Pertanto la distinzione fra serie calcalcaline e tholeitiche sarà fatta su diagrammi di variazione triangolari che pongono in relazione la quantità degli alcali, del ferro, e del magnesio durante l'evoluzione del magma (chiamato diagramma AFM dove le linee rappresentano il percorso che il magma effettua durante il suo raffreddamento; quindi ad ogni singolo punto della curva si possono associare le varie quantità degli elementi, in questo caso del magnesio, ferro e alcali). In questo tipo di diagramma si vede come i magmi meno frazionati, cioè meno evoluti nella differenziazione, saranno posti verso il lato del magnesio e ferro, mentre quelli più frazionati, cioè più evoluti, saranno spostati verso il vertice A degli alcali. In questo diagramma le serie calcalcaline descrivono un andamento poco curvo, quasi rettilineo, diretti verso il vertice A (le curve 3 e 4). Queste serie sono anche esse subalcaline come le tholeiitiche, e presentano un arricchimento in silice continuo e marcato durante la linea di evoluzione, e un debole aumento del rapporto ferro su magnesio. I contenuti in titanio sono generalmente bassi, mentre nei termini meno evoluti si ha una grossa quantità di alluminio (generalmente intorno al 17%); i contenuti in potassio sono variabili in relazione ai vari ambienti geotettonici; mineralogicamente sono quindi caratterizzate dalla presenza del quarzo e dell'ortopirosseno e la diffusione del pirosseno subcalcico nella roccia raffreddata. Al contrario le serie tholeitiche mostrano nel diagramma AMF marcati arricchimenti in ferro quindi la loro curva di evoluzione punterà prima verso il vertice del ferro per poi scendere verso gli alcali (curve 1 e 2). Un carattere chimico tipico è rappresentato da tenori in potassio molto bassi (minori del 1%) mentre il contenuto in titanio è molto variabile; nei termini meno evoluti è generalmente presente il pirosseno subcalcico (pigeonite); l'olivina, se presente, è in fenocristalli.
Nella foto sotto una sezione sottile a nicol incrociati di un gabbro olivinico (Valtellina) notare cristalli di olivina di colore azzurro. I cristalli bianchi e neri (geminazioni) sono plagioclasi

Sopra il diagramma AFM dove : A=(Na2O + K2O), F=(FeO + 0,9 X Fe2O3), e M=(MgO). Con il tratteggio è selezionata un'area nella quale si ha la massima frequenza della variazione delle serie calcalcaline (D'Amico, magmatismo e metamorfismo, Ed. UTET).