Chuỗi Bowen chủ yếu là một phương tiện để phân loại các khoáng chất silicat lửa phổ biến nhất theo nhiệt độ mà chúng kết tinh. Trong khoa học địa chất có ba loại đá chính, được phân loại là đá mácma, trầm tích và biến chất.
Về cơ bản, đá mácma được hình thành do sự nguội lạnh và đông đặc của magma hoặc dung nham từ lớp phủ và vỏ trái đất, một quá trình có thể do sự tăng nhiệt độ, giảm áp suất hoặc thay đổi thành phần.
Norman L. Bowen
Quá trình đông đặc có thể diễn ra dưới hoặc dưới bề mặt trái đất, tạo thành các cấu trúc không phải là đá. Theo nghĩa này, trong suốt lịch sử, một số lượng lớn các nhà khoa học đã cố gắng giải thích cách thức mà magma kết tinh trong các điều kiện khác nhau để tạo thành các loại đá khác nhau.
Nhưng phải đến thế kỷ 20, nhà thạch học Norman L. Bowen đã thực hiện một loạt nghiên cứu dài về sự kết tinh phân đoạn để có thể quan sát loại đá được tạo ra tùy theo điều kiện mà ông làm việc.
Ngoài ra, những gì ông quan sát và kết luận trong thí nghiệm này nhanh chóng được cộng đồng chấp nhận, và những chuỗi Bowen này trở thành mô tả chính xác về quá trình kết tinh macma.
Nó bao gồm những gì?
Như đã đề cập trước đây, chuỗi Bowen được sử dụng để phân loại các khoáng chất silicat lửa tồn tại nhiều hơn theo nhiệt độ mà chúng kết tinh.
Biểu diễn đồ họa của chuỗi này cho phép chúng ta hình dung thứ tự mà các khoáng chất sẽ kết tinh theo tính chất này, các khoáng chất cao hơn là chất đầu tiên kết tinh trong magma đang nguội đi và những chất thấp hơn là chất cuối cùng hình thành. Bowen kết luận rằng quá trình kết tinh dựa trên năm nguyên tắc:
1- Trong khi 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 khoáng chất, sự tan chảy sẽ thay đổi thành phần của nó.
3- Những tinh thể đầu tiên được hình thành không còn cân bằng về khối lượng với thành phần mới, và chúng lại tan ra để tạo thành khoáng chất mới. Đây là lý do tại sao có một loạt các phản ứng xảy ra khi quá trình làm lạnh đi qua.
4- Các khoáng chất phổ biến nhất trong đá mácma có thể được phân loại thành hai chuỗi: một chuỗi phản ứng liên tục đối với fenspat, và một chuỗi không liên tục đối với các khoáng chất sắt từ (olivin, pyroxene, hornblend và biotit).
5- Chuỗi phản ứng này giả định rằng, từ một magma duy nhất, tất cả các loại đá mácma đều có thể bắt nguồn từ kết quả của sự phân hóa magma.
Sơ đồ chuỗi Bowen
Bản thân chuỗi Bowen được biểu diễn bằng một biểu đồ hình chữ "Y", với các đường ngang cắt ngang các điểm khác nhau trên Y để biểu thị phạm vi nhiệt độ.
Dòng đầu tiên, nhìn từ trên xuống dưới, biểu thị nhiệt độ 1800 ºC, và được biểu hiện ở dạng đá siêu mafic.
Đây là phần đầu tiên, vì khoáng chất không thể hình thành ở nhiệt độ cao hơn mức này. Phần thứ hai bắt đầu ở 1100 ºC, và giữa nhiệt độ này và 1800 ºC là nơi đá mafic được hình thành.
Phần thứ ba bắt đầu ở 900ºC và kết thúc ở 600ºC; cái sau đại diện cho điểm mà các nhánh của biểu đồ gặp nhau và một đường thẳng đi xuống. Giữa 600ºC và 900ºC đá trung gian được hình thành; thấp hơn mức này, đá felsic kết tinh.
Loạt liên tục
Cánh tay trái của sơ đồ thuộc chuỗi không liên tục. Con đường này đại diện cho các thành tạo khoáng chất giàu sắt và magiê. Khoáng chất đầu tiên hình thành theo cách này là olivin, là khoáng chất duy nhất ổn định ở khoảng 1800 ºC.
Ở nhiệt độ này (và từ thời điểm này trở đi) các khoáng chất được hình thành bởi sắt, magiê, silic và oxy sẽ hiển nhiên. Với sự giảm nhiệt độ, pyroxene sẽ trở nên ổn định và canxi sẽ bắt đầu xuất hiện trong các khoáng chất được hình thành khi đạt đến 1100 ºC.
Khi làm lạnh đến 900 ºC, xuất hiện các chất lưỡng cực (CaFeMgSiOOH). Cuối cùng, con đường này kết thúc khi nhiệt độ giảm xuống 600ºC, nơi các biotit bắt đầu hình thành một cách ổn định.
Chuỗi liên tục
Chuỗi này được gọi là "liên tục" vì khoáng vật fenspat được hình thành trong một chuỗi liên tục và dần dần bắt đầu với tỷ lệ canxi cao (CaAlSiO), nhưng được đặc trưng bởi sự hình thành nhiều hơn fenspat gốc natri (CaNaAlSiO) .
Ở nhiệt độ 900 ºC, hệ thống cân bằng, magma nguội đi và các ion canxi bị cạn kiệt, do đó từ nhiệt độ này sự hình thành fenspat chủ yếu dựa trên natri fenspat (NaAlSiO). Nhánh này đạt cực đại ở 600 ºC, nơi mà sự hình thành fenspat gần như là 100% NaAlSiO.
Đối với các pha dư - pha nào là pha cuối cùng hình thành và xuất hiện dưới dạng đường thẳng đi xuống từ loạt trước - khoáng vật được gọi là K-spar (fenspat kali) sẽ xuất hiện ở nhiệt độ dưới 600 ºC và muscovite sẽ sẽ tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn.
Khoáng chất cuối cùng được hình thành là thạch anh, và chỉ trong các hệ thống có dư silic trong tàn tích. Khoáng chất này được hình thành ở nhiệt độ magma tương đối lạnh (200 ºC), khi nó gần như đông đặc lại.
Sự khác biệt magma
Thuật ngữ này đề cập đến việc tách magma theo lô hoặc loạt, để tách các tinh thể ra khỏi sự nóng chảy.
Điều này được thực hiện để thu được một số khoáng chất sẽ không còn nguyên vẹn trong quá trình nung chảy nếu nó được tiếp tục làm lạnh.
Như đã đề cập ở trên, các khoáng chất đầu tiên hình thành ở 1800ºC và 1100ºC lại hòa tan để tạo thành những chất khác, vì vậy chúng có thể bị mất vĩnh viễn nếu không được tách ra khỏi hỗn hợp nóng chảy kịp thời.
Người giới thiệu
- Britannica, E. (nd). Chuỗi phản ứng của Bowen. Lấy từ britannica.com
- Cao đẳng, C. (sf). Chuỗi phản ứng của Bowen. Lấy từ colby.edu
- Lerner, KL (sf). Chuỗi phản ứng của Bowen. Lấy từ science.jrank.org
- Đại học, I. (sf). Chuỗi phản ứng của Bowen. Lấy từ indiana.edu
- Wikipedia. (sf). Chuỗi phản ứng của Bowen. Lấy từ en.wikipedia.org