Из года в год на земле погибает множество деревьев. Обычно древесные остатки постепенно истлевают, перерабатываясь микроорганизмами. Но если по какой-либо причине доступ воздуха к погибшему дереву перекрыт, то полного окисления не происходит. Деревья могут оказаться под толщей воды, быть засыпаны вулканическим пеплом, оползнем или песками дюн. Законсервированные таким образом стволы и ветви постепенно минерализируются. Опыты показали, что если тонкий срез ветви сосны поместить в раствор железного купороса на несколько дней, то древесина настолько им пропитается, что после сжигания остаётся как бы отливка, повторяющая строение клеток и сосудов ветви. Нечто подобное происходит и под воздействием насыщенных различными минералами грунтовых вод. За миллионы лет минеральные вещества могут полностью заместить всю органическую часть древесины. На сегодняшний день известно более 60 минералов, которые могут замещать древесную ткань. Чаще всего это кремнезёмы и колчеданы. Окаменелая древесина может иметь самые разные цвета. Она бывает жёлтой, розовой, белой, зелёной чёрной, серой, красно-фиолетовой. Узор на спиле повторяет годичные кольца и рисунок сосудов. Иногда образуются пустоты, в которых нарастают кристаллики пиритов, хрусталя, аметистов.

Как происходит процесс окаменения дерева? Сначала дерево оказывается под землей, засыпанное осадком (песок, пепел, глина). Но не каждое дерево начинает превращаться в камень — необходимо, чтобы не было доступа кислорода, иначе дерево начнет портиться и гнить. Затем вода, богатая минеральными веществами и солями, приносит в клетки дерева минералы, и когда целлюлоза и лигнин распадаются, остается камень, который замещает дерево и сохраняет его микроскопическую текстуру. Окаменелое дерево часто встречается в вулканических областях, в которых происходили извержения вулканов в лесных ареалах

Наличие определенных химических элементов, таких как железо, марганец, медь, в окружающей дерево среде во время процесса окаменения придает окаменелому дереву ту или иную окраску из довольно широкого диапазона цветов. Самые яркие цвета получаются, когда в клетку попадают металлы − медь, хром, кобальт, железо. Через несколько миллионов лет целлюлоза и лигнин полностью исчезнут. Их места займут силикаты с примесями. Дерево превратится в камень. Но структура ствола и рисунок полностью сохранятся. Можно будет даже различить годичные кольца.