Composição química
A composição da maioria das olivinas pode ser representada no sistema Ca2SiO4-Mg2SiO4-Fe2SiO4 (Figura 1). As olivinas mais abundantes ocorrem no sistema desde a forsterita (Mg2SiO4) até a faialita (Fe2SiO4). A maioria das olivinas de ocorrência natural são de composição intermediária a esses dois membros finais e têm a fórmula geral (Mg, Fe) 2SiO4. Membros da série monticelite (CaMgSiO4) a kirschsteinita (CaFeSiO4) são raros. Elementos menores, como alumínio, níquel, cromo e boro podem substituir a olivina.
O nome forsterita é restrito às espécies com não mais do que 10 por cento de ferro substituindo o magnésio; A fayalita (da Ilha Fayal nos Açores, onde se acreditava ocorrer em uma rocha vulcânica local, mas provavelmente foi obtida da escória trazida para a ilha como lastro de navio) é restrita a espécies com não mais de 10 por cento de magnésio substituindo o ferro. As composições intermediárias a esses membros finais da série são identificadas por FoxFay, que é uma expressão da porcentagem molar de cada composto. Por exemplo, Fo70Fa30 denota uma composição de olivina que é 70 por cento de forsterita. A notação é abreviada para Fo70.
A continuidade na série forsterita-fayalita foi verificada experimentalmente. Na extremidade rica em magnésio da série de solução sólida, os cristais naturais podem conter quantidades muito pequenas de cálcio, níquel e cromo; os membros ricos em ferro próximos à outra extremidade da série podem incorporar pequenas quantidades de manganês e cálcio. Além do ferro ferroso, a estrutura cristalina das olivinas também é capaz de acomodar quantidades relativamente pequenas de ferro férrico; dendritos (pequenos cristais ramificados) de magnetita ou cromita encontrados orientados em relação a alguma direção cristalográfica dentro de tais olivinas podem ser atribuídos à exsolução. A presença de quantidades relativamente grandes de óxido férrico nas análises de olivinas, entretanto, indica claramente um estado avançado de oxidação ou a inclusão mecânica de magnetita co-precipitante após a cristalização do magma.
Além de a série forsterita-faialita, outra série completa de solução sólida existe entre os vários minerais de olivina. Fayalita é solúvel em todas as proporções com tefroita cinza-cinza (do grego tefros, “ashen”), silicato de manganês puro (Mn2SiO4); o intermediário na série é knebelita (FeMnSiO4). Tefroita e knebelita vêm de depósitos de manganês e minério de ferro, de rochas sedimentares ricas em manganês metamorfoseadas e de escórias.