玄武巖的化學成分與輝長巖相似,SiO2含量變化于45%~52%之間,K2O+Na2O含量較侵入巖略高,CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量較侵入巖略低。礦物成份主要由基性長石和輝石組成,次要礦物有橄欖石,角閃石及黑云母等,巖石均為暗色,一般為黑色,有時呈灰綠以及暗紫色等。呈斑狀結構。氣孔構造和杏仁構造普遍。
玄武巖體積密度為2.8~3.3g/cm3,致密者壓縮強度很大,可高達300MPa,有時更高,存在玻璃質及氣孔時則強度有所降低。玄武巖耐久性甚高,節理多,且具脆性,因而不易采得大塊石料,由于氣孔和杏仁構造常見,雖玄武巖地表上分布廣泛,但可作飾面石材不多。
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