鲍温反应序列(Bowen's Reaction Series)

Marine Sedimentology · 公众号 · · 2025-01-09 00:00

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诺曼·L·鲍温简介

诺曼·L·鲍温（Norman L. Bowen，1887-1956）是美国著名的岩浆学家与实验岩石学的奠基人之一，他的研究对火成岩的形成过程、矿物的分异以及岩浆学的发展具有深远的影响。鲍温最著名的贡献之一是提出了 鲍温反应序列 ，这一理论阐明了岩浆冷却过程中矿物逐步结晶的顺序，并揭示了不同矿物在冷却过程中的相互关系。

鲍温不仅是一位岩浆学的开创者，同时还是实验岩石学的奠基人。他将地质学和化学结合起来，创建了全新的学科—— 实验岩石学 ，即通过实验研究岩石的性质与形成过程。这一成就使鲍温成为了地质学和化学之间的桥梁，并为后来的矿物学、岩石学研究提供了宝贵的理论和实验基础。

鲍温与实验岩石学

鲍温的实验工作结合了化学与地质学，他以实验的方法重现了地壳岩石形成的温度和成分环境。在20世纪初，地壳岩石的研究在欧洲和北美已展开，尤其是关于火成岩和变质岩的形成机制，已有大量的猜想和推测。然而，当时很多理论尚未得到实验验证。鲍温利用他的化学背景和对地质的深入理解，成功地在实验中重建了这些岩石的形成条件，为岩石学奠定了实验基础。

1912年，鲍温获得博士学位后，受聘于卡内基研究所地球物理实验室，开始了他的岩石实验研究工作。在这里，他研究了**铝长石-钙长石（Albite-Anorthite）**系统，这一系统形成了地壳中最常见的矿物——斜长石。通过这些实验，鲍温验证了很多几十年来的理论，证明了岩石形成过程中矿物分异的规律。1928年，他出版了《火成岩的演化》（The Evolution of the Igneous Rocks），这本书成为全球岩石学家的必读教材。

鲍温反应序列

鲍温反应序列是描述岩浆冷却过程中矿物逐步结晶的理论模型。鲍温根据自己的实验研究提出，这一序列分为不连续反应系列和连续反应系列，分别解释了不同矿物结晶过程中的变化。

不连续反应系列（Discontinuous Reaction Series）：不连续反应系列描述了矿物结晶过程中的“分解反应”。随着温度降低，岩浆中某些矿物会与岩浆成分发生反应，逐渐形成不同的矿物。例如，橄榄石（Olivine）首先结晶，随着温度继续下降，橄榄石转变为辉石（Pyroxene），然后是角闪石（Amphibole），最终变为黑云母（Biotite）。
连续反应系列（Continuous Reaction Series）：连续反应系列描述了矿物成分逐步变化的过程。在这一系列中，矿物的成分随着温度逐渐下降发生变化。例如，长石（Feldspar）首先结晶出钠长石（Sodium Feldspar），随着温度进一步降低，钠长石中的钠被钙逐渐取代，形成钙长石（Calcium Feldspar）。