Bowen-reaksjonsserien i geologi
David Santiago Garcia/Aurora/Getty Images
Bowen-reaksjonsserien er en beskrivelse av hvordan magma mineralene endres etter hvert som de avkjøles. Petrologen Norman Bowen (1887–1956) utførte tiår med smelteeksperimenter på begynnelsen av 1900-tallet til støtte for teorien om granitt. Han fant at som en basaltisk smelte sakte avkjølte, dannet mineraler krystaller i en bestemt rekkefølge. Bowen utarbeidet to sett av disse, som han kalte den diskontinuerlige og kontinuerlige serien i sin artikkel fra 1922 ' Reaksjonsprinsippet i Petrogenese .'
Bowen's Reaction-serien
De diskontinuerlige serier starter med olivin, deretter pyroksen, amfibol og biotitt. Det som gjør dette til en 'reaksjonsserie' i stedet for en vanlig serie, er at hvert mineral i serien erstattes av det neste etter hvert som smelten avkjøles. Som Bowen sa det, 'Forsvinningen av mineraler i den rekkefølgen de vises i ... er av selve essensen av reaksjonsserien.' Olivin danner krystaller, så reagerer den med resten av magmaen ettersom pyroksen dannes på bekostning. På et visst tidspunkt resorberes alt olivin, og bare pyroksenet eksisterer. Deretter reagerer pyroksen med væsken når amfibolkrystaller erstatter den, og deretter erstatter biotitt amfibol.
De kontinuerlig serie er en plagioklas feltspat. Ved høye temperaturer dannes anortitten med høyt kalsium. Når temperaturen faller, erstattes den av mer natriumrike varianter: bytownitt, labradoritt, andesin, oligoklase og albitt. Når temperaturen fortsetter å falle, smelter disse to seriene sammen, og flere mineraler krystalliserer seg i denne rekkefølgen: Alkalifeltspat, muskovitt og kvarts.
En mindre reaksjonsserie involverer spinellgruppen av mineraler: kromitt, magnetitt, ilmenitt og titanitt. Bowen plasserte dem mellom de to hovedseriene.
Andre deler av serien
Den komplette serien finnes ikke i naturen, men mange magmatiske bergarter vise deler av serien. De viktigste begrensningene er væskens tilstand, avkjølingshastigheten og mineralkrystallenes tendens til å sette seg under tyngdekraften:
- Hvis væsken går tom for et element som trengs for et bestemt mineral, blir serien med det mineralet avbrutt.
- Hvis magmaet avkjøles raskere enn reaksjonen kan fortsette, kan tidlige mineraler bestå i delvis resorbert form. Det endrer magmaens utvikling.
- Hvis krystaller kan stige eller synke, slutter de å reagere med væsken og hoper seg opp et annet sted.
Alle disse faktorene påvirker forløpet av en magmas utvikling - dens differensiering. Bowen var sikker på at han kunne starte med basaltmagma, den vanligste typen, og bygge hvilken som helst magma fra den rette kombinasjonen av de tre. Men mekanismer som han diskuterte – magmablanding, assimilering av countryrock og omsmelting av jordskorpebergarter – for ikke å snakke om hele systemet av platetektonikk han ikke forutså, er mye viktigere enn han trodde. I dag vet vi at ikke engang de største kroppene av basaltisk magma sitter stille lenge nok skiller seg helt til granitt.