紫水晶洞的形成，可分兩個階段：
一、岩漿噴出地表冷卻後留下孔洞
巴西玄武岩內的晶洞通常呈直立狀，外型酷似煙囪、圓柱體或管狀物，晶洞底部向上微凹，多數頂端呈圓球狀。這些晶洞總是向上並行排列，主要是比周圍介質更低密度和黏度之液體上升的結果，並且從底部到表層的黏滯性有逐漸增加的現象。一般在岩漿內會溶解水份、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等揮發性成分，當岩漿經裂隙往上竄升時，岩漿內揮發成分的溶解度會降低，此時，揮發性物質便會析出，形成氣泡。因此，一旦岩漿噴出地表冷凝成岩石後，原有氣泡所佔的空間，便形成孔洞。然而，巴西玄武岩內的孔洞相當大，動輒有如人體般大小，這是無法單從玄武岩岩漿內之揮發性成分所造成的。因此，有些學者認為可能是炙熱的熔岩流流經較大水體，這些水體提供了大量揮發性成分所致。
二、孔洞內結晶次生礦物
從晶洞內礦物的疊置關係，可清楚推斷彼此間的形成先後。晶洞內礦物形成的先後順序，大致為：1. 暗綠色綠鱗石薄層；2. 帶狀瑪瑙層；3. 透明至乳白色石英；4. 淡紫色至深紫色的紫水晶。在紫水晶表面偶而可見更晚期的方解石及金黃色至褐黃色的鐵礦最為常見。
過去學者曾對晶洞最外層的綠鱗石進行鉀―氬同位素定年，得知紫水晶結晶的時間，大約是洞穴形成之後4千萬至6千萬年發生。一般洞穴充填所需的時間是以百萬年來計算的，而結晶溫度大概是低於200℃。至於充填晶洞的液體一般相信天水乃是礦化溶液的來源。
在世界各地之玄武岩晶洞內不乏許許多多的次生礦物，例如印度的洞穴盛產沸石類礦物，而澎湖群島玄武岩以產文石 著稱。各地晶洞之次生礦物種類並不相同，主要是受到地下水流經的地層特性，以及礦物的結晶溫度有關。巴西水晶洞內形成之瑪瑙、石英和紫水晶等礦物所需的大量矽元素，研判是源自玄武岩內的間隙玻璃，地下水與這些物質作用，並將矽溶入水體中。
一般民眾對紫水晶晶洞並不陌生，它常被放置於櫥櫃或案桌上，作為觀賞或招財之用。紫水晶也被切割、琢磨成飾品，並被選為2月生日石，是石英家族中知名的寶石品種。此外，有些紫水晶被加熱至550℃時，顏色會從紫色轉變為黃色，因為黃水晶的產量稀少、價格昂貴，所以經過加熱處理的紫水晶洞常被充當黃水晶晶洞來販售。如前所述，紫水晶對岩漿活動的直接產物―玄武岩而言，是後來才形成的次生礦物，但是它以地下水為媒介，藉由水與玄武岩等物質的作用，最後將美麗的晶體棲身於玄武岩孔洞內。
紫水晶也稱作紫石英，多半產於烏拉圭與巴西，而紫水晶形成主因是控於玄武岩熔岩流是否能容易產生含礦流體與孔隙。採礦過程是工人利用鐵鎚等工具，尋找形狀類似筍狀的水晶筍再做處理，工人會鑽洞觀察水晶筍內部確認是否完整，再送去切割工廠進行對半切割與打磨拋光，最終就會是我們市面上看到的晶洞。
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