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和田玉主要是由角闪石族中透闪石、阳起石类质同象系列矿物所组成，其化学通式为Ca2（Mg，Fe）5，Si8022（OH）2，其中Mg、Fe间可呈完全类质同象代替。根据国际矿物协会新矿物及矿物命名委员会批准角闪石族分会的尼克（B．E．Leake）的“角闪石族命名方案”，透闪石与阳起石的划分按照单位分子中镁和铁的占位比率不同予以命名，即：
Mg/（Mg+Fe2+）=0.90—1.00透闪石
Mg/（Mg+Fe2+）=0.50—0.90阳起石
Mg/（Mg+Fe2+）=0.00—0.50铁阳起石
和田玉的主要矿物为透闪石、阳起石，可含透辉石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绿帘石、斜黝帘石、镁橄榄石、粗晶状透闪石、白云石、石英、黄铁矿等。
透闪石一铁阳起石类质同象系列的成分为Ca2Mg5Si8022（OH）2—Ca2Fe5Si8022（OH）2，在多数情况下和田玉是这两种端元组分的中间产物。
从地质科学观点看，和田玉有明确的科学含义。它是指分布于中国昆仑山，有镁质大理岩与中酸性岩浆接触交替而形成的玉矿，有白玉、黄玉、青玉、墨玉等一系列品种，尤以白玉为代表。它的成因、品种在世界软玉中居独特地位，具有典型意义。世界软玉品种单一，且多为碧玉，而和田玉品种多，有世界罕见的白玉，玉质居世界软玉之冠。世界矿床为蛇蚊岩型，与超基性岩有关，而和田玉矿床为非蛇蚊岩型，其成因不是区域变质形成，而是典型的接触变质形成，这些在世界上都是非常独特的。
和田玉是一种由微晶体集合体构成的单矿物岩，含极少的杂质矿物，主要成分为透闪石。其著名产地是号称“万山之祖”的昆仑山中，今新疆和田地区。和田玉产于整个昆仑山北坡长约1300千米，以和田为中心的狭长地带的昆仑山上与河中之玉璞，故又把昆山玉称为“和田玉”。
和田玉是玉石中的高档玉石，而且是中国国石的候选玉石之一。现今和田玉的名称在国家标准中不具备产地意义，即无论产于新疆、青海、辽宁、俄罗斯、加拿大、韩国，其主要成分为透闪石即可称为和田玉。