Seria Bowen reprezintă în primul rând un mijloc de clasificare a celor mai obișnuite minerale de silicat igneu după temperatura la care se cristalizează. În știința geologiei există trei tipuri principale de roci, care sunt clasificate ca roci ignee, sedimentare și metamorfice.
În principal, rocile igrene sunt formate prin răcirea și solidificarea magmei sau a lavelor din manta și crusta pământului, un proces care poate fi cauzat de o creștere a temperaturii, o scădere a presiunii sau o modificare a compoziției.
Norman L. Bowen
Solidificarea poate avea loc sub sau sub suprafața pământului, formând alte structuri decât rocile. În acest sens, de-a lungul istoriei, un număr mare de oameni de știință au încercat să explice modul în care magma s-a cristalizat în diferite condiții pentru a forma diferite tipuri de rocă.
Dar abia în secolul XX petrologul Norman L. Bowen a efectuat o serie lungă de studii privind cristalizarea fracționată pentru a putea observa tipul de roci care au fost produse în funcție de condițiile în care a lucrat.
De asemenea, ceea ce a observat și a încheiat în acest experiment a fost acceptat rapid de comunitate, iar aceste serii Bowen au devenit descrierea corectă a procesului de cristalizare a magmei.
În ce constă?
Așa cum am menționat anterior, seria Bowen este utilizată pentru clasificarea mineralelor silicate ignee care există mai mult prin temperatura la care se cristalizează.
Reprezentarea grafică a acestei serii permite vizualizarea ordinii în care mineralele se vor cristaliza în funcție de această proprietate, mineralele superioare fiind primele care se cristalizează într-o magmă de răcire, iar cele inferioare fiind ultimele care se formează. Bowen a concluzionat că procesul de cristalizare se bazează pe cinci principii:
1- În timp ce topirea se răcește, mineralele cristalizante vor rămâne în echilibru termodinamic cu acesta.
2- Odată cu trecerea timpului și creșterea cristalizării minerale, topita își va schimba compoziția.
3- Primele cristale formate nu mai sunt în echilibru cu masa cu noua compoziție și se dizolvă din nou pentru a forma noi minerale. Acesta este motivul pentru care există o serie de reacții, care se dezvoltă odată cu trecerea răcirii.
4- Cele mai frecvente minerale din rocile igrene pot fi clasificate în două serii: o serie continuă pentru reacția feldsparelor și o serie discontinuă pentru mineralele ferromagnezice (olivină, piroxen, hornblende și biotită).
5- Această serie de reacții presupune că, dintr-o singură magmă, toate tipurile de roci ignee pot avea ca rezultat diferențierea magmatică.
Diagrama seriei Bowen
Seriile Bowen în sine sunt reprezentate de o diagramă în formă de „Y”, cu linii orizontale care intercep diverse puncte de pe Y pentru a indica intervalele de temperatură.
Prima linie, privită de sus în jos, reprezintă o temperatură de 1800 ºC și se manifestă sub formă de roci ultramafice.
Aceasta este prima secțiune, deoarece mineralele nu se pot forma la temperaturi mai mari decât aceasta. A doua secțiune începe la 1100 ºC, iar între această temperatură și 1800 ºC este locul unde se formează rocile mafic.
A treia secțiune începe la 900ºC și se încheie la 600ºC; aceasta din urmă reprezintă punctul în care brațele diagramei se întâlnesc și o singură linie coboară. Între 600ºC și 900ºC se formează roci intermediare; mai mică decât aceasta, rocile felsice se cristalizează.
Serie discontinuă
Brațul stâng al diagramei aparține seriei discontinue. Această cale reprezintă formațiuni minerale bogate în fier și magneziu. Primul mineral care se formează în acest fel este olivina, care este singurul mineral stabil în jurul valorii de 1800 ºC.
La această temperatură (și din acest moment) vor fi evidente minerale formate din fier, magneziu, siliciu și oxigen. Odată cu scăderea temperaturii, piroxenul va deveni stabil și calciul va începe să apară în mineralele formate la atingerea a 1100 ºC.
Când se ajunge la răcire la 900 ºC, apar amfibole (CaFeMgSiOOH). În cele din urmă, această cale se termină când temperatura scade la 600ºC, unde biotitele încep să se formeze într-un mod stabil.
Serie continuă
Această serie este numită „continuă”, deoarece feldspatul mineral este format într-o serie continuă și treptată, care începe cu o proporție mare de calciu (CaAlSiO), dar se caracterizează printr-o formare mai mare de feldspați pe bază de sodiu (CaNaAlSiO) .
La o temperatură de 900 ºC, sistemul se echilibrează, magmele se răcesc și ionii de calciu sunt epuizați, astfel încât, din această temperatură, formarea feldsparelor se bazează în principal pe feldspars de sodiu (NaAlSiO). Această ramură culminează la 600 ºC, unde formarea feldsparelor este aproape 100% NaAlSiO.
Pentru fazele reziduale - care sunt ultimele care se formează și apar ca linie dreaptă care coboară din seria anterioară - mineralul cunoscut sub numele de K-spar (feldspat de potasiu) va apărea la temperaturi sub 600 ºC, iar muscovitul va va genera la temperaturi mai scăzute.
Ultimul mineral care se formează este cuarțul și numai în sistemele în care există un exces de siliciu în rest. Acest mineral este format la temperaturi de magmă relativ reci (200 ºC), când s-a solidificat aproape.
Diferențiere magmatică
Acest termen se referă la separarea magmei în loturi sau serii, pentru a separa cristalele de topitură.
Aceasta se realizează pentru a obține anumite minerale care nu ar rămâne intacte în topitură dacă i s-ar permite continuarea răcirii.
Așa cum am menționat mai sus, primele minerale care se formează la 1800ºC și 1100ºC se dizolvă din nou pentru a forma altele, astfel încât acestea pot fi pierdute pentru totdeauna dacă nu sunt separate în timp de amestecul topit.
Referințe
- Britannica, E. (nd). Seria de reacție a lui Bowen. Preluat de pe britannica.com
- College, C. (sf). Seria de reacție a lui Bowen. Preluat din colby.edu
- Lerner, KL (sf). Seria de reacție a lui Bowen. Preluat de la science.jrank.org
- Universitatea, I. (sf). Seria de reacție a lui Bowen. Preluat din indiana.edu
- Wikipedia. (Sf). Seria de reacție a lui Bowen. Preluat de pe en.wikipedia.org