Die Bowen-Reaktionsreihe in der Geologie

Die Bowen-Reaktionsreihe beschreibt, wie sich Magmas Mineralien beim Abkühlen verändern. Der Petrologe Norman Bowen (1887-1956) führte Anfang des 20. Jahrhunderts jahrzehntelange Schmelzexperimente durch, um seine Theorie des Granits zu untermauern. Er fand heraus, dass Mineralien als langsam abkühlende Basaltschmelze Kristalle in einer bestimmten Reihenfolge bildeten. Bowen erarbeitete zwei Sätze davon, die er 1922 in seiner Arbeit "The Reaction Principle in Petrogenesis" als diskontinuierliche und kontinuierliche Reihe bezeichnete.

Die Bowen's Reaction-Serie

Das diskontinuierliche Reihe Beginnt mit Olivin, dann Pyroxen, Amphibol und Biotit. Was dies zu einer "Reaktionsserie" und nicht zu einer gewöhnlichen Serie macht, ist, dass jedes Mineral in der Serie durch das nächste ersetzt wird, wenn die Schmelze abkühlt. Wie Bowen es ausdrückte: "Das Verschwinden von Mineralien in der Reihenfolge, in der sie erscheinen ... ist von grundlegender Bedeutung für die Reaktionsreihe." Olivin bildet Kristalle und reagiert dann mit dem Rest des Magmas, wobei sich auf seine Kosten Pyroxen bildet. Ab einem bestimmten Punkt wird das gesamte Olivin resorbiert und es existiert nur noch Pyroxen. Dann reagiert Pyroxen mit der Flüssigkeit, während Amphibolkristalle sie ersetzen, und Biotit ersetzt Amphibol.

Das kontinuierliche Reihe ist Plagioklasfeldspat. Bei hohen Temperaturen bildet sich die kalziumreiche Sorte Anorthit. Bei sinkenden Temperaturen wird es dann durch natriumreichere Sorten ersetzt: Bytownit, Labradorit, Andesin, Oligoklas und Albit. Wenn die Temperatur weiter sinkt, verschmelzen diese beiden Reihen und es kristallisieren weitere Mineralien in dieser Reihenfolge: Alkalifeldspat, Muskovit und Quarz.

Eine Nebenreaktionsreihe betrifft die Spinellgruppe der Mineralien: Chromit, Magnetit, Ilmenit und Titanit. Bowen platzierte sie zwischen den beiden Hauptserien.

Andere Teile der Serie

Die komplette Serie ist nicht in der Natur zu finden, aber viele magmatischen Gesteine ​​zeigen Teile der Serie. Die Haupteinschränkungen sind der Flüssigkeitszustand, die Abkühlgeschwindigkeit und die Neigung der Mineralkristalle, sich unter der Schwerkraft abzusetzen:

1. Wenn der Flüssigkeit ein Element ausgeht, das für ein bestimmtes Mineral benötigt wird, wird die Serie mit diesem Mineral unterbrochen.
2. Wenn das Magma schneller abkühlt als die Reaktion ablaufen kann, können frühe Mineralien in teilweise resorbierter Form bestehen bleiben. Das verändert die Entwicklung des Magmas.
3. Wenn Kristalle aufsteigen oder sinken können, reagieren sie nicht mehr mit der Flüssigkeit und sammeln sich an einer anderen Stelle.

All diese Faktoren beeinflussen den Verlauf der Entwicklung eines Magmas - seine Differenzierung. Bowen war zuversichtlich, dass er mit Basaltmagma beginnen und jedes Magma aus der richtigen Kombination der drei bauen konnte. Aber die Mechanismen, die er nicht berücksichtigte - das Mischen von Magma, die Assimilation von Landgesteinen und das Umschmelzen von Krustengesteinen -, ganz zu schweigen von dem System der Plattentektonik, das er nicht vorausgesehen hatte, sind viel wichtiger als er dachte. Heute wissen wir, dass nicht einmal die größten Körper aus Basaltmagma lange genug sitzen, um sich bis hin zu Granit zu differenzieren.