变质岩是地壳发展过程中，
已存在的沉积岩、
岩浆岩等岩石
在特定的地质和物化条件下，
所形成的具有新矿物组合和
结构构造的岩石。
（图源@James St. John）
变质岩在全球分布
极为广泛。
在时间上从远古时代至
现代均有产出。
（图源@americansouthwest.net ）
（图源@ wolv/sgeologyscience.com）
（图源@James St. John）
变化复杂，形态多样，
变质岩是如何形成的？
又有什么样的特征？
01
变质岩是地壳已存岩石
受变质作用后的产物。
其岩石特征（物质成分、
结构构造、产状等）
均收到变质作用成因特点的影响。
（图源@letslearngeology）
以产生变质作用时的
大地构造环境为背景，
以变质作用物理化学过程及
与其他地质作用的联系为依据，
可将变质作用分为多种类型，
常见的如下：
区域变质作用泛指
变质作用因素复杂且
受影响岩石范围较广的
一种变质作用。
（图源@geologyin.com）
是岩石在大范围内，
在温度、压力、流体等因素影响下，
经过重结晶、变质结晶、变形，
有时伴有变质分异或
交代等作用的一类变质作用。
区域变质作用
大面积岩石普遍经历了
程度不等的变质。
通常低变质区保留了
原岩某些矿物及结构，
高级变质区则常伴随有
岩浆作用和混合岩化作用。
（图源@geologyin.com）
接触变质作用是
在岩浆作用影响下，
围岩主要受岩浆体温度影响
而产生的一种局部性变质作用，
通常规模不大。
接触变质作用
由岩浆体热能导致
接触带围岩发生矿物成分和
结构改变、但化学成分未变化的
变质作用被称为热接触变质作用，
可形成角岩、斑点板岩等
热接触变质岩石。
角岩（图源@Max.kit ）
由岩浆体交代围岩使其
化学成分、矿物成分和结构
都改变的变质作用，
被称为接触交代变质作用，
可形成硅卡岩等
接触交代变质岩石。
显微镜下的硅卡岩切片（图源@Chmee2）
高热（烘焙）变质作用是
一种特殊的热接触变质作用，
主要指与喷出岩或次火山岩
接触的围岩或捕虏体中发生的
小规模极高温变质作用。
捕虏体（图源@Wilson44691）
动力变质作用是
在构造作用中产生的强应力下，
岩石发生破碎变形，
同时伴有一定变质结晶、
重结晶作用的变质作用。
其发育常受断裂构造控制。
（图源@slideshare.net）
热气体及溶液作用于
已形成岩石，
使其产生矿物成分、
化学成分及结构构造变化的
变质作用称为气液变质作用。
海底热液变质作用（图源@Karla Panchuk）
变质作用方式主要包括
重结晶作用、变质结晶作用、
变质分异和交代作用
及各种变形和碎裂作用等。
岩石中矿物成分在固态下进行重结晶。
重结晶前后，矿物的晶形，
大小排列方式
发生改变，但成分不变。
变化总趋势是晶粒增大，
变成分子体积较小的矿物。
重结晶作用
变质结晶作用是指
在变质作用的温度压力范围内、
原岩基本保持固态条件下,
新矿物相的形成过程，
同时必有相应的
原有矿物相趋于消失。
变质结晶作用
变质分异作用指
成分均匀的原岩，
经变质作用后，
出现矿物成分不均匀现象
的各种作用。
矿物成分不均匀现象
在变质作用过程中，
原岩化学成分的变化是
一种复杂的物质置换，
称为交代作用。
这是一种分布广，
且很重要的成岩和成矿作用。
（图源@slideplayer.com）
02
变质岩的化学成分复杂多样。
其首先取决于原岩化学成分，
又与变质作用过程中
某些元素的活动性和
含量变化有关。
（图源@Geology IN）
研究表明，原岩中所含的
H2O和CO2等挥发组分，
随变质作用进行，
其成分和含量都会有明显变化。
（图源@Sashkin/Shutterstock）
一般情况下，
低温变质岩含挥发分较高。
随温度升高，其含量逐渐减少，
例如在麻粒岩等高温变质岩中，
(OH)含量通常极低。
麻粒岩（图源@sciencesource.com）
原岩中某些微量元素，
随温度升高，受到变质热液影响，
也常出现含量明显变化。
如Cu, Pb, Zn, Ca等
都可变为活动组分，
被变质热液带出或带入。
岩石中
主要造岩元素氧化物的含量
在一般变质作用过程中
并无明显变化，
如SiO2，Al2O3，Fe2O3等。
因此可将其作为
原岩类型重要判断标准之一。
变质岩来源于地壳中
已存在的岩浆岩和沉积岩，
因此有不少矿物是三大岩类所共有，
但变质岩的矿物成分比
岩浆岩和沉积岩更为复杂。
长石（图源@World Atlas）
长石、石英和云母等
在岩浆岩和变质岩中
均为主要造岩矿物。
若变质岩主要由上述矿物组成，
则需结合其结构构造、
产状特征、含量或共生规律，
才能区分。
云母（图源@Pascal Terjan）
例如正常岩浆岩中，
石英含量很少超过50%，
而在变质岩中，
它的含量范围变化极大，
有时可高达95%以上。
石英（图源@mclanahan.com）
在矿物化学成分方面，
变质岩中矿物与岩浆岩相比
具有许多不同之处。
例如铝的硅酸盐
(Al2SiO5)类矿物，
如红柱石和夕线石等
只出现于变质岩中。
红柱石（图源@Ivar Leidus）
一般常见变质岩，
按等化学系列的概念，
可归纳为富铝系列、长英质系列、
铁镁质(基性)系列、
超铁镁质(超基性)系列、
碳酸盐系列五个系列。
富铝系列一般原岩为
泥质沉积岩，如粘土岩和页岩等，
其化学成分特征是富铝。
这类变质岩的最主要矿物为
云母、绿泥石、和石英。
绿泥石（图源@EISCO）
长英质系列的原岩为
含一定量长石的各种砂岩、
中酸性火山岩等，
化学成分基本相当于
中性到酸性岩浆岩。
该变质岩最主要矿物是
石英、酸性斜长石、黑云母或
绿泥石和黑云母等。
黑云母（图源@James St. John）
铁镁质(基性)系列的原岩类型
包括基性岩浆岩、
基性成分的凝灰质硬砂岩等。
故该变质岩常见矿物为
绿泥石、帘石英、
角闪石、辉石等。
角闪石（深色）（图源@Rob Lavinsky/ iRocks.com）
超铁镁质(超基性)系列的原岩
一般为超基性岩浆岩，
及一些特殊成因极富镁的沉积岩。
出现的变质矿物可能有
滑石、蛇纹石、镁铁闪石等。
滑石（图源@Rob Lavinsky/ iRocks.com）
碳酸盐系列的原岩为
各种石灰岩和白云岩等。
该类岩石在升温变质作用过程中，
除大部分碳酸盐
经重结晶后仍为主要矿物，
另一部分钙和镁则与
其他氧化物组合成各种硅酸盐和
铝硅酸盐，如硅灰石。
硅灰石（浅色）（图源@Leon Hupperichs）
03
结构构造是变质岩的重要特征，
常用作变质岩
分类命名的重要依据之一。
例如具有板状构造的岩石叫板岩；
具有片状构造的岩石叫片岩等。
板岩（图源@SlateUSGOV）
变质岩的结构类型繁多，
按成因可分
变余(残留)结构、变晶结构、
交代结构和碎裂结构四大类。
变余(残留)结构指在
变质岩中仍保留的原岩的结构。
是由于变质重结晶作用不彻底，
原岩结构特征部分被保存下来，
如变余砾状结构、
变余砂状结构等。
变余(残留)结构显微照片（图源@文献[2]）
变晶结构指矿物
在固态下重结晶的晶体
在岩石中所形成的结晶质结构，
是变质岩的典型结构之一，
如斑状变晶结构。
变晶结构显微照片（图源@文献[2]）
交代结构是在变质作用或
混合岩化作用过程中，
由交代作用形成的结构。
根据形态不同可分为
交代假象结构、交代残留结构、
交代条纹结构等。
交代结构（图源@文献[3]）
碎裂结构指在应力作用下，
岩石中的矿物颗粒破碎成
外形不规则的棱角状碎屑，
碎屑边缘常呈锯齿状，
并常具裂隙、扭曲变形及
波状消光等现象。
碎裂结构（图源@文献[2]）
变质岩构造是指岩石中
各种矿物的空间分布特点和
排列状态，按其成因可划分
为如下两类。
变余构造指变质岩中
仍保留的原岩构造特点。
如由沉积岩所形成的变质岩，
常见变余砾状结构、
变余砂状结构、
变余粉砂状结构等。
变余构造（图源@baidu.com）
变成构造是指
变质结晶和重结晶过程中
所形成的构造，
在变质岩中占有重要地位。
千枚状构造（图源@SlideShare）
常见的变成构造主要包括
瘤状构造、板状构造、
千枚状构造、片状构造和
片麻状构造等。
片麻状构造（图源@文献[4]）
根据矿物组成、
含量和结构、构造，
常见的主要变质岩可分为
板岩类、千枚岩类、
片岩类、片麻岩类等。
板岩是一种岩性较致密、
通常具有密集的
板状劈理的岩石。
板岩（图源@Jonathan Zander）
千枚岩是一种
细粒显微晶质的变质岩石，
典型的主要矿物组合是
绢云母-绿泥石-石英。
千枚岩（图源@EdwardEMeyer）
片岩类主要由
片柱状矿物(云母类、绿泥石、
滑石、蛇纹石等)和
粒状矿物
(长石、石英等)组成。
片岩（图源@Michael C. Rygel）
片麻岩类主要由石英、
长石及少量暗色矿物
(云母、角闪石、辉石)
所组成。
片麻岩（图源@flexiblelearning）
参考资料：
[1] 王仁民. 变质岩石学[M]. 地质出版社, 1989.
[2] Song S , Cao Y . Textures and Structures of Metamorphic Rocks[J]. Encyclopedia of Geology (Second Edition), 2021:375-388.
[3] Yang K , C Szabó, Arai S , et al. Silica enrichment of Group II xenoliths by evolved alkali basalt from Jeju Island, South Korea: implication for modification of intraplate deep-seated rocks[J]. Mineralogy & Petrology, 2012, 106(1-2):107-130.
[4] Dingding, Du, Yanning, et al. Zircon U-Pb dating, whole-rock and Sr-Nd isotope geochemistry of the Reshian granite gneiss of Indian Shield in Jhelum Valley, Lesser Himalayas (Azad Kashmir, Pakistan)[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2019, 12(21):1-18.
[5] 长春地质学院, 贺同兴, 卢良兆,等. 变质岩岩石学[M]. 地质出版社, 1980.
Google Earth、YouTube、GEOLOGY、维基百科、搜狐、百度百科等
转载至：桔灯勘探
