玄武巖可以出現在許多構造環境中，如洋中脊、島弧、弧後盆地、洋島和大陸裂谷帶。同時，玄武巖也出現在類地行星和月球上。玄武巖漿來自地幔，玄武巖及其幔源包裹體和捕虜體的化學成分對了解地幔深部物質的組成和過程具有重要意義。
(壹)基本特征
玄武巖主要由普通輝石和基性斜長石組成，也含有火山玻璃。玄武巖中常見礦物見表7-2。新鮮玄武巖風化後呈黑色、深灰色、灰綠色，強氧化玄武巖呈紫紅色。巖石孔隙結構和杏仁狀結構發育，以斑狀和非斑狀隱晶質結構為主，基質多為微晶-隱晶質。
表7-2玄武巖中常見礦物匯總
◎橄欖石:比輝長巖更常見於玄武巖中，因為橄欖石往往是鎂鐵質巖漿中最先結晶的礦物(除非在非常高的壓力下)。由於巖漿冷卻過快，先結晶的橄欖石不能與熔體中的SiO2 _ 2反應或反應不完全，所以常以斑晶的形式存在，但其邊緣或多或少會被侵蝕。
◎輝石:常見於玄武巖中，高鈦輝石通常見於堿性玄武巖中，具有明顯的多色性，環帶發育良好。除普通輝石外，拉斑玄武巖還含有低鈣普通輝石(頑火輝石或易變普通輝石)。易變的普通輝石通常只出現在基質中，與其他普通輝石不同，它的小角度為2V(< 30°)。頑輝石通常僅以斑晶形式出現，而不存在於基質中。
◎斜長石:是基性斜長石，斑晶和基質中的斜長石是兩代的結晶產物。最先結晶的斑晶的An分子較高，達到貝氏體，後來結晶的微晶的品級壹般比斑晶低10 ~ 20，主要為拉布拉多石。
◎角閃石和黑雲母:在玄武巖中少見，僅見於斑晶中，常具黑化邊緣和熔融侵蝕。
(2)結構和產狀
玄武巖壹般為斑狀結構，有少量斑狀隱晶質結構或玻璃狀結構。對於斑狀結構的玄武巖，基質結構也可以用地安系相圖來解釋(見第五章)。由於基質在表面凝結固結(PH2O = 105 Pa)，斜長石微晶比輝石微晶結晶早，所以輝石常填充在斜長石微晶間的間隙中。由於巖漿冷凝速率不同，除輝石外，可能還有火山玻璃、磁鐵礦等。，形成不同的矩陣結構:
◎粒間結構:又稱粗粒結構和粒狀結構。大量粒狀輝石和磁性礦物的微粒填充在不規則排列的細長斜長石微晶之間的間隙中。巖石是全結晶的，在緩慢冷卻的條件下形成(圖7-7b)。
圖7-7不同冷卻條件下玄武巖的結構
◎粒間結構:斜長石排列紊亂，充填在斜長石空隙中的物質為隱晶質-玻璃質。它反映了冷卻速度較快的情況(圖7-7a)。
◎粒間隱伏構造:又稱拉斑玄武巖結構。填充物包括輝石、磁性礦物和玻璃質。它是介於前兩種結構之間的壹種結構類型。
在冷卻較快的條件下，斜長石微晶無法結晶析出，基質完全由火山玻璃組成，稱為玻璃基斑狀結構(圖7-7c)。如果巖石中沒有斑狀晶體或斑狀晶體少於5%，則為玻璃態結構。
玄武巖常見孔隙結構、塊狀結構、杏仁狀結構，有時也有渣狀結構、繩狀結構、柱狀節理結構。近地表熔巖流，地表結構主要表現為繩狀熔巖和渣狀熔巖兩種。海底和水下噴發的玄武巖往往具有特殊的枕狀結構。
Pahoehoe熔巖:其特點是表面光滑、起伏、起皺，這是在運動過程中仍具塑性的熔融巖漿表面淬火所致。壹般繩狀熔巖沿流動方向呈弧形或排列成鏈狀，弧形最多指向熔巖流動方向。它由流動性很高的玄武巖形成，外部冷卻，內部仍處於熔融狀態。孔隙率可以超過總體積的20%。接近地表的繩狀熔巖容易被覆蓋，後期剝蝕出露地表時，有時很難與水下形成的枕狀熔巖區分開來(見圖3-22)。
◎AA lava:“AA”是夏威夷語單詞，發音為“啊”，用來形容表面粗糙的熔巖流。這種熔巖流中充滿了多孔多刺的熔巖碎塊，稱為“渣塊”。渣熔巖是因為地表熔巖在熔巖流動過程中不斷固結，固結的表層隨熔巖流動而變脆斷裂，形成“渣塊”，與液態熔巖流卷粘結形成花狀熔巖，所以渣熔巖又叫花狀熔巖。
繩狀熔巖的末端可以轉化成渣狀熔巖。繩狀熔巖只能在低粘度的玄武質熔巖中形成，而渣狀熔巖可以在玄武巖及其演化的巖漿中形成(粘度較高)。
◎枕狀熔巖:枕狀熔巖呈橢球狀，疊加在壹起。橢球體表面呈玻璃狀，內部有發射結構，呈圓形，枕狀。它是由熔巖在水中快速冷卻凝結而成。
與其他演化巖漿相比，玄武質熔體具有低粘度、低揮發份的特點，通常以夏威夷式從火山口噴發或悄然溢流至地表，形成低縱橫比(1: 50以下)的熔巖流。玄武巖也可以以斯特隆博利式噴發，形成低爆的火山碎屑巖。玄武巖在水中噴發，通常形成枕狀熔巖或席狀巖流，其中可能含有玄武質碎屑巖。當玄武巖漿與地表水或地下水接觸時，突然膨脹會形成舒爾特式噴發，形成環形或低位火山口。
玄武巖壹般以熔巖的形式產出，形成熔巖流、熔巖毯、熔巖臺地或盾形火山錐，分布較大；少數情況下形成火山碎屑巖，火山口形成火山碎屑錐。柱狀節理通常發育在厚密玄武巖的橫斷面上，這主要是由於熔巖冷卻後均勻收縮所致。
(3)鎂鐵質火山巖的分類和命名
能定量統計礦物成分或鑒別斑狀礦物的鎂鐵質火山巖，可用QAPF分類圖(圖4-21)根據實際礦物含量進行分類命名。玻璃質或隱晶質巖石只能根據化學成分用TAS火山巖分類表進行分類(圖4-22)。
1.油田和巖相學的分類和命名
玄武巖的字段名主要是根據斑巖的成分和巖石的結構。比如橄欖玄武巖中的橄欖石斑晶豐富；奧丁玄武巖橄欖石斑晶被奧丁石化；氣孔或杏仁玄武巖具有氣孔(或杏仁)結構；玻璃基玄武巖的基質為玻璃態結構；粗玄巖的基質具有全結晶的粗玄巖結構。
玄武巖的巖相學命名主要結合手標本和薄片中的礦物鑒定和含量統計。可分為以下四種常見類型(表7-3)。
表7-3玄武巖巖相學的分類和命名
(據羅賓2010，修改)
玄武巖相關巖石的巖相學特征如下:
苦橄巖):SiO2 _ 2低於玄武巖(屬於超基性巖)，含MgO較多。它含有較多的橄欖石和較少的斜長石。
◎玄武安山巖:礦物類型與玄武巖相似，但斜長石含較多鈉長石成分。詳見第8章。
◎粗玄武巖、藍晶石、堿性玄武巖:通常含有堿性長石和長石。
2.化學成分的分類和命名
很多玄武巖的粒度非常細，在顯微鏡下很難區分礦物。通常這類玄武巖只能用化學成分命名，即直接用巖石的化學成分填圖或換算成CIPW標準礦物進行詳細命名。其中，使用TAS火山巖分類圖(圖4-22)是最常用的方法。據此可分為堿性玄武巖系列和亞堿性玄武巖系列。
◎堿性玄武巖系列:在TAS圖中，位於玄武巖區，堿性-亞堿性界線之上。無論霞石存在與否，分離出的晶體都演化為熔融粗面巖和堿度較高的響巖。堿性橄欖玄武巖是堿性玄武巖系列的代表。
◎亞堿性玄武巖系列:在TAS圖中，位於玄武巖區，堿性-亞堿性界線之下，包括鈣堿性玄武巖和拉斑玄武巖，分離結晶演化為低堿熔融英安巖或流紋巖。其中拉斑玄武巖系列在分異過程中具有明顯的富鐵趨勢，鈣堿性系列沒有富鐵趨勢，而是向富堿方向演化(圖4-13)。拉斑玄武巖是亞堿性玄武巖系列的代表。
玄武巖更詳細的種屬分類可以根據Hy、Q、Ol、Ne等劃分出不同的系列和巖石類型。根據CIPW標準礦物計算(詳見邱家祥主編《巖漿巖應用巖石學》，1991)。
3.構造環境分類
玄武巖根據其所處的構造環境可分為不同的類型，如洋中脊玄武巖、洋島玄武巖、大陸溢流玄武巖、大陸裂谷玄武巖和與俯沖帶有關的玄武巖。不同構造背景的玄武巖具有不同的常量元素和微量元素特征。根據玄武巖的地球化學特征，可以判別古構造環境。拉斑玄武巖產於各種構造環境，鈣堿性玄武巖通常產於島弧和與俯沖有關的活動大陸邊緣環境。
(4)常見的種和屬
1.亞堿性系列
化學成分以富含CaO、Al2O3、MgO、FeO、Fe2O3和貧堿(約4% K2O+Na2O)為特征。巖石中Na2O壹般大於K2O，CaO相對穩定(約10%)，MgO和TFeO變化較大。壹般來說，亞堿性系列鈣堿性玄武巖中K2O和Na2O含量較高，而CaO、TFeO和MgO含量較低，al2o 3含量較高。當al2o 3為365，438+06% ~ 65，438+07%時，可稱為高鋁玄武巖。與鈣堿性玄武巖相比，拉斑玄武巖是貧堿的，尤其是K2O和TiO2 _ 2。TFeO/MgO的比值隨著SiO2的增加而增加。與大陸拉斑玄武巖相比，大洋拉斑玄武巖略富MgO和CaO，而後者略富SiO2。前者在K2O明顯較低(K2O < 0.3%)，具有較高的Na/K比值(> 10)，後者在K2O相對富集，Na2O相對貧乏，Na/K比值(1.1 ~)。
◎拉斑玄武巖:是亞堿性玄武巖的代表，化學成分以高SiO2 _ 2(平均> 49%)和低堿含量為特征，K2O+Na2O多為2% ~ 4%。礦物的特征是出現低鈣輝石(頑輝石或可變輝石)。低鈣輝石可作為斑晶、基質礦物或橄欖石斑晶的增生邊緣存在(圖7-8a)。斑晶的結晶順序為橄欖石→斜長石→普通輝石，基質中無橄欖石。應時可以出現在拉斑玄武巖的基質中，稱為應時拉斑玄武巖，應時晶體來自最新階段演化的巖漿熔體。含橄欖石的斑巖晶體或標準礦物稱為橄欖石拉斑玄武巖，當Ol含量達到25% ~ 40%時稱為苦橄玄武巖。當應時出現在標準礦物中時，它被稱為應時拉斑玄武巖。壹般拉斑玄武巖不含幔源捕虜體，但也有壹些例外。例如，中國福建牛頭山的拉斑玄武巖中就含有拉斑玄武巖捕虜體。
◎鈣堿性玄武巖:與拉斑玄武巖相比，富鐵趨勢不明顯，其演化趨勢與層狀巖體中的拉斑玄武巖不同。通常出現在與俯沖有關的島弧或造山帶環境中，與典型的鈣堿性安山巖、英安巖和流紋巖共生。
◎高鋁玄武巖:Al2O3 > 16.5%玄武巖，其產狀、礦物成分和化學成分介於拉斑玄武巖和堿性玄武巖之間，相當於中鉀質弧玄武巖。斑巖礦物通常是斜長石、橄欖石、普通輝石和磁鐵礦，偶爾有角閃石。斜長石為高品位的拉布拉多斜長石。
◎粗玄巖:又稱麻粒巖，礦物成分與拉斑玄武巖相似，但結晶程度較好。基質呈粗粒結構，肉眼可分辨顆粒。粗玄巖和輝綠巖的區別在於其突出的產狀。
◎玻璃體鹽:因其特殊的玻璃基斑狀結構而得名。其基質主要為褐色玄武玻璃，其中分布有少量斜長石微晶。斑狀晶體有輝石、基性斜長石和橄欖石。
◎細碧巖:壹種海相噴出巖，主要礦物為鈉斜長石和綠泥石(圖7-8b)，綠簾石、綠泥石、方解石、絹雲母和金屬礦物，有時還有基性斜長石和輝石的殘余，基質為隱晶質結構。屬於拉斑玄武巖系列，化學上以高Na2O含量為特征。其礦物成分和化學成分與正常玄武巖不同。細碧巖常與角斑巖和石英角斑巖共生，稱為細碧角斑巖系或細碧角斑巖建造。壹般認為細碧巖是玄武巖與富鈉海水相互作用後低級變質作用形成的。
圖7-8拉斑玄武巖和細碧巖
2.堿性系列
堿性玄武巖的礦物組成和化學成分差異很大，突出特點是富含堿，K2O+Na2O > 5%，最高可達9%。壹般來說，Na2O>K2O，很少有K2O >Na2O。與拉斑玄武巖相比，堿性玄武巖(圖7-9)的特點是含有大量的堿性長石、堿性暗色礦物和鈦輝石，基質中出現橄欖石，不含應時。如果巖石堿度較高，就會出現長石。與鈣堿性玄武巖相比，富含TiO 2 (> 2%)，堿含量高。巖石常具有玻璃基雜色結構和玻璃基交織結構。
堿性玄武巖系列的常見種屬如下:
◎堿性橄欖玄武巖:是堿性玄武巖的代表，含有霞石等長石類礦物。顯微鏡下，堿性玄武巖中的普通輝石多為淡紫色含鈦普通輝石，具有明顯的多色性，環帶發育良好。普通輝石斑晶通常比斜長石早出現，斑晶的結晶順序為橄欖石→普通輝石→斜長石。橄欖石在斑晶和基質中都很常見。地層壓力高，震源深度大。
◎鐵橄欖石:標準礦物NE > 5%，OL < 5%，不含Hy，為明顯不飽和SiO2 _ 2，堿含量高的玄武質巖石。由基性斜長石、單斜輝石和類長石組成，可能含有少量橄欖石。單斜輝石主要是鈦輝石，類長石主要是霞石和白榴石。根據長石的不同類型，它們被命名為霞石堿性玄武巖、白榴石堿性玄武巖等。
圖7-9堿性玄武巖的顯微草圖(24倍)(根據摩爾豪斯，1959)
◎藍晶石:標準礦物NE > 5%，OL > 5%，也是堿性玄武巖，SiO2 _ 2明顯不飽和，高堿，富含長石。主要礦物為基性斜長石、橄欖石、單斜輝石和長石。與堿玄巖不同，它富含橄欖石(> 5%)，可達25%。斑巖晶體為橄欖石和輝石，基質中主要存在類長石晶體。根據長石類型的不同，可分為霞石藍晶石和白榴石玄武巖。
堿性玄武巖通常含有幔源包裹體和捕虜體巨晶(第六章)，是研究地幔物質組成的窗口。藍剛玉、鋯石、石榴石等巨晶礦物是重要的寶石原料。
3.鉀玄巖系列
根據第四章表4-13的劃分，與玄武巖和玄武安山巖SiO2 _ 2含量相同的巖石為粗面巖和玄武粗安巖，以正長石為特征，常與中酸性粗安巖、富鉀英安巖和富鉀流紋巖共生。鉀玄巖系屬於造山帶伸展相關巖系，具有低鈦特征。鉀質玄武巖系列巖石的識別主要通過SiO _ 2-K2O圖和AFM圖來驗證。在礦物學上，普通輝石和低鈣普通輝石不同於堿性玄武巖系列。Meen(1992)認為這與高壓巖漿房中巖漿中輝石的結晶分異有關(反映地殼較厚，莫霍面較深)。鉀質玄武質巖石常見於以下三種構造環境(Gill，2010): (1)大洋島弧和弧後盆地的擴展裂谷環境，例如伊豆-小川原-馬裏亞納島弧體系，常與鈣堿性火山活動有關；(2)大陸巖漿弧裂谷帶，如美國西部的喀斯喀特地區，與低鉀、中鉀和高鉀鈣堿性火山巖有關；(3)在青藏高原與阿爾卑斯山碰撞後的環境中，鉀質玄武質巖石與巖石圈減薄和造山帶的伸展與塌陷有關。
◎鉀玄巖:屬於鉀玄巖系列(見表4-12)中的壹種巖石，又稱橄欖粗面巖，是玄武粗面巖的鉀質變質種。化學成分中，SiO _ 2小於57%，相對富含堿、Al2O3、K2O和親石元素宏離子。K2O/Na2O壹般接近1，Fe2O3/FeO相對較高，而TiO2 _ 2相對較低，可出現霞石標準礦物分子(ne)。斑巖礦物有橄欖石、單斜輝石和斜長石，其中單斜輝石富Ca，貧Ti、Fe，斜長石為具似橄欖石邊的拉斑巖，有時可見白榴石斑晶。基質主要由鈣長石、斜長石和單斜輝石組成，常含玻璃質。
不同系列玄武巖的主要識別特征見表(7-4)。
表7-4玄武巖的主要識別特征
(根據Hyndman，1985，修改)