什么是变质作用
变质作用是指先已存在的岩石受物理条件和化学条件变化的影响，改变其结构、构造和矿物成分，成为一种新的岩石的转变过程。变质作用绝大多数与地壳演化进程中地球内部的热流变化、构造应力或负荷压力等密切有关，少数是由陨石冲击月球和地球的表面岩石所产生。变质作用是在岩石基本上保持固体状态下进行的。地表的风化作用和其他外生作用引起岩石的变化，不属于变质作用。
早在19世纪60年代，欧洲的一些地质学家就发现有些沉积岩逐渐过渡为矿物成分和结构构造都不同于原来岩石的地质现象。在野外观察，发现沉积形成的页岩变成了云母片岩，原来的黏土矿物变成了新生成的白云母和绿泥石。但是在这些被改变的岩石中，还可以找到原来岩石残余的一些特征，比如有层理，甚至可以见到化石残片。于是，1883年英国学者莱伊尔在他的著作《地质学原理》一书中，首创“Metamorphism”一词，提出了变质作用的概念，泛指人们观察到的岩石变质现象。
在地壳形成发展过程中，早先形成的岩石，包括岩浆岩、沉积岩和先形成的变质岩，为了适应新的地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生矿物成分、结构构造的重新组合，甚至包括化学成分的改变，这个变化过程称为变质作用。当然，由于变质作用形成的岩石就称为变质岩。
从太古代至现代，都有变质作用发生。在非洲和前苏联测得侵入变质岩中的岩浆岩的年龄为35亿年，在中国的冀东地区测得斜长角闪岩的年龄为35亿年，在格陵兰测得变质岩的年龄为38亿年，说明在太古代时期，已有变质作用发生。在现代岛弧底部和大洋中脊，由于有较高的地热梯度，也正在发生变质作用。
变质作用的方式
主要包括下列几种：
①重结晶作用：指在原岩基本保持固态条件下，同种矿物的化学组分的溶解、迁移和再次沉淀结晶，使粒度不断加大，而不形成新的矿物相的作用。例如，石灰岩变质成为大理岩。
②变质结晶作用：指在原岩基本保持固态条件下，形成新矿物相的同时，原有矿物发生部分分解或全部消失。这种过程一般是通过特定的化学反应来实现的，又称为变质反应。在矿物相的变化过程中，多数情况下岩石中的各种组分发生重新组合。在变质结晶作用中形成新矿物相的主要途径有脱挥发分反应、固体—固体反应和氧化—还原反应等。变质岩中新矿物相的出现首先受变质反应过程中物理化学平衡原理的控制，其次受化学动力学有关原理的控制。
③变质分异作用：指成分均匀的原岩经变质作用后，形成矿物成分和结构构造不均匀的变质岩的作用。例如，在角闪质岩石中形成以角闪石为主的暗色条带和以石英质为主的浅色条带。
④交代作用：指有一定数量的组分被带进和带出，使岩石的总化学成分发生不同程度的改变的成岩成矿作用。岩石中原有矿物的分解消失和新矿物的形成基本同时，它是一种逐渐置换的过程。
⑤变形和碎裂作用：在浅部低温低压条件下，多数岩石具有较大的脆性，当所受应力超过一定弹性限度时，就会碎裂。在深部温度较高的条件下，岩石所受应力超过弹性限度时，则出现塑性变形。
影响变质作用的因素
主要是温度、压力和具有变质作用与变质岩学活动性的流体等。温度的改变一般是引起变质作用的主要因素，多数变质作用是在温度升高（一般温度范围为200℃～900℃）的情况下进行的。热能主要有两种来源：地壳中放射性同位素衰变释放的和深部重力分异产生的。
变质作用的压力范围一般为0～109帕。根据物理性质，压力分为两种。一种是静压力，具有均向性，又分为负荷压力和流体压力。负荷压力指岩石在地壳一定深度所承受的上覆岩层的重力，其数值随深度而增加。流体压力指变质作用中岩层内存在的少量流体的压力。一般情况下，变质作用中流体压力等于负荷压力，少数情况下，两者不相等时，则流体压力起独立作用，成为控制脱水和脱碳酸盐化等变质反应的主要因素。另一种是应力，这是一种侧向压力，通常和地壳活动带的构造运动有关。一般地，应力在地壳浅部较强，深部则减弱，表现为对岩石和矿物的机械改造，岩石变形、板状劈理、碎裂构造都与应力有关。应力还能通过多种途径加速变质反应和重结晶作用。
在变质作用中，岩石中常存在少量流体相，且随变质程度的加强而减少。流体相的成分以水和二氧化碳为主，可含有其他易挥发组分。随着温度和压力的增大，其活动性也随之增强，一般可以起溶剂作用，促进组分溶解，并加强其扩散速度，从而促进重结晶和变质反应，也可以直接参与水化和脱水等变质反应。上述变质作用因素不是孤立存在，通常是同时出现、互相配合又互相制约。此外，时间也是一个重要因素。
关于变质作用中温度和压力的上下限，大多数学者认为在流体存在时，变质作用的高温限为700℃～900℃，在无水的情况下，温度可能还要高些。关于低温限，各家说法不一，为150℃～200℃。
变质类型
变质作用的分类各家不完全一样，有的侧重于地质特点，有的侧重于物理化学条件，有的侧重于矿物组合和变形作用所产生的结构构造特点。合理的分类应是一个综合分类，既要考虑变质作用形成时的大地构造环境，又要以反映热流变化的变质相和变质相系为基础。
变质作用根据变质岩系产出的地质位置、规模和变质相系，同时考虑大多数人的习惯分法，可把变质作用分为局部性的和区域性的两大类别。局部性的包括下列类型。
1.接触变质作用
一般是在侵入体与围岩的接触带，由岩浆活动引起的一种变质作用。通常发生在侵入体周围几米至几千米的范围内，常形成接触变质晕圈。一般形成于地壳浅部的低压、高温条件下，压力为107～3×108帕。近接触带温度较高，从接触带向外温度逐渐降低。接触变质作用又可分为2个亚类：
①热接触变质作用：指岩石主要受岩浆侵入时高温热流影响而产生的一种变质作用。定向应力和静压力的作用一般较小，具有化学活动性的流体只起催化剂作用，围岩受变质作用后主要发生重结晶和变质结晶，原有组分重新改组为新的矿物组合并产生角岩结构，而化学成分无显著改变。
②接触交代变质作用：在侵入体与围岩的接触带，围岩除受到热流的影响外，还受到具有化学活动性的流体和挥发分的作用，发生不同程度的交代置换，原岩的化学成分、矿物成分、结构构造都发生明显改变，形成各种夕卡岩和其他变岩石，有时还伴生有一定规模的铁、铜、钨等矿产以及钼、钛、氟、氯、硼、磷、硫等元素的富集。
2.高热变质作用
指与火山岩和次火山岩接触的围岩或捕虏体中发生的小规模高温变质作用。其特点是温度很高，压力较低和作用时间较短。围岩和捕虏体被烘烤退色、脱水，甚至局部熔化，出现少量玻璃质，有时生成默硅镁钙石、斜硅钙石和硅钙石等稀少矿物。
3.动力变质作用
指与断裂构造有关的变质作用的总称。它们以应力为主，有的伴有大小不等的热流，可分为3个亚类：
①碎裂变质作用：当岩层和岩石遭受断层错动时发生压碎或磨碎的一种变质作用，也有人称为动力变质作用（狭义的）、断错变质作用或机械变质作用。一般常发生于低温条件下，重结晶作用不明显，常呈带状分布，往往与浅部的脆性断裂有关。