端砚石的形成过程
端砚石属沉积岩，它的原始母岩形成于4亿年前泥盆纪中期。当时肇庆一带以西是海洋，当时大量沉积物聚集在这一地带，古陆风化剥蚀下来的大量泥砂被河水带到滨海岸停下来，按比重和粒级的大小依次堆积成层，从端砚石的原始物质聚集到变成可以制作端砚的端砚石矿，经历了4个阶段。
物质聚集阶段
紫（绿）砚石的原始物质来源于肇庆东南的古陆。风化剥蚀作用将古陆岩石分解成为碎屑物和金属离子，部分矿物如白云母等被水溶解成为胶体，雨水将这些物质搬运到河口三角洲和滨岸，其中呈胶状的泥质则聚集在潮坪区，并与混入胶泥中的少量石英碎屑，有机质及其它铁、镁、钙、硫等元素沉积下来，这就是紫（绿）砚石的母岩物质聚集阶；
深埋成岩阶段
地壳不断地在运动、升降，经过数次反复的物质集后，到了泥盆纪晚期，大约距今3.6亿年上下，肇庆这个地方开始变成浅海，后又经历石炭纪、二叠纪、三叠纪等地质时代的不间断连续下降沉积，中间约经历了1.7亿年，主要沉积物有碳酸盐类、砂，（）等，这时紫（绿）砚石母岩深深地被埋在地下，总厚度达3000--5000米，深埋地下的砚石母岩，初始时，环境温度不高，压力不大，沉积物内的厌氧细菌使有机质腐烂分解，产生H2S、CH4、NH3、CO2等气体，将变价金属元素的高价氧化物还原成低价硫化物，如高价铁（Fe3+）被还原成低价铁（Fe2+），胶泥脱水变成软泥，水的矿化度增高，介质使酸性氧化环境转变为碱性还原环境，在此情况下，胶泥中的物质重新进行分配组合，再经压缩结晶，生成水白云母和白云石等矿物，最终固结为含铁或含铁含砂的水白云母型泥质岩以及以白云石为主的泥质白云岩（绿端石）。 第一、二阶段形成的砚石石品花纹有青花、石眼（原型）、火捺（原型）、天青、鹧鸪斑、黄龙、翡翠纹、彩带、虫蛀（原型）、金星点、同心纹、五彩钉等。
褶皱隆起变质阶段
地质学上所称的变质作用,指的是地壳中的岩石由于受到地壳构造运动,岩浆活动或地壳内热液充填及交代等内动力的影响,以致它们的矿物成分和结构构造（有时甚至还有化学成分）发生了不同程度的变化，这些变化统称为变质作用。肇庆这个位置在距今约2.31亿年的时候，海水退出成为陆地，深埋地下的泥盆纪等地层亦开始上升，并发生断裂。距今约1.44亿年的一次强烈地壳运动（地质学称燕山运动），将泥盆纪等地层褶皱隆起成山，还有深部的岩浆往上涌，使地壳受到强烈挤压，较软的岩石产生劈理、矿物重结晶，如水白云母重结晶为绢云母，含矿物质的岩浆汽水热液沿已破碎的岩石裂隙充填，形成细脉。 这个阶段形成的砚石花纹有蕉叶白、冻、冰纹、冰纹冻、银线、玉带、玉点等。
表生成岩阶段
表生成岩（矿）作用，地质学又称“退后生作用”，是紫（绿）砚石形成的重要阶段，指沉积岩层被地壳运动抬升至地壳表层后，在潜水层层面以上发生的胶结交代，以及其些物质再重新聚集的作用阶段。水的作用和强氧化环境使砚石发生变化，低价铁矿物大部分转为高价铁矿物，如菱铁矿、黄铁矿绿泥石转变为褐铁矿、赤铁矿，钛变为白钛石等，并形成新的砚石花纹，如鸲鹆眼、鸡眼、石皮、金线、铁线、玫瑰紫、铁捺、油涎光、虫蛀、朱砂钉以及绿端石中的木纹、山水纹、水草纹等。
陕西某地金红石浮选精矿的矿物组成分析
陕西某地金红石矿床，原矿二氧化钛品位约6%。金红石的颗粒很细，经过两年多时间多种选矿手段试验，较好的选别效果是采用浮选流程，入选矿样磨矿细度90%通过0.038mm筛孔，获得精矿二氧化钛品位为42%。但仍距国家要求标准（最低75%）甚远。
化学物相分离方法则可分离出含二氧化钛为98%以上的金红石单矿物。那么，究竟是哪些矿物与金红石夹杂在一起呢？经用矿物组成分析方法进行研究，基本上搞清了该样的矿物组成，与金红石一起的是大量的绿泥石和石英，还有少量的碳酸盐、白云母等。根据矿物组成提供的资料，分析矛盾所在，增加了酸浸措施，最后选用了“浮选―酸浸―浮选”的工艺流程，突破了细粒金红石的选矿关，新产品金红石精矿二氧化钛品位达到80%以上，回收率达到75.4%，取得了较好的选矿试验指标，为该矿床金红石的工业利用提供了选矿方法。
（一）原矿组成调查
根据岩矿鉴定，原矿样除金红石外有大量的绿泥石和石英，少量的白云石、方解石、白云母、磁黄铁矿以及很少量的黄铁矿、黄铜矿、磷灰石和榍石等。
试验用的浮选精矿已经过浮选去硫化物工艺。
（二）矿样多元素分析
根据原始矿样的矿物组成，对该样可能存在的元素作了定量分析，结果列于表2.5。
表2.5多元素分析结果（wB/%）
从元素分析结果初步判断，在精矿中存在的矿物有金红石、碳酸盐矿物、白云母（从K2O判断）和磷灰石（从P2O5判断），石英和绿泥石很可能较多地存在。
（三）矿物量分别测定
根据上节判断，按照先易后难，先简后繁的原则进行矿物量测定。
（1）金红石的测定。称取试样0.2g，按第一章测定金红石方法测定。并根据用化学法提取的金红石单矿物，测定在此条件下的溶解率，约为0.60%，计算时做了校正。双样平均结果为TiO2为41.92%。
（2）游离石英的测定。称取试样0.2g，按第一章测定游离石英的方法测定石英含量。双样平均结果为SiO2为23.55%。
（3）磁铁矿的测定。称取试样0.5g，用湿法磁选。磁性部分按闭管法测定氧化亚铁条件溶解矿样，分液分别测定Fe2+和Fe3+。计算得磁铁矿（Fe3O4）状态的铁为0.25%。
（4）磷灰石和碳酸盐矿物的测定。按方解石族碳酸盐矿物物相分析方法的几个条件进行测定，数据列于表2.6。
表2.6 碳酸盐矿物物相分析数据表
从条件A的数据判断，A项的MCa≤MMg+MFe2+，故矿样中无方解石存在，碳酸盐矿物主要是白云石。
从条件B的数据判断，P2O5已定量溶解，即磷灰石已定量溶解。按一般磷灰石组成计，CaO为53%～55%，P2O5为41%～43%，则0.24%的P2O5应配以0.31%的CaO，即磷灰石的矿物量约为（0.24%+0.31%）÷0.96=0.57%（按CaO+P2O5为96%计）。B项的MCa=2.46（按全溶计），其中应扣除磷灰石状态的钙。所以白云石状态的CaO为2.75%-0.31%=2.44%。根据白云石的组成（CaCO3・MgCO3）可推算出白云石状态的MgO为1.75%，配上所需的CO2，可算得白云石的矿物量为8.04%。
条件B中多余的MgO和Fe2+显系绿泥石在此条件下部分溶解所致。
（5）绿泥石和白云母的测定和计算。白云母通常有一定组成（KAl2［AlSi3O10］（OH，F）2）其中K2O为11.8%、Al2O3为38.6%、SiO2为45.2%、H2O为4.5%。值得注意的是在当前具体条件下，K2O是白云母的特征元素，而白云母在盐酸中几乎不溶。
绿泥石主要是由Fe2+、Al3+、Mg2+、SiO2、H2O等组成的硅酸盐矿物。组成波动较大，在当前具体条件下特征是Fe2+较高，它易溶于稀盐酸。
经过一些试验，发现在HCl（1+5）中低温微沸20min，测得Fe2+和Fe3+已定量溶解，说明在此条件下绿泥石已定量溶解。因此就选择这个条件作为绿泥石和白云母的分离条件。
称取试样0.5g在300mL锥形瓶中，加入50mL HCl（1+5），用防氧化装置分解试样。溶解20min后，加塞冷却之，并转入100mL容量瓶中，分取部分分别测定Fe2+、Fe3+、CaO、MgO和Al2O3等，结果列于表2.7。
表中溶于HCl（1+5）项结果包括全部的碳酸盐、磷灰石、磁铁矿和绿泥石等矿物中组分，白云母在此条件下基本不溶。
取全溶K2O结果和A-B项（相当白云母）中Al2O3结果，按白云母组成计算，各得矿物量为3.64%和4.10%，可取其平均值3.87%为白云母矿物量。此矿物量的白云母相应需要 SiO2为 1.75%，从 HCl（1+5）不溶残渣的SiO2结果减去游离石英的量（25.30%-23.55%=1.75%）两者颇为吻合。
表2.7 溶于HCl（1+5）各项组分结果（wB/%）
注：溶于HCl（1+5）的SiO2结果系用差减法算得。
在HCl（1+5）条件下溶解的组分，经扣除了白云石、磷灰石、磁铁矿等后，余下为绿泥石，各项结果（wB/%）为：SiO23.30、Al2O32.20、MgO 2.24、FeO 9.24、Fe2O33.80和H2O 0.58，六项和为21.36%。
因此，白云母的矿物量约为3.9%，绿泥石的矿物量约为21.4%。
（四）矿石中矿物量测定结果
矿石中矿物量测定结果列于表2.8。
表2.8 综合矿物量结果
从表2.8结果可见，浮选精矿中TiO2的品位只能达42%，显然是由于极细粒的石英、绿泥石、白云石等沾污了金红石的表面，从而大大减弱了金红石的浮选性能，使得精矿品位不高。经过酸浸处理后，绿泥石、白云石溶解，金红石显露出它本来的面貌，浮选性能迅即提高。矿物组成分析解决了一般岩矿鉴定很难解决的问题，为选矿试验突破细粒金红石选矿难关创造了重要条件。