變質巖（metamorphic rock）是地球上已經存在的巖石（巖漿巖、沉積巖）經過變質作用形成的巖石。變質巖根據原來巖石的類型劃分為由巖漿巖變質形成的正變質巖（orthometamorphite）和由沉積巖變質形成的副變質巖（parametamorphite）兩大類。變質巖在形成過程中基本上處于固態，在地殼深處受物理和化學條件的改變（溫度、壓力、剪切應力或化學性質活潑的氣體、液體的影響）使原來巖石的結構、構造或礦物成分等發生變化而形成的新的巖石。
巖漿巖、沉積巖、變質巖是組成地球巖石的三大種類，變質巖約占地殼總體積的27.4%。變質巖在地球的發展演化過程中有著重要的地位，前寒武紀地層的巖石大部分為變質巖，并構成了各個大陸的結晶基底。區域變質巖在地盾和地塊上的出露面積很大，常為幾萬至幾十萬平方公里，有時可達百萬平方公里以上，在地殼內分布很廣（大陸和洋底都有），約占大陸面積的18%，主要以區域變質巖成因類型為主。變質巖分布區礦產主富，許多特大型礦床（如金、鐵、銅、鉛、鋅等）的成因都與變質巖有關。變質巖種類豐富，按照外表特征可以簡單分為板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、粒狀巖石五大類，常見變質巖種類有板巖、片巖、千枚巖、大理石、石英巖等。
變質巖的形成
形成原因
變質巖本來源于地殼中已經形成的巖石，經過變質作用，使其形態或結構發生改變。具體來說就是巖石在地球內部受溫度、壓力、應力及化學活動性流體等的影響，其原巖組分、礦物組合、結構、構造等發生物質成分的遷移和重結晶,形成新的礦物組合，這種組合在新的壓力-溫度條件下具有熱力學穩定性，這種轉變基本是在固態下完成，高溫變質作用會導致變質巖主巖部分熔化，但變質巖不會從硅酸鹽熔體中結晶出來。
形成過程
變質巖主要是受變質作用形成的巖石，在地殼中的原巖受地球內力作用（主要包括溫度、壓力、應力的變化）的影響，導致原巖的環境發生改變，使其結構、構造或礦物成份發生改變而形成新的巖石。原巖受到高溫、高壓、富含礦物質的熱流體或更常見的是這些因素的某種組合影響時，原巖會發生實質性的變化。原巖可能會被壓扁、折疊、涂抹甚至于進入巖石的流體發生反應，原巖在反應的過程中不會被融化，但其成分會發生改變或礦物成分重新排列而形成變質巖。
形成條件
變質巖的形成條件主要由地質條件和物理化學條件兩部分組成。
地質條件
地質條件主要由地質構造背景、原巖建造和變質熱液三部分組成。
物理化學條件
變質作用發生時，原巖所處的物理化學條件會發生變化，主要與溫度、壓力、應力及化學活動性流體等因素有關，其中溫度和壓力的變化是引起變質巖形成的最主要的熱力學因素，它們常相互關聯相互制約共同發生作用。
變質作用
定義
變質作用(metamorphism)，是指地殼中的巖石受到構造運動、巖漿活動或地殼內熱流變化以及石隕石沖擊地球表面的影響，改變原巖所處環境和形成條件，使原巖礦物成分和結構構造發生變化的作用。
影響因素
變質作用的因素是引起巖石變質的外部因素，促使巖石地質環境改變的因素有很多，如巖層埋深加大、強烈構造擠壓、板塊俯沖碰撞、遭遇巖漿侵等都可以造成區域性的溫度場、壓力場、物質化學平衡等發生變化，因此通常把溫度、壓力、化學活動性流體、時間等視為變質作用的重要因素，變質過程中各個因素并不是獨立存在而是相互制約、相互影響的，不同地質條件下，在不同變質時期內，主導因素的不同形成了不同的變質作用。
變質作用方式
變質作用的方式分為重結晶作用、變質結晶作用、變形作用、變質分異作用、交代作用。
變質作用類型
變質作用的類型分為區域變質作用、動力變質作用、接觸變質作用、氣-液交代變質作用、沖擊變質作用。
變質巖特征
變質巖的重結晶非常明顯
變質巖由巖漿巖、沉積巖受到地殼變動或熔融巖漿的高溫高壓作用變質而成，巖石在高溫高壓的作用下，礦物重新結晶排列，從而改變巖石的結構和使礦物的成分發生變化。
變質巖具有特定的結構構造
大部分的變質巖（大理石、石英巖除外）都具有片理，巖石中的礦物呈片狀平行排列，易于分裂成薄片，并可根據這個特點分為葉狀和無葉狀兩種變質巖的基本類型，常見的片狀類型有片麻巖、千枚巖、頁巖和板巖等，常見的無葉狀類型主要有大理石和石英巖。
變質巖的成分
化學成分
變質巖的化學成分主要由二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鐵（FeO）、氧化錳（MnO）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）、氧化鉀（K2O）、氧化鈉（Na2O）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）以及二氧化鈦（TiO2）、五氧化二磷（P2O5）等構成，成分間的的具體含量主要取決于其成因和變質程度，不同種類的變質巖其化學成分含量各不相同，如超基性巖形成的變質巖中SiO2含量約為35% ~78%；沉積巖（石英砂巖、硅質巖）形成的變質巖中SiO2可能大于80%；純石灰巖形成的變質巖中SiO2含量可能為0。
礦物成分
變質巖中的常見礦物包括石英、長石、云母、方解石和角閃石等主要造巖礦物，其常見的種類有含鋁的硅酸鹽礦物、不含鐵的鎂硅酸鹽礦物、復雜的鈣鎂鐵錳鋁的硅酸鹽礦物、純鈣的硅酸鹽礦物和特殊礦物。其礦物的成分主要由原巖成分和變質條件所影響，不同的變質條件下形成不同的變質巖，按其成因劃分可分為穩定礦物和不穩定礦物，穩定礦物是在一定變質條件下形成的穩定平衡的礦物，穩定礦物可以是原巖中就有的經過變質后仍存在的礦物，也可以是原巖中不存在新生成的礦物；不穩定礦物是由反應不徹底形成部分殘留下的殘余礦物。根據礦物的穩定范圍還可將變質巖礦物分為特征變質礦物和貫通礦物，特征變質礦物是對變質條件敏感易于變質的礦物，常成為變質巖形成的指示礦物，如紅柱石、藍晶石等；貫通礦物是在較大范圍的溫度壓力條件下形成的較為穩定的礦物，如方解石、石英等。
變質巖結構
變質巖的結構按成因分為變余結構、變晶結構、交代結構、破碎變形結構4類。
變余結構
變余結構是指在變質過程中由于重結晶、變質結品作用不完全，原巖特征被部分保留的結構，如泥質砂巖變質以后，泥質膠結物變成絹云母和綠泥石，而其中碎屑物質(如石英)不發生變化，便形成變余砂狀結構。變余結構常見于變質程度較淺的變質巖中，受溫度和壓力分布不均的較深變質巖也有可能出現變余結構，變余結構的命名在原巖結構之前加前綴“變余”二字，常見的變余結構分類有變余礫狀結構、變余砂狀結構、變余粉砂結構、變余斑狀結構、變余輝綠結構、變余凝灰結構等。
變晶結構
變晶結構是巖石在固態條件下由重結晶和變質結晶作用形成的結構。
交代結構
交代結構是由交代作用形成的結構，原巖中的成分被分解形成新生礦物，多見于高級變質巖中，一般在顯微鏡下才可以看到。
碎裂結構
碎裂結構又稱為壓碎結構，是原巖在收到定向壓力作用下，超過其礦物強度極限而使其發生破碎、變形而形成的結構。按照破裂程度可分為碎裂結構、碎斑結構和糜棱結構。
變質巖構造
變質巖的構造是識別變質巖的重要標志，是指由巖石組成部分在空間上的排列和分布所反映的巖石構成方式，根據變質巖成因可劃分為變余構造、變成構造和混合巖化構造三大類。
變質巖的分類及命名
變質巖分類
目前，比較通行的變質巖分類有成因(變質作用類型)分類和巖相學分類兩大體系。變質巖的成因(變質作用類型)分類體系根據變質作用類型將變質巖劃分接觸變質巖、氣液變質巖、動力變質巖、區域變質巖、混合巖五大類別；變質巖的巖相學分類是基于變質巖的礦物成分、結構構造等巖相學特征來劃分。在實際工作中，由于原巖類型的多樣性和變質作用的復雜性，導致確定原巖類型和變質條件具有一定的困難性，近年來國外地質學、巖石學教科書趨于采用變質巖的巖相學分類。在每一大類變質巖中可按等化學系列和等物理系列的原則，再作進一步劃分。
成因分類
變質巖按成因分類可以分為區域變質巖、混合巖、接觸變質巖、氣液變質巖和動力變質巖五種。
巖相學分類
變質巖按巖相學分類可以分為面理化變質巖和無面理至弱面變質巖兩種類型，根據巖石的特征又可將面理化變質巖分為糜棱巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、眼球狀混合巖、層狀(條帶狀)混合巖；無面理至弱面變質巖分為構造角礫巖、構造礫巖、碎裂巖、大理巖、石英巖、蛇紋巖、綠巖、角閃巖、麻粒巖、榴輝巖、粒巖、角巖、角礫狀混合巖、陰影狀混合巖、矽卡巖、云英巖、黃鐵絹英巖、次生石英巖、滑石菱鎂巖。
變質巖中文命名
1998年6月17日，由中華人民共和國原國家質量技術監督局頒布了《中華人民共和國國家標準：GB/T 17412.3-1998 巖石分類和命名方案 變質巖巖石的分類和命名方案》，該標準中對變質巖的命名做了相關規定和說明。變質巖石的名稱一般由附加修飾詞+基本名稱構成，基本名稱前的礦物以含量增加為序排列，含量愈高的礦物愈靠近基本名稱，其基本格式為“次要礦物+主要礦物+基本名稱”。
基本名稱
基本名稱反映巖石的基本特征,具有一定的礦物組成、含量及結構、構造特征。
附加修飾詞
附加修飾詞是用以說明巖石的某些重要附加特征的修飾詞。附加修飾詞主要由次要礦物、特征變質礦物、結構、構造及顏色等。
變質巖命名的基本順序
首先根據變質巖成因及巖相等已有資料初步定出大類名稱，然后依據巖石的結構構造特征、主要礦物成分，定出變質巖的基本名稱，再將特征變質礦物與次要礦物作為前綴加在變質巖基本名稱的前面。基本名稱前不同礦物之間在英文文獻中通常用連字符“—”隔開。
變質巖命名的基本事項原則
變質巖英文命名
變質巖英文命名系統
變質巖的英文命名由IUGS（International Union of Geological Sciences-國際地質科學聯合會）巖石學分類委員會（Commission on Systematics of Petrology）下屬分會變質巖分類命名分會（Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks）制定統一的命名方案，修訂變質巖詞典。
命名規則
變質巖分為“片巖”“片麻巖”“Granofels”三個結構根名字，這三個名詞分別為片巖、片麻巖和顆粒巖，可涵蓋大部分變質巖的結構類型，這些術語被用作系統術語的基本詞，基本詞被用作詞語的最末尾，前綴為變質巖巖石所含的礦物含量信息。
變質巖的分布及礦產資源
變質巖分布特征
變質巖的分布面積約占大陸面積的1/5，分布在整個地質柱中，地史年代中較為古老的巖石大部分都是變質巖，從地殼形成開始至今其7/8的時間是前寒武紀，前寒武紀時期是地殼活動活躍的時期，變質作用代表地殼對不斷變化的物理條件的反應，地球表面動力過程最活躍的區域也是變質過程最強烈且最容易觀察到的區域，所以前寒武紀形成的巖石大部分是變質巖，多集中于大陸的邊緣造山區，如太平洋邊緣地區、北美洲東部的阿巴拉契亞造山帶、波羅的海西北部的加里東造山帶、地中海邊緣的阿爾卑斯造山帶、中國鞍山市地區等；古生代以后，在各個地質時期的地殼活動帶（如地槽區），在一些侵入體的周圍以及斷裂帶內，均有變質巖的分布；在相對安靜的地方，沉積物以緩慢的速度積累，隨著壓力和溫度條件的變化，也會發生變質作用形成變質巖。變質巖的結構、構造和礦物成分較復雜，受地質構造應力影響，變質巖分布區的地質條件較差。
變質巖的礦產
變質巖在變質作用過程中常導致某些元素的富集，形成重要的變質礦床，世界上發現的各種礦產基本上在變質巖系中都存在，如金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鐵（Fe）及稀有礦產等，主要分布于前寒武紀的變質巖中，成因大多與變質巖的形成有關，其中鐵礦床的70%、錳礦石的63%及大多數的銅、鎳[niè]礦都來自于此，著名的有贊比亞和扎伊爾的銅礦、烏克蘭的克里沃羅格鐵礦山、加拿大蘇必利爾金礦、中國的鞍山鐵礦、中國山東省的招遠金礦等。一些名貴寶石的原料也來自于變質巖，大理石、石棉、石墨等礦產也都出自于變質巖，其他稀有金屬如鎢、錫、鉬[mù]、鉍、鈹、鉭[tǎn]礦床等也與變質巖的形成有關。近年來不少國家和地區還發現了變質巖類型的油氣油田，如中國酒泉盆地鴨兒峽油田為志留紀時期的變質巖中形成的。2024年2月，中國渤海億噸級油田渤中26-6油田成為全球最大的變質巖油田。
變質巖學
巖石學是研究地球物質成分的科學。最早的變質巖首先被蘇格蘭地質學家、醫生、博物學家、化學家詹姆斯·哈頓（James Hutton）所注意，他在1795年出版《地球的理論及其證據和解說》一書中記錄了蘇格蘭高地的沉積巖在加入過程中變成了變質巖。1833年英國地質學家、地質學的奠基人查爾斯·萊伊爾（Charles Lyell）在其著作《地質學原理》 較為系統的提出了變質作用（metamorpnism）一詞，該詞取自希臘語“meta”（改變）和“morphe”（形成）。19世紀后期，巖石學發展逐漸形成了按成因不同劃分的巖漿巖、沉積巖和變質巖三個分支，根據研究的重點不同，分為三門不同的學科:即巖漿巖巖石學、沉積巖巖石學和變質巖巖石學。近年來在為弄清變質作用成因的對于闡明大地構造環境和地殼演化的地質動力學機理意義的背景下，逐漸形成了變質地質學這一新學科，20世紀60年代日本地質學家都城秋穗首先提出變質相系的概念和變質帶的研究方法，代表變質地質學思想的開始形成，20世紀70年代蘇聯學者索勃列夫和多勃列佐夫等則在《高壓變質作用》等著作中通過區域變質建造和區域變質作用類型的劃分來進行變質地質學研究。近年來變質巖石學的發展，日益顯示地球動力學的傾向，形成以變質巖石學研究為基礎，結合其他學科，探索巖石圈的形成與發展，研究上地幔及下地殼巖石地球動力學特征，揭示變質巖石組合形成的大地構造環境及其與地殼演化的關系等重大地球科學問題。
參考資料 >
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