Fundiendo mezclas de silicatos naturales, N. Bowen y sus colaboradores analizaron teórica y experimentalmente el comportamiento del líquido durante el proceso de enfriamiento. Ocurren una serie de evoluciones mineralógicas conocidas hoy en día como las series de Bowen.
1. Serie discontinua de reacción de los minerales ferromagnésicos
1.1. Comportamiento de los olivinos
Para una mezcla de Forsterita (Mg22SiO4 en 55%) y Fayalita (Fe2SiO4 en 45%), se pueden reproducir los siguientes experimentos:
en 45%), se pueden reproducir los siguientes experimentos:
- 1° Experimento: Al enfriarse lentamente se produce un mineral Olivino único con la misma composición que la mezcla.
- 2° Experimento: Al quitar Olivinos ricos en Forsterita en el momento de la cristalización, el medio pierde mucho Mg, por lo que aumenta la tendencia del crecimiento de la Fayalita. Se produce la génesis de Olivinos ricos en Fayalita.
- 3° Experimento: Si añadimos Cuarzo antes de fundir la mezcla, al enfriar lentamente, los primeros olivinos en formarse son más ricos en Forsterita. Este mineral reacciona con el SiO2 y, por este hecho, ya no participa más y ocurrirá la tendencia al crecimiento de la Fayalita. La Fayalita reacciona también con la sílice y se forma el Piroxeno (Enstatita MgSiO2). Si el medio es rico en SiO2, sigue asociándose al Piroxeno, sino seguirá asociándose a la Forsterita.
¡Se comprueba la formación de Piroxenos a partir de Sílice y Olivino!
1.2. Sucesivas apariciones de otros ferromagnesianos
Siguiendo similares etapas, si en el medio hubiese otros elementos (como Ca, K, Al, etc.), el Piroxeno (Enstatita) sería inestable y, en presencia de Sílice, evolucionaría a Anfíboles, que al ser inestable también darían origen a las Micas y lo restante de Sílice cristalizará en Cuarzo a 700 - 900°C.
Se produce así la “serie discontinua” pues un mineral se forma a partir del anterior y lo hace con una estructura diferente, discontinuament
2. Serie continua de reacción de los silicoaluminatos
Para una mezcla inicial de Anortita (55%) – Albita (45%)
2.1. Feldespatos plagioclasas
Cuando el enfriamiento es lento, se obtiene una Plagioclasa única (Labradorita: An 55%). Si el medio permite la formación de Anfíboles, el Ca se une a sus redes y abandona la Plagioclasa, propiciando la evolución de las Plagioclasas hacia el polo más albítico.
Se produce así la “serie continua” pues un mineral evoluciona a partir del anterior y se mantiene la misma estructura en todo el proceso.
2.2. Feldespatos alcalinos (ortosas)
Los radios iónicos del K y Na son muy distintos (K: 1.33Å - Na: 0.98Å), formando diferentes poliedros de coordinación, por lo que no conforman una serie continua, sin embargo, en una mezcla de Ortosa (KAlSi3O2) – Albita (NaAl2Si3O2), si la temperatura se eleva, los poliedros de coordinación se dilatan y los iones pueden introducirse en la red formando la fórmula (Na,K)(AlSi3O2). En el caso de un enfriamiento brusco, este mineral no podrá evolucionar, formando el mineral metaestable anortoclasa presente en lavas. Si el enfriamiento es lento, pueden formarse ambas estructuras. Se habla de pertitas cuando las láminas de feldespato sódico abundan entre las de feldespato potásico.
2.3. Feldespatoides Son inestables en presencia de sílice cuando la temperatura disminuye.
3. Magmas y Rocas ígneas
El magma es una masa de composición netamente silicatada que se encuentra a elevadas temperaturas de entre 1200°C a 1500°C. Además, posee cierta movilidad que le permite fluir.
3.1. Viscosidad
Los enlaces Si-O, al ser muy resistentes, se conservan hasta en la parte líquida, por lo que el grado de polimerización crece por esta propiedad. Dicho de otro modo, la viscosidad aumenta con la cantidad de Sílice proporcionalmente.
Ahora bien, si el sistema adquiere H2O, se produce una reacción que rompe los enlaces Si-O. El magma se torna más fluido.
Si existe pérdida o fuga de fluidos volátiles como CO2, H2S, F, Cl, SO2, el magma se tornará muy viscoso e incluso podría solidificar rápidamente.
3.2. Magma hipersilícico
Al tener alto contenido en Sílice, el magma es muy viscoso y cristaliza rápidamente durante su lenta ascensión a través de la corteza terrestre. Los minerales de las series de Bowen se desarrollan íntegramente, subsistiendo los minerales estables en presencia de SiO2. Este tipo de magma forma a los granitos (95% de las rocas intrusivas) y rocas afines.
3.3. Magma hiposilícico
Al tener bajo contenido en Sílice, el magma es fluido y atraviesa rápidamente la corteza terrestre, pero pocos minerales cristalizan durante su ascensión. Los minerales de las series de Bowen, por lo tanto, no llegan a evolucionar hasta el final y los que se formaron a altas temperaturas permanecen estables.
Cuando la emisión es violenta y rápida, se forma basalto homogéneo. Por el contrario, cuando la emisión es lenta y de débil viscosidad, los minerales tienden a precipitar, modificando notablemente la composición del líquido que contiene a los cristales formados. Ocurre el fenómeno de cristalización fraccionada y los minerales son de cristales más grandes y composición variada.
Tomado de: Geología, Dercourt & Paquet, p. 21-39, Editorial Reverté, 2014.
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