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이러한 단층은 단층면 상부의 암석이 하부의 암석에 비해 상대적으로 아래로 이동되어 생긴 육지 표면의 갈라진 틈이다. 열곡은 구조적 계곡의 한 형태이며, 침식작용에 의해 형성되는 강이나 빙하계곡과는 다르다. 일반적으로 열곡은 좁고 긴 계곡으로, 그 길이는 수백㎞에 이른다.

바닥은 주로 화산기원물질의 퇴적과 바다나 호수에 의한 퇴적작용 때문에 비교적 평탄하다. 측면은 계단이나 단구의 형태로 가파르게 비탈져 있고, 가장자리의 기복은 수천m에 이르기도 한다. 지구(地溝)라는 용어를 때로 주골짜기에서 생기거나 그곳에서 분기된 규모가 작고 하부에 단층이 있는 계곡에 사용하기도 하지만, 흔히는 열곡 중앙의 함몰을 일컬을 때 사용한다. 열곡은 대륙과 해양분지의 바닥에서 모두 발견된다. 판구조론에서 보면, 열곡은 지표면을 구성하는 여러 가지 암석권 중에 2개가 분리되는 분기대에서 형성된다(→ 판구조론).

여러 개의 해저열곡들이 대서양과 인도양에 발달된 큰 해령들의 봉우리를 따라 발견되었다. 이러한 해령은 해양지각이 갈라지고 맨틀(암석권의 하부와 핵의 상부에 위치한 영역)로부터 상승하는 마그마에 의해 새로운 지각이 형성되는 영역이라고 생각된다.

대륙에 있는 열곡의 분포는 불규칙하고 비교적 드물지만, 판확장이 시작되는 장소에서 일어난 것으로 보인다. 많은 열곡의 바닥에는 화구구가 있거나 깊은 호수가 위치하고 있다. 대륙의 열곡 가운데 가장 규모가 큰 것은 동아프리카 열곡으로 북쪽으로는 멀리 홍해까지, 동쪽으로는 중앙 해령까지 뻗어 있다.

다른 좋은 예로는 러시아 연방의 바이칼 열곡, 독일의 라인 열곡, 미국 캘리포니아 주의 그레이트 밸리 등이 있다.