变质岩是三种天然石材中数量最少的一种。如前文所述，变质岩通过其他母岩在地壳的深层转化形成。因此，每种母岩——无论是沉积岩还是岩浆岩，都有相应的变质岩。表1.2.1展示了最重要的成对石材。

同一种母岩在不同地壳深度会形成不同的变质岩（图1.2.4） ，因为每一种深度形成的矿物共生次序不同。这种矿物相转换只发生在固液共存态。在熔化开始之前，变质条件的温度能达近1 000 ℃，压力大于6 kbar。如果石材极其干燥的话，在这样的条件下也不会熔化。

最著名的变质岩为大理岩和片麻岩，前者来自石灰岩，后者来自岩浆岩（正片麻岩）或者沉积岩（副片麻岩）。经常被用作屋顶或外墙立面材料的黑色泥质板岩为浅变质岩，以易于切割而闻名。许多绿片岩亦是如此，在阿尔卑斯山区常被用作绿色屋顶石板瓦。

表1.2.1　母岩及其对应的变质岩

除了大理岩外，变质岩的保存并不是什么大问题。片麻岩带有平行纹理，具有优势方向，故不适合制成大块石材以供雕塑用。板岩也因其易于切割而常被用作板岩瓦或石料。某些泥质板岩和绿片岩尤其适合做屋面瓦，因为其不但易于切割而且抗冻性能好。在局部地区，页岩也偶尔被用作雕塑石材。但其具有层状特质，且孔隙度低，因此该石材在保存上也面临特殊的挑战。(www.daowen.com)

图1.2.4　变质岩举例

在保护研究领域主要的变质岩就是大理岩。自古以来，大理岩就广泛用于最为珍贵的雕塑中。其结构均匀，同时颗粒小，很适于制作最精致的雕塑的细节。刚开采出来的大理岩结构十分紧密，其总孔隙度约占体积的0.1 %～0.5%，风化状态下可达2%～3%。

刚开采的大理岩，其方解石晶体在各个方向上都相互咬合。它们之间平行的边界面有细微的、直径约10 μm的孔隙。大理岩的风化现象主要由方解石晶体特殊的物理特性决定。方解石晶体平行于其c轴的热膨胀系数a为+26×10-6 /K，垂直c轴的热膨胀系数a为-6×10-6 /K。其受热时沿c轴方向膨胀，沿垂直于c轴方向收缩。因此，方解石晶体在温度变化时，c轴方向的结构应力变大，垂直于c轴方向的孔隙直径扩张。实验室已测得，任何温度改变都会导致其结构的不可逆形变。若孔隙中比较潮湿，那么形变甚至更大，造成的结构损坏也更为明显。

若大理岩持续受到上述压力，则会导致结构彻底瓦解，然后出现所谓的糖粒状粉化剥落，结构受损至可以用手毫不费力地将表面的方解石颗粒抹下来。若大理岩雕像损坏十分严重，稳定性也就不复存在。当然，结构压力的大小与大理岩内部方解石晶体的走向有关。若c轴分布不规则，那么各向异性膨胀的破坏影响较小；反之自然较大。

在超声波速检测的帮助下，能很好地追踪大理岩的结构变化。新开采的大理岩超声波速在5～6 km/s。特别优质的大理岩品种的超声波速甚至能超过6 km/s。若有持续发展的结构松动，其超声波速会根据损坏规模下降到3 km/s以下。严重损坏的大理岩的超声波速甚至只有1.0～1.5 km/s，超声波速在这个范围的大理石劣化已经很严重，随时可能崩解。