Composizione chimica
La composizione della maggior parte delle olivine può essere rappresentata nel sistema Ca2SiO4-Mg2SiO4-Fe2SiO4 (Figura 1). Le olivine più abbondanti si trovano nel sistema dalla forsterite (Mg2SiO4) alla fayalite (Fe2SiO4). La maggior parte delle olivine presenti in natura ha una composizione intermedia a questi due membri finali e ha la formula generale (Mg, Fe) 2SiO4. I membri della serie da monticellite (CaMgSiO4) a kirschsteinite (CaFeSiO4) sono rari. Elementi minori come alluminio, nichel, cromo e boro possono sostituire lolivina.
Il nome forsterite è limitato a quelle specie con non più del 10% di ferro che sostituisce il magnesio; La fayalite (dallisola di Fayal nelle Azzorre, dove si credeva si trovasse in una roccia vulcanica locale ma probabilmente è stata ottenuta dalle scorie portate sullisola come zavorra della nave) è limitata alle specie con non più del 10% di magnesio che sostituisce il ferro. Le composizioni intermedie a questi membri finali della serie sono identificate da FoxFay, che è unespressione della percentuale molare di ciascun composto. Ad esempio, Fo70Fa30 denota una composizione di olivina pari al 70% per sterite. La notazione è ridotta a Fo70.
La continuità nella serie forsterite-fayalite è stata verificata sperimentalmente. Allestremità ricca di magnesio della serie di soluzioni solide, i cristalli naturali possono contenere quantità molto piccole di calcio, nichel e cromo; i membri ricchi di ferro vicino allaltra estremità della serie possono incorporare piccole quantità di manganese e calcio. Oltre al ferro ferroso, la struttura cristallina delle olivine è anche in grado di accogliere quantità relativamente piccole di ferro ferrico; dendriti (piccoli cristalli ramificati) di magnetite o cromite trovati orientati rispetto ad una certa direzione cristallografica allinterno di tali olivine possono essere attribuiti alla dissoluzione. La presenza di quantità relativamente elevate di ossido ferrico nelle analisi delle olivine, tuttavia, indica chiaramente uno stato avanzato di ossidazione o linclusione meccanica della magnetite co-precipitante alla cristallizzazione dal magma.
Oltre a la serie forsterite-fayalite, esistono altre serie complete di soluzioni solide tra i vari minerali di olivina. La fayalite è solubile in tutte le proporzioni con la tefroite grigio cenere (dal greco tephros, “ashen”), silicato di manganese puro (Mn2SiO4); lintermedio della serie è la knebelite (FeMnSiO4). La tefroite e la knebelite provengono da depositi di manganese e minerale di ferro, da rocce sedimentarie ricche di manganese metamorfizzate e da scorie.