On parle de minéraux isomorphes pour des minéraux qui ont la même structure cristalline, mais qui ont des compostions chimiques différentes (voisines cependant). Ce sont par exemple les minéraux qui appartiennent à la famille des olivines, ou ceux appartenant à la famille des plagioclases...
Olivine et plagioclase étant des minéraux importants dans la composition des roches magmatiques, on traitera principalement ces 2 exemples. Beaucoup d'autres minéraux se comporteront de la même façon.
L'olivine ou péridot, est un minéral dont la structure cristalline est orthorhombique mais qui possède une formule chimique dite de variabilité : (Mg,Fe)2SiO4. En effet, on va retrouver soit 100% de Mg pour une formule chimique Mg2SiO4 correspondant à un minéral appelé Forstérite, soit 100% de Fe pour une formule chimique Fe2SiO4 correspondant à un minéral appelé Fayalite. Entre ces 2 pôles de 100% on aura une multitude de minéraux de composition chimique différente. Ainsi si un minéral possède 20% de Fe, il possèdera 80% de Mg. Il y aura autant de compositions chimiques différentes qu'il y a de variabilités dans les pourcentage, c'est à dire une infinité.
Le terme de plagioclases est une appellation commune pour les feldspaths à sodium et à calcium. Ce sont des silicates dont la structure cristalline est triclinique mais qui possèdent une formule chimique de type (Na,Ca)AlSi3O8. Le pole sodique correspond à un minéral nommé Albite, le pole calcique correspond à un minéral nommé anorthite. Entre ces 2 poles on a une multitude de formules chimiques possibles. Toutefois, on va distinguer 6 grandes zones:
An 0-10 : Albite
An 10-30 : Oligoclase
An 30-50 : Andésine
An 50-70 : Labrador
An 70-90 : bytownite
An 90-100 : anorthite
Les variations continues de certaines caractères optiques permettent, si la section s'y prète, de déterminer au microscope le plagioclase observé, et de le nommer soit par l'un des termes ci-dessus, soit par sa composition (ex : An45, ce qui désigne l'andésine).
Dans cette série, la proportion se SiO2 varie et l'on distingue les plagioclases acides avec An<30, et basiques avec An>30.
La formation de tels minéraux s'explique grâce à un diagramme nommé diagramme de phases:
La température de cristallisation de l'albite est de 1120°C, celle de l'anorthite est de 1553°C.
Soit un mélange liquide (magma en cristallisation) de composition A qui se refroidit, les premiers minéraux apparaissent quand la température atteint T1 (on coupe la courbe dite liquidus). Les minéraux qui se forment ont la composition B donnée par la projection du point B1, où la température coupe le solidus, sur l'axe des compositions. Ils sont donc enrichis en anorthite par rapport au liquide initial. Ces minéraux s'isolent d'un liquide qui contient donc moins de Ca donc enrichi de plus en plus en albite. Ce liquide se refroidit en suivant la courbe de liquidus (trajet A1-A3). Les derniers cristaux formés ont exactement la composition du mélange initial, c'est à dire à T3, lorsque A3-T3 coupent le solidus au même endroit que A1-A.
Les 2 flèches rouges indiquent l'évolution de la composition du liquide résiduel au cours des différentes cristallisations dans la chambre magmatique et l'évolution chimique des plagioclases cristallisés. Ainsi les plagioclases formés auront une composition chimique comprise entre A et B.