El magma no se enfría de golpe para formar los diversos minerales que componen las rocas ígneas. El enfriamiento es un proceso lento que va formando diferentes minerales y que poco a poco va alterando la composición del magma. Esto se debe a los procesos de diferenciación magmática y la cristalización fraccionada.
La diferenciación magmática
La diferenciación magmática es un proceso de cristalización en el que los distintos minerales van apareciendo de forma sucesiva al ir cambiando las condiciones termodinámicas del magma. A medida que pasa el tiempo, cada uno de los cristales diferenciados se va produciendo en menor cantidad o, lo que es lo mismo, los líquidos magmáticos residuales tienen cada vez menor volumen y la roca sólida ya formada tiene un volumen cada vez mayor.
Si el enfriamiento es rápido, no hay tiempo para que se organicen las redes cristalinas, por lo que el magma se solidifica en estado vítreo o parcialmente cristalizado, escapando los componentes gaseosos y, por tanto, no interviniendo en la cristalización. Por otro lado, si el enfriamiento es lento, se van formando minerales de distinto punto de fusión empezando la solidificación de magma por los minerales de punto de fusión alto y terminando con los de punto de fusión bajo.
Las series de Bowen
Combinando las observaciones realizadas sobre este tipo de reacciones, Bowen propuso una serie de reacciones que lleva su nombre, aplicable a la cristalización de los silicatos formados a partir de un magma basáltico originado por la fusión de una roca peridotítica. Al ir disminuyendo las condiciones termodinámicas, se van produciendo nuevos minerales en una situación de equilibrio entre los propios minerales y el magma residual. Dentro de estas reacciones encontramos dos series:
La serie discontinua o de los melanocratos, basada en el polimorfismo y formada por minerales ferromagnesianos, los cuales se diferencian tanto por su riqueza en sílice como por su red estructural. En ella no aparecen compuestos intermedios entre unos y otros minerales de la serie. Si se forma uno de ellos y luego reacciona con el magma restante, puede convertirse en el siguiente y si la reacción no es completa, se encontrarán cristales concéntricos formando capas compuestas por distintos minerales.
La serie continua o de las plagioclasas, basada en el isomorfismo, y formada por las plagioclasas, en la cual las plagioclasas cálcicas se van transformando en sódicas sin variar la estructura interna a medida que se enfría el magma. Todas ellas constituyen una serie en la que el sodio va sustituyendo al calcio, y paralelamente el aluminio al silicio en el tetraedro básico de los feldespatos.
Al final de la cristalización de las dos series, el líquido residual restante, si es suficientemente rico en sílice, origina feldespato potásico, posteriormente moscovita y, finalmente, cuarzo.
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