雨花石的形成之一——火山喷发与气热液充填
大约距今1亿多年（中生代）南京及周边地区曾发生大规模的火山喷发。当熔岩在冷却过程中，残留的火山气液体充填已凝固的火山岩中气孔或裂缝中形成玉髓、碧玉、玛瑙等矿物。
雨花石的形成之二——风化剥蚀
含玛瑙等矿物集合体的火山岩层，经历地壳抬升，断裂活动，山间河流形成，加之阳光、雨水以及植物根劈等风化作用，使含玛瑙的火山岩以及更老的地层的岩石分崩离析成为破碎的岩块。
雨花石的形成之三——河流的搬运
山间小溪、河水上游向下游流动时，水的力量会冲刷河底和岩岸的沙石（称为侵蚀作用），河水把砂石带去（称为搬运作用），在搬运过程中砂石经滚动、互相碰撞、磨圆而成鹅卵石，雨花石就是一种鹅卵石。
雨花石的形成之四——河流沉积
山间溪流到相对低凹地，成了汇水盆地。此时水面较宽，水量增多，河曲发育，流速较缓，搬运下来的沙石堆积河流边部或中心沙滩或支流的滞留地带。地壳抬升，河流干枯，砂砾层压实成了如今的含雨花石的砂砾岩层。
所以雨花石形成一半的功劳是水的作用。如果玛瑙矿物形成约距今亿年，而沉积成卵石状玛瑙，大约在2300万年到1000万年之间（新近纪）。这样算起来南京的雨花石生命经历了亿年。
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