Seria reakcji Bowena w geologii

David Santiago Garcia/Aurora/Getty Images

Seria reakcji Bowena to opis tego, jak magma minerały zmieniają się w miarę ochładzania. Na początku XX wieku petrolog Norman Bowen (1887-1956) przeprowadził dziesiątki lat eksperymentów z topieniem na poparcie swojej teorii granitu. Odkrył, że jako stop bazaltowy powoli schładzał się, minerały tworzyły kryształy w określonej kolejności. Bowen opracował dwa ich zestawy, które nazwał ciągiem nieciągłym i ciągłym w swoim artykule z 1922 r. „ Zasada reakcji w Petrogenezie .

Seria reakcji Bowena

The nieciągłe serie zaczyna się oliwinem, potem piroksenem, amfibolem i biotytem. To, co sprawia, że ​​jest to „seria reakcyjna”, a nie zwykła seria, polega na tym, że każdy minerał w serii jest zastępowany przez następny w miarę ochładzania się stopionego materiału. Jak ujął to Bowen: „Zanikanie minerałów w kolejności, w jakiej się pojawiają… jest istotą serii reakcji”. Oliwin tworzy kryształy, a następnie reaguje z resztą magmy w postaci piroksenu na swój koszt. W pewnym momencie cały oliwin zostaje wchłonięty i istnieje tylko piroksen. Następnie piroksen reaguje z cieczą, ponieważ zastępują ją kryształy amfibolu, a następnie amfibol zastępuje biotyt.

The ciągła seria to skaleń plagioklazowy. W wysokich temperaturach powstaje bogata w wapń odmiana anortytu. Następnie wraz ze spadkiem temperatury zastępuje go bardziej bogate w sód odmiany: bytownit, labradoryt, andezyna, oligoklaz i albit. Wraz ze spadkiem temperatury te dwie serie łączą się i w tej kolejności krystalizuje się więcej minerałów: skaleń alkaliczny, muskowit i kwarc.

Mniejsza seria reakcji obejmuje spinelową grupę minerałów: chromit, magnetyt, ilmenit i tytanit. Bowen umieścił je pomiędzy dwiema głównymi seriami.

Inne części serii

Kompletnej serii nie można znaleźć w naturze, ale wiele skały magmowe wyświetlaj fragmenty serii. Główne ograniczenia to stan cieczy, szybkość stygnięcia oraz skłonność kryształów mineralnych do osiadania pod wpływem grawitacji:

1. Jeśli w cieczy zabraknie pierwiastka potrzebnego do danego minerału, seria z tym minerałem zostaje przerwana.
2. Jeśli magma stygnie szybciej niż reakcja może zachodzić, wczesne minerały mogą pozostać w częściowo zresorbowanej formie. To zmienia ewolucję magmy.
3. Jeśli kryształy mogą unosić się lub opadać, przestają reagować z cieczą i gromadzą się w innym miejscu.

Wszystkie te czynniki wpływają na przebieg ewolucji magmy – jej zróżnicowanie. Bowen był przekonany, że mógłby zacząć od bazaltowej magmy, najpopularniejszego rodzaju, i zbudować dowolną magmę z odpowiedniej kombinacji tych trzech. Ale mechanizmy, które zignorował – mieszanie magmy, asymilacja skał wiejskich i przetapianie skał skorupy ziemskiej – nie wspominając o całym systemie tektoniki płyt, którego nie przewidział, są znacznie ważniejsze niż myślał. Dziś wiemy, że nawet największe bryły bazaltowej magmy nie pozostają wystarczająco długo, aż do granitu.