Bowen Series: Những gì họ bao gồm, loạt liên tục và liên tục

Sê-ri Bowen chủ yếu là một phương tiện để phân loại các khoáng vật silicat phổ biến nhất theo nhiệt độ mà chúng kết tinh. Trong khoa học địa chất có ba loại đá chính, được phân loại trong đá lửa, trầm tích và biến chất.

Chủ yếu, các đá lửa được hình thành do sự làm mát và hóa rắn magma hoặc dung nham đến từ lớp phủ và lớp vỏ trên mặt đất, một quá trình có thể được bắt nguồn từ sự gia tăng nhiệt độ, giảm áp suất hoặc thay đổi thành phần.

Việc hóa rắn có thể được thực hiện dưới bề mặt của mặt đất hoặc bên dưới nó, tạo thành các cấu trúc khác ngoài đá. Theo nghĩa này, trong suốt lịch sử, một số lượng lớn các nhà khoa học đã cố gắng giải thích cách thức magma kết tinh trong các điều kiện khác nhau để tạo thành các loại đá khác nhau.

Nhưng mãi đến thế kỷ XX, nhà hóa học Norman L. Bowen mới thực hiện một loạt nghiên cứu dài về sự kết tinh phân đoạn để quan sát loại đá được tạo ra theo điều kiện mà ông làm việc.

Ngoài ra, những gì ông quan sát và kết luận trong thí nghiệm này đã nhanh chóng được cộng đồng chấp nhận, và loạt Bowen này đã trở thành mô tả chính xác về quá trình kết tinh magma.

Họ là gì?

Như đã đề cập trước đó, loạt Bowen phục vụ để phân loại các khoáng vật silicat có khả năng tồn tại lớn nhất bằng nhiệt độ mà chúng kết tinh.

Biểu diễn đồ họa của loạt bài này cho phép chúng ta hình dung thứ tự các khoáng chất sẽ kết tinh theo tính chất này, với các khoáng chất trên là tinh thể đầu tiên kết tinh trong magma làm mát và các khoáng chất thấp nhất cuối cùng hình thành. Bowen kết luận rằng quá trình kết tinh dựa trên năm nguyên tắc:

1- Trong khi khối lượng nóng chảy nguội đi, các khoáng chất kết tinh sẽ vẫn ở trạng thái cân bằng nhiệt động với nó.

2- Với thời gian trôi qua và sự gia tăng kết tinh của khoáng chất, sự tan chảy sẽ thay đổi thành phần của nó.

3- Các tinh thể đầu tiên được hình thành không còn cân bằng với khối lượng với thành phần mới, và chúng hòa tan trở lại để tạo thành các khoáng chất mới. Đó là lý do tại sao có một loạt các phản ứng, phát triển cùng với quá trình làm mát.

4- Các khoáng chất đá lửa phổ biến nhất có thể được phân thành hai chuỗi: một chuỗi phản ứng fenspat liên tục và một chuỗi không liên tục cho các khoáng vật sắt từ (olivin, pyroxene, hornblend và biotite).

5- Chuỗi phản ứng này cho rằng, từ một magma duy nhất, tất cả các loại đá lửa có thể được bắt nguồn từ hiệu ứng của sự phân biệt magma.

Sơ đồ của loạt Bowen

Sê-ri Bowen được thể hiện bằng sơ đồ "Y", với các đường nằm ngang chặn một số điểm của Y để biểu thị các phạm vi nhiệt độ.

Dòng đầu tiên, trực quan hóa từ trên xuống dưới, biểu thị nhiệt độ 1800 ºC, và biểu hiện dưới dạng đá siêu cứng.

Đây là phần đầu tiên, vì khoáng chất không thể được hình thành ở nhiệt độ cao hơn mức này. Phần thứ hai bắt đầu ở 1100 ºC, và giữa nhiệt độ này và nhiệt độ 1800 ºC, đó là nơi các đá m khủng được hình thành.

Phần thứ ba bắt đầu ở 900 ºC và kết thúc ở 600 ºC; cái sau đại diện cho điểm mà các cánh tay của sơ đồ kết hợp với nhau và một dòng duy nhất hạ xuống. Đá trung gian hình thành từ 600 ºC đến 900 ºC; kém hơn những tảng đá felsic kết tinh.

Loạt không liên tục

Cánh tay trái của sơ đồ thuộc về chuỗi không liên tục. Con đường này đại diện cho thành tạo khoáng sản rất giàu sắt và magiê. Khoáng vật đầu tiên được hình thành bởi con đường này là olivin, đây là khoáng chất ổn định duy nhất khoảng 1800 ºC.

Ở nhiệt độ này (và từ thời điểm này), các khoáng chất hình thành từ sắt, magiê, silic và oxy sẽ rõ ràng. Khi nhiệt độ giảm, pyroxene sẽ trở nên ổn định và canxi sẽ bắt đầu xuất hiện trong các khoáng chất được hình thành khi nó đạt tới 1100 ºC.

Khi làm mát đạt tới 900 ºC, amphibole xuất hiện (CaFeMgSiOOH). Cuối cùng, con đường này kết thúc khi nhiệt độ giảm xuống 600 ºC, nơi các biotit bắt đầu hình thành ở dạng ổn định.

Chuỗi liên tục

Sê-ri này được gọi là "liên tục" vì fenspat khoáng được hình thành thành chuỗi liên tục và dần dần bắt đầu với tỷ lệ canxi cao (CaAlSiO), nhưng được đặc trưng bởi sự hình thành fenspat lớn hơn dựa trên natri (CaNaAlSiO) .

Ở nhiệt độ 900 ºC, hệ thống được cân bằng, magma được làm mát và các ion canxi bị cạn kiệt, do đó, từ nhiệt độ này, sự hình thành của fenspat chủ yếu dựa vào fenspat natri (NaAlSiO). Chi nhánh này đạt đến đỉnh điểm ở 600 ° C, trong đó sự hình thành của fenspat gần như 100% NaAlSiO.

Đối với các pha còn lại - là giai đoạn cuối cùng được hình thành và được trình bày dưới dạng đường thẳng đi xuống từ loạt trước đó - khoáng chất được gọi là K-spar (kali feldspar) sẽ xuất hiện ở nhiệt độ dưới 600 ° C, và Muscovite sẽ sẽ tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn.

Khoáng vật cuối cùng được hình thành là thạch anh, và chỉ trong các hệ thống có dư thừa silicon trong tàn dư. Khoáng chất này được hình thành ở nhiệt độ tương đối lạnh của magma (200 ºC), khi nó gần như đã đông cứng.

Phân biệt magma

Thuật ngữ này đề cập đến việc tách magma theo lô hoặc loạt, để tách các tinh thể khỏi sự tan chảy.

Điều này được thực hiện để thu được một số khoáng chất không còn nguyên vẹn trong quá trình nấu chảy nếu được phép tiếp tục làm mát.

Như đã đề cập ở trên, các khoáng chất đầu tiên được hình thành ở 1800 ° C và 1100 ° C hòa tan lại để tạo thành các khoáng chất khác, vì vậy chúng có thể bị mất mãi mãi nếu chúng không được tách ra kịp thời khỏi hỗn hợp nóng chảy.