Окаменелое дерево — продукт замещения древесины деревьев, произраставших в прошедшие геологические эпохи, минералами кремнезёма — халцедоном, опалом, кварцем (псевдоморфоза минералов кремнезема по древесине), с сохранением оригинальной структуры древесины. Нередко видны годичные кольца, сучки, ходы червей. Цвет окаменелого дерева обычно черный, темно-серый, темно-коричневый. Реже встречаются образцы с участками ярко-красного, розового, оранжевого, желтого, фиолетового цветов.

Для процесса окаменения древесины нужно наличие 2 условий: быстрое перекрытие ствола дерева осадочным материалом (песок, глина, вулканический пепел) с созданием бескислородной среды; наличие в осадочных породах насыщенных кремнеземом водных растворов. При этом все органические вещества в дереве замещаются минералами, в первую очередь — халцедоном, кварцем, опалом, а также кальцитом, арагонитом, гидроокислами железа. Такие условия позволяют сохраниться оригинальной структуре дерева с сохранением внешней формы стволов.

Идеальная геологическая ситуация для такого процесса была приблизительно 200 — 240 млн. лет назад на территории современной северо-восточной Аризоны, США. “Petrified forest” – национальный парк в округах Навахо и Апач на Северо-востоке Аризоны (США). Главной достопримечательностью национального парка являются выходы горных пород формации Чинли с обильными находками окаменелых деревьев. В настоящее время “Petrified forest” – крупнейшее в мире месторождение окаменелого дерева уникальных размеров и расцветок. Окаменелое дерево представлено всем возможным разнообразием проявлений: стволами с фрагментами сучков, пнями, брёвнами. Здесь встречаются окаменелые стволы уникальных размеров: длиной до 65 м и толщиной до 3 м.

Главной отличительной чертой окаменелого дерева из Аризоны является цвет – только для дерева с этого месторождения характерна яркая пестрая окраска с преобладанием красных, желтых, фиолетовых цветов. Напротив, типичные для большинства других месторождений темные и серые цвета, для данного дерева не характерны. Другой особенностью месторождения является четко выраженная текстура древесины, хорошо заметная как на поперечных (в первую очередь годичные кольца), так и на продольных спилах.

В позднем триасе (220 – 240 млн лет назад) согласно палеогеографическим реконструкциям территория национального парка “Petrified forest” представляла собой участок приокеанической низменности, окруженный горами с юга и востока и океаном на западе. Климат на данной территории был влажным субтропическим, территория была покрыта лесами. Вероятно, на территории располагались стекающие с гор и впадающие в океан реки и значительной площади озера. Обильный снос водными потоками обломочного материала, и особенно вулканического пепла с соседних гор, обеспечивал быстрое захоронение упавших в воду стволов деревьев под толщей различных аллювиальных отложений. В ходе литификации иловых осадков (превращение рыхлого донного ила в глину и аргиллит), в бескислородной среде под воздействием насыщенных кремнеземом водных коллоидных растворов древесина деревьев постепенно замещалась минералами кремнезема с сохранением оригинальной структуры. Наличие в растворах ионов железа и марганца обеспечило пеструю и разнообразную окраску окаменелому дереву. Избыточная насыщенность водных растворов кремнеземом и элементами-хромофорами (железо, марганец) являлась результатом растворения частичек вулканического пепла.

В раннем палеогене (около 60 млн. лет назад) в ходе тектонических движений плато Колорадо (на котором и расположен национальный парк) начало постепенно подниматься. По мере подъёма возрастала интенсивность процессов эрозии и выветривания, в результате чего и были вскрыты слои осадочных горных пород формации Чинли с многочисленными проявлениями окаменелого дерева.