岩脉和河床之类的线性特征。
当两块巨大的景观相互拉过时，不可避免地会产生摩擦阻力，这会将岩石的物质向后拉（即与它们的运动方向相反），扭曲岩石的结构，产生拖曳褶皱。这种现象在右侧的方块图中得到了说明。
在逆断层中，尤其是逆冲断层中，会存在较老的化石（根据其在化石记录中的正常排列顺序）出现在较年轻化石上方的位置，这表面上似乎违反了动物群演替原理，但实际上并非如此。如果这是唯一指示逆断层的迹象，那么我们可能会怀疑我们看到的不是逆断层，而是对该原理的真正违反。但当然，我们可以寻找上面列出的逆冲断层的其他迹象，例如擦痕、拖曳褶皱、断层角砾岩等等；我们还可以检查，当我们对岩石进行绝对年代测定时，化石所暗示的年龄序列是否得到年代测定的证实，以及我们是否真的在看到被逆冲断层推到更年轻化石上方的更古老化石。