變質岩是地殼發展過程中，
已存在的沉積岩、
岩漿岩等岩石
在特定的地質和物化條件下，
所形成的具有新礦物組合和
結構構造的岩石。
（圖源@James St. John）
變質岩在全球分布
極為廣泛。
在時間上從遠古時代至
現代均有產出。
（圖源@americansouthwest.net ）
（圖源@ wolv/sgeologyscience.com）
（圖源@James St. John）
變化複雜，形態多樣，
變質岩是如何形成的？
又有什麼樣的特徵？
01
變質岩是地殼已存岩石
受變質作用後的產物。
其岩石特徵（物質成分、
結構構造、產狀等）
均收到變質作用成因特點的影響。
（圖源@letslearngeology）
以產生變質作用時的
大地構造環境為背景，
以變質作用物理化學過程及
與其他地質作用的聯繫為依據，
可將變質作用分為多種類型，
常見的如下：
區域變質作用泛指
變質作用因素複雜且
受影響岩石範圍較廣的
一種變質作用。
（圖源@geologyin.com）
是岩石在大範圍內，
在溫度、壓力、流體等因素影響下，
經過重結晶、變質結晶、變形，
有時伴有變質分異或
交代等作用的一類變質作用。
區域變質作用
大面積岩石普遍經歷了
程度不等的變質。
通常低變質區保留了
原岩某些礦物及結構，
高級變質區則常伴隨有
岩漿作用和混合岩化作用。
（圖源@geologyin.com）
接觸變質作用是
在岩漿作用影響下，
圍岩主要受岩漿體溫度影響
而產生的一種局部性變質作用，
通常規模不大。
接觸變質作用
由岩漿體熱能導致
接觸帶圍岩發生礦物成分和
結構改變、但化學成分未變化的
變質作用被稱為熱接觸變質作用，
可形成角岩、斑點板岩等
熱接觸變質岩石。
角岩（圖源@Max.kit ）
由岩漿體交代圍岩使其
化學成分、礦物成分和結構
都改變的變質作用，
被稱為接觸交代變質作用，
可形成矽卡岩等
接觸交代變質岩石。
顯微鏡下的矽卡岩切片（圖源@Chmee2）
高熱（烘焙）變質作用是
一種特殊的熱接觸變質作用，
主要指與噴出岩或次火山岩
接觸的圍岩或捕虜體中發生的
小規模極高溫變質作用。
捕虜體（圖源@Wilson44691）
動力變質作用是
在構造作用中產生的強應力下，
岩石發生破碎變形，
同時伴有一定變質結晶、
重結晶作用的變質作用。
其發育常受斷裂構造控制。
（圖源@slideshare.net）
熱氣體及溶液作用於
已形成岩石，
使其產生礦物成分、
化學成分及結構構造變化的
變質作用稱為氣液變質作用。
海底熱液變質作用（圖源@Karla Panchuk）
變質作用方式主要包括
重結晶作用、變質結晶作用、
變質分異和交代作用
及各種變形和碎裂作用等。
岩石中礦物成分在固態下進行重結晶。
重結晶前後，礦物的晶形，
大小排列方式
發生改變，但成分不變。
變化總趨勢是晶粒增大，
變成分子體積較小的礦物。
重結晶作用
變質結晶作用是指
在變質作用的溫度壓力範圍內、
原岩基本保持固態條件下,
新礦物相的形成過程，
同時必有相應的
原有礦物相趨於消失。
變質結晶作用
變質分異作用指
成分均勻的原岩，
經變質作用後，
出現礦物成分不均勻現象
的各種作用。
礦物成分不均勻現象
在變質作用過程中，
原岩化學成分的變化是
一種複雜的物質置換，
稱為交代作用。
這是一種分布廣，
且很重要的成岩和成礦作用。
（圖源@slideplayer.com）
02
變質岩的化學成分複雜多樣。
其首先取決於原岩化學成分，
又與變質作用過程中
某些元素的活動性和
含量變化有關。
（圖源@Geology IN）
研究表明，原岩中所含的
H2O和CO2等揮發組分，
隨變質作用進行，
其成分和含量都會有明顯變化。
（圖源@Sashkin/Shutterstock）
一般情況下，
低溫變質岩含揮發分較高。
隨溫度升高，其含量逐漸減少，
例如在麻粒岩等高溫變質岩中，
(OH)含量通常極低。
麻粒岩（圖源@sciencesource.com）
原岩中某些微量元素，
隨溫度升高，受到變質熱液影響，
也常出現含量明顯變化。
如Cu, Pb, Zn, Ca等
都可變為活動組分，
被變質熱液帶出或帶入。
岩石中
主要造岩元素氧化物的含量
在一般變質作用過程中
並無明顯變化，
如SiO2，Al2O3，Fe2O3等。
因此可將其作為
原岩類型重要判斷標準之一。
變質岩來源於地殼中
已存在的岩漿岩和沉積岩，
因此有不少礦物是三大岩類所共有，
但變質岩的礦物成分比
岩漿岩和沉積岩更為複雜。
長石（圖源@World Atlas）
長石、石英和雲母等
在岩漿岩和變質岩中
均為主要造岩礦物。
若變質岩主要由上述礦物組成，
則需結合其結構構造、
產狀特徵、含量或共生規律，
才能區分。
雲母（圖源@Pascal Terjan）
例如正常岩漿岩中，
石英含量很少超過50%，
而在變質岩中，
它的含量範圍變化極大，
有時可高達95%以上。
石英（圖源@mclanahan.com）
在礦物化學成分方面，
變質岩中礦物與岩漿岩相比
具有許多不同之處。
例如鋁的硅酸鹽
(Al2SiO5)類礦物，
如紅柱石和夕線石等
只出現於變質岩中。
紅柱石（圖源@Ivar Leidus）
一般常見變質岩，
按等化學系列的概念，
可歸納為富鋁系列、長英質系列、
鐵鎂質(基性)系列、
超鐵鎂質(超基性)系列、
碳酸鹽系列五個系列。
富鋁系列一般原岩為
泥質沉積岩，如粘土岩和頁岩等，
其化學成分特徵是富鋁。
這類變質岩的最主要礦物為
雲母、綠泥石、和石英。
綠泥石（圖源@EISCO）
長英質系列的原岩為
含一定量長石的各種砂岩、
中酸性火山岩等，
化學成分基本相當於
中性到酸性岩漿岩。
該變質岩最主要礦物是
石英、酸性斜長石、黑雲母或
綠泥石和黑雲母等。
黑雲母（圖源@James St. John）
鐵鎂質(基性)系列的原岩類型
包括基性岩漿岩、
基性成分的凝灰質硬砂岩等。
故該變質岩常見礦物為
綠泥石、簾石英、
角閃石、輝石等。
角閃石（深色）（圖源@Rob Lavinsky/ iRocks.com）
超鐵鎂質(超基性)系列的原岩
一般為超基性岩漿岩，
及一些特殊成因極富鎂的沉積岩。
出現的變質礦物可能有
滑石、蛇紋石、鎂鐵閃石等。
滑石（圖源@Rob Lavinsky/ iRocks.com）
碳酸鹽系列的原岩為
各種石灰岩和白雲岩等。
該類岩石在升溫變質作用過程中，
除大部分碳酸鹽
經重結晶後仍為主要礦物，
另一部分鈣和鎂則與
其他氧化物組合成各種硅酸鹽和
鋁硅酸鹽，如硅灰石。
硅灰石（淺色）（圖源@Leon Hupperichs）
03
結構構造是變質岩的重要特徵，
常用作變質岩
分類命名的重要依據之一。
例如具有板狀構造的岩石叫板岩；
具有片狀構造的岩石叫片岩等。
板岩（圖源@SlateUSGOV）
變質岩的結構類型繁多，
按成因可分
變余(殘留)結構、變晶結構、
交代結構和碎裂結構四大類。
變余(殘留)結構指在
變質岩中仍保留的原岩的結構。
是由於變質重結晶作用不徹底，
原岩結構特徵部分被保存下來，
如變余礫狀結構、
變余砂狀結構等。
變余(殘留)結構顯微照片（圖源@文獻[2]）
變晶結構指礦物
在固態下重結晶的晶體
在岩石中所形成的結晶質結構，
是變質岩的典型結構之一，
如斑狀變晶結構。
變晶結構顯微照片（圖源@文獻[2]）
交代結構是在變質作用或
混合岩化作用過程中，
由交代作用形成的結構。
根據形態不同可分為
交代假象結構、交代殘留結構、
交代條紋結構等。
交代結構（圖源@文獻[3]）
碎裂結構指在應力作用下，
岩石中的礦物顆粒破碎成
外形不規則的稜角狀碎屑，
碎屑邊緣常呈鋸齒狀，
並常具裂隙、扭曲變形及
波狀消光等現象。
碎裂結構（圖源@文獻[2]）
變質岩構造是指岩石中
各種礦物的空間分布特點和
排列狀態，按其成因可劃分
為如下兩類。
變余構造指變質岩中
仍保留的原岩構造特點。
如由沉積岩所形成的變質岩，
常見變余礫狀結構、
變余砂狀結構、
變余粉砂狀結構等。
變余構造（圖源@baidu.com）
變成構造是指
變質結晶和重結晶過程中
所形成的構造，
在變質岩中佔有重要地位。
千枚狀構造（圖源@SlideShare）
常見的變成構造主要包括
瘤狀構造、板狀構造、
千枚狀構造、片狀構造和
片麻狀構造等。
片麻狀構造（圖源@文獻[4]）
根據礦物組成、
含量和結構、構造，
常見的主要變質岩可分為
板岩類、千枚岩類、
片岩類、片麻岩類等。
板岩是一種岩性較緻密、
通常具有密集的
板狀劈理的岩石。
板岩（圖源@Jonathan Zander）
千枚岩是一種
細粒顯微晶質的變質岩石，
典型的主要礦物組合是
絹雲母-綠泥石-石英。
千枚岩（圖源@EdwardEMeyer）
片岩類主要由
片柱狀礦物(雲母類、綠泥石、
滑石、蛇紋石等)和
粒狀礦物
(長石、石英等)組成。
片岩（圖源@Michael C. Rygel）
片麻岩類主要由石英、
長石及少量暗色礦物
(雲母、角閃石、輝石)
所組成。
片麻岩（圖源@flexiblelearning）
參考資料：
[1] 王仁民. 變質岩石學[M]. 地質出版社, 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] 長春地質學院, 賀同興, 盧良兆,等. 變質岩岩石學[M]. 地質出版社, 1980.
Google Earth、YouTube、GEOLOGY、維基百科、搜狐、百度百科等
轉載至：桔燈勘探
