Τα πετρώματα που αποτελούν τον φλοιό της Γης αποτελούνται από μια ποικιλία ορυκτών με διαφορετικές χημικές συνθέσεις και φυσικές ιδιότητες. Τα ορυκτά προέρχονται από πυριγενή πετρώματα, τα οποία έχουν στερεοποιηθεί από το μάγμα, και οι τύποι ορυκτών που υπάρχουν εξαρτώνται όχι μόνο από τη χημική σύνθεση του αρχικού μάγματος, αλλά από τη θερμοκρασία, την πίεση και τον ρυθμό με τον οποίο ψύχθηκε. Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο γεωλόγος Norman L. Bowen του Γεωφυσικού Εργαστηρίου στο Ινστιτούτο Carnegie της Ουάσιγκτον, DC πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων με στόχο τον προσδιορισμό της αλληλουχίας κρυστάλλωσης διαφορετικών ορυκτών από το μάγμα. Έλυε δείγματα πυριγενών πετρωμάτων σε σκόνη και στη συνέχεια τα άφησε να κρυώσουν σε προκαθορισμένες θερμοκρασίες, ώστε να μπορέσει να παρατηρήσει τον σχηματισμό ορυκτών κρυστάλλων και τη σειρά με την οποία εμφανίστηκαν. Από αυτά τα αποτελέσματα, συνέταξε αυτό που έγινε γνωστό ως σειρά αντιδράσεων Bowen, μια ακολουθία σχηματισμού ορυκτών που χρησιμοποιείται ευρέως στη γεωλογία, την πετρολογία και την ηφαιστειολογία.
Όταν το λιωμένο πέτρωμα ψύχεται πολύ γρήγορα, δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για τα ορυκτά να σχηματίσουν κρυστάλλους. το αποτέλεσμα είναι αντί αυτού ένα άμορφο γυαλί. Η πειραματική διαδικασία που χρησιμοποιήθηκε από τον Bowen σχεδιάστηκε για να εκμεταλλευτεί αυτό το φαινόμενο για να «παγώσει» τη διαδικασία κρυστάλλωσης σε διαφορετικά στάδια. Τα δείγματα βράχου τοποθετήθηκαν σε ένα εξαιρετικά στιβαρό δοχείο γνωστό ως «βόμβα» και θερμάνθηκαν στους περίπου 2,912 °F (1,600 °C), διασφαλίζοντας ότι όλο το υλικό θα λιώσει. Το δείγμα αφέθηκε να κρυώσει σε μια ορισμένη θερμοκρασία και διατηρήθηκε σε αυτή τη θερμοκρασία αρκετό καιρό ώστε να επιτραπεί η κρυστάλλωση ορισμένων ορυκτών, και στη συνέχεια ψύχθηκε ξαφνικά με νερό για να δώσει μια «στιγμιότυπο» της διαδικασίας σε αυτό το συγκεκριμένο στάδιο. Τα ορυκτά που είχαν ήδη κρυσταλλωθεί διατηρήθηκαν, ενώ το υπόλοιπο υλικό, που ήταν ακόμη λιωμένο, στερεοποιήθηκε σε γυαλί.
Με την επανάληψη αυτής της διαδικασίας για διαφορετικές θερμοκρασίες, η σειρά αντιδράσεων του Bowen επεκτάθηκε, δίνοντας μια εικόνα των κρυσταλλικών ορυκτών που παράγονται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 2,552 °F (1,400 °C) έως 1472 °F (800 °C). Ο Bowen εντόπισε δύο διακριτούς κλάδους της σειράς, που διακρίνονται από τη χημεία των ορυκτών, τα οποία ενώνονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Η μία, την οποία ονόμασε συνεχής σειρά, περιέγραψε την αλληλουχία κρυστάλλωσης ορυκτών πλούσιων σε νάτριο, ασβέστιο, αλουμίνιο και πυρίτιο, συλλογικά γνωστά ως πλαγιόκλες. Η άλλη, που ονομάζεται ασυνεχής σειρά, περιέγραψε την αλληλουχία για ορυκτά πλούσια σε σίδηρο και μαγνήσιο, γνωστά ως ορυκτά mafic.
Η συνεχής σειρά λέγεται γιατί δείχνει ομαλή μετάβαση στη σύνθεση των ορυκτών που σχηματίζονται καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Αυτό φαίνεται καλύτερα από τις σχετικές αναλογίες ασβεστίου και νατρίου. Όταν η κρυστάλλωση λαμβάνει χώρα σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, το κρυσταλλικό υλικό είναι πολύ πλούσιο σε ασβέστιο και πολύ χαμηλό σε νάτριο. Με την πτώση της θερμοκρασίας, η αναλογία νατρίου προς ασβέστιο αυξάνεται σταθερά, μέχρι να αντιστραφούν αυτές οι αναλογίες. Η αναλογία του πυριτίου στα ορυκτά αυξάνεται επίσης με τη μείωση της θερμοκρασίας.
Στον ασυνεχή κλάδο της σειράς αντιδράσεων του Bowen, οι διαδικασίες είναι πιο περίπλοκες. Όπως και με τη συνεχή σειρά, η αναλογία του πυριτίου αυξάνεται καθώς πέφτει η θερμοκρασία. Ωστόσο, αντί για σταθερή αύξηση της περιεκτικότητας σε πυρίτιο υπάρχει μια σειρά από αρκετά διακριτά ορυκτά: ολιβίνη, πυροξένιο, αμφιβολία και βιοτίτης. Η ολιβίνη είναι η πρώτη που κρυσταλλώνεται — περίπου στους 2,552 °F (1,400 °C), αλλά καθώς πέφτει η θερμοκρασία αντιδρά με το ακόμα λιωμένο υλικό, σχηματίζοντας το επόμενο ορυκτό της σειράς, το πυροξένιο. Παρόμοιες διαδικασίες μετατρέπουν το πυροξένιο σε αμφίβολο και το αμφιβολικό σε βιοτίτη. Ωστόσο, κάθε αλλαγή από το ένα ορυκτό στο άλλο θα συμβεί μόνο εάν υπάρχει ακόμη αρκετό πυρίτιο στο μάγμα. Η αλληλουχία μπορεί επίσης να σταματήσει σε οποιοδήποτε σημείο εάν το μάγμα ψύχεται πολύ γρήγορα φτάνοντας στην επιφάνεια, αφήνοντας ορυκτά όπως η ολιβίνη, το πυροξένιο και το αμφιβολικό άλας να υπάρχουν ακόμα στο στερεοποιημένο βράχο, όπως στα πειράματα του Bowen.
Όπου οι δύο κλάδοι συγχωνεύονται, η ακολουθία συνεχίζεται. Τα υπόλοιπα ορυκτά, κατά αύξουσα σειρά περιεκτικότητας σε πυρίτιο, είναι ο ορθόκλας — επίσης γνωστός ως άστριος καλίου — ο μοσχοβίτης και ο χαλαζίας. Συνολικά, η σειρά αντιδράσεων του Bowen πηγαίνει από πετρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο, μαγνήσιο και σίδηρο και χαμηλή περιεκτικότητα σε νάτριο και πυρίτιο – όπως ο βασάλτης – σε πετρώματα με χαμηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο, μαγνήσιο και σίδηρο και υψηλή σε νάτριο και πυρίτιο – όπως π.χ. γρανίτης. Σε έναν μεγάλο, υπόγειο θάλαμο μάγματος που ψύχεται πολύ αργά, η ολιβίνη και η πλαγιόκλαση υψηλής περιεκτικότητας σε ασβέστιο θα κρυσταλλωθούν πρώτα και θα βυθιστούν μέσω του υγρού μάγματος στον πυθμένα του θαλάμου, ακολουθούμενα από άλλα ορυκτά στη σειρά, αφήνοντας τον γρανίτη και παρόμοια πετρώματα την κορυφή μέχρι να στερεοποιηθεί ολόκληρη η μάζα. Καλά παραδείγματα αυτής της ακολουθίας, που πηγαίνει από το γρανίτη στην κορυφή στο γάβρο – ένα χονδρό κρυσταλλικό πέτρωμα με την ίδια σύνθεση με τον βασάλτη – στο κάτω μέρος μπορεί να βρεθεί σε πολλές τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο.