Cristalización y fusión fraccionadas
Cristalización fraccionada
Los cristales formados tempranamente se eliminan del magma al caer al fondo de la cámara magmática, a esto le llaman “sedimentación de cristales”; dejando arriba un líquido de composición ligeramente diferente a la composición original. En la siguiente ilustración de este proceso, los primeros cristales de la serie de Bowen en formarse y separarse del magma son los de olivino, enseguida cristalizan piroxeno y plagioclasa, quedando en cada paso un magma residual de distinta composición, y produciendo así los rocas con una composición que difiere con respecto a la composición del magma original.
Serie de pasos durante la ristalización fraccionada.
La serie de Bowen describe la temperatura de formación de los minerales y explica además por qué ciertos tipos de minerales tienden a encontrarse juntos mientras que otros casi nunca se asocian entre sí. Presenta dos ramas, una de reacciones continuas y otra discontinuas. En la rama continua, la plagiocasa cambia reccionando continuamente, de una composición inicial cálcica a una final rica en sodio. En la rama discontinua los minerales cambian abruptamente de uno al otro: de olivino a piroxeno, de piroxeno a anfíbol y de anfíbol a biotita.
Serie de reacciones de Bowen y composición de rocas igneas resultantes.
Una segunda hipótesis sobre el origen de los tres tipos principales de magma, surgió posteriormente a Bowen, y gracias al trabajo de muchas personas. Esta hipótesis es la fusión fraccionada, la cual tiene un sentido opuesto a la hipótesis de Bowen.
Fusión fraccionada.
En lugar de buscar la respuesta a las diferentes composiciones de roca en el proceso de enfriamiento de un magma, durante una cristalización fraccionada; el proceso opuesto de fusión fraccionada, se puede considerar como la causa para la formación de los distintos tipos de composición de magmas. La idea es que cuando una roca comienza a fundirse, debido a los procesos del interior de la Tierra, el primer líquido o magma que se forma contiene más sílice (SiO2), alúmina (Al2O3), potasa (K2O) y sosa (Na2O) que la roca madre que se fundió para formarlo. Este vendría a ser el proceso por el cual se pueden formar magmas intermedios o hasta silíceos, a partir de la fusión parcial de la corteza oceánica y manto superior, en los distintos marcos de la tectónica de placas donde se reunen las condiciones para fundir estos materiales: en las dorsales oceánicas la corteza se funde rápido formándose fundidos enriquecidos en ferromagnesianos y en las zonas de subducción el enfriamiento es más lento y hay más tiempo para que se separen los primeros materiales más ricos en sílice y asciendan en la corteza continental estos magmas más silíceos
Fusión fraccionada en un ejemplo de laboratorio (vasos de precipitados) y en un acercamiento hipotético a una roca original de una x composición ferromagnesiana, que durante su fusión se separa un magma mas silíceo, quedando un residuo concentrado de cristales máficos.
Como suele suceder en la ciencia, ambas hipótesis son en realidad correctas, al menos parcialmente, y complementarias.
La fusión fraccionada
parece ser, de hecho, la razón por la que existen los tres tipos principales de composiciones de magma. Sin embargo, muchas de las variaciones sutiles en las rocas ígneas se
explican mejor mediante la serie de reacciones identificada por Bowen.
La evidencia que apoya la hipótesis de que los tipos principales de magma se originan a través de la fusión fraccionada proviene de experimentos de laboratorio y de la observación de la distribución de los diferentes tipos de volcanes en nuestro planeta. De tal forma que existe una estrecha relación entre la tectónica de placas, la ubicación de los volcanes y el tipo de magmas.