Chemische Zusammensetzung
Die Zusammensetzung der meisten Olivine kann im System Ca2SiO4-Mg2SiO4-Fe2SiO4 dargestellt werden (Abbildung 1). Die am häufigsten vorkommenden Olivine kommen im System von Forsterit (Mg2SiO4) bis Fayalit (Fe2SiO4) vor. Die meisten natürlich vorkommenden Olivine haben eine mittlere Zusammensetzung zu diesen beiden Endgliedern und haben die allgemeine Formel (Mg, Fe) 2SiO4. Mitglieder der Reihen Monticellit (CaMgSiO4) bis Kirschsteinit (CaFeSiO4) sind selten. Kleinere Elemente wie Aluminium, Nickel, Chrom und Bor können Olivin ersetzen.
Der Name Forsterit ist auf Arten beschränkt, bei denen Magnesium nicht mehr als 10 Prozent Eisen ersetzt. Fayalit (von Fayal Island auf den Azoren, wo angenommen wurde, dass es in einem lokalen Vulkangestein vorkommt, aber wahrscheinlich aus Schlacke gewonnen wurde, die als Schiffsballast auf die Insel gebracht wurde) ist auf Arten beschränkt, bei denen Eisen nicht mehr als 10 Prozent Magnesium ersetzt. Zusammensetzungen, die zwischen diesen Reihenendgliedern liegen, werden von FoxFay identifiziert, was ein Ausdruck des molaren Prozentsatzes jeder Verbindung ist. Beispielsweise bezeichnet Fo70Fa30 eine Zusammensetzung von Olivin, die zu 70 Prozent aus Forsterit besteht. Die Notation wird auf Fo70 gekürzt.
Die Kontinuität in der Forsterit-Fayalit-Reihe wurde experimentell überprüft. Am magnesiumreichen Ende der Festlösungsreihe können natürliche Kristalle sehr geringe Mengen an Calcium, Nickel und Chrom enthalten. Die eisenreichen Elemente am anderen Ende der Reihe können geringe Mengen Mangan und Kalzium enthalten. Neben Eisen kann die kristalline Struktur der Olivine auch relativ kleine Mengen Eisen (III) aufnehmen. Dendriten (kleine verzweigte Kristalle) aus Magnetit oder Chromit, die in Bezug auf eine bestimmte kristallographische Richtung innerhalb solcher Olivine orientiert sind, können der Auflösung zugeschrieben werden. Das Vorhandensein relativ großer Mengen an Eisenoxid bei der Analyse von Olivinen weist jedoch eindeutig entweder auf einen fortgeschrittenen Oxidationszustand oder auf den mechanischen Einschluss von gemeinsam ausfallendem Magnetit bei der Kristallisation aus dem Magma hin Bei der Forsterit-Fayalit-Reihe gibt es unter den verschiedenen Olivinmineralien weitere vollständige Festlösungsreihen. Fayalit ist in allen Anteilen löslich mit aschgrauem Tephroit (aus griechischem Tephros, „aschfahl“), reinem Mangansilikat (Mn2SiO4); das Zwischenprodukt in der Reihe ist Knebelit (FeMnSiO4). Tephroit und Knebelit stammen aus Mangan- und Eisenerzvorkommen. aus metamorphosierten manganreichen Sedimentgesteinen und aus Schlacken.