火成岩の地質

アルバイト-アノーサイト系

火成岩に見られる一般的な鉱物のほとんどは固溶体相です。これらには、かんらん石、輝石、角閃石、黒雲母、斜長石長石が含まれます。結晶化挙動は、NaAlSi ₃ O ₈（アルバイトまたはAb）–CaAl ₂ Si ₂ O ₈を使用することで最もよくわかります。（アノーサイトまたはAn）斜長石系を図4に示します。初期温度が1,500°Cである組成L（An 60％+ Ab 40％）の液体を考えます。冷却すると、約1,470°Cの液相線温度で85％An（固相線上の点P）で斜長石の結晶化が始まります。冷却がさらに進むと、液体は液相線を下ってBに向かって移動すると同時に、初期に形成された斜長石と連続的に反応して、よりアルビトで液体と平衡状態にある均一な斜長石に変換されます。たとえば、液体が1,400°CでAに達したとき、約73％のAn（固相線上の点O）を含む約65％の斜長石が液体から結晶化しました。最後に、約1,330°Cの温度に達すると（図のB）、組成の最後の少量の液体20％An + 80％Abが反応で消費され、均一な斜長石60％An + 40 Abパーセントが残っている（S点）。ここで、液体が初期に形成された斜長石と反応することが妨げられている場合を考えてみましょう。これは、形成直後に斜長石を物理的に除去することにより、または反応プロセスが斜長石を消費するよりも速く液体を冷却することにより達成され得る。理論的には、液体は1,100°Cで純粋なAbの組成に達し、結晶化するアルバイトに消失します。冷却過程では、An ₈₄からAn ₀₀までの斜長石組成の全範囲が保存されます。

ボーエンの反応シリーズ

これらの2つの例は、一般的なマグマの結晶化中に発生する2つの主要な反応を示しています。1つは不連続（かんらん石-液体輝石反応）、もう1つは連続的（斜長石-液体反応）です。これは、図5に示す形式で反応を整理したアメリカの岩石学者Norman L. Bowenによって最初に認識されました。彼の名誉において、鉱物シリーズはそれ以来ボーエンの反応シリーズと呼ばれてきました。Y字型の配置の左の枝は、最高温度のオリビンから始まり、温度が低下するにつれて輝石、角閃石、黒雲母を通って進む不連続系列で構成されます。反応は一定の圧力で一定の温度で起こり、初期に形成された鉱物がより安定した結晶に変換されるため、この系列は不連続です。シリーズの各鉱物は異なるケイ酸塩構造を示し、温度が下がると重合が増加します。かんらん石は島状ケイ酸塩構造タイプに属します。輝石、鎖; 角閃石、二重鎖; そして黒雲母、シート。一方、右の枝は連続的な反応系列であり、温度が低下するにつれて斜長石が液体と継続的に反応して、よりアルビト相を形成します。どちらの場合も、液体は反応で消費されます。2つの反応系列が低温で収束すると、残りの液体と反応しない鉱物が共晶化に近づきます。カリ長石、白雲母、石英が結晶化します。最初に結晶化する相は、玄武岩または斑れい岩を構成する一般的な鉱物で、輝石と少量のかんらん石を含むバイタウン石またはラブラドライトなどです。輝石または角閃石のいずれかを含む安山岩などの安山岩または閃緑岩鉱物は、次に結晶化し、流紋岩または花崗岩の必須成分である正長石と石英が続きます。Yの上部にある玄武岩質の液体は、シリーズの下部に降下して、初期の反応が防止された場合にのみ、石英を結晶化できます。上記のように、初期に形成されたミネラルと液体の間の完全な反応は、液体の供給を枯渇させ、それによってシリーズの進行を抑制します。玄武岩質マグマをシリーズの下位の岩石に変換できる1つの方法は、分別結晶化です。このプロセスでは、初期に形成されたミネラルが重力によって液体から取り除かれ（オリビンや輝石などのミネラルは、結晶化した液体よりも密度が高いため）、未反応の液体がシリーズの後半に残ります。