变质岩的结构和构造是其重要的特征，但对这两个术语含义的理解一直存在分歧。近来不少研究者将它们视为同义语，并总称为组构(Fabric)进行统一研究。有些学者则认为，结构是以显微镜尺度研究岩石中各种透入性分布的现象;构造是从标本、露头和区域尺度研究这些现象，组构则是结构的同义语。目前他们都侧重于与变形有关组构的研究。我国文献中通常将变质岩中矿物的粒度、形态和晶体之间各 互关系称为结构，而各种矿物的空间分布和排列方式等特点则称为构造，当彼此难以区分时，则通称组构。本书在今后讨论中将显微镜尺度的矿物粒度、形态和晶体彼此关系及与变形有关的矿物定向排列等现象统称为结构，而将标本和露头中由于各种矿物和结构在空间上的排列和配置样式不同所引起的宏观现象则归于构造。同时本章只着重讨论区域变质作用(造山变质作用)和接触变质作用所成岩石的结构构造，而高应变带动力变质作用所成的各种组构将在后文专作讨论。
结构和构造是变质岩分类命名的主要依据之一，如具有明显片麻状构造的变质岩通称片麻岩。变质岩的结构构造一方面决定于原岩类型及其矿物成分和结构构造特征，特别是低级变质岩中两者之间的继承关系更为明显，因此，残留矿物和组构是判断原岩的主要依据之一。另一方面变质岩的组构特征又决定于变质时温度、压力、偏应力和流体等特征以及矿物的形成机理等物理－化学因素，因此它们又是分析判断变质岩成因的极重要依据。此外，组构还能不同程度地记录岩石中变形和变质结晶作用的演化历史及多次变质事件叠加等现象，对变质地质学研究很重要。但应指出，由于控制变质岩组构的因素很复杂，因此，外貌相似的组构可有多种成因。如变质岩中的“斑状结构”可能是变质结晶所成，也可能是晚期交代作用成因，还可能是火成岩原岩中斑晶的残留。所以组构的研究和成因分析必须以区域地质研究为基础，与野外露头、标本及显微镜下观察相结合，与变质岩和矿物的化学成分研究相结合，才能得出较可靠结论。
一、变质岩的结构
变质岩的结构按成因可分两大类，一类是原岩结构的残留，可称为变余结构;另一类是在变形和变质结晶过程中所形成，可通称变成结构。
1.变余(残留)结构
这类结构最易出现于低级变质岩中，因变质温度低，流体的活动性小，化学反应和变质结晶作用不易彻底进行，所以原岩的矿物成分和结构特征常得以部分保存。但其保存程度又与原岩组分的化学活动性和组构特征有关，有时，在较高温变质岩中仍可见有原岩结构的残迹。
在变质沉积岩中最常见是变余砂状－粉砂状结构，通常表现为原岩中长英质碎屑颗粒仍保持其原来砂状形态，但粒间胶结物和基质(泥质、泥灰质、硅质等)则已不同程度变质结晶成绢云母、绿泥石等新矿物(图18－2a)。某些粗碎屑岩虽经较强烈的变质结晶改造，有时仍能见到变余的原岩中砾石，称为变余砾状结构，此时砾石内部的矿物成分可能已强烈改变，但仍可见其较清晰的外形轮廓。
图18－2 变余砂状结构(a)和变余斑状结构(b)
变质火成岩中的变余结构对识别原岩类型更为重要，最常见的如变余斑状结构(图18－2b)，此时岩石主体已变质结晶成新矿物组合，只是一些相对较粗大的斑晶得以保存，常见为长石类矿物，有时其内部已变成细粒新矿物集合体，但原来斑晶的外形轮廓犹存，有时也可见完整保存的原来斑晶。变质基性火山岩中最典型的是变余辉绿结构，此时岩石总体已变质结晶，由细粒角闪石和斜长石等组成，但两者分布不均，反映原来板状斜长石搭成格架，其间为粒状辉石充填的辉绿结构图像，有时还显示变余嵌晶结构。
在变质过程中，各种火山碎屑岩和凝灰质岩石极细的火山灰物质通常都已重结晶成新矿物，但相对较粗的晶屑和岩屑有时得以部分保存，形成各种变余火山碎屑结构，有时虽碎屑内部的矿物成分已被改造，但其外形仍可辨认。
2.变成结构
变成结构是指原岩在变质结晶和变形过程中经过改造后出现的新结构，按其成因可分三大类，即变晶结构、交代结构和变形结构。
(1)变晶结构
变晶结构是指原岩经变质结晶作用所成的新结构，因为它是在固态岩石系统中进行的，新矿物的生长缺乏自由空间，这种情况完全不同于岩浆中矿物的晶出。由于晶体生长过程彼此干扰，结果所成各种矿物多数以不规则他形为主，但也有易于成较自形晶体的矿物，如石榴子石等。由于变质岩中同一世代的新生矿物基本同时形成，彼此平衡共生，所以它们的自形程度不像火成岩中那样决定于结晶顺序，而是取决于矿物在固态系统中的结晶能力，即形成自形晶面的能力。一般来说，矿物的密度愈大，分子体积越小，其结晶力也愈强。将变质岩中矿物按结晶力和自形程度由高到底的顺序加以排列，称为变晶系。Beck(1909)据经验归纳确定的泥质和长英质变质岩的变晶系如下:榍石、金红石、赤铁矿、钛铁矿、磁铁矿、石榴子石、电气石、十字石、蓝晶石、矽线石、硬绿泥石、钠长石、白云母、黑云母、绿泥石、石英、堇青石、正长石、钾微斜长石。但不同化学成分的岩石，其变晶系也不相同;而且矿物自形程度还受原岩中构成该矿物的组分含量及变质作用因素的影响。
由于同一世代的不同变质矿物基本同时形成，所以它们可以镶嵌状共生，或出现互相包裹现象。变质结晶所成的变斑晶一般是与基质矿物同时或稍晚形成，这与火成岩中斑晶先于基质形成的时间关系完全不同。另一方面变质岩中随温压条件的变化，可以出现多期变质作用叠加现象，因此会发育不同世代的矿物共生组合，有时彼此间复杂的反应关系能在结构方面有所反映。
总之，可以从多方面对变晶结构的特征进行研究和描述。
◎变晶的粒度、自形程度和形态:按主要矿物的粒度可分为粗粒(粒径＞2mm)、中粒(2～1mm)、细粒(＜1mm)和微粒(＜0.1mm)变晶。按同一变质岩中各种主要矿物粒度的相对大小，可识别出等粒变晶(图18－3a)———大部分矿物粒度相似;不等粒变晶(图18－3b)———主要矿物的粒度连续变化;斑状变晶(图18－3c)———粒度较细的各种矿物集合体(基质)中含有粒度明显属于另一等级的较大斑状晶体，后者称为变斑晶，常见有石榴子石、十字石、红柱石、堇青石、角闪石、辉石和长石等。按主要组成矿物的自形程度，又可划分为全自形、半自形和他形变晶结构。实际上在变质岩中前两者很少出现，一般都以他形变晶为主，少数变斑晶可为半自形或自形。按主要组成矿的结晶习性和形态，变晶结构又可划分为:粒状变晶结构(图18－4)———岩石主要由一些粒状矿物组成，彼此互相镶嵌，这类结构很常见，有些文献中又称之为花岗变晶结构;鳞片变晶结构(图18－5a)———岩石主要由云母和绿泥石等鳞片状矿物组成，通常它们都定向排列，使岩石呈片状构造;纤状变晶结构(图18－5b)———岩石主要由纤状、长柱状或针状矿物，如阳起石、透闪石和矽线石等组成，它们通常平行排列(图18－5b)或成束状集合体(图18－5d)，有时也可不定向分布，称为交叉结构(图18－5c)。许多变质岩兼有多种不同形态的矿物，所以具有过渡型结构，如鳞片粒状变晶结构、纤状鳞片状变晶结构等等。
按粒状变晶的外形轮廓和彼此间接触面的特征又可进一步划分出若干结构类型:多边形镶嵌变晶结构(图18－4a)---矿物颗粒成多边形，彼此接触线平直，这是它们同时形成，彼此平衡共生的标志。特别是图中所示的三联点样式，更是典型的平衡结构。边界不规则弯曲的镶嵌结构---矿物颗类之间接触线波状弯曲，凹凸不平，这是一种亚稳定结构。齿形镶嵌变晶结构(图18－4b)---矿物颗粒之间接触线为叶片状或锯齿状，又称粒状变晶多缝合结构，它们多见于单一矿物成分的低级变质岩中。从锯齿状边界至多边形边界是变晶生长中趋向平衡的边界调整过程。
图18－3 变晶结构(Raymond，1975;桑隆康改编，2002)
图18－4 粒状变晶结构(Passchier，1990;桑隆康改编，2002)
图18－5 鳞片变晶结构(a)、纤状变晶结构(b)、交叉结构(c)和束状结构(d)
图18－6 筛状变晶结构(Harker，1939)红柱石变斑晶中包裹大量黑云母和石英(单偏光，d=2.6mm)
◎各种矿物变晶之间的包裹关系:变质岩中矿物是岩石在固态下结晶所成，所以较大的变斑晶中常含各种较细粒矿物包裹体，通称为包含变晶结构或变嵌晶结构，在石榴子石、十字石、堇青石和红柱石等矿物中最为常见。当包裹体含量很高，占有主导地位，而变斑晶矿物本身成“充填粒隙”状态时，状似筛眼网格，故称为筛状变晶结构(图18－6)。包含变晶结构具有多种成因，多数情况下包裹和被包裹矿物基本同期或同一变质反应和结晶过程所形成。组分含量低和晶体生长速度慢的矿物可被组分含量高、生长速度快的矿物所包围，成为包裹体。但至少还有其他两种可能成因:①被包裹的是岩石早期另一世代矿物的残留，即由于变质反应不彻底，或反应物中某些矿物相过剩，它们得以保留下来;②变斑晶内部沿显微裂隙发育次生矿物，貌似包裹和被包裹关系，如辉石变斑晶中常见零星分布的次生角闪石。矿物之间包裹和似“包裹”关系的研究对判断变质结晶过程和演化史很重要，但往往又不易正确区分，必须结合地质、岩石学和矿物学资料进行综合研究。
石榴子石等变斑晶中包体还常有各种形式的空间分布和排列，有时包体密集于变斑晶核部，形成环带结构。更常见的是包体定向排列，称为残缕结构(图18－7a)，变斑晶内的片理和基质中的片理方向可一致，也可不一致，有各种复杂关系，这是判断岩石变质结晶和变形作用之间时间先后关系的重要标志。其中最特征的是一种常见于石榴子石中的雪球结构(图18－7b)，其包体排列成“S”形，反映石榴子石晶体的生长和其变形及旋转同时进行。
图18－7 石榴子石中残缕结构(a)和雪球结构(b)
◎各种矿物变晶之间的转变关系:同一变质岩中常发现形成于不同世代的矿物，彼此间存在特定的变质反应，当反应不彻底，未达到完全平衡时，反应物和生成物将在岩石中共存，它们的相互关系表现为一系列反应结构。一般情况下先存在的矿物与新成矿物之间的界线极不规则，呈港湾状，边界线尖角常指向先存矿物。在新矿物中成岛屿状孤立残留体，各残留体间彼此光性方位连续。更特征的是早期矿物具有一种或多种新矿物交生所成的外壳，称为反应边结构或冠状体，常见的如石榴子石晶体被细片状黑云母集合体所环绕，辉石被细粒角闪石所环绕等。图18－8a显示石榴子石(Gt)被蠕状交生的斜方辉石(Opx)和斜长石(Pl)环绕，这种结构称为后成合晶，同时单斜辉石(Cpx)被斜方辉石环绕，说明存在变质反应Gt+Cpx+Q→6Opx+3Pl。当后成矿物或组合完全代替先存矿物时，则出现假象，常见的如角闪石集合体以辉石假象存在，绢云母呈红柱石假象等。
(2)交代结构
这类结构的特点是新形成的矿物与被交代矿物之间接触关系极不规则，它们多见于高温变质岩和混合岩中，其形态和类型复杂多样:当一种矿物被另一矿物单体或几种矿物集合体所取代，但仍保持其原来的外形时称为交代假象结构;当交代与被交代矿物之间的接触线呈极复杂的港湾状时，称为交代蚕蚀结构，通常弧形曲线尖角指向被交代矿物;当被交代矿物在新矿物中成岛屿状孤立分布，彼此消光相同时，称交代残留结构。与各种长石及石英有关的交代结构最常见，如石英呈乳点状交代各种矿物时称为交代穿孔结构，石英呈蠕虫状穿入长石中时称为蠕英结构(图18－9a)，斜长石呈补丁状交代钾长石时形成交代条纹结构(图18－9b)。交代成因的长石等矿物在变质岩中成斑晶出现时称为交代斑状结构，它们和变质成因的变斑状结构及构造岩中的碎斑构造必须注意加以区别。必须指出，交代作用形成的结构，有时与前述各种变质反应结构相似，所以必须查明反应的全部性质，并与岩石在此过程中的化学变化特征相联系，才能加以区别。
图18－8 麻粒岩中的反应边(冠状体)和后成合晶(Harley，1989)
图18－9 交代结构
(3)变形结构(组构)
与构造运动有关的偏应力是区域变质作用的主要因素，所以变形作用对变质岩的结构构造有很大影响，这既表现为显微镜尺度，也表现在标本、露头和区域尺度，故近年不少文献中都总称之为变形组构。变形组构主要表现为区域变质岩中普遍存在的叶理和线理。叶理的主要表现形式为片状矿物或经变形后成板状的长英质矿物的定向平行排列，也可是成分层或岩石中矿物成分和组构不同单元的交互成层，还可以是少量定向的片状矿物分布于无优选方位的基质矿物之中。有些情况下，特别是接触变质岩中，也可以是继承原岩层理静态结晶所成，但多数情况，它是偏应力作用的产物。叶理面或垂直于压应力，或平行于某一剪切面。线理则是柱状矿物或其束状集合的平行定向排列。叶理和线理具有复杂成因，可能包括:①较低温条件下变形时，随基质的流动，刚性的片状和柱状矿物机械旋转;②粒状矿物通过晶内滑移，塑性变形成板状平行排列;③在一群不定向的同种矿物中，那些具有优选方位的晶体能继续生长，其他方位的晶体则不能生长，甚至溶解消失，如一群不定向的黑云母片中，那些(001)面垂直压应力方向的晶体可能得以生长，而(001)面处于其他方位的晶体则消失;④新矿物的成核只限定于某一优选方向(Spry，1969;Winter，2001)(图18－10)。
图18－10 变质岩中矿物优选方位形成机制(Spry，1969)
通常将由变形作用所成，肉眼能分辨矿物成分的叶理称为片理。显微镜下对片理的研究有多方面意义，首先能用以查明岩石所经历的变形期次。图18－11表明存在四期片理(S0、S1、S2、S3)，由(a)→(c)依次S0被S1置换，S1又被S2置换，然后发育一组不太连续的破裂面(S3)。其次根据变斑晶晶内片理(Si)和基质中片理(Se)的方位关系可以判断晶体生长和变形作用的时间关系。一般可分为构造期前或前运动的结晶作用(Pre-kinematicCrystallization)，同构造期或同运动的结晶作用(Syn-kinematicCrystallization)和构造期后或运动后的结晶作用(Post-kinematicCrystallization)。
图18－11 复变质岩石中变晶－变形演化序列的判断(Spry，1969)
Zwart(1973)总结了它们的不同特征。图18－12中上列表示在滑动变形条件下，运动前形成的矿物中Si平直，与Se方位不一致;同运动矿物中Si呈S形;运动后形成的矿物中Si与Se完全一致。中列表示在压扁变形条件下，运动前形成的矿物中Si较紧密，但方位与Se相同;同运动矿物的Si由中心向上下两侧逐渐显现弯曲;运动后矿物则Si和Se完全一致。底列为片理发生褶皱条件下，运动前矿物因在片理未褶皱时生成，故Si平直;同运动矿物Si的褶曲程度，由晶体中心向边缘逐渐加强;运动后矿物则Si的褶皱特征与Se完全相同。根据这些标志可确定图18－11中石榴子石变斑晶形成于引起S1褶皱的构造运动过程中，但在S2片理形成之前。钠长石变斑晶则稍早，出现于S1形成之后，未褶皱之前。
图18－12前运动、同运动和运动后形成的晶体的Si特征
由于造山区域变质作用过程中变质结晶和变形的多期性，某一构造期前形成的矿物在后来的构造运动中，通过晶内和晶界变形将出现各种结构(图18－13)。如晶体的弯曲和波状消光、拉伸和断裂、膝折和褶曲、发育变形双晶和压力影、变斑晶被基质包封等现象。而构造期后形成的矿物晶体的结构特征包括变斑晶晶内片理特征和方位与基质中片理完全一致，矿物无定向，延伸方向与片理不一致，由平直多边形的矿物集合体组成一个褶皱等(图18－14)。
另一方面在断裂带和韧性变形带附近，岩石在强烈的偏应力条件下将出现各种变形现象:在地壳浅部主要表现为脆性变形，形成各种碎裂结构和糜棱结构等;在较深部则通过塑性变形和恢复重结晶作用形成千糜状等结构。有关它们的特征和成因将在第十八章中一并讨论。
图18－13 构造运动前晶体的典型结构(Spry，1969)
图18－14 构造运动后晶体的典型结构(Spry，1969)
二、变质岩的构造
变质岩的构造是指岩石中矿物成分和结构不同部分的空间配置状态。岩石学家的研究范围限于薄片、标本和露头尺度。一般文献中按成因将其分为两大类，即变余构造和变成构造。
1.变余构造
变余构造指未经变质和变形作用彻底改造，从原岩中保留下来的构造。它们在低级变质岩中较普遍存在，最常见的如变质沉积岩中的变余层理、微层理和粒级层等，通常表现为岩石各部分矿物成分或/和粒度不同。有些较高级变质岩中它们仍可隐约残存，如原岩为砂岩与页岩互层，变质后成为长英质粒状岩石和片麻岩及云母片岩相间成层等。变质火山岩中常见的变余构造有变余气孔、变余杏仁、变余枕状、变余流纹和条带状构造等。
2.变成构造
变成构造是指变质结晶和变形作用形成的新构造，它们在变质岩成因研究和分类命名中均占有重要地位。按其特征和成因可分两大类，即定向构造和非定向构造。前者主要包括叶理和线理，后者则以块状构造为代表。
(1)叶理
叶理又称面理，是变质岩的最重要构造要素，构造学家又称之为S面，并在研究工作中按其形成顺序分别标注为S0、S1、S2、S3，等等。岩石学家则从中区分出以下变质岩构造类型。
◎板状构造:页岩等柔性岩石受区域低温动力变质时，常出现一组或几组平整密集的叶理———板状劈理，使岩石外观呈板状。原岩的变质结晶作用极轻微，只有劈理面上偶见少量新生的绢云母、绿泥石等鳞片。
◎千枚状构造:页岩等泥质原岩经强烈变形和较低温重结晶，形成极发育的波状叶理，由肉眼难以分辨的绢云母和绿泥石等显微鳞片变晶组成。叶理面常呈丝绢光泽，并有密集的小皱纹。
◎片状构造:是变质岩中最常的见构造类型之一，主要由各种片状和柱状矿物组成，变晶粒度肉眼能分辨，它们定向排列形成各种形式的叶理，通称结晶片理。片理面或平直，或呈波状，并可有多期片理叠加现象。
◎片麻状构造:岩石中以长英质粒状变晶为主，同时存在次要的、定向排列的片状矿物，后者在前者之间断续分布，即片麻状构造，这也是叶理的一种表现形式。当浅色和暗色矿物分别集中成平整的互层状时，则称条带状构造或层状构造，亦可称为成分层，如它们断续分布时，则成条痕状构造。
(2)线理
线理是由变质岩中各种线状要素平行排列构成的。它是变质岩的一种构造现象，主要用于构造解释。由针、柱、板状矿物或/和其他具有延伸方向的构造要素平行排列所成的线理称为拉伸线理，由叶理面上微褶皱的枢纽平行排列所显的方向为皱纹线理，由两组叶理交线表现出来的方向称为交面线理。
(3)块状构造
块状构造是变质岩中非定向构造的通称，即岩石主要由近等向的矿物变晶组成。它们在空间上随机分布，不显任何方向性，如在某些大理岩和石英岩中所见。
(4)斑点状构造
它们仅见于接触变质初期形成的岩石中，形态和大小不一的斑点在岩石中随机分布，一般肉眼不能分辨其矿物成分。显微镜下可见它们是岩石中铁质或碳质物质的聚集，或为某些矿物雏晶集合体。