天坛砚石属于粉砂质泥质岩, 其主要的矿物成分为绢云母、绿泥石、石英、白云石和黄铁矿等。据地质学家考证，属寒武纪时代，盘谷曾是海湾，后因地壳变动隆起为山脉。海水中大量泥灰沉积物在长期高压之下逐渐形成今天的砚石。金线、玉带的主要矿物质成份是绿泥石和方解石，金星墨斑是银白色绢云母和黑云母，即所谓“端石有眼，盘石有线”。