Composition chimique
La composition de la plupart des olivines peut être représentée dans le système Ca2SiO4-Mg2SiO4-Fe2SiO4 (Figure 1). Les olivines les plus abondantes se trouvent dans le système, de la forstérite (Mg2SiO4) à la fayalite (Fe2SiO4). La plupart des olivines naturelles ont une composition intermédiaire par rapport à ces deux membres terminaux et ont la formule générale (Mg, Fe) 2SiO4. Les membres de la série monticellite (CaMgSiO4) à kirschsteinite (CaFeSiO4) sont rares. Des éléments mineurs tels que laluminium, le nickel, le chrome et le bore peuvent se substituer à lolivine.
Le nom forstérite est restreint aux espèces avec pas plus de 10 pour cent de fer remplaçant le magnésium; La fayalite (de l’île Fayal aux Açores, où elle était supposée se trouver dans une roche volcanique locale mais a probablement été obtenue à partir de scories amenées sur l’île comme ballast de bateau) est limitée aux espèces ne contenant pas plus de 10% de magnésium remplaçant le fer. Les compositions intermédiaires à ces membres terminaux de la série sont identifiées par FoxFay, qui est une expression du pourcentage molaire de chaque composé. Par exemple, Fo70Fa30 désigne une composition dolivine qui est à 70 pour cent de forstérite. La notation est raccourcie à Fo70.
La continuité dans la série forsterite-fayalite a été vérifiée expérimentalement. À lextrémité riche en magnésium de la série des solutions solides, les cristaux naturels peuvent contenir de très petites quantités de calcium, de nickel et de chrome; les éléments riches en fer près de lautre extrémité de la série peuvent contenir de petites quantités de manganèse et de calcium. Outre le fer ferreux, la structure cristalline des olivines est également capable de recevoir des quantités relativement faibles de fer ferrique; les dendrites (petits cristaux ramifiés) de magnétite ou de chromite qui se trouvent orientées par rapport à une certaine direction cristallographique à lintérieur de ces olivines peuvent être attribuées à une exsolution. La présence de quantités relativement importantes doxyde ferrique dans les analyses dolivines, cependant, indique clairement soit un état doxydation avancé, soit linclusion mécanique de magnétite coprécipitante lors de la cristallisation à partir du magma.
En plus de la série forstérite-fayalite, dautres séries complètes de solutions solides existent parmi les divers minéraux dolivine. La fayalite est soluble en toutes proportions avec la tephroite gris cendré (du grec tephros, « cendré »), le silicate de manganèse pur (Mn2SiO4); lintermédiaire de la série est la genébélite (FeMnSiO4). La tephroite et la genebélite proviennent de gisements de manganèse et de fer, à partir de roches sédimentaires métamorphisées riches en manganèse et de scories.