Bowenova reakčná schéma

Bowenova reakčná schéma je zjednodušená petrologická koncepcia postupnej kryštalizácie alkalicko-vápenatých minerálov z taveniny, ktorá umožňuje lepšie pochopiť vznik vyvretých hornín. V obrátenom pohľade ju možno čiastočne použiť aj na pochopenie stability minerálov na zemskom povrchu.

Diagram znázorňujúci Bowenovu reakčnú schému
(vľavo: diskontinuitná séria, vrpavo: kontinuitná séria)

Vznik teórie

Je výsledkom práce kanadského petrológa Normana Bowena, ktorý pomocou nej vysvetlil prečo sa niektoré typy minerálov zvyknú vyskytovať v spoločnej asociácii, zatiaľ čo s inými sa prakticky vôbec nenachádzajú. Na začiatku 20. storočia experimentoval s tavením práškových vzoriek vyvretých hornín a pri následnom ochladzovaní sledoval pri akých teplotách kryštalizujú jednotlivé druhy minerálov. Postupne opakoval proces chladnutia a prechádzal do čoraz nižších teplôt, podľa získaných výsledkov formuloval reakčnú schému, ktorá je s určitými obmenami akceptovaná dodnes ako idealizovaný proces chladnutia magmy. Na základe Bowenovej schémy, možno pri pozorovaní horniny dospieť k pomerne presnému záveru za akých teplotných podmienok hornina vznikala.

Frakčná kryštalizácia

Bowen pri výskume nebol schopný zohľadniť niektoré podmienky, ktoré sa reálne vyskytujú v prírode. Pri pokračujúcej kryštalizácií sa totiž postupne mení zloženie zvyšku taveniny, zbavenej vykryštalizvaných minerálov. Ďalšie minerály, ktoré krystalizujú neskôr, tak musia vznikať z menšieho množstva prvkov, čo má za následkok postupnú zmenu ich chemického zloženia a tým aj celkovej kryštálovej stavby. Príkladom je olivín, ktorý sa postupne mení z Mg-bohatej odrody - forsteritu na Fe-bohatý variant fayalit. Tento proces sa tiež označuje ako frakčná kryštalizácia.

Popis

Schéma je rozdelená na dve časti, ktoré sú pri vyšších teplotách nezávislé a až pri nižších teplotách sa spájajú do jednotného radu. V zjednodušenom pohľade možno sledovať, že najprv kryštalizujú bázické, neskôr intermediárne až nakoniec kyslé minerály. Pravá časť je označovaná ako kontinuitná séria (vznikajú postupné tuhé roztoky živcov) a ľavá ako diskontinuitná (Fe-Mg) séria (zloženie sa mení po prekročení kritických hodnôt skokmi). Prvý minerál kryštalizujúci z diskontinuitnej schémy je na Mg bohatý olivín. Ten vzniká za vysokých teplôt a tlakov. Ako teplota klesá vznikajú náhle Fe-olivíny a Fe-pyroxény, amfiboly a biotit. V kontinuitnej schéme je najvyššie postavený bázický na vápnik živec anotrit, ktorý tiež vzniká pri vysokých teplotách a tlakoch. Pri pokračovaní kryštalizácie počas chladnutia postupne kryštalizujú bytownit, labradorit, andezín, oligoklas a až nakoniec sodný živec albit, ktorý je už celkom svetlý. Zvyškové taveniny oboch sérií už majú porovnateľné zloženie. Všeobecne možno povedať, že je bohatá na kremík, ale aj draslík a hliník. Tieto prvky môžu pri klesajúcej teplote vytvárať draselný živec ortoklas, za dostatočnej prítomnosti fluíd vzniká aj muskovit. Následne je tavenina tak ochudobnená o iné prvky, že pri najnižšej teplote okolo 570 °C vzniká prevažne už iba kremeň.

Zemský povrch je v porovnaní so spodnokôrovými alebo plášťovými podmienkami oblastí vzniku hornín, zónou nízkych tlakov a teplôt. V tejto oblasti nie je väčšina minerálov stabilná a rozpadá sa alebo premieňa na iné. Pri pohľade na Bowenovu schému možno sledovať, že minerály, ktoré sú najstabilnejšie na zemskom povrchu sa nachádzajú v jej spodnej časti, zatiaľ čo menej stabilné minerály obvykle vo vrchnej časti. Spôsobené je to faktom, že na povrchu nestabilné minerály, obyvkle kryštalizujú za vysokých tlakov a teplôt, len čo sa dostanú do iných podmienok je ich kryštálová štruktúra nestabilná a premieňajú sa na inú, v daných podmienkach stabilnejšiu formu.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Bowenova reakčná schéma

Externé odkazy

Chemický portál Portál vied o Zemi

• Bowenova reakčná schéma s vyobrazeniami jednotlivých minerálov Archivované 2009-02-19 na Wayback Machine

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Bowen's reaction series na anglickej Wikipédii.