断层泥

断层泥是未固结或弱固结的泥状岩石。断层泥的主要成分是粘土矿物，其次为原岩的碎粉和碎砾，是断层剪切滑动、碎裂、碾磨和粘土矿化作用的产物。断层泥中的粘土矿物是层状硅酸盐（高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石等）和层链状硅酸盐类（海泡石等）。

断层泥是一种断层岩，最 好根据其粒度来定义。它被发现为非粘性断层岩（在目前的露头可以破碎成其组成颗粒的岩石，仅用手指/笔刀辅助），小于 30% 的碎屑、直径大于 2 毫米。

断层泥形成于具有脆性变形机制的近地表断裂带。断层泥的几个特性会影响其强度，包括成分、含水量、厚度、温度和断层的应变率条件。

断层泥是在地表附近的脆性条件下断层带内的应变局部化形成的。 来自断层两侧的磨削和铣削相互沿彼此移动导致晶粒尺寸减小和碎裂。 首先，断层角砾岩将形成更多的碎片材料，随着继续研磨，岩石将转变为碎片越来越小的断层泥，增强流体与岩石的相互作用，改变一些矿物并产生粘土。 断层带的滑动速率和方式，以及可利用的流体，都可以决定不同断层岩种类的形成。

断层的形成是由地壳中的应力条件决定的。 岩石中的孔隙流体压力可以通过降低有效法向应力显着降低诱发断层所需的应力。 断层泥层可以通过粘土矿物的产生降低岩石的渗透性，导致局部区域的孔隙流体压力更高，并在断层泥内发生滑动局部化。

碎裂变形是断层泥形成的主要模式之一，因为断层泥是低压和低温条件下碎裂作用的常见产物。 它取决于摩擦力，被认为是一种脆性变形机制。 为了进一步阐明，碎裂涉及由于脆性断裂和刚体旋转而导致的颗粒粒化——其中刚体旋转是指矿物颗粒表现出与断层面剪切方向一致的旋转。 相应的碎裂强度通过中值晶粒尺寸的减小表现出来。 同样，断层泥的发展也可能伴随着分选的退化。

断层岩可以根据它们的结构进行分类，尽管这些分类通常是渐变的。在西布森 (Sibson) 提出的分类方案之后，断层泥被定义为一种无粘性断层，具有随机取向的组构和少于 30% 的可见碎片组成的岩石。

具有超过 30% 碎片的非粘性断层岩是断层角砾岩，粘性断层岩是碎裂岩系列（非叶理）或糜棱岩系列（叶理）。 这后来被修改为包括叶状碎裂岩。

为了便于现场分类，进一步简化了该分类方案。 它将断层泥定义为具有小于 30% 的碎屑 > 2mm，在目前的露头处被发现为非粘性断层岩。

基于这种分类方案，断层角砾岩可以进行细分（如混沌角砾岩、马赛克角砾岩和裂纹角砾岩）。这种细分允许断层角砾岩为片状或非片状、粘性或非粘性，以及发现含有细粒基质、小碎屑，甚至不同比例的结晶胶结物。

断层泥的断层强度取决于其成分、含水量、厚度、温度，并且很容易受到有效法向应力和滑动率的任何变化的影响。这些参数都对摩擦系数有影响。

拜尔利定律用于描述岩石的摩擦强度。 如下： τ = μ ∗ σ n {displaystyle tau =mu *sigma {scriptstyle {text{n}}}} 其中：

• τ {displaystyle tau } = 剪应力
• μ {displaystyle mu } = 摩擦系数
• σ n {displaystyle sigma {scriptstyle {text{n}}}} = 法向应力

该成分将对断层的滑动行为产生影响。 高摩擦强度与富含石英和长石等强矿物的成分有关。粘土矿物的成分和浓度将影响脆性地壳中的断层行为。 以粘土矿物（蒙脱石、伊利石和绿泥石）为主的凿岩强度一直较弱。 蒙脱石浓度高的比绿泥石或伊利石成分高的明显弱。

该成分还会影响凿孔的渗透性。 它是控制断层力学和摩擦稳定性的重要参数。