変成作用
変成作用（Metamorphism）は、地球の内部で既存の岩石が生まれ変わる重要なプロセスです。すでに存在する岩石（これを原岩と呼びます）が、当初とは異なる温度や圧力、あるいは熱水などの流体との化学反応といった環境の変化にさらされることで、その組織や構成する鉱物が変化する作用のことを指します。この作用によって新たに形成される岩石が変成岩です。変成作用の大部分は、地球の地殻内部の比較的深い場所で起こります。
変成作用は、その起こる範囲や原因によって大きく二つのタイプに分類されます。それは、広域変成作用と接触変成作用です。
広域変成作用（Regional Metamorphism）は、地球内部の広範囲にわたる運動（例えば、プレートテクトニクスに伴う造山運動など）によって引き起こされる変成作用です。これにより、地下深部の岩石が広範囲にわたって高温かつ高圧の環境下に置かれ、強い変成を受けます。この作用でできる岩石が広域変成岩です。岩石は強く再結晶し、特徴的な構造を発達させます。例えば、鉱物が特定の向きに規則正しく並んだ「片理（schistosity）」や、縞模様状になった「片麻状構造（gneissosity）」、「縞状構造」などが形成されます。一般的に、比較的高い温度と低い圧力のもとでは片麻岩に特徴的な片麻状構造や縞状構造が、低い温度と高い圧力のもとでは結晶片岩に見られる片理が発達しやすい傾向があります。
広域変成作用は、さらに以下のように細分化されます。
造山帯変成作用: 大陸プレート同士の衝突や海洋プレートの沈み込みといった造山運動に伴って起こります。変成岩の構造が顕著に観察されます。
海洋底変成作用: 中央海嶺や大洋底の地下で、海洋地殻や上部マントルの岩石に起こります。原岩はマフィック岩や超マフィック岩が多く、独特の変成を受けますが、変成岩としての構造（片理など）は発達しないことが多いです。
埋没変成作用: 厚く堆積した岩石層の下部で起こる変成作用で、続成作用と造山帯変成作用の中間的な性質を持ちます。原岩が持っていた堆積構造や岩石組織が一部残っていたり、再結晶があまり進んでいなかったりすることが特徴です。
接触変成作用（Contact Metamorphism）は、地下から上昇してきたマグマが既存の岩石の中に貫入する際に、その熱によって周囲の岩石が焼き固められるように変成する作用です。マグマ体の周囲、通常は火成岩体から数キロメートル以内の比較的限られた範囲で起こります。この作用で形成される岩石を接触変成岩と呼び、代表的なものとしてホルンフェルス（hornfels）が挙げられます。接触変成作用は、熱源である火成岩体に近いほど高温になり、より強い変成を受けます。ただし、広域変成作用に比べて圧力の影響は小さい傾向があります。
上記の主要な分類の他にも、様々な状況で変成作用は発生します。
衝撃変成作用（Impact Metamorphism）: 巨大な隕石が地球に衝突した際に発生する、瞬間的な超高圧と高温による変成作用です。衝撃角礫岩やインパクタイトなどを形成します。
熱水変成作用（Hydrothermal Metamorphism）: 岩石の割れ目などを通って移動する熱水やガスによって引き起こされる局所的な変成作用です。
動力変成作用（Dynamic Metamorphism）: 断層活動など、岩石に物理的な破壊力が働くことによって起こる変成作用です。
* 交代作用（Metasomatism）: 変成作用中に、外部から特定の化学物質が供給されたり、岩石中の化学成分が移動したりすることで、岩石の化学組成が変化する作用です。
温度と圧力は、変成作用を進める上で最も重要な物理的条件です。これらの条件が変化することで、原岩を構成していた鉱物が再結晶したり、新たな種類の鉱物が生成されたりし、結果として岩石の鉱物組成や組織が変化します。特に、温度が高いほど化学反応の速度は速まり、変成作用は効率的に進行します。温度が上昇していく過程で起こる変成作用は昇温期変成作用（Prograde Metamorphism）と呼ばれ、岩石が最も高温に達した時点を温度ピーク（Thermal Peak）と呼びます。温度ピークを過ぎて冷却が始まる過程では、通常は変成反応は終息に向かいますが、水などの流体が十分にある環境では、温度の低下中にも変成作用が起こることがあり、これを後退変成作用（Retrograde Metamorphism）といいます。岩石が経験した温度や圧力の変化の履歴は、温度-圧力図（P-T diagram）というグラフで示されることが多いです。変成岩が形成された当時の正確な温度や圧力を推定するためには、特定の温度・圧力範囲でのみ安定する鉱物（多形鉱物）の存在や、鉱物の化学組成を利用して推定する「地質温度計・圧力計」といった手法が用いられます。
変成作用は、その起こる範囲や原因によって大きく二つのタイプに分類されます。それは、広域変成作用と接触変成作用です。
広域変成作用
広域変成作用（Regional Metamorphism）は、地球内部の広範囲にわたる運動（例えば、プレートテクトニクスに伴う造山運動など）によって引き起こされる変成作用です。これにより、地下深部の岩石が広範囲にわたって高温かつ高圧の環境下に置かれ、強い変成を受けます。この作用でできる岩石が広域変成岩です。岩石は強く再結晶し、特徴的な構造を発達させます。例えば、鉱物が特定の向きに規則正しく並んだ「片理（schistosity）」や、縞模様状になった「片麻状構造（gneissosity）」、「縞状構造」などが形成されます。一般的に、比較的高い温度と低い圧力のもとでは片麻岩に特徴的な片麻状構造や縞状構造が、低い温度と高い圧力のもとでは結晶片岩に見られる片理が発達しやすい傾向があります。
広域変成作用は、さらに以下のように細分化されます。
造山帯変成作用: 大陸プレート同士の衝突や海洋プレートの沈み込みといった造山運動に伴って起こります。変成岩の構造が顕著に観察されます。
海洋底変成作用: 中央海嶺や大洋底の地下で、海洋地殻や上部マントルの岩石に起こります。原岩はマフィック岩や超マフィック岩が多く、独特の変成を受けますが、変成岩としての構造（片理など）は発達しないことが多いです。
埋没変成作用: 厚く堆積した岩石層の下部で起こる変成作用で、続成作用と造山帯変成作用の中間的な性質を持ちます。原岩が持っていた堆積構造や岩石組織が一部残っていたり、再結晶があまり進んでいなかったりすることが特徴です。
接触変成作用
接触変成作用（Contact Metamorphism）は、地下から上昇してきたマグマが既存の岩石の中に貫入する際に、その熱によって周囲の岩石が焼き固められるように変成する作用です。マグマ体の周囲、通常は火成岩体から数キロメートル以内の比較的限られた範囲で起こります。この作用で形成される岩石を接触変成岩と呼び、代表的なものとしてホルンフェルス（hornfels）が挙げられます。接触変成作用は、熱源である火成岩体に近いほど高温になり、より強い変成を受けます。ただし、広域変成作用に比べて圧力の影響は小さい傾向があります。
その他の変成作用
上記の主要な分類の他にも、様々な状況で変成作用は発生します。
衝撃変成作用（Impact Metamorphism）: 巨大な隕石が地球に衝突した際に発生する、瞬間的な超高圧と高温による変成作用です。衝撃角礫岩やインパクタイトなどを形成します。
熱水変成作用（Hydrothermal Metamorphism）: 岩石の割れ目などを通って移動する熱水やガスによって引き起こされる局所的な変成作用です。
動力変成作用（Dynamic Metamorphism）: 断層活動など、岩石に物理的な破壊力が働くことによって起こる変成作用です。
* 交代作用（Metasomatism）: 変成作用中に、外部から特定の化学物質が供給されたり、岩石中の化学成分が移動したりすることで、岩石の化学組成が変化する作用です。
変成作用における温度と圧力
温度と圧力は、変成作用を進める上で最も重要な物理的条件です。これらの条件が変化することで、原岩を構成していた鉱物が再結晶したり、新たな種類の鉱物が生成されたりし、結果として岩石の鉱物組成や組織が変化します。特に、温度が高いほど化学反応の速度は速まり、変成作用は効率的に進行します。温度が上昇していく過程で起こる変成作用は昇温期変成作用（Prograde Metamorphism）と呼ばれ、岩石が最も高温に達した時点を温度ピーク（Thermal Peak）と呼びます。温度ピークを過ぎて冷却が始まる過程では、通常は変成反応は終息に向かいますが、水などの流体が十分にある環境では、温度の低下中にも変成作用が起こることがあり、これを後退変成作用（Retrograde Metamorphism）といいます。岩石が経験した温度や圧力の変化の履歴は、温度-圧力図（P-T diagram）というグラフで示されることが多いです。変成岩が形成された当時の正確な温度や圧力を推定するためには、特定の温度・圧力範囲でのみ安定する鉱物（多形鉱物）の存在や、鉱物の化学組成を利用して推定する「地質温度計・圧力計」といった手法が用いられます。
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