昌化雞血石，從其物質組成看是一種主要由呈隱晶或微晶質的地開石組成的岩石。在整塊岩石中，地開石的含量通常可達到85%～95%；此外，還含有呈微晶粒狀或鱗片狀的辰砂[HgS]5%～15%。在某些樣品中還含有不定量的高嶺石和珍珠陶土、葉蠟石[A12 (Si4O10)(OH)2]、硬水鋁石[A1O(OH)]、明礬石[KA13(SO4)2(OH)6]、石英 (SiO2)、黃鐵礦 (FeS2)、褐鐵礦(Fe2O3·nH2O)、輝銻礦(Sb2S3)等。除此之外，有些雞血石(主要是那些所謂的“剛地”和“硬地”雞血石)會含有來自圍岩的凝灰質岩的碎屑或角礫。
人們通常把雞血石的物質組成分為兩大部分：“血”和“地”。“血”由呈隱晶或微晶質的辰砂構成。辰砂微晶的聚集密度愈大，“血”色也愈濃郁，反之則趨淡。研究還發現，“血”色的鮮艷度與辰砂的雜質含量有一定關係；一般情況下，陽離子雜質含量對“血”色的影響不大，而陰離千中硒的含量對“血”色會有較大影響，硒多“血”色從鮮紅色趨向深紅色，再多則變為暗紅色。除“血”以外的其他部分通稱為“地”。根據“地”的物質組成的不同，可將其分為四類：
  (1)基本上全由地開石等含水層狀硅酸鹽組成，並具有較好透明度的稱“凍地”。
 (2)仍基本上由與“凍地”相似的物質組成，但“地”近於不透明的，稱“軟地”。
 (3)除地開石等外還含有一定量明礬石及微晶粒狀的石英等硬礦物者，稱“剛地”。
 (4)若“地”主要由凝灰質岩或其他火山岩的殘塊構成，稱“硬地”。
從化學成分看，昌化雞血石的主要組成元素是硅、鋁和氫、氧；次要元素有汞和硫，以及更少量的鈣、鎂、鉀、鈉，鐵、錳、鈦和極微量的鋅、鉛、銅、銻、磷、碲、硒等。
 
在岩石結構上，雞血石一般為隱晶質的粒狀結構，間或有微晶的鱗片狀結構和微晶的纖維狀結構。
 
在岩石構造上，雞血石的“地”，一般呈緻密塊狀構造，或斑雜狀構造、紋帶狀構造、殘斑狀構造，也常見變余角礫狀構造。而“血”則常見呈脈狀、條帶狀、云斑狀、星點狀、團塊狀、雲霧狀散布于“地”之中。
 
雞血石的顏色一般可分別從“地”和“血”兩個角度來予以評說。在“地”的顏色中昌化雞血石相對比較單一，並以褐黃、灰黃、土黃、黃綠、褐、暗褐、黑、灰黑、灰、淺灰、灰白、乳白等為主。“血”的顏色，總的說來都是紅色，但紅色可有深淺、明暗的變化，因此有艷紅、大紅、暗紅、淺紅、桃紅等的區別。
 
值得注意的是，雞血石的血色通常會隨着曝光時間的增加而逐漸變暗，直至呈鉛灰色，稱為“走血”。產地或產坑不同的雞血石，走血的程度也不完全相同，有的很容易走血，有的能保持較長時間不走血。雞血石為什麼會走血，這是一個至今尚未完全弄清楚的問題。有人認為可能與辰砂中所含的碲、硒元素有關，因為曾經發現含碲、硒相對較高的雞血石似乎更易“走血”。還有人認為可能與辰砂中所含的鋅、鎘元素有關。因為已知辰砂有一種具有相同化學組成的同質異像礦物——黑辰砂，它呈黑色。通常黑辰砂形成于溫度較高的環境里，但若辰砂中含有1.5%的硫化鎘時，黑辰砂就有可能在常溫下形成。所以含鎘高，陽光的照射(溫度升高)就可能促使雞血石中的辰砂轉化成為黑辰砂，於是顏色變暗，發生走血。還有人認為辰砂變暗，即走血，是由於辰砂分解，釋放出自然汞。自然汞為銀灰色，當其覆于辰砂表面，便使辰砂變暗。事實究竟如何，尚有待進一步研究。
 在透明度方面，昌化雞血石多為微透明到不透明，少數半透明，也有極少數可以達到亞透明的程度。另外，由於組成成分上的變異，在同一塊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質上點綴着斑塊狀、條紋狀透明度較好的部分；或者反過來，在透明度較好的“凍”底上，散布着一些透明度不好的不規則石花。
 
雞血石的光澤具有不均勻性，取決于“地”和“血”的分布狀態。“地”的光澤較弱，未加工的料石，多呈土狀光澤；拋光面多呈蠟狀光澤；部分透明度較好的也可具有油脂光澤；少數含有較多石英微晶的，則可具有玻璃光澤。“血”的光澤則較強，一般可呈玻璃至金剛光澤。所以“地”多時光澤弱，“血”多時光澤強。
昌化雞血石的化學穩定性相對較差，這主要是構成血的辰砂具有較強的揮發性，易分解。這正是它會發生走血現象的根本原因。就是那些不易走血的雞血石，只要時間一長，遲早也會分解。此外，辰砂雖然不與硝酸、硫酸起作用，但卻會溶于“王水”(濃硝酸和濃鹽酸以1：3的比例混合而成的強酸)。“地”雖然有一定的抗酸碱腐蝕的能力，但由於其主要組成成分都是一些含水礦物，所以不能耐受高溫，也忌長時間的烈日曝晒。
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