Bowen-reaktionsserien i geologi

Bowen-reaktionsserien er en beskrivelse af hvordan magma's mineraler ændres, når de afkøles. Petrolog Norman Bowen (1887–1956) udførte årtiers smelteeksperimenter i de tidlige 1900'ere til støtte for hans teori om granit. Han fandt, at som en basaltisk smeltning langsomt afkølet, dannede mineraler krystaller i en bestemt rækkefølge. Bowen udarbejdede to sæt af disse, som han udnævnte den diskontinuerlige og kontinuerlige serie i hans papir fra 1922 "Reaktionsprincippet i petrogenese."

Det diskontinuerlig serie starter med olivin, derefter pyroxen, amfibol og biotit. Hvad der gør dette til en "reaktionsserie" snarere end en almindelig serie er, at hvert mineral i serien erstattes af det næste, når smelten afkøles. Som Bowen udtrykte det, "forsvinden af ​​mineraler i den rækkefølge, de vises..., er selve kernen i reaktionsserie. "Olivin danner krystaller, derefter reagerer den med resten af ​​magmaen, når pyroxen dannes ved dens bekostning. På et bestemt tidspunkt resorberes al olivin, og kun pyroxen findes. Derefter reagerer pyroxen med væsken, da amfibolkrystaller erstatter den, og derefter erstatter biotit amfibol.

Det kontinuerlig serie er en plagioclase-feltspat. Ved høje temperaturer danner den høje calcium-sort af anorthite. Efterhånden som temperaturen falder, erstattes den med mere natriumrige sorter: bytownite, labradorit, andesine, oligoclase og albite. Når temperaturen fortsætter med at falde, smelter disse to serier sammen, og flere mineraler krystalliserer i denne rækkefølge: Alkali-feldspat, muscovite og kvarts.

En mindre reaktionsserie involverer spinellgruppen af ​​mineraler: kromit, magnetit, ilmenit og titanit. Bowen placerede dem mellem de to hovedserier.

Den komplette serie findes ikke i naturen, men mange stødende klipper vis dele af serien. De vigtigste begrænsninger er væskens tilstand, afkølingshastigheden og mineralkrystallernes tendens til at sætte sig under tyngdekraften:

1. Hvis væsken løber tør for et element, der er nødvendigt til et bestemt mineral, afbrydes serien med dette mineral.
2. Hvis magmaen afkøles hurtigere, end reaktionen kan fortsætte, kan tidlige mineraler fortsætte i delvist resorberet form. Det ændrer magmaens udvikling.
3. Hvis krystaller kan stige eller synke, holder de op med at reagere med væsken og hoper sig et andet sted.

Alle disse faktorer påvirker forløbet af en magmas udvikling - dens differentiering. Bowen var overbevist om, at han kunne starte med basaltmagma, den mest almindelige type, og bygge enhver magma fra den rigtige kombination af de tre. Men mekanismer, som han nedsatte - magma-blanding, assimilering af countryrock og gensmeltning af skorpe klipper - for ikke at nævne hele systemet med pladetektonik, som han ikke forudså, er meget vigtigere end han tanke. I dag ved vi, at ikke engang de største legemer af basaltisk magma sidder stille nok længe differentierer hele vejen til granit.