변환 단층(變換斷層, transform fault)은 판 구조론에서 두 지각판이 서로 수평 방향으로 평행하게 미끄러지듯 움직이는 주향이동단층(strike-slip fault)의 한 유형이다. 주로 보존형 경계(conservative boundary)와 발산형 경계(divergent boundary)를 이룬다. 변환 단층에서는 지각의 생성이나 소멸이 거의 일어나지 않으며, 판과 판이 서로 어긋나며 수평 이동하는 것이 특징이다.
변환 단층의 정확한 개념은 1965년 캐나다의 지질학자 존 투조 윌슨(J. Tuzo Wilson, 1908~1993)에 의해 처음 정립되었고, "변환 단층(transform fault)"이라는 명칭도 그가 처음 제안한 것으로 알려져 있다. 1950년대 후반 해저 지형 탐사를 통해 대서양 중앙 해령이 하나의 연속된 선으로 이어지는 것이 아니라, 해령을 가로지르는 수많은 단층들에 의해 어긋나 있다는 사실이 밝혀졌다. 이후 해저 지진 분포 분석을 통해 지진이 해령과 해령 사이의 단층 구간에서만 발생한다는 점이 확인되면서 변환 단층의 개념이 확립되었다.
변환 단층은 다른 판 경계를 연결하는 역할을 한다. 즉, 해령(발산형 경계)과 해령, 해령과 섭입대, 또는 섭입대와 섭입대 사이를 연결하며, 판 운동의 형태를 변환시키는 지점에 위치한다. 대부분의 변환 단층은 해양 지각에서 발생하지만, 대륙 지각에서 발생하는 경우도 있다.
대표적인 사례로 캘리포니아주의 산안드레아스 단층(San Andreas Fault)이 있다. 이 단층을 경계로 동쪽의 북아메리카 판과 서쪽의 태평양 판이 분리되며, 태평양 판은 북쪽으로, 북아메리카 판은 남쪽으로 상대적으로 이동한다.
변환 단층에서는 판 경계가 고정되어 움직이지 않을 때 두 판에 있는 암석이 휘어지고, 이후 경계부가 끊어지며 휘어진 암석들이 순간적으로 이동하면서 지진이 발생한다. 변환 단층에서 발생하는 지진은 대부분 천발지진에 해당하며, 화산 활동은 일반적으로 일어나지 않는다. 단층이 매우 잘 발달한 경우에는 단층산맥(케인 단층 등) 형태의 산맥을 이루기도 한다.
변환 단층의 이해는 판 구조론의 핵심 개념 가운데 하나로, 지진 발생 메커니즘 연구와 지질 구조 분석에 중요한 역할을 한다.
