BOWEN-SERIEN: HVAD ER DE, DISKONTINUERLIGE OG KONTINUERLIGE SERIER - KEMI - 2025

De Bowen serien er primært et middel til at kategorisere de mest almindelige vulkanske silikatmineraler ved den temperatur, hvor de krystallisere. I geologiens videnskab findes der tre hovedtyper af klipper, der klassificeres som stødende klipper, sedimentære og metamorfe.

Hovedsageligt dannes stødarter ved afkøling og størkning af magma eller lava fra mantelen og jordskorpen, en proces, der kan være forårsaget af en stigning i temperatur, et fald i tryk eller en ændring i sammensætningen.

Norman L. Bowen

Størkning kan finde sted under eller under jordoverfladen og danne andre strukturer end klipper. I denne forstand forsøgte et stort antal videnskabsfolk gennem historien at forklare den måde, hvorpå magma krystalliserede under forskellige betingelser for at danne forskellige klippetyper.

Men det var først i det 20. århundrede, at petrolog Norman L. Bowen udførte en lang række undersøgelser af fraktioneret krystallisation for at kunne observere den type klipper, der blev produceret i henhold til de forhold, hvor han arbejdede.

Det, han observerede og konkluderede i dette eksperiment, blev også hurtigt accepteret af samfundet, og disse Bowen-serier blev den rigtige beskrivelse af magma-krystallisationsprocessen.

Hvad består det i?

Som nævnt tidligere bruges Bowen-serien til at klassificere de stødende silicatmineraler, der findes mere ved hjælp af den temperatur, ved hvilken de krystalliserer.

Den grafiske repræsentation af denne serie giver mulighed for at visualisere rækkefølgen af, i hvilke mineraler vil krystallisere i henhold til denne egenskab, idet de højere mineraler er de første til at krystallisere i en afkøling magma, og de lavere er de sidste, der dannes. Bowen konkluderede, at krystallisationsprocessen er baseret på fem principper:

1- Mens smelten afkøles, forbliver de krystalliserende mineraler i termodynamisk ligevægt med den.

2- Med tiden og stigningen i mineralsk krystallisation ændrer smelten dens sammensætning.

3- De første dannede krystaller er ikke længere i balance med massen med den nye sammensætning, og de opløses igen for at danne nye mineraler. Derfor er der en række reaktioner, der udvikler sig med afkøling.

4- De mest almindelige mineraler i stødende klipper kan kategoriseres i to serier: en kontinuerlig serie til reaktion af feldspare og en diskontinuerlig serie for ferromagnesiske mineraler (olivin, pyroxen, hornblende og biotit).

5 - Denne række reaktioner antager, at fra en enkelt magma kan alle former for stavede klipper stamme som et resultat af magmatisk differentiering.

Bowen seriediagram

Bowen-serien er selv repræsenteret af et "Y" -formet diagram, med vandrette linjer, der opfanger forskellige punkter på Y for at indikere temperaturintervaller.

Den første linje set fra top til bund repræsenterer en temperatur på 1800 ºC og manifesteres i form af ultramafiske klipper.

Dette er den første sektion, da mineraler ikke kan dannes ved temperaturer, der er højere end dette. Den anden sektion begynder ved 1100 ºC, og mellem denne temperatur og 1800 ºC er det, hvor de mafiske klipper dannes.

Den tredje sektion begynder ved 900ºC og slutter ved 600ºC; sidstnævnte repræsenterer det punkt, hvor armene på diagrammet mødes, og en enkelt linje falder ned. Mellem 600 ºC og 900 ºC dannes mellemliggende klipper; lavere end dette krystalliserer felsiske klipper.

Diskontinuerlig serie

Diagrammets venstre arm hører til den diskontinuerlige serie. Denne sti repræsenterer mineralformationer, der er rige på jern og magnesium. Det første mineral, der danner denne måde, er olivin, som er det eneste stabile mineral omkring 1800 ºC.

På denne temperatur (og fra dette øjeblik) vil mineraler dannet af jern, magnesium, silicium og ilt være tydelige. Med faldet i temperaturen vil pyroxen blive stabil, og calcium vil begynde at vises i mineraler dannet, når 1100 ºC er nået.

Når man når køling til 900 ºC, vises amfiboler (CaFeMgSiOOH). Endelig ender denne sti, når temperaturen falder til 600 ºC, hvor biotitter begynder at dannes på en stabil måde.

Kontinuerlig serie

Denne serie kaldes "kontinuerlig", fordi mineralsk feldspat dannes i en kontinuerlig og gradvis serie, der begynder med en høj andel af calcium (CaAlSiO), men er kendetegnet ved en større dannelse af natriumbaserede feldspænder (CaNaAlSiO).

Ved en temperatur på 900 ºC ækvilibrerer systemet, magmas afkøles og calciumioner tømmes, så fra denne temperatur er dannelsen af ​​feltspids hovedsageligt baseret på natrium-feldspars (NaAlSiO). Denne gren kulminerer ved 600 ºC, hvor dannelsen af ​​feldspat er næsten 100% NaAlSiO.

For de resterende faser - som er de sidste, der dannes og vises som den rette linje, der stiger ned fra den forrige serie - vil mineralet kendt som K-spar (kaliumfeldspat) vises ved temperaturer under 600 ºC, og muskovitten vil genererer ved lavere temperaturer.

Det sidste mineral, der dannes, er kvarts, og kun i systemer, hvor der er et overskud af silicium i resten. Dette mineral dannes ved relativt kolde magtemperaturer (200 ºC), når det næsten er størknet.

Magmatisk differentiering

Dette udtryk henviser til adskillelse af magma i batches eller serier for at adskille krystallerne fra smelten.

Dette gøres for at få visse mineraler, der ikke ville forblive intakte i smelten, hvis det fik lov til at fortsætte med at afkøle.

Som nævnt ovenfor opløses de første mineraler, der dannes ved 1800 ° C og 1100ºC, igen for at danne andre, så de kan gå tabt for evigt, hvis de ikke adskilles fra den smeltede blanding i tide.

Referencer

1. Britannica, E. (nd). Bowen's Reaction Series. Hentet fra britannica.com
2. College, C. (sf). Bowen's Reaction Series. Hentet fra colby.edu
3. Lerner, KL (sf). Bowen's Reaction Series. Hentet fra science.jrank.org
4. University, I. (sf). Bowen's Reaction Series. Hentet fra indiana.edu
5. Wikipedia. (Sf). Bowen's Reaction Series. Hentet fra en.wikipedia.org