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利用红外光谱发现玛瑙中主要成分为二氧化硅,另外还含有少量的水。利用激光拉曼对玛瑙光片进行原位检测,发现玛瑙中心纯的玉髓与石英振动光谱基本不存在差异,而条带区域的玉髓层中检测到一种较近被发现并命名的微晶二氧化硅矿物——斜硅石(moganite),其特征拉曼光谱峰位在505cm-1附近,条带区的石英中未见斜硅石。通过对比不同区域点位的光谱,发现斜硅石在玛瑙中的分布不均匀,其一般与玉髓共生,但玛瑙中心玉髓中未发现斜硅石表明斜硅石产生的条件比玉髓更苛刻。正交镜下观察发现玛瑙中有多种二氧化硅矿物的形态,玉髓与斜硅石很难区分,基本上以纤维状、鳞片状和球粒状出现,纤维一般成束状,相互平行或成小角度相交,也可以在细小颗粒周围呈放射状分布,平行纤维延伸方向与条带垂直,表而显示韵律性的湮灭。玛瑙中不透明的有色条带可以由细粒石英组成,也可以由玉髓组成,有色玉髓带的晶粒尺寸要比无色玉髓层的更小。从玉髓纤维与条带石英的过渡生长关系可推出玛瑙是由外缘向中心方向生长。扫描电镜下玛瑙内部大多显示微小球晶和片状,并未显示出显微镜下所见到的纤维结构,另外还发现了前人提到的“片刃状”(plate-edge like)结构；发现了许多气孔以及几处弯曲薄膜,推测玛瑙形成过程中层存在水汽的蒸发过程。在背散射图像下玛瑙表面看不到环带,且亮度均匀,表明其成分差异很小,对一些微小包体进行能谱扫描,发现了Cu、Fe等金属氧化物以及K、Na、Ca、S、Cl等元素构成的物质,可能指示玛瑙形成于流体环境中。原子力显微镜下观察到可能为斜硅石的四棱锥状的簇形形貌,具有一个对称而,表面高度显示左高右低,其棱边表现出平行纤维的聚合,并显示纤维由球粒生长而来的趋势。电子探针数据显示除siO2外,玛瑙的化学组分中一般还存在K、Na、Al、Ca、Fe等元素,其中玉髓比石英中存在的AI元素含量明显更高,这体现不同的微晶Si02变体形成环境的变化,以及AI等元素对微晶二氧化硅矿物的形成具有重要的制约和控制作用。本文研究的玛瑙虽处于沉积环境中,但其并非是简单的硅质碎屑固结而成,而可能是在富晶质且部分聚合二氧化硅的溶液中形成,玛瑙条带的形成与类自组织结晶过程相关,其结晶过程处于震荡不均衡的环境中,受多种因素影响,因而整个形成过程非常复杂。玛瑙的对玛瑙雨花石物质组成和微观结构形貌的观察讨论,填补了国内对玛瑙系统矿物学研究的空白,同时详细介绍了目前国内仍未被人所了解的新二氧化硅变种——斜硅石；探讨玛瑙环带的形成过程,对于人造宝石以及微细或纳米级硅材料的制备、工艺处理和综合开发利用具有重要的科学和经济意义。