化學成分特征為W(SiO 2)不飽和-飽和(45% ~ 52%)，貧堿(W (K2O+Na2O) < 5%)，富鈣、富鋁、富鐵[W (Cao) 6% ~ 10%，W (Al2O3) 10%。色比70 ~ 90，顏色較暗，多為黑色、深紫色、深綠色。
2.礦物成分
玄武巖的典型礦物組合是基性斜長石、輝石和橄欖石。次生礦物為角閃石或黑雲母、堿性長石和應時；副礦物為磁鐵礦、磷灰石和鈦鐵礦。
斜長石以拉布拉多為代表，斑晶中可見斜長石甚至鈣長石。基質以中長石為主，有時也有中長石。基質中的數和斑晶中的數(即壹個分子的值)相差10 ~ 20。斜長石常具有高溫的特點，有鈉長石律、濱鈉長石律和鈉卡復合律孿晶。斑巖斜長石有時相互聚集形成聚合斑巖，偶見條帶；斑晶中部分斜長石具有熔坑結構(礦物熔融不均勻，在快速冷卻條件下形成較多玻璃質和磁鐵礦坑)。除斜長石外，輝石在該結構中也很常見)。
輝石多為富鈣普通輝石和透輝石，貧鈣變輝石和紫蘇輝石。富鈉霓石和霓石及富鈦普通輝石產於堿性玄武巖中。其中普通輝石最為常見，可呈斑晶狀或基質狀；斑晶有時含有黑雲母、磁鐵礦、磷灰石微晶和玻璃包裹體。輝石是基質，不是斑晶，具有高溫特性，因此不同於其他小角度2V(< 30°)的輝石。紫蘇輝石僅以斑狀晶體形式存在，無基質，周圍有時形成由微小橄欖石或普通輝石和磁鐵礦組成的暗色反應邊緣。堿性玄武巖中未發現斜方輝石。
在斑晶和基質中都可以發現橄欖石。斑晶以富鎂橄欖石為主，基質為相對富鐵橄欖石，2V角較小。斑晶有時有環形帶，外環略富鐵。拉斑玄武巖中的橄欖石斑晶大多具有貧鈣輝石(紫蘇輝石或變質輝石)的反應邊。
角閃石和黑雲母通常僅在斑晶中發現，並經常變暗和熔化。角閃石多為紅褐色或黃褐色的鎂鐵質角閃石和玄武質角閃石，堿性玄武巖中偶見鈉質角閃石等堿性角閃石。黑雲母很罕見。
堿性長石和應時作為間隙礦物出現。拉斑玄武巖、應時(照片4-17)或應時和堿性長石(長石、斜長石等。)填充，或者可以填充SiO2 _ 2質量分數為70%的玻璃。堿性玄武巖中既沒有應時，也沒有酸性玻璃，其填隙物由各種沸石、鈉長石和其他礦物如堿性長石、鉀質中間長石組成。偶爾可以看到彎曲石頭的巨大晶體。玄武巖中堿性長石的含量小於總長石的35%；如果大於35%，應該屬於粗安山巖。
玄武巖玻璃和橙色玻璃是基質中的主要填料。玄武巖玻璃標本呈黑色或深褐色，薄片呈無色或淺褐色，光滑不規則，硬度5.5。除SiO2外，其成分主要是FeO (> 11.0%)和少量Fe2O3 (< 1.0%)。玄武巖玻璃通常水化成palagonite，在顯微鏡下呈淺棕-黃-灰色，無色或黃色、紅色、橙色等顏色。含水量可達32%。隨著含水量的增加，折射率n減小(1.54 ~ 1.47)，但仍有輝石、斜長石等微晶存在。在水合的同時，發生脫玻作用，形成自生礦物，如沸石(菱沸石、方解石)、蒙脫石、蛋白石、鎂方解石和石膏。
3.結構構造
總體來看，玄武巖比中酸性噴出巖結晶程度更高，結構類型較多，常見斑狀結構、微模式結構和雜色結構，以玻璃質為主的斑狀結構(照片4-29、30、47)，基質為微晶結構和細粒-隱晶質-玻璃質。基質的某些結構特征具有鑒別意義，其典型結構包括晶間結構、間隙結構和填隙結構。此外，還有球晶結構(照片4-31 ~ 33)、向安山巖過渡的交織結構(照片4-28)和玻璃-晶體交織結構(照片4-22、27、46、48、54)(後兩種結構特征見第4節安山巖的描述)以及水下噴發的普通放射狀和放射狀熔巖。玄武巖的斑狀晶體有時可以看到侵蝕結構、侵蝕點蝕結構、反應邊緣結構和反應生長晶體結構。
粒間結構又稱為粗粒結構和粗粒結構，其特征是由相對自形的條帶狀斜長石微晶填充微小的輝石、橄欖石和磁鐵礦組成的不規則晶格(照片4-11 ~ 15、44、51)。這種結構反映了緩慢冷卻的環境，厚巖流的中下部可能出現局部綠色結構。
斷續結構在由小條狀微晶斜長石組成的不規則間隙(晶格)中充填隱晶質-玻璃質(部分已析晶)(照片4-18、19、39、43)。玻璃增大時，輝石、斜長石、橄欖石等微晶分散在其中，可稱為玻璃基祖母綠結構(照片4-20，21)。反映其快速冷卻的形成環境。
粒間結構又稱拉旋結構或粒間-間隙結構，其特征是斜長石微晶組成的間隙(晶格)中既有玻璃質、輝石、橄欖石，又有金屬礦物；也可以是填充有沸石、綠泥石、蒙脫石、方解石等礦物的微晶斜長石。是玄武巖中常見的結構類型之壹，並非拉斑玄武巖所獨有(照片4-16，17，23，24，26，38，40，41，45)。
中央缺失骨架晶體結構在海相(或湖相)中基性熔巖中，壹些細長的斜長石骨架(壹般截面為方形)通常中間中空(多為綠泥石或玻璃充填)，邊緣常呈鋸齒狀，從而形成中空的骨架晶體結構(照片4-25、30、33)這是水下熔巖快速淬火的特征結構之壹，在大陸熔巖中很少見。
反應生長晶體這種結構主要見於超基性巖和基性熔巖中。其特征是早期晶體(壹般為輝石)結晶壹段時間後，由於溫度的輕微變化，其邊緣被熔融漿侵蝕，同時發生反應，形成反應邊緣，然後溫度等物理化學條件趨於穩定，晶體在穩定條件下繼續結晶，最終形成晶形完整的斑晶(照片4-35)。
常見的結構有孔隙結構(照片1-9、4-36、37、49、54)、杏仁狀結構(照片4-38 ~ 42)、渣狀結構，其次是水下火山巖常見的柱狀節理結構和枕狀結構。此外，由於玄武巖巖漿粘度較低，pahoehoe結構也較為常見，這是熔融巖漿在地表流動過程中壹邊凝結壹邊扭曲成繩狀的現象，熔巖表面較為光滑。黑龍江五大連池石龍巖發育(照片1-18 ~ 20)。在基性熔巖中，孔隙和杏仁狀構造十分發育，孔隙數量有時很大，往往相互連通，甚至呈渣狀，故稱玄武浮石。杏仁以圓形和不規則形為主。除應時、玉髓、沸石和碳酸鹽礦物外，還有綠色綠泥石、綠色片狀剝落物(與綠泥石的高幹擾色不同)、蒙脫石(多為褐色和黃褐色)和紅色鐵(赤鐵礦等。)也很常見。枕狀構造主要見於細碧巖中(詳見下文對細碧巖的描述)，但有時也可見玄武巖。如西藏羌塘的枕狀玄武巖呈面包狀(照片1-15)，福建的枕狀玄武巖內部結晶程度較高，而其斑晶和基質由於冷卻速度快，粒度較細，斑晶在0.2 mm左右
4.蝕變特征
玄武巖的蝕變和次生變化復雜。橄欖石在氧化條件下發生丁壹石化，在中溫液體作用下可出現綠泥石、蒙脫石、蛇紋石和方解石，並分解形成磁鐵礦、褐鐵礦等氧化物，尤其是斑狀橄欖石，常成為橄欖石的假晶。輝石的蝕變產物包括綠泥石、蒙脫石、葉綠素、陽起石、綠簾石、皂石、方解石、磁鐵礦和褐鐵礦。斜長石蝕變形成絹雲母、高嶺石、方解石、蒙脫石、綠泥石-黝簾石、應時、各種沸石礦物、磁鐵礦和褐鐵礦。玄武巖在地表風化條件下，可變成粘土礦物、各種氧化鐵礦物、綠泥石和碳酸鹽的混合物，或變成黃褐色的玄武土。當二氧化矽被濾出時，可能會形成鋁土礦。