On connaît trois polymorphes de l'orthosilicate de magnésium, qui tous existent dans la nature (minéraux), sur Terre et dans les météorites :
À pression ordinaire, l'orthosilicate de magnésium solide (forstérite) fond à 1 898 ± 11 °C[3],[b].
En 1981, une étude expérimentale conclut que la fusion est congruente jusqu'à au moins 12,7 GPa[3]. Si la fusion reste congruente à plus haute pression, le point triple α-β-liq (forstérite-wadsleyite-liquide) est estimé par extrapolation à 2 600 °C, 20 GPa[3].
En 1993, une nouvelle étude du point de fusion de Mg2SiO4[5] conclut que la fusion cesse d'être congruente à 10,1 GPa (2 250 °C), et qu'à plus haute pression la réaction de fusion change en deux points invariants, à 15,6 GPa (2 310 °C) et 16,7 GPa (2 315 °C). Les réactions de fusion sont ainsi :
- P < 10,1 GPa : forstérite → liquide ;
- 10,1 < P < 15,6 GPa : forstérite → périclase (MgO) + liquide ;
- 15,6 < P < 16,7 GPa : forstérite → AnhB (Mg14Si5O24) + liquide ;
- P > 16,7 GPa : wadsleyite → AnhB + liquide.
Jusqu'à 16,5 GPa, la courbe de fusion expérimentale est bien représentée par une équation de Simon :
![{\displaystyle P=2{,}44\left[\left({\frac {T}{2171}}\right)^{11{,}4}-1\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/26f9b6ab45822f11b1e0780fb3f4cad79e4f3f61)
où P est exprimé en gigapascals (GPa) et T en kelvins (K)[5].
Il n'existe pas encore de données expérimentales ni de modèles théoriques concernant les propriétés de Mg2SiO4 à basse pression et haute température. En 2020, une série de calculs ab initio de dynamique moléculaire (DFTMD), basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), ont couvert les états liquide et vapeur. Ils montrent[6] que :
