Bowen-reaktionsserien i geologi

Bowen-reaktionsserien är en beskrivning av hur magas mineraler förändras när de svalnar. Petrologen Norman Bowen (1887-1956) genomförde decennier av smältförsök i början av 1900-talet till stöd för hans teori om granit. Han fann att när en basalt smälta långsamt kyldes bildade mineraler kristaller i en bestämd ordning. Bowen utarbetade två uppsättningar av dessa, som han kallade den diskontinuerliga och kontinuerliga serien i sitt papper från 1922 "The Reaction Principle in Petrogenesis."

Bowens reaktionsserie

De diskontinuerlig serie börjar med olivin, sedan pyroxen, amfibol och biotit. Det som gör detta till en "reaktionsserie" snarare än en vanlig serie är att varje mineral i serien ersätts av nästa när smältan svalnar. Som Bowen uttryckte det: "Försvinnandet av mineraler i den ordning de visas ... är själva kärnan i reaktionsserien." Olivin bildar kristaller, sedan reagerar den med resten av magmaen som pyroxen bildar på dess bekostnad. Vid en viss tid resorberas all olivin och det finns bara pyroxen. Sedan reagerar pyroxen med vätskan när amfibolkristaller ersätter den, och sedan ersätter biotit amfibol.

De kontinuerlig serie är plagioclase feldspar. Vid höga temperaturer bildas anorthit med hög kalciumsort. När temperaturen sjunker ersätts sedan med mer natriumrika sorter: bytownite, labradorite, andesine, oligoclase och albite. När temperaturen fortsätter att sjunka smälter dessa två serier samman och fler mineraler kristalliseras i denna ordning: Alkali-fältspat, muskovit och kvarts.

En mindre reaktionsserie involverar spinellgruppen av mineraler: kromit, magnetit, ilmenit och titanit. Bowen placerade dem mellan de två huvudserierna.

Andra delar av serien

Hela serien finns inte i naturen, men många stollande bergarter visar delar av serien. De viktigaste begränsningarna är vätskans tillstånd, kylhastigheten och mineralkristallernas tendens att sedimentera under tyngdkraften:

1. Om vätskan tar slut på ett element som behövs för ett visst mineral, avbryts serien med det mineralet.
2. Om magma svalnar snabbare än reaktionen kan fortsätta kan tidiga mineraler kvarstå i delvis resorberad form. Det förändrar magmautvecklingen.
3. Om kristaller kan stiga eller sjunka slutar de att reagera med vätskan och staplas upp någon annanstans.

Alla dessa faktorer påverkar utvecklingen av en magmas utveckling - dess differentiering. Bowen var säker på att han kunde börja med basaltmagma, den vanligaste typen, och bygga vilken magma som helst från rätt kombination av de tre. Men mekanismer som han diskonterade-magma-blandning, assimilering av countryrock och omsmältning av jordskorpor - för att inte tala om hela systemet med plattaktonik som han inte förutsåg, är mycket viktigare än han trodde. Idag vet vi att inte ens de största kropparna av basaltisk magma sitter stilla tillräckligt länge differentierar hela vägen till granit.