堆積岩や火成岩が、温度・圧力などの影響を受け、もとの岩石とは異なった鉱物組成や組織に変化した岩石を変成岩(へんせいがん)といいます。変成作用の種類によって、広域変成岩、接触変成岩、動力変成岩の３種類に分かれます。

広域(こういき)変成岩――大規模な地殻変動によって、変成作用を受けて形成された変成岩のことで、一般に数10�q〜1,000�q以上連続して帯状(おびじょう)に出現します。広域変成岩ができる場所は、海洋プレートの沈み込み帯など、プレートとプレートの境界の部分です。大分県から四国、紀伊半島、関東まで、総延長約800�qに及ぶ三波川変成帯の結晶片岩を主に展示しています。　
   接触(せっしょく)変成岩――マグマなど高温の物質が岩石に貫入(かんにゅう)し、その熱によって形成された変成岩で、比較的小規模に産出します。展示しているホルンフェルス（松山市産および今治市大三島町産）の近くには、貫入したマグマが花コウ岩として産出します。

動力(どうりょく)変成岩――断層が生じるときなどに高い圧力がかかり、それによって形成された変成岩で、やはり比較的小規模に産出します。展示物はありません。