火成岩地质

钠长石-钙长石系统

火成岩中发现的大多数常见矿物都是固溶相。这些包括橄榄石，辉石，角闪石，黑云母和斜长石长石。通过使用NaAlSi ₃ O ₈（Albite或Ab）-CaAl ₂ Si ₂ O _8可以最好地说明结晶行为。（钙长石或An）斜长石系统如图4所示。考虑一种成分为L（60％An + 40％Ab）的液体，其初始温度为1,500°C。冷却后，它将在液相线温度约1,470°C下以85％An（固相线上的P点）开始结晶斜长石。随着进一步的冷却，液体将沿着液相线向B向下移动，同时与早期形成的斜长石连续不断地反应，将其转化为更平顺的，与液体平衡的均质斜长石。例如，当液体在1400°C达到A时，约有65％的斜长石和约73％的An（固相线上的O点）已从液体中结晶出来，现在的浓度约为36％的An和64％的Ab。最后，当达到约1,330°C的温度时（图中的B），反应中消耗了最后少量的20％An + 80％Ab组成的液体，而60％An + 40的均质斜长石剩余Ab百分比（S点）。现在考虑防止液体与较早形成的斜长石反应的情况。这可以通过在斜斜胶酶形成后立即物理除去斜斜胶酶或通过冷却液体的速度快于反应过程消耗斜斜胶酶的速度来实现。从理论上讲，液体可以在1100°C达到纯Ab组成，然后消失在结晶钠长石中。在冷却过程中将保留从An ₈₄到An ₀₀的所有斜长石组合物。

鲍恩反应系列

这两个示例说明了在常见岩浆结晶过程中发生的两个主要反应，一个是不连续的（橄榄石-液体-吡咯反应），另一个是连续的（斜长石-液体反应）。这首先得到了美国岩石学家诺曼·鲍恩（Norman L. Bowen）的认可，他以图5所示的形式安排了反应。为了纪念他，矿物系列自此被称为鲍文的反应系列。Y形排列的左分支由不连续的序列组成，该序列以温度最高的橄榄石开始，并随着温度降低而穿过辉石，闪石和黑云母。该系列是不连续的，因为该反应在恒定压力下于固定温度下发生，其中较早形成的矿物被转化为更稳定的晶体。系列中的每种矿物都显示出不同的硅酸盐结构，随着温度的下降，聚合反应会增强。橄榄石属于岛状硅酸盐结构类型。辉石链 闪石，双链；和黑云母，床单。另一方面，右边的分支是连续反应系列，其中随着温度降低，斜长石酶与液体连续反应形成更多的碱相。在两种情况下，液体都在反应中被消耗。当两个反应系列在低温下收敛时，不会与剩余液体反应的矿物质会进入共晶结晶。钾长石，白云母和石英结晶。首先结晶的相是构成玄武岩或辉长岩的常见矿物，例如辉石的辉绿岩或拉长石和少量的橄榄石。安山岩或闪长岩矿物，例如带有安辉石或辉石或闪石的安山碱，随后会结晶，然后是正长石和石英，它们是流纹岩或花岗岩的基本成分。只有防止较早的反应，Y顶部的玄武岩液体才能下降到该系列的底部，以使石英结晶。如上所述，早期形成的矿物质与液体之间的完全反应会耗尽液体的供应，从而限制了系列化过程的进行。将玄武岩浆转变成系列中较低岩石的一种方法是分步结晶。在此过程中，早期形成的矿物通过重力从液体中去除（橄榄石和辉石等矿物比从其结晶的液体致密），因此未反应的液体保留在系列的后期。