Series de Bowen: qué son, para qué sirven, serie discontinua y continua
¿Qué son las series de Bowen?
Las series de Bowen son principalmente un medio de categorizar los minerales de silicato ígneo más comunes por la temperatura a la cual cristalizan. En la ciencia de la geología existen tres tipos principales de rocas, las cuales se clasifican en rocas ígneas, las sedimentarias y las metamórficas.
Principalmente, las rocas ígneas son formadas por el enfriamiento y solidificación del magma o lava proveniente del manto y la corteza terrestre, un proceso que puede originarse por un incremento de temperatura, un decrecimiento en la presión, o un cambio de composición.
La solidificación puede llevarse a cabo bajo la superficie de la tierra o debajo de esta, formando estructuras distintas de rocas. En este sentido, a lo largo de la historia una gran cantidad de científicos intentaron explicar la manera en que el magma cristalizaba en condiciones variantes para formar distintos tipos de roca.
Pero no fue hasta el siglo XX cuando el petrólogo Norman L. Bowen llevó a cabo una larga serie de estudios de cristalización fraccionada para poder observar el tipo de rocas que eran producidas de acuerdo con las condiciones en las que trabajaba.
Asimismo, lo que observó y concluyó en este experimento rápidamente fue aceptado por la comunidad, y estas series de Bowen se convirtieron en la descripción correcta del proceso de cristalización del magma.
¿Para qué sirven las series de Bowen?
Las series de Bowen sirven para clasificar los minerales de silicato ígneo que de mayor existencia por medio de la temperatura en la que se cristalizan.
La representación gráfica de esta serie permite visualizar el orden en el cual los minerales se cristalizarán de acuerdo a esta propiedad, siendo los minerales superiores los primeros en cristalizar en un magma que se encuentra enfriando, y los inferiores los últimos en formarse. Bowen concluyó que el proceso de cristalización se basa en cinco principios:
1- Mientras que la masa fundida se enfría, los minerales que cristalizan se mantendrán en equilibrio termodinámico con esta.
2- Con el pasar del tiempo y el incremento de cristalización de minerales, la masa fundida irá cambiando su composición.
3- Los primeros cristales formados dejan de estar en equilibrio con la masa con nueva composición, y se disuelven nuevamente para formar nuevos minerales. Es por esto que existe una serie de reacciones, la cual se desarrolla con el pasar del enfriamiento.
4- Los minerales más comunes de rocas ígneas pueden ser categorizados en dos series: una serie continua de reacción de los feldespatos, y una serie discontinua para los minerales ferromagnésicos (olivino, piroxeno, hornablenda y la biotita).
5- Esta serie de reacciones supone que, de un único magma, todos los tipos de rocas ígneas pueden originarse por efecto de la diferenciación magmática.
Diagrama de las series de Bowen
Las series de Bowen en sí se representan con un diagrama en forma de “Y”, con líneas horizontales interceptando varios puntos de la Y para indicar rangos de temperatura.
La primera línea, visualizando de arriba hacia abajo, representa una temperatura de 1800 ºC, y se manifiesta en forma de rocas ultramáficas.
Esta es la primera sección, ya que no pueden formarse minerales en temperaturas mayores a esta. La segunda sección comienza a los 1100 ºC, y entre esta temperatura y la de los 1800 ºC es en donde se forman las rocas máficas.
La tercera sección comienza a los 900 ºC y termina a 600 ºC; esta última representa el punto en donde los brazos del diagrama se unen y desciende una sola línea. Entre los 600 ºC y 900 ºC se forman rocas intermedias; inferior a esto se cristalizan las rocas félsicas.
Serie discontinua
El brazo izquierdo del diagrama pertenece a la serie discontinua. Este camino representa formaciones minerales que son ricas en hierro y magnesio. El primer mineral que se forma por este camino es el olivino, el cual es el único mineral estable alrededor de los 1800 ºC.
A esta temperatura (y a partir de este momento) se evidenciarán minerales formados por hierro, magnesio, silicio y oxígeno. Con el decremento de temperatura, el piroxeno se volverá estable y comenzará a aparecer el calcio en los minerales formados cuando se alcancen los 1100 ºC.
Cuando se alcanza un enfriamiento hasta 900 ºC, aparecen los anfíboles (CaFeMgSiOOH). Finalmente, este camino acaba cuando la temperatura disminuye hasta los 600 ºC, donde comienzan a formarse las biotitas en forma estable.
Serie continua
Esta serie se hace llamar “continua” porque se forma el mineral feldespato en una serie continua y gradual que comienza con una alta proporción de calcio (CaAlSiO), pero que se va caracterizando por una mayor formación de feldespatos basados en el sodio (CaNaAlSiO).
A la temperatura de 900 ºC el sistema se equilibra, las magmas se enfrían y los iones de calcio se agotan, por lo que a partir de esta temperatura la formación de feldespatos se basa principalmente en feldespatos de sodio (NaAlSiO). Esta rama culmina a 600 ºC, donde la formación de feldespatos es casi de un 100 % NaAlSiO.
Para las fases residuales —las cuales son las últimas en formarse y se presentan como la línea recta que desciende de las series anteriores— el mineral conocido como K-spar (feldespato potásico) aparecerá a temperaturas inferiores a los 600 ºC, y la moscovita se generará a temperaturas menores.
El último mineral en formarse es el cuarzo, y solo en sistemas donde exista un exceso de silicio en el remanente. Este mineral se forma a temperaturas relativamente frías de magma (200 ºC), cuando ya casi ha solidificado.
Diferenciación magmática
Este término se refiere a la separación del magma en lotes o series, para poder separar los cristales de la masa fundida.
Esto se hace para poder obtener ciertos minerales que no permanecerían intactos en la masa fundida si esta se permitiera seguir enfriando.
Como se mencionó anteriormente, los primeros minerales que se forman a 1800 ºC y 1100 ºC vuelven a disolverse para formar otros, así que pueden perderse para siempre si no se separan a tiempo de la mezcla fundida.