变质岩：

    地壳内早先形成的岩石（岩浆岩、沉积岩）为适应新的温度和压力条件，在不发生整体熔融的固态前提下，矿物成分和岩石结构发生不同程度的变化，称为变质作用。经历变质作用后形成的岩石称变质岩。变质岩形成后还可经历新的变质作用过程，有的变质岩是多次变质作用的产物。

    虽然岩浆岩和变质岩都是内生地质作用的产物，但两者的形成机制和特征有很大的不同。它们之间的主要区别是：前者主要是从流体相（岩浆）结晶转变成固相（岩石）的降温过程产物；后者主要经历了温度和压力的变化，是从一种固相转变为另一种固相的结晶过程。

    从体积上看，变质岩约占地壳总体积的四分之一（27.4％）。其中最常见的是片麻岩（21.4％），其次为片岩（5.1％）、板岩、千枚岩和大理岩。片麻岩的化学成分大致相当于岩浆岩的中性岩，它是比较典型的、矿物结晶度好（像岩浆岩）、矿物有定向排列习性（条带状、片麻状构造、貌似沉积层理构造）的变质岩（图4-4）。片岩由泥岩或页岩变质而成，由于泥质、粘土质矿物转变成片状云母有良好片理而得名（图4-5）。大理岩是经历了重结晶的石灰岩或白云岩。

    沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用成为变质岩。在地球表面，岩浆岩、变质岩又可以通过风化—搬运—沉积转变成沉积岩；变质岩、沉积岩进入地下深处，在一定的温度压力条件下熔融成岩浆，再经历冷却结晶作用又可生成岩浆岩。因此，在地壳—地幔范围内，三类岩石处于不断循环演化过程中（图4-6，图4-7）。

    （2）地壳的结构

    大陆地壳和大洋地壳在组成和结构上都存在明显差异（图4-7）。大陆地壳的厚度较大，平均为33～35km，但在各处是不均一的。受重力均衡作用的控制，在高山区大陆地壳下部存在山根（mounatin roots），致使该处地壳厚度很大，如喜马拉雅地区和安第斯山地区的地壳厚度分别厚达近80km和70km。

    大陆地壳是否具分层结构，至今尚无统一认识。七十年代以前据地震波速曾认为大陆地壳可分为上、下两层——上层由花岗质和花岗闪长质岩石（硅铝层）组成；下层由玄武质岩石（硅镁层）组成。近二十年来超深钻项目的执行，更精密的地震波研究以及出露地表的地壳剖面观察，发现下地壳的玄武岩层（硅镁层）在空间分布上并不连续，从而动摇了地壳整体均匀的分层概念。近年来对某些大陆地区多种地球物理资料的综合分析和系统的地球化学研究，分辨出上下两层地壳间还存在一个明显的高导低速层，具三分层结构。可见大陆地壳不仅厚度变化大，其结构也是复杂多样的。若按大陆地壳两分的观念进行归纳，上地壳厚度约为8～12km，主要由偏酸性的岩浆岩和沉积岩组成，在不同区域间岩石组成差异大，且岩石类型及岩石变质的程度也不相同；下地壳主要由不同比例的长英质麻粒岩和镁铁质麻粒岩组成，岩石类型相对比较简单，但也是不均一的。

    大陆地壳的总质量几乎是大洋地壳总质量的四倍，因此地壳总的化学成分与大陆地壳成分很接近。大洋地壳中出现的矿物几乎在大陆地壳中都可见到，了解了大陆地壳矿物及分类就不难认识大洋地壳中的矿物。大洋地壳中的岩石类型在大陆地壳中几乎都有分布，因为地质历史中在大洋内形成的岩石，一部分通过构造运动保存于大陆地壳中。

    大洋地壳的厚度及厚度变化均较小，一般总厚为8～10km，最薄处仅1.6km。大洋地壳的结构和岩石类型也比较简单，主体为厚5～8km的玄武质岩石，上有厚约0.5～2km未固结的深海沉积物，大洋地壳被大洋水覆盖（图4-7）。

    大洋地壳中最主要的岩石类型为岩浆岩，其中又以基性火山岩（玄武岩）为主，少量基性—中基性岩墙。此外，在大洋地壳的表层，还常覆盖着不同厚度的，未固结成岩的碳酸质或硅质，泥质沉积物。在基性岩浆岩中，主要矿物是基性斜长石和辉石，及部分角闪石、黑云母，有时还有橄榄石，它们都属镁铁质或钙质硅酸盐。海底火山热液作用结晶的矿物，主要有石英、碳酸盐和各类硫盐、硫化物，还有磷酸盐、卤化物等。海洋沉积作用形成的矿物，主要有各类碳酸盐、磷酸盐、石英、燧石、蛋白石及各类粘土矿物，它们多是简单氧化物或含氧矿物。

    与大陆地壳相比，大洋地壳的化学组成有以下特征：SiO2、Na2O、K2O含量相对偏低；MgO、∑FeO（全氧化铁）、MnO、CaO、TiO2含量相对偏高；离子半径小。与Fe、Mg地球化学性质相似的微量元素，如 V、Co、Ni、Zn、Cd等和重稀土元素含量较大陆地壳高；大离子半径、与 Na、K性质相似的元素，如Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、U、Th等元素和轻稀土元素含量较低。

    在大洋地壳中的基性火山岩以下是变质橄榄岩，有人认为这部分橄榄岩也是大洋地壳的组成部分，但更多的人认为两者的界面即地壳／地幔界面（莫霍面），也就是说变质橄榄岩并不是大洋地壳，而是大洋地幔的组成部分。

    大陆型和大洋型地壳之间，还存在一类过渡型地壳——它们是岛弧和大陆边缘区的总称，一般厚度15～30km，局部最大厚度可以达到80km。过渡型地壳的体积和质量在地壳总体中的份额很小，它们对地壳总体化学成分的影响不大。但在地球演化史以及矿产资源、地质灾害等研究方面有重要意义。

    （3）地球化学分区

    地球的化学组成不仅在铅垂方向上不均一，在地球的上部圈层水平方向上也存在差异。大陆和大洋在化学组成上的差异前面已经分析过，即使同是大陆（如非洲大陆和欧亚大陆）或大洋（如太平洋和印度洋），在铅同位素206Pb／204Pb值等组成上也有差别。这是因为地球形成早期的小星体吸积过程导致原始地幔的化学组成就有不同，而且地球的重力和化学分异是不均衡的，也影响到放射性元素和热能的分布状态不同。再则，同一大陆的不同陆块如华北陆块和扬子陆块在化学组成上也有差异，从而它们各有不同的矿床；在同一陆块的不同构造区由于地质演化历史存在差异，化学组成也会有所不同。因此，提出了地球化学分区的概念，并根据不同层次的差异划分不同级别的地球化学省或区。还应该说明的是，地球物质是不断迁移和运动的，因此许多学者进一步提出时—空地球化学场的概念，揭示元素含量在空间上的分布和演化。这种理论在板块构造演化史研究、成矿作用、成矿预测以及地方病调查和防治等方面都具有重要意义。