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Série de Bowen é a designação que se dá ao processo de cristalização fraccionada dos magmas. Norman Bowen, petrólgo americano, que nasceu em 1887 e morreu em 1956, examinou entre 1920 e 1950, o comportamento dos magmas, nomeadamente os processos de fusão dos materias pétreos e consequente cristalização dos minerais.
Com efeito, Bowen reduziu rochas magmáticas a pó e, em seguida, aquecia o pó a altas temperaturas. Com este procedimento, Bowen obteve magmas artificiais. Mediante diferentes processos de arrefecimento destes magmas, este cientista observou que os minerais não cristalizavam todos ao mesmo tempo. Primeiro, cristalizavam os minerais de mais alto ponto de fusão, seguindos dos restantes, por ordem decrescente do respetivo ponto de fusão. Este processo foi denominado cristalização fraccionada, e é um dos processos responsáveis pela diferenciação magmática.
Durante o processo de cristalização dos magmas, Bowen verificou que os primeiros minerais a formarem-se eram a olivina e a plagioclase cálcica, conhecida como anortite. Ao longo do arrefecimento do magma, formavam-se outros minerais e, por isso, o quimismo do magma residual ia-se alterando, relativamente ao magma original, pois muitos dos seus componentes já estavam assimililados na estrutura dos minerais progressivamente formados.
Assim, e com base nas experiências laboratoriais, Bowen definiu, para um magma original homogéneo, uma sequência de formação de minerais designada Série ou Sequência Reacional de Bowen. Esta série é composta por dois ramos: o ramo da série de reação descontínua ou dos minerais ferromagnesianos e o ramo da série de reação contínua ou série das plagioclases.
A série de reção descontínua toma este nome porque, por diminuição da temperatura, o mineral anteriormente formado reage com o líquido residual magmático, formando um mineral com uma composição química e estrutura interna diferente, estável nas novas condições. Todos os minerais desta série possuem ferro e magnésio. Após a cristalização da olivina a composição do magma fica relativamente porbre em ferro e magnésio e enriquecida com sílica. Com o arrefecimento progressivo do magma, atinge-se a temperatura de cristalização da piroxena. A olivina, formada anteriormente, reage com o líquido residual formando a piroxena que integra na sua estrutura uma maior quantidade de sílica. Atingida a temperatura de cristalização da anfíbola, a piroxena formada reage com o líquido residual, caso o magma não tenha ainda solidificado, emprobrecendo-o mais em ferro e magnésio. Se ainda houver uma fração magmática após a cristalização da anfíbola, e a temperatura continuar a descer, o mineral a formar-se é a biotite, sendo o último mineral rico em ferro e magnésio a crsitalizar.
Terminada a cristalização da biotite, o magma residual, se existir, não possui ferro nem magnésio. A partir daqui, deste patamar térmico, os minerais que se formam, não contêm estes elementos químicos.
As plagioclases são os únicos minerais da série contínua. As plagioclases são minerais constituídos por alumínio, sílica e com percentagens variáveis de sódio e cálcio. Os iões sódio e de cálcio podem substituir-se na estrutura cristalina, podendo formar plagioclases cálcicas e plagioclases sódicas. Se a plagioclase for 100% cálcica toma o nome de anortite, se a plagioclase for constituída apenas por iões sódio, é uma albite.
A série designa-se contínua porque a alteração gradual de iões nas plagioclases não altera a sua estrutura interna. A plagioclase que primeiro cristaliza é a anortite, cálcica. À medida que a tenperatura do magma diminui, a quantidade de plagioclase aumenta, sendo incorporado cada vez mais sódio. Na última plagioclase que cristaliza todos os iões são de sódio, albite.
Após a cristalização completa dos minerais que constituem os dois ramos, a série descontínua e a série contínua, a fração magmática resultante pode apresentar elevadas concentrações de sílixa e de metais mais leves, tais como o potássio e o alumínio. Cristalizam, posteriormente, até ao esgotamento do magma residual, o feldspato potássico, moscovite e, por fim, o quartzo.
