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大理石是一種變質巖，當石灰石經受變質的熱量和壓力時形成。啟東裝飾它主要由方解石礦物（CaCO 3）組成，通常還包含其他礦物，例如粘土礦物，云母，石英，黃鐵礦，氧化鐵和石墨。在變質的條件下，石灰石中的方解石再結晶形成一塊互鎖的方解石晶體。當白云巖受到熱和壓力時，會產生相關的巖石，白云巖大理石。
大多數大理石形成于會聚的板塊邊界，在該板塊的大面積地殼暴露于區域變質作用。當熱的巖漿體加熱近的石灰巖或白云巖時，一些大理石也會通過接觸變質作用形成。
在變質之前，石灰石中的方解石通常為石化化石材料和生物碎片的形式。在變質過程中，此方解石會重結晶，巖石的質地也會發生變化。在石灰石-大理石轉變的早期，巖石中的方解石晶體比較小。在剛破碎的手標本中，當巖石被光照時，它們可能被認作是從其微小的溝面反射的含糖光。
隨著變質的進行，晶體長大并易于識別為方解石的互鎖晶體。重結晶會掩蓋石灰石的原始化石和沉積結構。它還會在沒有形成葉裂的情況下發生，通常在會聚板塊邊界的定向壓力所改變的巖石中會發現葉裂。
重結晶標志著石灰石和大理石之間的分離。暴露于低水平變質作用的大理石將具有比較小的方解石晶體。隨著變質水平的發展，晶體變得比較大。隨著變質程度的增加，大理石中的粘土礦物將變為云母和比較復雜的硅酸鹽結構。
