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主要由辉石和基性长石(与辉长岩成分相当的浅成岩类)组成,含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石;辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。因绿泥石的颜色而整体常呈灰绿色。
辉绿岩跟辉长岩的成分差不多,但它形成得比较浅,不像辉长岩那样深,所以粒度较小,又不像玄武岩那样喷出地表而以玻璃质为主。
按次要矿物的不同,可分为橄榄辉绿岩、石英辉绿岩,含沸石、正长石等的,称碱性辉绿岩等。