裂缝是指内外应力作用下岩石发生破裂而形成的不连续面。显然，裂缝的形成与岩石介质及其所受应力状况有关。裂缝分类方法种类繁多，各有不同，有从成因分类，有从产状和几何形态分类，也有从破裂性质分类。Steams，Friedman和Nelson （2000） 将裂缝分成实验裂缝和天然裂缝两类，具体分为成因分类和地质分类。前者分为剪切裂缝、扩张裂缝及拉张裂缝；后者分为构造裂缝、区域裂缝、收缩裂缝、与表面有关的裂缝。他们3人的裂缝分类方法，构成了裂缝分类的基础。范高尔夫-拉特 （1998） 根据裂缝的外貌、形态、尺度、开度和可测量性归纳成描述准则的分类，依据构造变形、应力状态、地层岩性及厚度归纳成地质准则的分类。概括起来他将裂缝划分成两类：(1)基于描述准则的分类；(2)基于地质准则的分类。何远碧 （1992） 对LN地区碳酸盐岩储层的钻井岩心进行了系统观察，根据裂缝的成因、力学性质、充填物等将裂缝分成两大类八小类：(1)构造裂缝，包括方解石全充填的张性裂缝、方解石半充填的张性裂缝、泥质充填的压扭裂缝、未充填的微细裂缝、构造缝合线；(2)非构造裂缝，包括成岩收缩网状微裂缝、成岩缝合线、风化裂缝。除此以外，还有不少人从不同研究角度，对裂缝进行分类。这里不再一一赘述。归纳起来，可以划分为如下3类：
◎成因分类：基于实验室的挤压、扩张、拉张试验所形成的剪裂缝、扩张裂缝、拉张裂缝。
◎地质分类：基于构造变形、应力状态、地层岩性、地层厚度、地质环境。
◎几何学分类：基于裂缝尺度、产状、形态、密度、开度以及可测量性。
本部分主要介绍前两种的分类，几何学分类将在有关裂缝参数中介绍。
（一） 裂缝的力学成因类型
在地质条件下，岩石处于上覆地层压力、构造应力、围岩压力及流体 （孔隙） 压力等作用力构成的复杂应力状态中。在三维空间中，应力状态可用3个相互正交的法向变量（即主应力） 来表示，以分量σ1、σ2和σ3分别代表最大主应力、中间主应力及最小主应力。在实验室破裂试验中，可以观察到与3个主应力方向密切相关的3种裂缝类型，即剪裂缝、张裂缝 （包括扩张裂缝和拉张裂缝） 及张剪缝。岩石中所有裂缝必然与这些基本类型中的一类相符合。
1. 剪裂缝
剪裂缝是由剪切应力作用形成的。剪裂缝方向与最大主应力 （σ1） 方向以某一锐角相交 （一般为30°），而与最小主应力 （σ3） 方向以某一钝角相交。在任何的实验室破裂实验中，都可以发育两个方向的剪切应力 （两者一般相交60°），它们分别位于最大主应力两侧并以锐角相交 （图4-28）。当剪切应力超过某一临界值时，便产生了剪切破裂，形成剪裂缝。根据库仑破裂准则，临界剪应力与材料本身的粘结强度 （τo） 及作用于该剪切平面的正应力 （σn） 和材料的内摩擦系数 （μ） 有关，即τ临界＝τo＋μσn。
剪裂缝的破裂面与σ1-σ2面呈锐角相交，裂缝两侧岩层的位移方向与破裂面平行，而且裂缝面上具有“擦痕” 等特征。在理想情况下，可以形成两个方向的共轭裂缝 （即图4-28之B、C）。共轭裂缝中两组剪裂缝之间的夹角称为共轭角。但实际岩层中的剪裂缝并不都是以共轭型式出现的，有的只是一组发育而另一组不发育。剪裂缝的发育型式与岩层的均质程度、围岩压力等因素有关。当岩层较均匀、围岩压力较大时，可形成共轭的剪裂缝，而当岩层均质程度较差、围岩压力较小时，趋向于形成不规则的剪裂缝。
2. 张裂缝
张裂缝是由张应力作用形成的。当张应力超过岩石的抗张强度时，便形成张裂缝。张力方向 （岩层裂开方向） 与最大主应力 （σ1） 垂直，而与最小主应力 （σ3） 平行，破裂面与σ1-σ2平行，裂缝两侧岩层位移方向 （裂开方向） 与破裂面垂直。张裂缝一般具有一定的开度，有的被后期矿物充填或半充填。
根据张应力的类型，可将张裂缝分为两种，即扩张裂缝和拉张裂缝。
◎扩张裂缝：扩张裂缝是在3个主应力均为压应力的状态下诱导的扩张应力所形成的裂缝。当扩张应力超过岩石的抗张强度时，便形成扩张裂缝。裂缝面与σ1和σ2平行，而与σ3垂直；裂缝张开方向与裂缝面垂直 （图4-28之A）。扩张裂缝经常与剪裂缝共生。
图4-28 破裂试验中3个主应力方向及潜在裂缝
◎拉张裂缝：拉张裂缝是由拉张应力形成的张裂缝，亦具有裂开方向与破裂面垂直的特征。从裂缝形态来看，拉张裂缝与扩张裂缝相同，但扩张裂缝是在3个主应力都是挤压时 （应力值为正） 形成的，而拉张裂缝形成时，至少有一个主应力 （σ3） 是拉张的 （即应力值为负）。拉张应力可以是区域性的，也可以是局部性的，如在岩层受到主压应力作用而形成褶皱时，在褶皱顶部可派生出平行褶皱短轴方向的拉张应力. 从而形成平行褶皱长轴的纵向裂缝。这种纵向裂缝即为一种拉张裂缝 （图4-29）。
图4-29 与褶皱有关的3种裂缝 （σ1与褶皱短轴方向一致）
在图4-29中，褶皱是在较大压应力作用状态下形成的。最大主应力σ1平行于褶皱短轴。在主压应力作用下，最先形成横向裂缝即扩张裂缝，然后形成共轭剪裂缝。在褶皱发展过程中，在褶皱横截面上的局部应力状态可能发生变化，即褶皱上部发生拉张，褶皱下部压缩，其间有一个中性面 （即岩层受力前后长度不变的面）。在褶皱上部发生拉张的岩层内，即可形成拉张裂缝，裂缝延伸方向平行褶皱长轴，故称为纵向裂缝或纵张裂缝。在向斜底部亦可能形成这种拉张裂缝。值得注意的是，并非所有的纵向裂缝都是拉张裂缝，如果最大主应力平行于褶皱长轴，则可能形成属于扩张裂缝性质的纵向裂缝。
一般地，将那些σ3是挤压或符号未知且裂缝面平行于σ1-σ2面而垂直于σ3的裂缝称为扩张裂缝，而只有当有证据表明σ3为拉张 （即符号为负） 时才能称为拉张裂缝。
3. 张剪缝
除上述剪裂缝和张裂缝外，还存在一种过渡类型，即张剪缝。它是剪应力和张应力的综合作用形成的，一般是两种应力先后作用，或先剪后张，或先张后剪。张剪缝的破裂面上可见擦痕，但裂缝具有一定的开度。
（二） 裂缝的地质成因类型及分布模式
从地质角度来讲，裂缝的形成受到各种地质作用的控制，如局部构造作用、区域应力作用、收缩作用、卸载作用、风化作用等。上述地质作用是控制裂缝形成的主要地质因素，并可分别形成构造裂缝、区域裂缝、收缩裂缝、卸载裂缝和风化裂缝。
1. 构造裂缝
构造裂缝指由局部构造作用所形成的或与局部构造作用相伴生的裂缝，主要是与断层和褶皱有关的裂缝。裂缝的方向、分布及形成均与局部构造的形成和发展相关。
（1） 与断层有关的裂缝
断层实际上是裂缝的宏观表现。断层两盘的岩层沿断裂面发生了明显相对位移。裂缝是断层形成的雏形。一般地，在业已存在的断层附近，总有裂缝与其伴生，两者发育的应力场是一致的。
1） 对于正断层而言，最大主应力σ1为垂直方向，中间主应力σ2和最小主应力σ3为水平方向 （图4 -30）。断裂面实际上为剪切面，与正断层伴生的主要裂缝有：
◎张裂缝：平面上平行于断层方向，而在剖面上则为垂直方向，即破裂面与σ1方向平行 （亦即平行于σ1-σ2面，而与σ3垂直）。如果σ3为拉张应力，则形成拉张裂缝；如果σ3为压应力，形成的张裂缝则为扩张裂缝。
◎剪裂缝：可发育两组剪裂缝，一组平行于断层，另一组与断层共轭。这两组剪裂缝本身又呈共轭型式。但在实际岩层中，这两组裂缝并非都能均等发育。
2） 对于逆断层而言，最大主应力σ1为水平方向，最小主应力方向为垂直方向。断层面亦为剪切面，岩层沿水平方向缩短 （图4-30），与逆断层相伴生的裂缝则主要为扩张裂缝和剪裂缝：
◎扩张裂缝：在平面上与断层垂直，在剖面上则为水平方向，裂缝面与σ1-σ2面平行，与σ3垂直。在这种理想情况下，扩张裂缝为水平缝。
◎剪裂缝：一组剪裂缝与断裂面平行，另一组剪裂缝与断层面共轭。两组裂缝若均等发育可构成共轭裂缝。
以上分析了理想情况下的裂缝发育类型和发育方向与断层的关系。实际上，断层与裂缝的关系是十分复杂的，这与断层发育的复杂性有关，特别是在考虑裂缝发育程度与断层的关系时，情况更为复杂。与断层作用相关的裂缝发育程度与下列因素有关：距断层面的距离、断层的位移量、岩性、岩体的总应变、埋深和断层类型。一般地，断层附近裂缝较发育，随着与断层面距离的增加，裂缝发育程度降低。另外，根据力学实验可知，断层末端、断层交汇区及断层外凸区是应力集中区，因而也是裂缝相对发育带。
图4-30 与正断层和逆断层伴生的裂缝分布
（2） 与褶皱有关的裂缝系统
岩层发生褶皱时，应力和应变历史十分复杂。不同的褶皱所经受的应力状态不同，而对于同一褶皱来讲，在其形成过程中亦可能会经历不同的应力作用史。在不同的应力状态下，可发育不同的裂缝型式。下面简述几种主要的与褶皱有关的裂缝型式：
◎类型Ⅰ——横向扩张裂缝与平面X剪切缝：在长轴背斜的弯曲变形过程中，应力状态一般为：最大主应力σ1平行于倾向和层面，最小主应力σ3平行于走向，中间主应力σ2垂直于层面 （图4-31）。此时，岩层沿倾向方向压缩，将形成沿倾向方向的扩张裂缝和共轭剪裂缝。该类型中的扩张裂缝为横向裂缝。
图4-31 与褶皱有关的裂缝类型Ⅰ
◎类型Ⅱ——纵向扩张裂缝与平面X剪裂缝：最大主应力σ1作用于褶皱轴的方向 （走向），最小主应力σ3平行于构造倾向和层理面，中间主应力σ2仍垂直于层面 （图4-32）。这时将导致背斜沿走向方向的缩短。在这种情况下，将产生沿走向方向的扩张裂缝 （此时扩张裂缝为纵向裂缝） 和平面X剪裂缝。
一般说来，类型Ⅰ先于类型Ⅱ。在产生类型Ⅰ裂缝的过程中，岩层发生褶皱，而在产生类型Ⅱ裂缝的过程中，应力作用是对已形成的褶皱进行改造。
图4-32 与褶皱有关的裂缝类型Ⅱ
◎类型Ⅲ——褶皱轴部的拉张裂缝：在岩层发生褶皱过程中，岩层发生弯曲变形。这时，随着弯曲过程的进行，在褶皱轴都会发生局部应力和应变的转化，即岩层上部发生拉张，岩层下部发生挤压，中间为中性面 （岩层受力前后长度不变的面）。当岩层上部拉张应力超过岩石拉张强度时，则形成拉张裂缝，而中性面以下不形成裂缝，只可能形成一些缝合线。对于长轴背斜来讲，拉张裂缝沿背斜长轴延伸，为纵向裂缝；对于短轴背斜和穹隆而言，则可能形成两组相互正交的拉张裂缝，构成拉张裂缝网络；对于向斜来说，在其弯曲底部亦可形成拉张裂缝 （图4-33）。
图4-33 与褶皱有关的裂缝类型Ⅲ
◎类型Ⅳ——平行层面的扩张裂缝及与其呈锐角相交的剖面X剪裂缝：当最大主应力σ1平行于倾向和层面 （σ1方向与类型Ⅰ情况相同） 时，最小主应力垂直于层面，中间主应力平行于层面走向时，将产生平行层面的扩张裂缝及与其呈锐角相交的剖面X剪裂缝 （图4-34）。
◎类型Ⅴ——垂直层面的扩张裂缝与剖面X剪切缝：如果最大主应力作用于垂直层面的方向上，将产生垂直层面的扩张裂缝及与其呈锐角相交的剖面X剪裂缝 （图4-35）。
图4-34 与褶皱有关的裂缝类型Ⅳ
图4-35 与褶皱有关的裂缝类型Ⅴ
◎类型Ⅵ——与层间滑动相伴生的裂缝：在褶皱过程中，可能发生层间滑动，并可能导致层间脱空缝和层间剪裂缝的形成。此时的应力状态为：σ1和σ3分别与层面呈一定角度相交，而σ2平行于岩层走向。
2. 区域裂缝
区域裂缝是指那些在区域上大面积内切割所有局部构造的裂缝。在大面积内，裂缝方位变化相对较小，破裂面两侧沿裂缝延伸方向无明显水平错移，而且总是垂直于主层面。这些裂缝与上述构造裂缝的主要差别在于：区域裂缝的几何形态简单且稳定；裂缝间距相对较大；一般为两组正交裂缝，多为垂直缝，并且在大面积内切割所有局部构造。
区域裂缝一般以两组正交裂缝的形式发育。Price （1974） 指出，在沉积盆地中，这两组正交方向分别平行于盆地的长轴和短轴，其成因是由于岩层的负载和卸载历史造成的。然而，对于区域裂缝的成因机理目前并不十分清楚。
在许多油气田中，区域裂缝作为油气储集空间，如美国的Big Sandy气田是在发育区域裂缝的页岩中产气。区域裂缝在油气储层中的重要性仅次于构造裂缝。当构造裂缝系统与区域裂缝系统互相叠加时，将形成极好的裂缝性储层。
3. 收缩裂缝
收缩裂缝是与岩石总体积减小相伴生的张性裂缝的总称。这些裂缝的形成与构造作用无关，而为成岩收缩缝。形成这些裂缝的原因主要有：干缩作用 （形成干缩裂缝，即泥裂）、脱水作用 （形成脱水收缩裂缝）、矿物相变 （形成矿物相变裂缝） 及热力收缩作用（形成热力收缩裂缝）。
◎干缩裂缝：干缩裂缝实际上就是我们所熟悉的泥裂。这种裂缝是在炎热气候条件下，粘土沉积物或灰泥沉积物出露地表因干燥失水收缩 （Desiccation） 而形成。裂缝断面呈上宽下窄的楔状 “V” 字形或 “U” 字形，裂缝上部宽度一般小于2～3cm，深度为几毫米至几十厘米。在平面上，裂缝系统呈多边形。由于这种裂缝系统局限发育于较薄的地形暴露面上，且往往被后期沉积物所充填，因此对油气储集的意义不大。
◎脱水收缩裂缝：脱水作用 （Syneresis） 是沉积物体积减小的一种化学过程，它包括粘土的失水和体积减小以及凝胶或胶体的失水和体积减小。它与前述的干燥作用不同，干燥作用仅发生于地表，且为一种机械过程，而脱水作用既可发生于地表，又可发生于水下或地下，且为一种化学过程。脱水收缩裂缝在沉积物三维空间内发育成三维多边形的网络，且裂缝间隔小，形成所谓的 “鸡笼状”，在三维空间上均匀分布，裂缝系统在三维空间中互相连通。这种裂缝不仅可出现于泥页岩中，还可出现于粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、石灰岩及白云岩中。发育这种裂缝的岩层可形成很好的油气储层。
◎矿物相变裂缝：矿物相变裂缝是由于沉积物中碳酸盐或粘土组分的矿物相变引起的体积减小而形成的裂缝。例如，方解石向白云石的化学转变、蒙脱石向伊利石的相变可导致体积的减小，可能形成裂缝。
◎热力收缩裂缝：热力收缩裂缝是指那些受热岩石在冷却过程中发生收缩而形成的裂缝。火成岩 （如玄武岩） 中的柱状节理是典型的热力收缩裂缝。
4. 卸载裂缝
卸载裂缝是由于上覆地层的侵蚀而诱导产生的裂缝，其形成机理至少有以下两种：(1) 由于上覆地层的侵蚀，岩层的负载减小，应力释放，岩层内部通过力学上薄弱的界面产生膨胀、隆起及破裂，从而形成裂缝；(2)如果在一定范围内侵蚀厚度变化较大，即地形起伏较大，地下岩层所承受的静水压力在横向上出现了差异，于是造成流体的横向运移，若运移的流体与深部高压剖面或连续含水层相通，则会大大增加流体压力梯度，从而可能形成天然水压裂缝。
5. 风化裂缝
风化裂缝是指那些在地表或近地表与各种机械和化学风化作用 （如冻融循环、小规模的岩石崩解、矿物的蚀变和成岩作用） 及块体坡移有关的裂缝。