变质作用的基本概念

变质作用是地质过程中的一种，涉及一系列复杂的物理和化学变化。当已存在的地壳岩石（包括火成岩、沉积岩和早期变质岩）遭受构造运动、岩浆活动或地热变化等地质活动的影响时，它们会进入新的物理-化学环境。为了达到这种新环境下的物理-化学平衡，原有的岩石必须进行改造，这种改造即为变质作用，而形成的新岩石称为变质岩。

变质作用主要表现为岩石中矿物成分和结构构造的改变。通常，非挥发性组分的含量基本保持不变，即变质过程大致为等化学过程。然而，在某些情况下，流体的作用可能导致某些活动性较大的组分的带入或带出；或者在高温条件下，部分熔融作用的发生可能导致少量新生熔体的分离和带出或加入，从而引起原始化学成分的某些变化。

与岩浆结晶作用和沉积作用不同，变质作用的一个显著特点是岩石在整个过程中保持整体性，并且基本处于固相状态。岩石的塑性程度取决于当时的温度、压力和流体条件，以及岩石本身的物理性质。在大多数情况下，岩石中还含有少量的流体相，主要是H2O和CO2，形成流体-岩石系统。

变质作用通常在远高于地表的温度和压力条件下进行（超过150-200℃，0.1-0.2GPa）。变质作用的主要机制是原有矿物的分解、组分的重新聚集或化学反应形成新矿物，这通常被称为变质结晶作用。这些化学反应在较高温压条件下进行，通常能趋近或达到新的平衡状态，形成与新温压条件相适应的稳定平衡组合。

研究表明，岩石系统中的化学反应（变质反应）虽复杂，但仍遵循化学热力学的相平衡原则，因此可以根据它们来研究变质岩中平衡矿物组合与形成时的温压条件之间的关系。同时，变质作用常常伴随着构造变形作用，但两者具有独立性，变形期与变质结晶期在时间上不一定完全一致。

在高温变质地区（温度大于600℃），岩石在变质结晶的基础上常出现部分熔融，形成新的熔体。岩石开始熔融的温度、熔体的成分和数量取决于岩石的总化学成分和矿物成分、当时的温压条件、H2O的饱和程度等因素。

在极低温变质作用中（温度在150-200℃之间），常出现在巨厚沉积柱的底部，其矿物变化与沉积岩的后生成岩作用相似。基性火山岩系中沸石的分解和浊沸石的出现通常被视为进入变质作用范畴的标志。

变质作用与成矿作用之间存在成因联系。原岩中的某些组分在变质作用过程中可以转变成有经济价值矿物原料，而与变质作用有关的溶液还能使含矿建造或已有矿床中有用元素进一步富集成矿或贫化。

变质和变形作用是地壳中固态岩石的物理和化学再平衡过程，也是岩石圈中构造-热事件的表现形式。变质事件在地壳中的时空分布不均匀，变质作用的发生地区通常与板块边缘及其汇聚带有关。

变质作用经历了数十亿年的发展和演化，其特征随地球动力学机理的变化而变化。在地壳演化的两大阶段中，太古宙阶段以高温变质作用为特征，而元古宙以来，变质作用主要出现在板块的聚合和裂解带。