В области геологии серия реакций Боуэна представляет собой работу канадского петролога Нормана Л. Боуэна [ 1] , который на основе экспериментов и наблюдений за природными горными породами обобщил последовательность кристаллизации обычных силикатных минералов из типичной базальтовой магмы , подвергающейся фракционному воздействию . кристаллизация (т.е. кристаллизация, при которой ранее образовавшиеся кристаллы удаляются из магмы путем осаждения кристаллов, оставляя после себя жидкость немного другого состава). [2] [3] Ряд реакций Боуэна способен объяснить, почему определенные типы минералов обычно встречаются вместе, в то время как другие почти никогда не связаны друг с другом. В начале 1900-х годов он экспериментировал с порошкообразным каменным материалом, который нагревали до тех пор, пока он не расплавился, а затем давал остыть до заданной температуры, после чего он наблюдал типы минералов, которые образовывались в полученных камнях. Он повторил этот процесс при постепенно более низких температурах, и полученные результаты привели его к формулировке серии реакций, которая до сих пор принимается как идеализированное развитие минералов, образующихся при охлаждении базальтовой магмы, подвергающейся фракционной кристаллизации. Основываясь на работе Боуэна, по минералам, присутствующим в породе, можно сделать вывод об относительных условиях, при которых этот материал сформировался. [4]
Ряд делится на две ветви: сплошную ( кислые минералы: полевые шпаты ) и прерывистую ( основные минералы). Минералы в верхней части иллюстрации (отсутствующие) кристаллизуются первыми, поэтому градиент температуры можно считать от высокого к низкому: высокотемпературные минералы находятся вверху, а низкотемпературные — внизу. Ветвь справа на иллюстрации является непрерывной (с непрерывными твердыми растворами кислых минералов) и приводит к образованию плагиоклаза , обогащенного натрием , при понижении температуры. В прерывистой серии основные минералы, такие как оливин , сначала кристаллизуются при более высокой температуре по мере остывания магмы. Однако, если они не осаждаются (оседают), состав магмы не меняется, и по мере дальнейшего охлаждения магмы оливин перекристаллизуется в пироксен .
Поскольку поверхность Земли представляет собой среду с низкой температурой по сравнению с зонами горных пород, диаграмма также отражает относительную стабильность минералов: те, что внизу, являются наиболее стабильными, а те, что находятся наверху, быстрее всего подвергаются выветриванию, что известно как Серия растворений Гольдича . Это связано с тем, что минералы наиболее устойчивы в условиях температуры и давления, наиболее близких к тем, в которых они образовались.