昌化鸡血石，从其物质组成看是一种主要由呈隐晶或微晶质的地开石组成的岩石。在整块岩石中，地开石的含量通常可达到85%～95%；此外，还含有呈微晶粒状或鳞片状的辰砂[HgS]5%～%。在某些样品中还含有不定量的高岭石和珍珠陶土、叶蜡石[A12(Si4O10)(OH)2]、硬水铝石[A1O(OH)]、明矾石[KA(SO4)2(OH)6]、石英 (SiO2)、黄铁矿 (FeS2)、褐铁矿(Fe2O3·nH2O)、辉锑矿(Sb2S3)等。除此之外，有些鸡血石(主要是那些所谓的“刚地”和“硬地”鸡血石)会含有来自围岩的凝灰质岩的碎屑或角砾。
人们通常把鸡血石的物质组成分为两大部分：“血”和“地”。“血”由呈隐晶或微晶质的辰砂构成。辰砂微晶的聚集密度愈大，“血”色也愈浓郁，反之则趋淡。研究还发现，“血”色的鲜艳度与辰砂的杂质含量有一定关系；一般情况下，阳离子杂质含量对“血”色的影响不大，而阴离千中硒的含量对“血”色会有较大影响，硒多“血”色从鲜红色趋向深红色，再多则变为暗红色。除“血”以外的其他部分通称为“地”。根据“地”的物质组成的不同，可将其分为四类：
(1)基本上全由地开石惮水层状硅酸盐组成，并具有较好透明度的称“冻地”。
(2)仍基本上由与“冻地”相似的物质组成，但“地”近于不透明的，称“软地”。
(3)除地开石等外还含有一定量明矾石及微晶粒状的石英等硬矿物者，称“刚地”。
(4)若“地”主要由凝灰质岩或其他火山岩的残块构成，称“硬地”。
从化学成分看，昌化鸡血石的主要组成元素是硅、铝和氢、氧；次要元素有汞和硫，以及更少量的钙、镁、钾、钠，铁、锰、钛和极微量的锌、铅、铜、锑、磷、碲、硒等。

在岩石结构上，鸡血石一般为隐晶质的粒状结构，间或有微晶的鳞片状结构和微晶的纤维状结构。

在岩石构造上，鸡血石的“地”，一般呈致密块状构造，或斑杂状构造、纹带状构造、残斑状构造，也常见变余角砾状构造。而“血”则常见呈脉状、条带状、云斑状、星点状、团块状、云雾状散布于“地”之中。

鸡血石的颜色一般可分别从“地”和“血”两个角度来予以评说。在“地”的颜色中昌化鸡血石相对比较单一，并以褐黄、灰黄、土黄、黄绿、褐、暗褐、黑、灰黑、灰、浅灰、灰白、乳白等为主。“血”的颜色，总的说来都是红色，但红色可有深浅、明暗的变化，因此有艳红、大红、暗红、浅红、桃红等的区别。

值得注意的是，鸡血石的血色通常会随着曝光时间的增加而逐渐变暗，直至呈铅灰色，称为“走血”。产地或产坑不同的鸡血石，走血的程度也不完全相同，有的很容易走血，有的能保持较长时间不走血。鸡血石为什么会走血，这是一个至今尚未完全弄清楚的问题。有人认为可能与辰砂中所含的碲、硒元素有关，因为曾经发现含碲、硒相对较高的鸡血石似乎更易“走血”。还有人认为可能与辰砂中所含的锌、镉元素有关。因为已知辰砂有一种具有相同化学组成的同质异像矿物——黑辰砂，它呈黑色。通常黑辰砂形成于温度较高的环境里，但若辰砂中含有1.5%的硫化镉时，黑辰砂就有可能在常温下形成。所以含镉高，阳光的照射(温度升高)就可能促使鸡血石中的辰砂转化成为黑辰砂，于是颜色变暗，发生走血。还有人认为辰砂变暗，即走血，是由于辰砂分解，释放出自然汞。自然汞为银灰色，当其覆于辰砂表面，便使辰砂变暗。事实究竟如何，尚有待进一步研究。
在透明度方面，昌化鸡血石多为微透明到不透明，少数半透明，也有极少数可以达到亚透明的程度。另外，由于组成成分上的变异，在同一块石料上也常常可以看到不同的部分有不同的透明度；也有的在不透明的底质上点缀着斑块状、条纹状透明度较好的部分；或者反过来，在透明度较好的“冻”底上，散布着一些透明度不好的不规则石花。

鸡血石的光泽具有不均匀性，撒于“地”和“血”的分布状态。“地”的光泽较弱，未加工的料石，多呈土状光泽；抛光面多呈蜡状光泽；部分透明度较好的也可具有油脂光泽；少数含有较多石英微晶的，则可具有玻璃光泽。“血”的光泽则较强，一般可呈玻璃至金刚光泽。所以“地”多时光泽弱，“血”多时光泽强。
昌化鸡血石的化学稳定性相对较差，这主要是构成血的辰砂具有较强的挥发性，易分解。这正是它会发生走血现象的根本原因。就是那些不易走血的鸡血石，只要时间一长，迟早也会分解。此外，辰砂虽然不与硝酸、硫酸起作用，但却会溶于“王水”(浓硝酸和浓盐酸以1：3的比例混合而成的强酸)。“地”虽然有一定的抗酸碱腐蚀的能力，但由于其主要组成成分都是一些含水矿物，所以不能耐受高温，也忌长时间的烈日曝晒。
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