斷裂

斷裂是指岩層被斷錯或發生裂開。據其發育的程度和兩側的岩層相對位錯的情況把斷裂分為三類。一類叫劈理，是微細的斷裂變動，還沒有明顯破壞岩石的連續性。最常見的劈理是在褶曲的核部發育的軸面劈理，常呈扇形（以褶皺軸面為對稱軸）。第二類稱節理，是岩層發生了裂開但兩盤岩石沒有發生明顯的相對位移的斷裂變動。按其形成的力學性質，節理可分為張節理和剪切節理。節理常成組出現，如“X”-形的共軛節理。如果斷裂兩盤的岩石已發生了明顯的相對位移，則稱斷層，是最重要的一類斷裂。

按兩盤相對運動的方向，斷層可分為基本的三類；正斷層、逆斷層和平推斷層。上盤相對下降、下盤相對上升的斷層稱正斷層，斷層面傾角一般較陡。上盤相對上升、下盤相對下降的斷層是逆斷層，斷層面傾角變化較大，從陡傾到近水平。一系列低角度逆斷層組合起來，被沖斷的岩片就象屋頂上的瓦片那樣一個疊一個，可形象地稱為疊瓦狀構造。如果斷層兩側的岩石不是沿斷層面上下移動而是沿水平方向移動，則稱平推斷層。如果把這三類斷層與形成的構造應力聯繫起來，通俗地說，正斷層由拉張應力引起，逆斷層是擠壓應力的結果（故常造成地殼的縮短），平推斷層則與剪切應力有關，其斷層面常近直立。

以上討論的主要是脆性斷裂情況，其斷裂面是看得見摸得著的。還有兩類斷裂的斷裂面則是看得見卻不一定摸得著的。塑性斷裂是岩石塑性變形的產物，象流劈理，是因片狀或板狀礦物的平行排列而使岩石能夠分裂成許多平行薄片的構造。粘滯性斷裂是岩石在高溫、高壓下發生粘滯性流動的結果，原岩的結構已完全破壞，原來組成岩石的礦物發生轉動並伴有重結晶和再排列作用，形成片理、片麻理和新生面理等。因此，說斷裂是不連續變形同樣只具相對。

脆性斷裂：沒有或僅伴隨著微量塑性變形的斷裂。玻璃的斷裂不發生任何塑形變形，是典型的脆性斷裂；而金屬的斷裂總伴隨著塑性變形，故金屬的脆性斷裂只是相對而言。根據裂紋擴展的路徑，脆性斷裂又可以分為解理斷裂和晶間斷裂。

一種典型的穿晶脆性斷裂。一定晶系的金屬一般都有一組在正應力作用下容易開裂的晶面，稱為解理面。一個晶體如果沿著解理面發生開裂，則稱為解理斷裂。

斷裂路徑沿著不同位向的晶粒間界出現的斷裂。晶間斷裂可以脆性的也可以是延性的，分別稱為晶間脆性斷裂和晶間延性斷裂。

伴隨有較大塑性變形的斷裂。典型的延性斷裂是穿晶的，通常有剪切斷裂和法向（或正向）斷裂兩種。單軸拉伸載荷作用下沿著拉伸軸約45°的面滑開的斷裂稱剪切斷裂。單晶情況下滑開面通常是滑移面。當剪切在一組平行滑移面上出現時，則形成傾斜型剪切斷裂。剪切若沿兩個方向發生，則形成鑿尖型剪切斷裂。厚板或圓柱試樣在單向拉伸時，剪切斷裂從頸縮區中心開始，並向外擴展。宏觀斷裂路徑垂直於拉伸軸，微觀斷口呈鋸齒狀，因其裂紋擴展時是通過與拉伸軸成30°-45°的交替面上剪切而實現的，故這種斷裂方式一般稱為法向（正向）斷裂。它的最終斷裂是通過與拉伸軸成45°平面上的剪切斷裂。延性斷裂是空洞在第二相顆粒上形成、長大和匯合的過程。延性斷裂的斷口呈韌窩或塑孔狀。

非晶合金的斷裂在宏觀上表現為脆性，在微觀上表現為延性斷裂。

在恆定或不斷增加的載荷條件下，固體材料發生斷裂的機制概括有四種：（1）解理斷裂機制：拉伸應力使原子間發生斷裂。（2）塑形孔洞長大斷裂機制：孔洞長大和粗化，或通過塑性流動發生完全頸縮。（3）蠕變斷裂機制：通過原子或空隙沿應力方向擴散使空穴長大、粗化。（4）應力腐蝕開裂機制：應變速率參與的發生在裂紋尖端局部的化學侵蝕。