השיש הוא סלע מטמורפי, שפירושו 'סלע שהשתנה'. סלעים מטמורפיים נוצרים מחומרים אחרים שכבר קיימים על פני כדור הארץ, המורכבים בעיקר ממינרלים של קלציט או דולומיט. קלציט הוא סוג של סידן פחמתי (CaCO3), והוא מופיע בדרך כלל כגבישים בתוך מטריצת השיש.
במהלך התהליך המטמורפי שיוצר שיש, סלעי המשקע המקוריים, כמו אבן גיר או דולומיט, עוברים חום ולחץ עזים. תנאים אלה גורמים למינרלים שבתוך הסלע להתגבש מחדש ולהסדיר מחדש, מה שיוצר את גבישי הקלציט המשתלבים האופייניים שרואים בשיש.
הגודל, הצורה והסידור של הגבישים יכולים להשתנות כאשר השיש נוצר, בהתאם לגורמים כמו משך ועוצמת התהליך המטמורפי. במקרים מסוימים, הגבישים עשויים להיות גדולים ונראים בקלות, מה שמעניק לשיש מראה גבישי ייחודי. במקרים אחרים, הגבישים עשויים להיות קטנים יותר וארוזים בצפיפות, וכתוצאה מכך מרקם חלק יותר.
הנוכחות של גבישי קלציט בשיש תורמת למשיכה האסתטית שלו ומעניקה לו דפוס וצבע ייחודיים. הקריסטלים יכולים לשקף אור, לייצר ברק אופייני ולשפר את המשיכה החזותית של האבן.
השיש יכול להכיל זיהומים מינרלים בנוסף להרכב המינרלים העיקריים של הקלציט או הדולומיט. זיהומים אלה יכולים להכניס צבעים ודפוסים שונים לשיש, וכתוצאה מכך מגוון רחב של וריאציות אסתטיות. כמה זיהומים מינרלים נפוצים המצויים בשיש כוללים מינרלים חימר, תחמוצות ברזל, נציץ, גרפיט, פיריט וקוורץ.
חשוב לציין שהנוכחות והסוג של זיהומים מינרלים בשיש יכולים להשתנות בהתאם לתנאים הגיאולוגיים הספציפיים ולמיקום שבו נוצר השיש. כתוצאה מכך, סוגים שונים של שיש יכולים להפגין זיהומים שונים, וכתוצאה מכך מגוון רחב של צבעים, דפוסים ומאפיינים.
סלעי חום נוצרים ישירות מלבה או הליבה המותכת של כדור הארץ. השיש נוצר מאבן גיר. במונחים גיאולוגיים, שיש הוא צורה מגובשת של אבן גיר או דולומיט.
חוטבי האבנים משתמשים בהגדרה רחבה יותר - אנו נקרא לצורות המתגבשות של כמה אבנים אחרות גם שיש, מכיוון שיש להן עורקים דומים ולוקחים את אותו ליטוש מבריק באופן שבו לאבנים אחרות לא. הסיבה לכך היא שחותכי אבן עובדים עם שיש כבר אלפי שנים, הרבה לפני שמישהו ידע להבדיל בין סידן פחמתי למגנזיום סיליקט.