Composición química
La composición de la mayoría de olivinos se puede representar en el sistema Ca2SiO4-Mg2SiO4-Fe2SiO4 (Figura 1). Las olivinas más abundantes se encuentran en el sistema desde la forsterita (Mg2SiO4) hasta la fayalita (Fe2SiO4). La mayoría de las olivinas de origen natural son de composición intermedia a estos dos miembros terminales y tienen la fórmula general (Mg, Fe) 2SiO4. Los miembros de la serie monticellita (CaMgSiO4) a kirschsteinita (CaFeSiO4) son raros. Los elementos menores como el aluminio, el níquel, el cromo y el boro pueden sustituir al olivino.
El nombre forsterita está restringido a aquellas especies en las que no más del 10 por ciento de hierro sustituye al magnesio; La fayalita (de la isla Fayal en las Azores, donde se creía que se encontraba en una roca volcánica local, pero probablemente se obtenía de la escoria traída a la isla como lastre de los barcos) está restringida a especies con no más del 10 por ciento de magnesio sustituyendo el hierro. Las composiciones intermedias a los miembros terminales de estas series son identificadas por FoxFay, que es una expresión del porcentaje molar de cada compuesto. Por ejemplo, Fo70Fa30 denota una composición de olivino que es 70 por ciento de forsterita. La notación se abrevia a Fo70.
La continuidad en la serie forsterite-fayalite ha sido verificada experimentalmente. En el extremo rico en magnesio de la serie de soluciones sólidas, los cristales naturales pueden contener cantidades muy pequeñas de calcio, níquel y cromo; los miembros ricos en hierro cerca del otro extremo de la serie pueden incorporar pequeñas cantidades de manganeso y calcio. Aparte del hierro ferroso, la estructura cristalina de las olivinas también es capaz de albergar cantidades relativamente pequeñas de hierro férrico; Las dendritas (pequeños cristales ramificados) de magnetita o cromita que se encuentran orientadas con respecto a alguna dirección cristalográfica dentro de tales olivinas pueden atribuirse a la disolución. Sin embargo, la presencia de cantidades relativamente grandes de óxido férrico en los análisis de olivinas indica claramente un estado avanzado de oxidación o la inclusión mecánica de magnetita coprecipitante tras la cristalización del magma.
Además de la serie forsterita-fayalita, existen otras series completas de solución sólida entre los diversos minerales de olivino. La fayalita es soluble en todas las proporciones con tefroita gris ceniza (del griego tephros, «ceniciento»), silicato de manganeso puro (Mn2SiO4); el intermedio de la serie es Knebelita (FeMnSiO4). La tefroita y Knebelita provienen de depósitos de mineral de hierro y manganeso, de rocas sedimentarias ricas en manganeso metamorfoseadas y de escorias.