Serie di Bowen

Durante la solidificazione di un magma che si sta raffreddando lentamente, il processo di cristallizzazione dei minerali avviene secondo un preciso ordine, indicato dalla serie di Bowen, dal nome del petrografo canadese Norman Levi Bowen (1887-1956) che, alla fine degli anni Venti, studiò in laboratorio la cristallizzazione di magmi sintetici. Il processo di cristallizzazione secondo una precisa sequenza all'interno di un magma viene detto cristallizzazione frazionata.

Per primi cristallizzano i minerali che possiedono più elevata temperatura di fusione (che coincide con quella di cristallizzazione): tra i silicati femici, l'olivina e i pirosseni; tra quelli sialici, i plagioclasi calcici; successivamente, cristallizzano i silicati a struttura più complessa, come le miche e il quarzo, la cui temperatura di fusione è più bassa.

Anche la forma più o meno regolare dei cristalli e la loro dimensione è indicativa dell'ordine di cristallizzazione: infatti, i minerali che cristallizzano per primi hanno una forma cristallina più regolare e presentano cristalli più grandi, perché si sono formati in un liquido in cui non c'erano ostacoli per la loro crescita; i minerali che cristallizzano in seguito, costretti a occupare gli spazi residui, assumono di conseguenza forme irregolari e le dimensioni dei loro cristalli sono minori.

La massa di magma non solidifica tutta contemporaneamente; può accadere, però, che, prima che la massa sia completamente solidificata, fenomeni accidentali (per esempio, improvvisi movimenti della crosta terrestre) separino i cristalli solidificati dalla massa ancora allo stato fuso. Si formano così rocce con composizione chimica diversa, anche se il magma originario è lo stesso.

Infine, la serie di Bowen fornisce anche l'ordine di alterabilità dei minerali, che è tanto maggiore quanto le condizioni di mantenimento dei minerali sono diverse da quelle della loro formazione. In pratica, l'alterabilità è maggiore per i minerali cristallizzati a temperature più elevate.