Das Bowen-Serie Sie sind in erster Linie ein Mittel zur Kategorisierung der häufigsten magmatischen Silikatmineralien nach der Temperatur, bei der sie kristallisieren. In der Wissenschaft der Geologie gibt es drei Hauptgesteinsarten, die als magmatisches Gestein, sedimentäres und metamorphes Gestein, klassifiziert werden.
Magmatische Gesteine entstehen hauptsächlich durch Abkühlen und Erstarren von Magma oder Lava aus dem Erdmantel und der Erdkruste. Dieser Prozess kann durch Temperaturerhöhung, Druckabfall oder Änderung der Zusammensetzung verursacht werden..
Die Verfestigung kann unter oder unter der Erdoberfläche erfolgen und andere Strukturen als Gesteine bilden. In diesem Sinne versuchte eine große Anzahl von Wissenschaftlern im Laufe der Geschichte zu erklären, wie Magma unter verschiedenen Bedingungen kristallisierte, um verschiedene Gesteinsarten zu bilden.
Erst im 20. Jahrhundert führte der Petrologe Norman L. Bowen eine lange Reihe von Studien zur fraktionierten Kristallisation durch, um die Gesteinsart beobachten zu können, die unter den Bedingungen, unter denen er arbeitete, hergestellt wurde..
Auch das, was er in diesem Experiment beobachtete und schloss, wurde von der Community schnell akzeptiert, und diese Bowen-Reihen wurden zur korrekten Beschreibung des Magmakristallisationsprozesses..
Artikelverzeichnis
Wie bereits erwähnt, werden die Bowen-Reihen verwendet, um die mehr vorhandenen magmatischen Silikatmineralien anhand der Temperatur zu klassifizieren, bei der sie kristallisieren..
Die grafische Darstellung dieser Reihe ermöglicht es, die Reihenfolge zu visualisieren, in der die Mineralien gemäß dieser Eigenschaft kristallisieren, wobei die höheren Mineralien die ersten sind, die in einem kühlenden Magma kristallisieren, und die niedrigeren Mineralien die letzten sind, die sich bilden. Bowen kam zu dem Schluss, dass der Kristallisationsprozess auf fünf Prinzipien basiert:
1- Wenn die Schmelze abkühlt, bleiben die kristallisierenden Mineralien damit im thermodynamischen Gleichgewicht.
2- Mit der Zeit und der Zunahme der Mineralkristallisation ändert die Schmelze ihre Zusammensetzung.
3- Die ersten gebildeten Kristalle befinden sich nicht mehr im Gleichgewicht mit der Masse der neuen Zusammensetzung und lösen sich wieder auf, um neue Mineralien zu bilden. Aus diesem Grund gibt es eine Reihe von Reaktionen, die sich im Verlauf der Abkühlung entwickeln..
4- Die häufigsten Mineralien in magmatischen Gesteinen können in zwei Reihen eingeteilt werden: eine kontinuierliche Reaktionsreihe für Feldspate und eine diskontinuierliche Reihe für ferromagnesische Mineralien (Olivin, Pyroxen, Hornblende und Biotit)..
5- Diese Reihe von Reaktionen geht davon aus, dass aus einem einzigen Magma alle Arten von magmatischen Gesteinen als Ergebnis einer magmatischen Differenzierung entstehen können.
Die Bowen-Reihen selbst werden durch ein Y-förmiges Diagramm dargestellt, wobei horizontale Linien verschiedene Punkte auf dem Y abfangen, um Temperaturbereiche anzuzeigen..
Die erste Linie, von oben nach unten gesehen, repräsentiert eine Temperatur von 1800 ºC und manifestiert sich in Form von ultramafischen Gesteinen.
Dies ist der erste Abschnitt, da bei höheren Temperaturen keine Mineralien gebildet werden können. Der zweite Abschnitt beginnt bei 1100 ºC und zwischen dieser Temperatur und 1800 ºC bilden sich die mafischen Gesteine..
Der dritte Abschnitt beginnt bei 900 ° C und endet bei 600 ° C; Letzteres stellt den Punkt dar, an dem sich die Arme des Diagramms treffen und eine einzelne Linie abfällt. Zwischen 600 ° C und 900 ° C bilden sich Zwischengesteine; niedriger als dieses felsische Gestein kristallisieren.
Der linke Arm des Diagramms gehört zur diskontinuierlichen Reihe. Dieser Weg repräsentiert Mineralformationen, die reich an Eisen und Magnesium sind. Das erste Mineral, das sich auf diese Weise bildet, ist Olivin, das um 1800 ºC das einzige stabile Mineral ist..
Bei dieser Temperatur (und von diesem Moment an) werden Mineralien sichtbar, die aus Eisen, Magnesium, Silizium und Sauerstoff gebildet werden. Mit sinkender Temperatur wird das Pyroxen stabil und Kalzium beginnt in den gebildeten Mineralien zu erscheinen, wenn sie 1100 ºC erreichen..
Wenn das Abkühlen auf 900 ºC erreicht ist, erscheinen Amphibole (CaFeMgSiOOH). Schließlich endet dieser Weg, wenn die Temperatur auf 600 ºC abfällt, wo sich auf stabile Weise Biotite zu bilden beginnen..
Diese Reihe wird als „kontinuierlich“ bezeichnet, da das Mineral Feldspat in einer kontinuierlichen und allmählichen Reihe gebildet wird, die mit einem hohen Anteil an Kalzium (CaAlSiO) beginnt, jedoch durch eine stärkere Bildung von Feldspaten auf Natriumbasis (CaNaAlSiO) gekennzeichnet ist..
Bei einer Temperatur von 900 ºC gleicht sich das System aus, die Magmen werden abgekühlt und die Calciumionen werden abgereichert, so dass bei dieser Temperatur die Bildung von Feldspaten hauptsächlich auf Natriumfeldspaten (NaAlSiO) basiert. Dieser Zweig gipfelt bei 600 ºC, wo die Bildung von Feldspaten zu fast 100% aus NaAlSiO besteht.
Für die Restphasen, die sich als letzte bilden und als gerade Linie erscheinen, die von der vorherigen Reihe abstammt, erscheint das als K-Holm (Kaliumfeldspat) bekannte Mineral bei Temperaturen unter 600 ºC und der Muskovit erzeugt bei niedrigere Temperaturen.
Das letzte Mineral, das sich bildet, ist Quarz, und zwar nur in Systemen, in denen der Rest einen Überschuss an Silizium enthält. Dieses Mineral entsteht bei relativ kalten Magma-Temperaturen (200 ºC), wenn es sich fast verfestigt hat.
Dieser Begriff bezieht sich auf die Trennung von Magma in Chargen oder Reihen, um die Kristalle von der Schmelze zu trennen..
Dies geschieht, um bestimmte Mineralien zu erhalten, die in der Schmelze nicht intakt bleiben würden, wenn sie weiter abkühlen würden..
Wie oben erwähnt, lösen sich die ersten Mineralien, die bei 1800 ºC und 1100 ºC gebildet werden, wieder auf, um andere zu bilden, so dass sie für immer verloren gehen können, wenn sie nicht rechtzeitig von der geschmolzenen Mischung getrennt werden..
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