Serie de Bowen es la designación que se da al proceso de cristalización fraccionada de los magmas. Norman Bowen, petrólogo americano, que nació en 1887 y murió en 1956, examinó entre 1920 y 1950 el comportamiento de los magmas, concretamente los procesos de fusión de las materias pétreas y consecuente cristalización de los minerales.
En concreto, Bowen redujo rocas magmáticas a polvo y después calentaba el polvo a altas temperaturas. Con este procedimiento, Bowen obtuvo magmas artificiales. Mediante diferentes procesos de enfriamiento de estos magmas, este científico observó que los minerales no cristalizaban todos al mismo tiempo. Primero, cristalizaban los minerales de más alto punto de fusión, seguidos de los restantes, por orden decreciente del respectivo punto de fusión. Este proceso fue denominado cristalización fraccionada y es uno de los procesos responsables por la diferenciación magmática.
Durante el proceso de cristalización de los magmas, Bowen verificó que los primeros minerales en formarse eran el olivino y la plagioclasa cálcica, conocida como anortita. A lo largo del enfriamiento del magma se formaban otros minerales y, por ello, el quimismo del magma residual se iba alterando, relativamente al magma original, pues muchos de sus componentes ya estaban asimilados en la estructura de los minerales progresivamente formados.
Así, y con base en las experiencias de laboratorio, Bowen definió para un magma original homogéneo, una secuencia de formación de minerales designada Serie o Secuencia de Reacciones de Bowen. Esta serie está compuesta por dos ramas: la rama de la serie de reacción descontinua o de los minerales ferromagnesianos y la rama de la serie de reacción continua o serie de las plagioclasas.
La serie de reacción descontinua toma este nombre porque, por disminución de la temperatura, el mineral anteriormente formado reacciona con el líquido residual magmático, formando un mineral con una composición química y estructura interna diferente, estable en las nuevas condiciones. Todos los minerales de esta serie poseen hierro y magnesio. Tras la cristalización del olivino la composición del magma queda relativamente pobre en hierro y magnesio y enriquecida con sílice. Con el enfriamiento progresivo del magma, se alcanza la temperatura de cristalización del piroxeno. El olivino, formado anteriormente, reacciona con el líquido residual formando el piroxeno que integra en su estructura una mayor cantidad de sílice. Alcanzada la temperatura de la cristalización del anfíbol, el piroxeno formado reacciona con el líquido residual, en el caso de que el magma no haya solidificado aún, empobreciéndolo más en hierro y magnesio. Si hubiera también una fracción magmática tras la cristalización del anfíbol, y la temperatura continuase bajando, el mineral a formarse sería la biotita, siendo el último mineral rico en hierro y magnesio que cristaliza.
Una vez terminada la cristalización de la biotita, el magma residual, si existiera, no posee hierro ni magnesio. A partir de aquí, de este nivel térmico, los minerales que se forman no contienen estos elementos químicos.
Las plagioclasas son los únicos minerales de la serie continua. Las plagioclasas son minerales constituidos por aluminio, sílice y con porcentajes variables de sodio y calcio. Los iones sodio y de calcio pueden sustituirse en la estructura cristalina, pudiendo formar plagioclasas cálcicas y plagioclasas sódicas. Si la plagioclasa fuera 100% cálcica se le da el nombre de anortita, si la plagioclasa fuera constituida apenas por iones sodio, es una albita.
La serie se llama continua porque la alteración gradual de iones en las plagioclasas no altera su estructura interna. La plagioclasas que primero cristaliza es la anortita cálcica. A medida que la temperatura del magma disminuye, la cantidad de plagioclasa aumenta, siendo incorporado cada vez más sodio. En la última plagioclasa que cristaliza todos los iones son de sodio, albita.
Tras la cristalización completa de los minerales que constituyen las dos ramas, la serie descontinua y la serie continua, la fracción magmática resultante puede presentar elevadas concentraciones de sílice y de metales más leves, tales como el potasio y el aluminio. Cristalizan, posteriormente, hasta el agotamiento del magma residual, el feldspato potásico, moscovita y, finalmente, el cuarzo.
