- In cosa consiste?
- Diagramma della serie di Bowen
- Serie discontinua
- Serie continua
- Differenziazione magmatica
- Riferimenti
La serie Bowen è principalmente un mezzo per classificare i minerali di silicato igneo più comuni in base alla temperatura alla quale cristallizzano. Nella scienza della geologia esistono tre tipi principali di rocce, classificate come rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Principalmente, le rocce ignee sono formate dal raffreddamento e dalla solidificazione del magma o della lava dal mantello e dalla crosta terrestre, un processo che può essere causato da un aumento della temperatura, una diminuzione della pressione o un cambiamento nella composizione.
Norman L. Bowen
La solidificazione può avvenire sotto o sotto la superficie della terra, formando strutture diverse dalle rocce. In questo senso, nel corso della storia un gran numero di scienziati ha cercato di spiegare il modo in cui il magma si è cristallizzato in condizioni variabili per formare diversi tipi di roccia.
Ma fu solo nel XX secolo che il petrologo Norman L. Bowen eseguì una lunga serie di studi sulla cristallizzazione frazionata per poter osservare il tipo di rocce che venivano prodotte in base alle condizioni in cui lavorava.
Inoltre, ciò che ha osservato e concluso in questo esperimento è stato rapidamente accettato dalla comunità e queste serie di Bowen sono diventate la descrizione corretta del processo di cristallizzazione del magma.
In cosa consiste?
Come accennato in precedenza, le serie Bowen vengono utilizzate per classificare i minerali di silicato igneo più presenti in base alla temperatura alla quale cristallizzano.
La rappresentazione grafica di questa serie permette di visualizzare l'ordine in cui i minerali cristallizzeranno secondo questa proprietà, i minerali superiori sono i primi a cristallizzare in un magma raffreddante e quelli inferiori sono gli ultimi a formarsi. Bowen ha concluso che il processo di cristallizzazione si basa su cinque principi:
1- Mentre il fuso si raffredda, i minerali cristallizzanti rimarranno in equilibrio termodinamico con esso.
2- Con il passare del tempo e l'aumento della cristallizzazione minerale, il fuso cambierà la sua composizione.
3- I primi cristalli formati non sono più in equilibrio con la massa con la nuova composizione, e si dissolvono nuovamente per formare nuovi minerali. Ecco perché c'è una serie di reazioni, che si sviluppano con il passare del raffreddamento.
4- I minerali più comuni nelle rocce ignee possono essere classificati in due serie: una serie continua di reazione per i feldspati e una serie discontinua per i minerali ferromagnesici (olivina, pirosseno, orneblenda e biotite).
5- Questa serie di reazioni suppone che, da un singolo magma, tutti i tipi di rocce ignee possano originarsi come risultato della differenziazione magmatica.
Diagramma della serie di Bowen
Le stesse serie Bowen sono rappresentate da un diagramma a forma di "Y", con linee orizzontali che intercettano vari punti sulla Y per indicare gli intervalli di temperatura.
La prima linea, vista dall'alto verso il basso, rappresenta una temperatura di 1800 ºC e si manifesta sotto forma di rocce ultramafiche.
Questa è la prima sezione, poiché i minerali non possono formarsi a temperature superiori a questa. La seconda sezione inizia a 1100 ºC, e tra questa temperatura e 1800 ºC si formano le rocce mafiche.
La terza sezione inizia a 900ºC e termina a 600ºC; quest'ultimo rappresenta il punto in cui i bracci del diagramma si incontrano e scende una singola linea. Tra 600 ° C e 900 ° C si formano rocce intermedie; più in basso, le rocce felsiche si cristallizzano.
Serie discontinua
Il braccio sinistro del diagramma appartiene alla serie discontinua. Questo percorso rappresenta formazioni minerali ricche di ferro e magnesio. Il primo minerale che si forma in questo modo è l'olivina, l'unico minerale stabile intorno ai 1800 ºC.
A questa temperatura (e da questo momento in poi) saranno evidenti i minerali formati da ferro, magnesio, silicio e ossigeno. Con la diminuzione della temperatura, il pirosseno diventerà stabile e il calcio inizierà ad apparire nei minerali formati quando si raggiungono i 1100 ºC.
Quando si raggiunge il raffreddamento a 900 ºC, compaiono gli anfiboli (CaFeMgSiOOH). Infine, questo percorso termina quando la temperatura scende a 600ºC, dove i biotiti iniziano a formarsi in modo stabile.
Serie continua
Questa serie è detta "continua" perché il feldspato minerale si forma in una serie continua e graduale che inizia con un'alta percentuale di calcio (CaAlSiO), ma è caratterizzata da una maggiore formazione di feldspati a base di sodio (CaNaAlSiO) .
Ad una temperatura di 900 ºC il sistema si equilibra, i magmi si raffreddano e gli ioni calcio si esauriscono, per cui da questa temperatura la formazione dei feldspati si basa principalmente sui feldspati di sodio (NaAlSiO). Questo ramo culmina a 600 ºC, dove la formazione dei feldspati è quasi al 100% NaAlSiO.
Per le fasi residue -che sono le ultime a formarsi e appaiono come la linea retta che discende dalla serie precedente- il minerale noto come K-spar (feldspato di potassio) apparirà a temperature inferiori a 600 ºC, e la muscovite apparirà genererà a temperature più basse.
L'ultimo minerale che si forma è il quarzo, e solo nei sistemi in cui c'è un eccesso di silicio nel resto. Questo minerale si forma a temperature del magma relativamente fredde (200 ºC), quando si è quasi solidificato.
Differenziazione magmatica
Questo termine si riferisce alla separazione del magma in lotti o serie, al fine di separare i cristalli dal fuso.
Questo viene fatto per ottenere alcuni minerali che non rimarrebbero intatti nella massa fusa se fosse consentito di continuare a raffreddarsi.
Come accennato in precedenza, i primi minerali che si formano a 1800 ° C e 1100 ° C si dissolvono di nuovo per formare altri, quindi possono essere persi per sempre se non vengono separati dalla miscela fusa nel tempo.
Riferimenti
- Britannica, E. (nd). Bowen's Reaction Series. Estratto da britannica.com
- College, C. (sf). Bowen's Reaction Series. Estratto da colby.edu
- Lerner, KL (sf). Bowen's Reaction Series. Estratto da science.jrank.org
- Università, I. (sf). Bowen's Reaction Series. Estratto da indiana.edu
- Wikipedia. (Sf). Bowen's Reaction Series. Estratto da en.wikipedia.org