Введение

Порядок кристаллизации минералов в магме

В области геологии, реакционная серия Боуэна – это работа канадского петролога Нормана Л. Боуэна, который, основываясь на экспериментах и наблюдениях за природными породами, обобщил последовательность кристаллизации распространенных силикатных минералов из типичной базальтовой магмы, подвергающейся фракционной кристаллизации (то есть кристаллизации, при которой образующиеся на ранних стадиях кристаллы удаляются из магмы путем их оседания, оставляя после себя расплав с несколько иным составом). Реакционная серия Боуэна позволяет объяснить, почему определенные типы минералов обычно встречаются вместе, а другие практически никогда не ассоциируются друг с другом. В начале 1900-х годов он проводил эксперименты с порошкообразным горным материалом, который нагревал до расплавления, а затем охлаждал до заданной температуры, после чего наблюдал за типами минералов, формирующихся в полученных породах. Он повторял этот процесс, последовательно понижая температуру, и полученные результаты привели его к формулированию реакционной серии, которая и сегодня признается как идеализированная последовательность минералов, образующихся при охлаждении базальтовой магмы в условиях фракционной кристаллизации. На основе работы Боуэна можно судить по минеральному составу породы об относительных условиях ее образования.

Описание

Серия разделяется на две ветви: непрерывную (фельсические минералы: полевые шпаты) и дискретную (мафические минералы). Минералы, расположенные в верхней части иллюстрации (указаны отдельно), кристаллизуются первыми, поэтому температурный градиент можно рассматривать как переход от высоких температур к низким, при этом высокотемпературные минералы находятся вверху, а низкотемпературные – внизу. Ветвь справа на иллюстрации является непрерывной (с непрерывными твердыми растворами фельсических минералов) и приводит к постепенному увеличению содержания натрия в плагиоклазе по мере понижения температуры. В дискретной серии мафические минералы, такие как оливин, кристаллизуются первыми при более высокой температуре при охлаждении магмы. Однако, если они не выкристаллизовываются (не отделяются), состав магмы не изменяется, и при дальнейшем охлаждении магмы оливин перекристаллизуется в пироксен. Поскольку поверхность Земли является низкотемпературной средой по сравнению с зонами образования горных пород, диаграмма также отражает относительную устойчивость минералов: наиболее устойчивые находятся внизу, а наиболее подверженные выветриванию – наверху, что известно как ряд растворения Голдиха. Это связано с тем, что минералы наиболее устойчивы в условиях температуры и давления, наиболее близких к тем, при которых они образовались.