Ảnh hiển vi của một hạt cát núi lửa; hình ảnh trên là ánh sáng phân cực phẳng, hình ảnh phía dưới là ánh sáng phân cực chéo, kích thước hộp màu trắng là 0,25 mm. Lưu ý plagioclase "microlit" trắng trong ảnh ánh sáng phân cực chéo, bao quanh bởi thuỷ tinh núi lửa hạt rất nhỏ.

Các khoáng vật của đá bazan được đặc trưng bởi sự vượt trội của fenspat plagioclase và pyroxen. Olivin cũng có thể là một thành phần quan trọng. Khoáng vật phụ xuất hiện với số lượng tương đối nhỏ bao gồm các oxit sắt và sắt oxit titan, như magnetit, ulvospinel, và ilmenit. Bởi vì sự hiện diện của khoáng chất oxit như vậy, bazan có thể có được từ trường mạnh khi nó nguội đi, và các nghiên cứu cổ địa từ đã sử dụng rộng rãi đá bazan.

Trong bazan tholeiit, pyroxen (augit và orthopyroxen hoặc pigeonit) và plagioclase giàu canxi là khoáng chất ban tinh phổ biến. Olivin cũng có thể là một ban tinh, và hiện nay, có thể có vành pigeonit. Các chất nền chứa thạch anh hoặc tridymit hoặc cristobalit. Olivin tholeiit có augit và orthopyroxen hoặc pigeonite với olivin dồi dào, nhưng olivin có thể có vành pyroxen và dường như không thể có mặt trong chất nền. Đáy đại dương bazan, phun trào ban đầu tại rãnh đại dương là đặc trưng cho việc có ít các yếu tố không tương thích.

Bazan kiềm thường có tổ hợp khoáng chất thiếu orthopyroxen nhưng chứa olivin. Ban tinh Feldspar thường có thành phần là labradorit đến andesin. Augit giàu titan so với augit trong bazan tholeiit. Các khoáng chất như fenspat kiềm, leucit, nephelin, sodalit, phlogopit mica, và apatit có thể có mặt trong chất nền.

Bazan có ranh giới nhiệt độ lỏng và rắn cao - giá trị ở bề mặt là 1200 °C (ranh giới lỏng) và gần hoặc dưới 1.000 °C (ranh giới nóng); các giá trị này cao hơn so với đá macma thông thường.

Phần lớn tholeiit được hình thành vào khoảng 50–100 km sâu bên trong lớp manti. Nhiều bazan kiềm có thể được hình thành ở độ sâu lớn hơn, có lẽ sâu đến 150–200 km. Nguồn gốc của bazan giàu nhôm vẫn còn gây tranh cãi, với sự bất đồng về viẹc nó có nguồn gốc từ tự tan chảy hay các loại đá bazan khác phân đoạn.[7]:65

Địa hoá

So với các đá macma phổ biến nhất, thành phần của bazan giàu MgO và CaO và ít oxit SiO2 và kiềm(Na2O + K2O), phù hợp với bảng phân loại TAS.

Basalt thường có thành phần gồm 45-55% trọng lượng là SiO2, 2-6% trọng lượng là kiềm, 0,5-2,0% trọng lượng là TiO2, 5-14% trọng lượng là FeO và 14% trọng lượng trở lên là Al2O3. Thành phần CaO là thường gần 10% trọng lượng, MgO thường trong khoảng 5-12% trọng lượng.

Bazan chứa nhiều nhôm có thành phần 17-19% trọng lượng là Al2O3; boninit thành phần magiê lên đến 15 phần trăm MgO. Bazan chứa khoáng chất felspat hiếm ở đá giàu đá, giống như bazan kiềm, có thể có thành phần Na2O + K2O chiếm 12% hoặc nhiều hơn.

Sự phong phú của nhóm lantan hoặc các thành phần đất hiếm có thể là một công cụ chẩn đoán hữu ích để giúp giải thích lịch sử của sự kết tinh khoáng như tan chảy nguội. Đặc biệt, sự phong phú tương đối của europi so với các loại đất hiếm khác thường là cao hơn hoặc thấp hơn rõ rệt, và được gọi làsự bất thường europium. Nó phát sinh vì Eu2+ có thể thay thế cho Ca2+ trong plagioclase fenspat, không giống như bất kỳ các nguyên tố nào khác trong nhóm lantan, mà chỉ có xu hướng tạo ra cation 3+.

Tỷ lệ đồng vị của nguyên tố như stronti, neodymi, chì, hafni, và osmi trong bazan đã được nghiên cứu nhiều để tìm hiểu về sự tiến hóa của lớp vỏ Trái Đất. Tỷ lệ đồng vị của khí hiếm, chẳng hạn như 3He/4He, cũng có giá trị lớn: ví dụ, tỷ lệ của bazan nằm trong khoảng 6-10 ở núi giữa đại dương, nhưng lên đến 15-24 hoặc nhiều hơn nữa cho bazan ở biển đảo được cho là có nguồn gốc từ chùm manti.

Đá tham gia nóng chảy từng phần có thể bao gồm cả peridotit và pyroxenit (ví dụ, Sobolev et al., 2007).

Hình thái và kết cấu

Một dòng dung nham bazan hoạt động

Các hình dạng, cấu trúc và kết cấu của đá bazan góp phần chẩn đoán cách thức và nơi phun trào - là loại nổ lớn hay di chuyển từ từ thành dòng như ở Hawaii

Phun trào trên không gần mặt đất

Bazan phun trào trên không chia thành ba loại khác biệt của dung nham núi lửa: scoria; tuff hoặc cinder (dăm kết); và dung nham chảy.

Bazan trên đỉnh của dòng dung nham và gò hình nón sẽ thường xuyên được bơm khí, tạo ra kết cấu "sủi bọt" cho đá. Than bazan thường màu đỏ, màu của sắt bị oxy hóa từ sự phong hoá khoáng sản giàu chất sắt như pyroxen.

Loại Lung nham của dòng chảy khối ô vuông, than và đá dăm kết, dung nham bazan nhớt phổ biến ở Hawaii. Pāhoehoe là một chất lỏng dạng bazaz nóng mà có xu hướng tạo thành lớp mỏng nham thạch nóng chảy lấp vào chỗ trũng và đôi khi tạo thành hồ dung nham. Hang dung nham là đặc điểm phổ biến của các vụ phun trào pahoehoe.

Đá tuff hoặc đá vụn núi lửa là hiếm nhưng không phải không có. Thông thường bazan quá nóng và chất lỏng làm gia tăng đủ áp lực để tạo thành dung nham phun trào bùng nổ nhưng đôi khi điều này sẽ xảy ra bằng cách giữ nham thạch trong núi lửa và tích tụ khí núi lửa. Núi lửa Mauna Loa Hawaii phun trào theo cách này trong thế kỷ 19, cũng như núi Tarawera, New Zealand phun trào năm 1886. Núi lửa Maar là điển hình của tro bazan nhỏ, hình thành do phun trào bazan qua lớp vỏ, tạo thành một lớp bazan hỗn hợp và tường đá dăm kết và một cấu trúc tro bazan hình quạt từ núi lửa

Cấu trúc đá hạnh nhân phổ biến trong các di vật có lỗ hổng và các kết tinh rất đẹp của zeolit, thạch anh hoặc canxit thường được tìm thấy.

Cột bazan

cột bazan nứt ở Thổ Nhĩ Kì

Trong quá trình làm nguội của dòng dung nham, những vết nứt do sự co lại hình thành. Nếu một dòng chảy nguội đi khá nhanh, lực co đáng kể. Trong khi một dòng chảy có thể co lại theo chiều dọc mà không bị gãy, nó không có thể không dễ dàng co lại theo chiều ngang trừ khi các vết nứt hình thành; mạng lưới các vết nứt phát triển dẫn đến sự hình thành các cột. Cấu trúc liên kết của các cột này có thể được phân loại rộng là một mạng di động ngẫu nhiên. Những cấu trúc chủ yếu là hình lục giác ở mặt cắt ngang, nhưng đa giác với 3-12 hoặc nhiều góc gơn có thể được quan sát thấy. Kích thước của các cột phụ thuộc lỏng lẻo vào tỷ lệ làm lạnh; làm lạnh rất nhanh có thể dẫn đến cột có đường kính <1 cm, trong khi làm lạnh chậm có nhiều khả năng để tạo ra các cột lớn.

Phun trào dưới đại dương

Gối bazan ở đáy biển nam Thái Bình DươngGối bazan trồi lên ở Ý

Gối bazan

Khi bazan phun trào dưới nước hoặc chảy ra biển, tiếp xúc với nước làm nguội bề mặt dung nham tạo thành một hình dạng gối đặc biệt. Kết cấu "Gối" này rất phổ biến ở các dòng bazan dưới nước và giúp chẩn đoán môi trường phun trào dưới nước khi phân tích đá cổ xưa. Gối thường bao gồm một lõi tinh thể rất nhỏ với một lớp vỏ thủy tinh và có kết nối xuyên tâm. Kích thước của một gối thay đổi từ 10 cm đến vài mét.

Khi dung nham pahoehoe đi vào biển nó thường tạo ra gối bazan. Tuy nhiên, khi ở đại dương nó tạo thành một vùng hình nón ven biển, sự tích tụ tro và mảnh vỡ núi lửa hình nón hình thành khi dung nham đi vào nước và tạo ra trận nổ hơi.

Đảo Surtsey ở Đại Tây Dương là một ngọn núi lửa bazan mà phun trào trên bề mặt đại dương vào năm 1963. Giai đoạn đầu của vụ phun trào Surtsey tạo ra nổ lớn, vì macma khá ẩm ướt, làm đá bị thổi ra ngoài bằng hơi nước sôi để tạo thành tro núi lửa và than hình nón.

Thủy tinh núi lửa có thể có mặt, đặc biệt là khi dòng dung nham bị lạnh nhanh, và thường (nhưng không phải độc nhất) gắn liền với phun trào dưới nước.

Gối bazan cũng được tạo ra trong sự phun trào của núi lửa cận băng hà.