玄武巖（basalt）是一種地表常見的細粒致密的深灰、深黑色火山巖，一般由基性巖漿噴出地表后冷卻形成，化學成分以SiO2、Al2O3、CaO為主，礦物組成以斜長石和輝石為主。在地殼分布極為廣泛，地球上絕大多數的火山巖是玄武巖，幾乎所有的大洋洋殼都被玄武巖覆蓋，在陸地玄武巖多呈巨厚層的巖流和巖被，面積可達幾十萬甚至上百萬平方公里，例如峨眉山玄武巖。除此之外，玄武巖也廣泛地分布于金星、火星、月球等已知的太陽系行星及其主要衛星的表面。在地球上，玄武巖資源豐富，具有獨特的天然屬性及優異性能，是人類賴以生存和發展的基礎物質資源。
基本概念
火山巖由于礦物顆粒細小，很難識別，許多是玻璃質，顯微鏡下很難確定其成分，故需要借助巖石化學分析加以判斷。為了規范火山巖的命名，方便學術交流，1989年第 28屆國際地質大會上IUGS（國際地質科學聯合會）通過以硅（SiO2 ）-堿（Na2O+K2O）含量為分類標準的火山巖 TAS分類。IUGS 將SiO2 含量為45%～52%，總堿量低于 5% 的火山巖命名為玄武巖，在此標準之下，又根據玄武巖的化學元素的差異，分出許多亞類，例如拉斑玄武巖、堿性玄武巖、高鋁玄武巖等 。
但是很多現行的巖石學教材(例如《巖石學》)仍按照蘇聯標準，根據巖漿巖中SiO2 含量的不同將巖漿巖分為四大類：超基性巖、基性巖、中性巖類和酸性巖類，在此基礎上又根據巖漿巖的形成環境劃分成：深成巖、淺成巖和噴出巖，玄武巖被歸類于基性噴出巖。
英文“basalt”一詞最早使用于德國冶金學家 Georgius Agricola 在1546年發行的著作《自然化石》（ De Natura Fossilium）一書，來源于拼寫錯誤的拉丁語“basanites”（非常堅硬的石頭）一詞，現代術語描述的是熔巖形成巖石的特定成分。漢語玄武巖一詞，最早可能來源于日文，以地名為巖石命名，用以描述兵庫縣玄武洞發現的黑色橄欖玄武巖。
主要特征
礦化組成
玄武巖化學成分以SiO2 、Al2O3 、CaO為主，其中SiO2 含量為45%～52%，Al2O3含量可達15%，CaO可達10%，FeO含量5～14?%，MgO含量5～12%，TiO2含量0.5～2.0?%，化學成分與基性侵入巖輝長巖或輝綠巖相似，但是由于形成條件不同，不同地區、不同結構的玄武巖中各種元素略有差異。
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，不含石英或只含少量石英。除此之外，玄武巖存在少量的磁鐵礦和鈦鐵礦等鐵、鈦氧化物，因為這些氧化物礦物的存在，玄武巖在冷卻時可以獲得強烈的磁性特征，該特征廣泛地應用于地殼玄武巖的定年。
物理特征
玄武巖一般呈黑色或灰黑色、綠-灰綠以及暗紫等色，這是因為玄武巖含有較高含量的輝石、角閃石等深色礦物，但隨著玄武巖中培長石含量的增高，玄武巖的顏色可以變淺（如淺灰色）。玄武巖的塊體密度為2.8～3.3g/cm3，孔隙率為0.5～7.5%，吸水率0.3～2.8%；結構致密的玄武巖壓縮強度可達300MPa以上，存在玻璃質及氣孔時強度會降低。其泊松比為0.1～0.35，內聚力0.06～1.4MPa，內摩擦角36～61°，莫氏硬度5～7，抗風化能力較強。此外，玄武巖具有耐極端溫度特性，可耐受760℃高溫和-273℃低溫（接近絕對零度），能夠適應月球表面晝夜溫差超300℃的環境。在地表常壓環境中，溫度高于1200°C時，玄武巖呈液態，溫度接近或低于1000°C時呈固態。
結構特征
玄武巖的結構是巖石中組成部分（礦物顆粒和玻璃質）的結晶程度、顆粒大小、自形程度及其相互間的關系。玄武巖所表現出的結構特征取決于巖石形成時的溫度、壓力、粘度、冷卻速度等物理化學條件。
玄武巖的常見結構有斑狀結構、無斑隱晶質結構、玻璃質和半晶質結構。常見的斑晶礦物包括斜長石、橄欖石和輝石，其中橄欖石常蝕變為褐紅色的伊丁石。由于這些礦物熔融溫度較高，在巖漿冷卻過程中會優先形成較大的晶體顆粒，并嵌入粒度更細的基質中。以大同火山群的拉斑玄武巖為例，秋林玄武巖的晶體總量較少（<10%），而龍堡、大峪口玄武巖的晶體總量可達50%，含大量斑晶及聚斑晶。大多數玄武巖的基質都是隱晶質，故一般在肉眼下分辨不出基質的礦物成分，只有個別種屬（粗玄巖）中，才能看見基質中的斜長石微晶和輝石微晶。針對玄武巖基質的結構特征，進一步劃分為如下類型：
間隱結構（intersertal texture）：在小板條狀微晶培長石組成的不規則空隙中充填隱晶質和玻璃質，其中玻璃質有的已脫?；?。這種結構反映了巖石形成于快速冷卻環境中；
間粒結構（intergranular texture）：又稱為粒玄結構或粗玄結構，較自形的條狀斜長石微晶構成的不規則空間內充填了細小的輝石、橄欖石和磁鐵礦等。這種結構反映了巖漿冷卻速度較緩慢的環境。在較厚巖流的中下部位也可能出現局部的輝綠結構；
間粒-間隱結構（拉斑玄武結構，tholeiitic texture）：屬于過渡類型，其中由培長石構成的三角形孔隙中充填了輝石、磁鐵礦和玻璃質；
?；郀罱Y構（vitrophyric texture）：由于巖漿更快的冷卻，斜長石微晶來不及結晶，基質完全由火山玻璃組成，如果巖石中無斑晶或斑晶的體積分數小于5%，則為玻璃質結構。
構造特征
玄武巖的構造是指巖石中不同礦物集合體之間的排列方式和填充方式，與玄武巖形成時的巖漿特點、形成地點、巖漿的流動條件等因素相關。玄武巖中常見的構造有：
塊狀構造（massive structure）
塊狀構造是玄武巖中最常見的一種構造，是指組成巖石的礦物在整個巖石中分布是均勻的，其排列無一定次序，無一定方向的構造。
氣孔構造（vesicular structure）
形成玄武巖的巖漿內含有大量的揮發性氣體，當巖漿受到地下巨大的壓力作用時，它就會沿著地殼薄弱的地帶噴溢到地表，到達地表后因為圍壓降低，巖漿中所含的揮發性氣體達到過飽和，氣體便會從巖漿中分離出來形成大量氣泡，這些氣泡一部分散逸于大氣中，一部分則由于巖漿迅速冷卻凝固而保留在巖石中形成空洞，形成氣孔構造。玄武巖中的氣孔的形狀多呈圓形、次圓形或不規則形，氣孔的拉長方向一般指示巖流流動的方向。
注意，含有氣孔構造的玄武巖并不等同于浮巖（俗稱搓澡石），雖然二者均為噴出巖，均含有氣孔，但浮巖是一種酸性火山噴出巖，SiO2 （>66%）的含量遠高于玄武巖，且浮巖中氣孔體積往往占據巖石體積的一半以上，密度遠小于玄武巖。
杏仁構造（amygdaloidal structure）
當玄武巖中的氣孔被方解石、綠泥石、綠簾石、蛋白石、玉髓、沸石等后期礦物所充填時，充填物宛如苦杏仁，便形成杏仁構造。
柱狀節理（columnar 節理）
柱狀節理是玄武巖中常見的原生構造，多見于厚層熔巖。在厚層熔巖流冷卻形成玄武巖的過程中，由于巖漿冷卻收縮而產生張裂隙，這些張裂隙將巖石切割成規則的多邊形柱狀體，斷面呈六邊形、五邊形、四邊形等，以六邊形最常見，柱體直徑可以從幾厘米到數米不等，高度可達30多米。柱狀節理的尺寸和規模取決于巖漿的冷卻速率，快速冷卻形成較小的柱體，而緩慢冷卻更有可能產生粗壯的玄武巖柱。
柱體節理垂直于熔巖層的流動方向，柱體節理一般互相平行，筆直延伸。但有時也可發生彎曲，這是因為這些柱體在形成時尚未完全硬化，熔巖流繼續向前流動，促使柱體一定部位發生彎曲或傾斜，利用柱體傾斜的方位可確定熔巖的流動方向。但是，柱狀節理不僅發育在于玄武巖中，也可以產生于酸性熔巖和凝灰巖中，在靠近火山口附近的次火山巖中也有發育。
枕狀構造（pillow structure）
枕狀構造是海底形成的玄武巖的常見構造，當形成玄武巖的巖漿在海底噴發或流入大海時，與冰冷海水接觸會滅表面，形成獨特的枕頭形外殼，不斷溢出的熾熱巖漿擠破枕頭形外殼，像牙膏一樣擠出破裂形成另一個枕頭，如此反復滲出和淬滅便形成的細長的熔巖“枕頭”。每個枕頭的尺寸從幾厘米到幾米不等，互相堆積，每一個枕體，一般頂面上凸，底面較平，外部為玻璃質殼，向內逐漸變為顯晶質，二者之間還可有同心層狀分布的氣孔或杏仁體。枕狀熔巖常被沉積物充填，其中還可以找到海相化石。枕狀構造發育于熔巖層的頂面上，據此可了解熔巖層的頂底面。
主要分類
（1）根據玄武巖化學成分不同可劃分為
根據玄武巖的化學成分分類是國際學界沿用的主流分類，已得到各國科學家廣泛認可，具體分類如下：
拉斑玄武巖（Tholeiitic magma series）：化學成分上含SiO2 較高（平均49%～51%），堿質較低（K2O+Na2O :2～4%）。礦物成分主要為基性培長石和輝石，其次可有橄欖石（多呈斑晶出現）。拉斑玄武巖在地殼中分布廣泛，在大洋島嶼、大洋中脊、深海盆地和大陸內部都有出露，可與安山巖、英安巖、流紋巖等共生。中國峨眉山二疊紀噴發的玄武巖中含有拉斑玄武巖。
高鋁玄武巖（High-alumina basalt ）：其化學成分特點是Al2O3含量高（>16%），SiO2 含量略低于拉斑玄武巖。礦物成分與拉斑玄武巖相似，不同之處在于斜長石含量高且向酸性斜長石過渡，有時可出現堿性長石。高鋁玄武巖多分布于大陸造山帶、島弧和活動大陸邊緣，常與安山巖、英安巖、流紋巖等共生。
堿性玄武巖（Alkali basalt）：其化學成分特點是SiO2 含量低（45%～48%），堿質高（其中K2O更高）。在礦物成分上與上述兩類相似，但常含大量的橄欖石，有時含堿性長石甚至似長石。堿性玄武巖主要分布于大陸以及大洋島嶼環境中。堿性玄武巖在中國分布廣泛，在東部新生代的玄武巖較發育，自東北黑龍江省、遼寧雙遼、丹東市、張家口市、山東北島、江蘇省和安徽一帶，直至福建省、海南島，均有出露。
（2）根據玄武巖所含斑晶礦物成分成分劃分為
橄欖玄武巖：斑晶成分主要為橄欖石，若橄欖石已變為伊丁石則稱伊丁玄武巖。
輝石玄武巖：斑晶主要成分為輝石。
斜長玄武巖：斑晶主要成分為培長石。
此外，玄武巖也可根據特殊的結構和構造命名，如?；郀钚鋷r、玻璃質玄武巖、氣孔狀玄武巖、杏仁狀玄武巖等。因為大多數玄武巖的基質都是隱晶質的，一般在肉眼下分辨不出其礦物成分，故利用一些特殊構造可以幫助研究人員在野外地質考察時，對玄武巖快速初步定名。
形成環境
玄武巖由低粘度的富含鎂和鐵的熔巖（鎂鐵質熔巖）在星球表面或近地表降壓冷卻形成，形成地球的大部分地殼，也是太陽系其他行星或衛星上的重要巖石類型。例如，金星約80%的平原表面覆蓋玄武巖，月球的月海區域被玄武巖形成平原所覆蓋，玄武巖也是火星、木衛三和灶神星表面的常見巖石。
地球環境
玄武巖在全球分布十分廣泛，90%以上的火山巖是玄武巖，其巖漿的形成與全球構造（如裂谷擴張、板塊俯沖消減、地幔的深部作用等過程）最為密切，因而產出于多種板塊構造演化環境中，參與板塊構造演化的全過程和各個重要階段，是所有火成巖中最主要的構造地球化學指示劑。玄武巖中的相關元素圖解和比值是研究火成巖成巖作用和形成構造環境的判別重要工具。
地球上發現的大部分玄武巖都是在三種環境中產生：板塊離散邊界（洋中脊和大陸裂谷）、板塊匯聚邊界（俯沖帶）以及板塊內部（洋島或者陸內熱點型巖漿作用），以下介紹三種構造環境產出的不同成分的玄武巖。
板塊離散邊界（洋中脊）
地球大部分的玄武巖是在大洋中脊的板塊離散邊界上產生。來自于軟流圈地幔經過減壓熔融所形成的巖漿，進一步演化后在大洋中脊噴出形成發育最豐富的洋中脊玄武巖（Mid-Ocean Ridge Basalt，MORB），并不斷的推擠洋中脊兩側的舊洋殼從而形成新生的洋殼。
大洋地殼厚度很薄，一般<10km，成分主要是玄武質巖石和很薄的沉積物。洋中脊玄武巖巖漿一般是在較低壓力及高溫的條件下經高度部分熔融形成的，屬于減壓熔融產生的巖漿。當洋中脊發生快速拉張時，熱的軟流圈地幔物質上涌，溫度一般在1330℃～1400℃之間，由于上涌速度快，地幔物質快速到達淺部時，溫度變化并不顯著，這個過程稱為絕熱上升（adiabatic rise）。加上洋殼薄，經過快速降壓的高溫軟流圈地幔物質在淺部發生部分熔融，使洋中脊地區成為地球上巖漿活動發生頻繁的地帶。玄武質巖漿的源區地幔常常虧損玄武質組分，源區以虧損的二輝橄欖巖和方輝橄欖巖為主。由這種源區熔出的巖漿亦虧損不相容組分，加之上覆地殼沒有富含不相容組分的花崗質巖石，原生巖漿不會因同化混染作用有大的成分變化，于是在這種背景下便形成低K2O、TiO2 及不相容元素的洋中脊拉斑玄武巖，亦稱大洋拉斑玄武巖或深海拉斑玄武巖，屬于低鉀拉斑玄武巖。
洋中脊玄武巖化學成分特征是SiO2 偏低，低K2O（<0.2%），低TiO2 （<2.0%），而有較高的Al2O3、CaO 、Cr2O3，87Sr/86Sr的比值較低，一般為0.7029～0.7035。其巖石特征是含有橄欖石、輝石和培長石，屬于橄欖拉斑玄武巖。橄欖石和斜長石是常見的斑晶礦物，富鈣單斜輝石斑晶少見；其中橄欖石有兩個世代，在斑晶和基質中均可出現；輝石主要是普通輝石，斜長石主要出現在基質中。巖石通常為微粒結構，因為巖漿噴發到大洋底部，噴發到海水中，從900～1000℃驟然降低到海水的溫度，因此，形成的巖石發育外殼為玻璃質的冷凝邊、內部為細粒結構、整體顯示為枕狀構造，有時為氣孔構造，也可以呈層狀、塊狀或透鏡狀產出。驟然降溫的巖漿也會加熱海水，形成獨特的水熱系統，一方面，將MORB熱液蝕變為細碧巖，玄武質巖漿分異形成的中酸性火山巖，因遭受熱液蝕變轉變成角斑巖和石英角斑巖，另一方面，蝕變的熱液可以形成海底礦產。由于大洋地殼很薄，MORB上升過程中受到的地殼混染很少，因而MORB的成分可以用來反演地慢源區的化學組成。
盡管MORB在大洋中脊反復溢流噴出，是洋殼的組成部分，但依舊很少見。因為它們地處深海，人類很難觀測，地震活動是許多洋中脊噴發為人類提供的唯一信號，但冰島是一個洋中脊被抬高到地平線以上的地方，人們可以直接觀察到這種火山活動。除此之外，海洋地殼通過板塊地殼運動不斷循環進入地幔，致使MORB在陸地很少見。
板塊匯聚邊緣
匯聚型大陸邊緣是大洋巖石圈向大陸俯沖的板塊匯聚地帶，這里的構造環境處于強烈的擠壓狀態，地殼因擠壓而在水平方向縮短，垂直方向加厚。大陸邊緣具有復雜的巖漿源區，是大陸地殼、地幔，以及大洋地殼、地幔相互作用及混雜的地帶，與前面兩種環境源區的最大差別是，洋殼在俯沖時攜帶了數量可觀的H2O及其他揮發組分，使源區形成富H2O甚至飽和H2O的條件，因此這類玄武巖的形成機制是有水參與的部分熔融。
由于俯沖洋殼含水，其中的礦物熔融行為發生了改變，單斜輝石分解為橄欖石（固相）及H2O（液相）的不一致熔融反應，由于體系的壓力范圍從<0.5GPa擴大到<2.0GPa，這樣在0～66km的大范圍內形成的玄武巖均為含H2O較高的類型。源區中H2O 的存在還使得體系處于高fO2 的條件，巖漿結晶時磁鐵礦在早期晶出，巖漿不發生富鐵趨勢的演化，而這正是鈣堿性玄武巖系列與拉斑玄武巖系列不同之處。巖漿形成并且上升后，因壓力降低，H2O逸出而減少，巖漿的液相線溫度將快速上升而導致快速結晶，并常伴隨有結晶分異作用，形成島弧構造環境下典型的玄武巖-安山巖-英安巖組合。
大陸裂谷
大陸裂谷是大陸內部的拉張地帶，是陸殼裂解、減薄向洋殼轉變的構造部位。巖石圈的減薄與地幔軟流圈的隆升有關。東非裂谷的地殼已減薄至20km，巖石圈也較周圍的巖石圈明顯變薄。但大陸裂谷的拉張速度低于洋中脊，如著名的東非裂谷拉張速度為0. 6 cm/a，中國新生代東北地區及華北地區發育的裂谷拉張速度為0.6～0.15cm/a。裂谷發展的初期，巖石圈的緩慢拉伸導致軟流圈上涌速度變慢，減壓熔融的部位加深，溫度增加幅度減小，因此熔融程度一般低于洋中脊環境中的巖漿。一般認為，熔融程度低的巖漿不相容元素含量高，反之則低，因為這些元素極易進入熔體，在起始熔融階段，這些組分就很快進入熔體，熔融程度低時，它們所含的比例大；熔融程度高時，其他的元素也大量進入，不相容元素被稀釋而比例降低。由隆升幅度不大的軟流圈（深度較大）低程度部分熔融形成堿性玄武巖及其他富堿巖石，如堿性橄欖玄武巖、碧玄巖、霞石巖等類型，富含K2O、Na2O 及不相容元素。隨著裂谷的發展，軟流圈進一步上升，可形成大量的拉斑玄武質巖漿，且成分上越來越與洋中脊玄武巖相似。
大陸裂谷可以產生陸地上最大的玄武巖流，形成大陸溢流玄武巖，噴發可以在數百萬年內反復發生，產生一層又一層的玄武巖。代表性實例有中國峨眉山玄武巖，印度德干玄武巖、俄羅斯西伯利亞玄武巖、東非大裂谷西支盧旺達碧玄巖-粗面巖、東非大裂谷西支 Kivu 中新世至現代玄武巖。
大洋板塊內部熱點
大洋板塊內的火山島和火山鏈也是產生大量玄武巖的地方，來自地幔的巖漿攜帶能量通過一個個孤立的熱點釋放，其巖石類型既有拉斑玄武巖，也有堿性玄武巖。
例如夏威夷群島是玄武巖形成于海洋熱點之上的一個典型實例。夏威夷島鏈中的所有島嶼都是由海底玄武巖噴發而形成的，它們始于30萬到60萬年前的太平洋海底火山噴發，火山錐隨著巖漿反復噴發而增長，一層又一層的玄武巖流疊置。大約直到10萬年前，夏威夷島鏈變得足夠高而成為一個個島嶼從海洋中出現。
地外環境
月球
月球月海是月球表面比較低洼的平原，用肉眼遙望月球有些黑暗色斑塊，那些大面積的陰暗區就是月海，是月球表面的主要地理單元，面積約占全月面的25%，整個月海被玄武巖形成的熔巖流覆蓋。
在39～31.5億年前，月球發生過多次劇烈的玄武巖噴發事件，大量玄武巖填充了月海，厚度達0.5～2.5km，稱為月海泛濫事件，月海因此而成。
嫦娥五號探測器采集到的月壤樣品顯示，月海玄武巖具有類似地球玄武巖一樣的結構和構造，主要可以劃分為斑狀結構、輝綠/次輝綠結構、嵌晶結構、等粒結構等，主要礦物包括單斜輝石、培長石、橄欖石和鈦鐵礦, 次要礦物包括尖晶石、鉀長石、磷灰石等，副礦物包括斜鋯石、鈣鈦鋯石等。
月球玄武巖與地球玄武巖的不同之處主要在于其高鐵和高鈦含量，月球玄武巖 FeO的范圍為約17～22?%，TiO2含量為1～13%。除此之外，月球玄武巖顯示出其他奇特的結構和化學特征，例如因為月球表面容易受到隕石轟擊，沖擊變質作用較強，且月球表面缺氧缺水，所以月球玄武巖氧化作用和水合作用微弱，相關礦物缺乏。
2021年，中國科研人員利用超高空間分辨率-鉛（UPb）定年技術，對嫦娥五號探測器月球樣品玄武巖巖屑中 50 余顆富鈾礦物進行分析，確定玄武巖形成年齡為 20.30±0.04 億年，證實月球最“年輕”玄武巖年齡為 20 億年。這項研究表明，月球直到 20 億年前仍存在巖漿活動，將以往月球樣采集品限定的巖漿活動停止時間延長了約 8 億年。
2024年，中國科研人員從嫦娥六號探測器月壤樣品中，挑選出了首批108顆玄武巖巖屑顆粒，發現絕大部分都是28億年的，其中有一顆42億年的玄武巖巖屑非常特殊，目前是嫦娥六號返回樣品里最老的玄武巖，所以月球背面的巖漿活動持續了至少14億年，關于月球的資料的深部的性質在這段時間發生了比較大的變化。
2025年2月28日，由國家航天局組織，中國地質科學院地質研究所離子探針中心牽頭組成的聯合研究團隊，發布嫦娥六號月球背面樣品最新研究成果，通過研究嫦娥六號月背樣品中的玄武巖，驗證了全月尺度月球巖漿洋假說，并提出形成月背南極洲艾特肯盆地的巨大撞擊可能改造了該區域的早期月幔，為探索月球起源和演化提供了關鍵科學依據。中國科學家對嫦娥六號探測器采自月球背面南極-艾特肯盆地(SPA)的28億年前的玄武巖樣品進行研究，取得一項科學成果——揭示月球背面關于月球的資料物質的“超虧損”(通俗而言即異常“貧瘠”)特征，并提出其成因的兩種可能模型，從而為全面了解月球早期的殼-幔演化歷史提供了關鍵信息。
這項破解月球內部異常“貧瘠”之謎的成果論文，由中國科學院國家天文臺聯合中國科學院地質與地球物理研究所、中國地質大學(北京)、北京高壓科學研究中心、東華理工大學等多家科研院校的研究團隊共同完成，并同嫦娥六號探測器月背樣品的另三項科研成果一起，于北京時間2025年7月9日夜間以封面文章形式在國際知名學術期刊《自然》上線發表。
金星
1972年至1985年期間，五架金星和兩架VEGA著陸器成功到達金星表面，并使用X射線熒光和γ射線分析進行的金星地表礦物化學分析，返回的結果表明著陸點的巖石是堿性玄武巖。金星探測器雷達揭示金星表面的80%左右被玄武巖熔巖流覆蓋，一些區域顯示出與未風化玄武巖一致的高反射率，表明過去250萬年內金星表面仍有玄武巖火山活動。
從火星表面傳回的數據以及遙感影像分析玄武巖也是火星表面的一種常見巖石，多數火星隕石的礦物化學成分與地球玄武巖相似。太陽系內最高的山峰奧林匹斯山是火星上的一座盾狀火山，它像火星上大多數火山一樣，是由玄武巖熔巖流形成堆疊形成。
形成過程
形成玄武巖的巖漿起源于上地幔，因此，玄武巖的化學性質為研究地球內部深處的過程提供了線索。
在地球上，大多數玄武巖都是通過地幔物質的減壓融化形成。由于地球深處處于高壓狀態，上地幔的物質在高壓狀態下提高了熔點，因此幾乎所有的上地幔物質都是固體。然而，地幔物質在各種構造應力下發生緩慢變形，當構造應力導致地幔物質向上蠕動時，上升的物質由于周圍壓力的降低會導致其熔點下降到足以使巖石部分融化，就會產生玄武巖漿從地殼的薄弱處溢流而出。
熔融的玄武巖熔巖由于SiO2 含量相對較低，因此具有較低的粘度，導致熔巖流可以快速移動，可以在冷卻和凝固之前大面積擴散，形成覆蓋數十至數百萬平方公里的大陸溢流玄武巖，并且在流動過程中攜帶著大量揮發性氣體，以及巖漿冷卻過程有所差異，因此在冷卻成巖后形成各種各樣的結構和構造。
分布區域
玄武巖是地球上最常見的火山巖類型，占地球上所有火山巖的90%以上，是自然界中最常見的熔巖，差不多是所有其他熔巖的五倍還要多。所有大洋的洋殼幾乎全為它們所覆蓋，也是包括夏威夷島、法羅群島和留尼汪島等許多大洋島嶼的主要組成巖石。
在陸地，常呈巨厚層的巖流巖被產出，中國、北美、南美、印度、西伯利亞地區等地都有大規模的溢流玄武巖，面積可達幾十萬平方千米，形成大型火成巖省，如印度德干高原玄武巖分布達50萬 km2，中國四川峨眉山玄武巖也有26萬 km2，全世界分布面積300多萬km2，占陸地表面的1/50。
在中國，玄武巖分布很廣泛，從東部到西部各個時代的玄武巖都有。如東秦嶺有前寒武紀熊耳群玄武巖噴溢，在秦嶺和祁連山脈造山帶有加里東期的大量基性熔巖活動，它們構成了甘肅白銀廠和河南桐柏劉山巖地區的細碧巖-石英角斑巖系。在中國中國西南地區的云、貴、川則有二疊紀峨眉山玄武巖構成的大陸溢流式巖系。南京、六合一帶和海南省等地有第三紀的玄武巖流發育，張家口市一帶有中外聞名的漢諾壩第三紀玄武巖流分布。在中國東北及東部分布有新生代玄武巖，其中第四紀玄武巖發育于大同市、長白山、五大連池。
風化及變質
與暴露在地球表面的花崗石相比，玄武巖風化速度相對更快。這是因為玄武巖在較高溫度下結晶的礦物的含量更高，且形成玄武巖的巖漿所含水蒸汽更貧瘠，所以玄武巖中的礦物在地表溫度以及較潮濕的環境中相對不穩定，在表生作用的影響下更易于風化。大多數玄武巖的鉀含量低，玄武巖風化后一部分將會轉化為富含鈣的黏土（蒙脫石），而不是富鉀粘土（伊來石），進一步風化后，特別是在熱帶氣候中，會將蒙脫石轉化為高嶺石或水鋁石；一部分則形成氧化鐵，使巖石染成棕色至銹紅色。玄武巖最終風化產物是水鋁礦與氧化鐵的混合物，產生了獨特的熱帶土壤——鋁鐵土或紅土。如峨眉山玄武巖在某些地帶存在紅土化現象，有時可構成很好的鋁礬土層。
在地殼深處，高溫高壓環境會將玄武巖轉化為對應的變質巖。玄武巖是變質區域內的重要巖石，因為它們可以提供影響該區域的變質作用條件的重要信息。根據變質作用的溫度和壓力，玄武巖對應的變質巖可能包括綠片巖或榴輝石等。
參與地球演化
構成大洋中脊的玄武巖中存在的大量還原性二價亞鐵離子和二價錳離子為細菌提供了潛在的能量來源，鐵細菌和硫細菌可依附在海底熱液噴口附近的玄武巖上生長，這些相互作用可能導致某些生命起源的相關過程。
玄武巖固碳過程是地球二氧化碳循環重要的重要環節，在地球演化歷史過程中扮演著不可忽視的作用。玄武巖在化學風化的過程會釋放出易溶于水的鈣離子，與大氣中的 CO2 結合可形成CaCO3 被帶到海洋封變成碳酸鹽巖沉積封存起來。
資源應用
玄武巖廣泛地分布于地殼，資源儲藏量非常豐富，其本身具有獨特的天然屬性及優異性能，是一種人類賴以生存和發展的基礎物質資源。
玄武巖結構致密，壓縮強度很大，抗風化能力強，具有耐磨性好、硬度大、吃水量少、導電性能差、抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、抗滑系數大、與瀝青粘結力強等獨特天然屬性及優異性能，被廣泛用于制備混凝土建筑材料、建筑裝飾材料以及生產玄武巖纖維、巖棉、鑄石、鱗片等工業產品。
自20世紀90年代起，玄武巖纖維逐漸成為工業發展熱點，但玄武巖連續纖維和玄武巖鱗片的發展尚屬于起步階段，玄武巖連續纖維大型規?；?、產業化發展技術待突破。玄武巖作為放射性廢物固化用基礎材料，也處于基礎研發階段，前景良好。可以預計，隨著科學技術的發展及人類社會的進步，將有越來越多基于玄武巖的新材料出現，玄武巖的應用有著廣闊的發展前景。2024年6月4日，嫦娥六號探測器完成月背“挖土”后，舉起了一面大小300mm×200mm的五星紅旗，該五星紅旗由超細玄武巖纖維織成，重量只有11.3克。
除此之外，玄武巖地區蘊含藏豐富的礦產資源。玄武巖的氣孔中可充填自然銅、鉆礦、冰洲石、瑪瑙等貴重的金屬和非金屬礦產，中國東部的玄武巖中還有剛玉巨晶，出產藍寶石和紅寶石。有些銅礦和玄武巖密切相關，如中國臺灣金瓜石的自然銅即產于玄武巖的氣孔中，甘肅白銀廠和河南桐柏劉山巖的細碧巖-石英角斑巖系中也有銅礦。當玄武巖的柱狀節理發育時，常構成集水和透水體，也可成為油氣的通道。另外玄武巖還可成為一些油氣田的底層和蓋層，如下遼河地區的某些含油段的底層就是玄武巖。
參考資料 >
嫦娥六號月背樣品取得新發現 我國月球研究加速向前開創“嫦娥時代”.人民網科普-今日頭條.2025-01-15
中國人研究月球土特產發現了新秘密.新浪微博.2025-01-15
新華鮮報丨嫦娥六號月背樣品又有新發現！為驗證月球巖漿洋假說補上月背“拼圖”.新華網-今日頭條.2025-02-28
驗證月球巖漿洋模型，嫦娥六號樣品研究成果“上新”.人民日報-今日頭條.2025-02-28
嫦娥六號玄武巖樣品最新研究：破解月球內部異?！柏汃ぁ敝i.今日頭條.2025-07-11
玄武巖織成的國旗只有11.3克.新浪微博.2024-06-04