历史地质学/变质岩
变质岩是指那些先前存在的岩石（母岩）由于热量和/或压力而发生化学或结构改变的岩石。在这篇文章中，我们将研究变质过程及其对最终岩石的影响。
变质主要有两种类型：接触变质和区域变质。
在接触变质中，岩浆侵入岩石时产生的热量会导致周围岩石发生变质，在由岩浆形成的火成岩周围留下一个晕圈，形成变质岩。
区域变质是由涉及热量和压力的构造事件引起的，它会影响大面积的岩石。
除了这些广泛的分类之外，我们还可以根据变质的等级对变质岩进行分类；它们所暴露的温度。正如我们将看到的，这决定了变质岩所经历的化学变化。变质等级从很低（低于 300°C）到低（300°C - 500°C）到中等（500°C - 600°C）到高（600°C 及以上）。
变质通常会导致构成受影响岩石的矿物的化学变化。例如，在低温下，粘土矿物会转化为绿泥石；在更高的温度下，绿泥石本身也会转化为其他矿物。因此，如果我们发现一块岩石中含有绿泥石，我们就知道它已经经历了低级变质。像这样的矿物揭示了变质等级，被称为指标矿物。
地质学家可以将指标矿物与变质等级相关联，因为在实验室中重复变质过程很简单；也就是说，他们可以取一块非变质岩，使其经受各种温度和压力的变化，然后观察在哪些温度下会形成哪些特征矿物。因此，例如，在页岩中，我们看到一个序列（随着温度升高）从未改变的页岩到含有绿泥石的岩石；然后是黑云母；然后是石榴石；然后是十字石；然后是蓝晶石；最后是硅线石。右边的图片显示了一些嵌入变质岩中的特别大的石榴石。
我们看到相同的序列在空间上排列，当我们接近变质区域的中心时：从未改变的页岩到“绿泥石带”，“黑云母带”，“石榴石带”，“十字石带”，“蓝晶石带”和“硅线石带”。我们可能不会一直到硅线石，这取决于变质中心变质的强度。
当然，这个序列取决于母岩；上面给出的序列是专门针对页岩的，如果我们观察（例如）基性 火成岩，我们会看到一个不同的序列。
在上面关于化学变化的部分，我们处理了母岩由于热量或压力作用于岩石而自身反应的情况。但在接触变质的情况下，我们还可以看到交代作用发生：母岩与侵入 火成岩及其喷发相关的热流体混合和/或反应。
右边的图片显示了一个特别吸引人的矽卡岩例子，它是交代作用的典型产物。
除了化学变化之外，经历变质的岩石还会发生结构变化，例如重结晶、片理和线理。
在重结晶中，岩石的原始结构会随着矿物在高温的影响下重新形成大小相似的互锁晶体而消失。这种现象在沉积岩中最为明显。
因此，例如，石英砂岩会失去其水泥化颗粒的沉积结构，变成石英岩，具有由互锁晶体组成的光滑结构。因此，除了在非常低级的变质等级之外，岩石的任何层理都会被破坏，岩石中包含的任何化石也会被破坏。类似的结构变化会使石灰岩变成大理石，泥岩变成角岩。
当岩石在热量和压力的作用下发生变质时，它们会发生片理，其中层状硅酸盐（如果存在于岩石中）会重新排列，使层状结构与压力方向垂直。右边的图片显示了在显微镜下观察到的片理。
线理是一种类似的现象，它影响链状或双链结构的硅酸盐；链的方向最终也与压力方向垂直。
并非所有的变质岩都会显示出片理或线理：有些岩石根本不含任何层状或链状硅酸盐：例如石灰岩，它会变质成大理石。此外，一些变质岩是由热量形成的，没有明显的压力，就像接触变质通常发生的那样；因此，例如，泥岩在压力下会形成片状的板岩或片岩，在没有压力的情况下会产生非片状的角岩。
片理有几种类型
板状片理是由粘土矿物和绿泥石（由粘土矿物的化学变化产生）等层状硅酸盐的排列造成的。它会导致岩石容易裂解成薄层。
片理是由黑云母和白云母等层状硅酸盐造成的。它们不仅排列起来，而且倾向于与石英等非层状硅酸盐分离，形成一种岩石，这种岩石很容易断裂成比板状岩石更厚的薄片。
最后，我们来谈谈片麻岩。在高级变质阶段，层状硅酸盐倾向于分解，并且会出现深色的链状硅酸盐，例如角闪石和辉石。这些矿物再次与压力方向垂直分离成深色条带，使片麻岩呈现出独特的条纹状外观，如照片所示。
我们如何识别岩石为变质岩？
首先，正如我们所观察到的，我们可以在实验室中再现变质过程。例如，大理石是我们加热石灰岩得到的；石英岩是我们加热石英砂岩得到的；片岩是我们加热泥岩并在压力下得到的。坚持认为变质岩应该由其他尚未发现的过程形成，这似乎是十分荒谬的。（请注意，变质岩的结构排除了它们是沉积岩的可能性，而它们的化学成分通常排除了它们是火成岩的可能性。）
我们还可以观察岩石中的模式。我将举一些关于我们可以从变质理论中做出哪些预测的例子；读者无疑会想到其他例子。
举一个简单的例子：当我们观察一块大理石晕圈时，我们应该期望它被嵌在一个外层石灰岩环中，而不是（例如）砂岩环中，砂岩会与石英岩晕圈一起出现。
再说一次，根据我们的认识，变质岩确实是通过变质形成的，我们不应该（而且我们确实没有）在水平观察岩石序列时，发现未变质岩石和高级变质岩交替出现。相反，正如我们上面所指出的，我们发现同心圆区域的岩石，中心为高级变质岩，逐渐过渡到较低等级的变质岩，直到我们到达未变质的岩石。
如果我们发现像片岩这样的片状岩石，那么根据我们对片岩是由温度和压力产生的解释，我们应该发现压力存在其他证据；我们应该期望发现岩石的层状结构发生弯曲和变形。这正是我们所看到的。
另一方面，如果我们发现角岩，实验室实验表明，角岩需要温度而没有明显的压力（否则它将是片状的），那么我们期望发现（而且确实如此）它形成火成岩周围的晕圈，在火成岩周围以同心圆区域出现逐渐降低的变质等级。
还可以辨别出其他模式：例如，我们不应该期望发现片岩覆盖在石灰岩之上，因为形成片岩的事件也会使石灰岩变成大理石。
总之，我们所分类的变质岩的化学成分和结构，以及它们在地质记录中的排列和与其他岩石的关系，正是我们期望看到的，如果它们确实是通过变质形成的。