주향과 경사, 단열에 의한 변형작용, 상대적인 변위에 관하여
갑작스런 운동은 취성 암석에 발달하는 단열과 단열을 따른 이동을 포함한다. 암석에서 이동이 일어나는 단열은 단층이라고 한다. 일단 단열작용이 시작되면 마찰은 계속적인 미끄럼을 방해한다. 대신 응력은 단층의 양면 사이의 마찰을 극복할 수 있을 때까지 다시 천천히 보강된다. 그리고 나서 갑작스런 미끄럼이 다시 일어난다.
만일 응력이 지속된다면, 갑작스런 운동 후 느린 보강의 순환이 여러 번 반복된다. 어떤 큰 단층의 이동이 결과적으로 수 km가 된다고 할 때, 이 거리는 작고 갑작스런 무수한 미끄럼의 합이다. 각각의 갑작스런 운동은 지진을 야기시킬 수 있으며, 운동이 지면 가까이에서 일어난다면 지면 양상을 붕괴시키고 변위시킬 수 있다(그림 15.8).
점진적인 운동
단층 운동은 반드시는 아니지만 보통 갑작스런 것이다. 산안드리아 단층을 따라 운동측정을 해보면 점진적인 미끄럼이 있는 장소를 알 수 있는데 속도가 1년에 5cm에 이른다. 산안드리아 단층은 취성-연성 전이대 아래로 전 암석권을 절단하기 때문에 단층양편 암석의 변형작용은 깊은 곳에서는 연성이지만 지면 근처에서는 취성일 수 있다.
지구상의 어떤 지점도 완전히 정적이지 않다. 예를 들면, 미국 정부 조사자들이 100년 이상에 걸쳐 측정한 자료를 보면 미국의 어떤 지역에서는 넓은 면적의 땅이 천천히 가라앉고 있으며 다른 장소에서는 천천히 융기하고 있음을 나타낸다(그림15.9). 방대하고 느린 수직 운동은 잘 이해되지 않지만, 이 운동은 고체 지구가 언뜻 볼 때 단단하지 않으며 내부의 큰 힘이 계속적으로 지각을 변형시키고 있음을 입증한다.
주향과 경사
지층 수평의 원리는 퇴적층이 초기에는 수평적이었다는 것을 증명해 주는 것이다. 암석이 경사져 있는 것을 관찰할 경우 변형작용이 일어났다는 결론을 내릴 수 있다. 변형작용을 설명하기 위하여 경사의 각과 방향을 측정하는 작업을 시작한다.
경사면의 방향을 측정하기 위하여 우리는 그림 15.10A에서 보여주는 지층면에 관한 두 가지 원리를 기억할 필요가 있다. (1)두 면의 교차는 하나의 선을 규정하며, (2)경사면에서 모든 수평선은 평행하다. 수평면과 경사면의 교차로 생긴 선은 항상 수평적이다. 이 수선이 바로 주향(strike)을 나타내며, 주향은 수평면과 경사면의 교차로 생긴 수평선의 나침반 방향이다. 일단 주향을 알게 되면 경사면의 배향을 결정할 측정이 하나 더 필요하다. 이것이 경사(dip)이며 경사는 수평면과 경사면간의 각으로서 수평선으로부터 하향 측정한다. 경사의 방향과 각이 그림 15.10A와 15.10B에 표시되어 있다.
단열에 의한 변형작용
지각의 암석 특히 지표 가까이의 암석은 취성인 경향이 있다. 결과적으로 지표 가까이의 암석은 절리(joint) 혹은 단층(fault)이라 불리는 무수한 단열로 절단되는 경향이 있다. 절리는 그 면을 따라 어떤 이동도 없는 특별한 종류의 단열이다. 단층은 그 면을 따라 가시적인 변위가 일어나는 단열이다.
상대적인 변위
일반적으로 단층을 따라 얼마나 많은 운동이 일어났는지 혹은 단층의 어느 편이 이동했는지를 말하는 것은 불가능하다. 이상적인 경우, 예를 들면 만약 단일광물의 입자나 역암의 단일 역이 단층에 의해 절단되어 그 절반이 측정할 수 있는 거리로 떨어져 있다면 운동량을 결정할 수 있다.
그래도 한쪽 지괴가 정지해 있었는데 반해 다른 쪽이 이동했는지를 말하는 것은 불가능하다. 그러므로 단층 운동을 분류하는데 있어서 지질학자들은 다만 상대적인 변위, 즉 단층의 한쪽이 다른 쪽에 비해 주어진 방향으로 이동한 변위를 결정할 수 있다. 예를들면, 그림 15.5A에서 단층면상 변위가 있었다는 것은 명백하지만 우리가 운동에 관해서 이야기할 수 있는 모든 것은 오른쪽이 왼쪽에 비해 내려갔다는 것이다. 마찬가지로 그림 15.8에서 우리가 이야기 할 수 있는 모든 것은 먼쪽의 오렌지 나무가 앞쪽의 것에 비해 오른쪽으로 이동했다는 것이다.