Batuan penyusun kerak bumi terdiri dari berbagai mineral dengan komposisi kimia dan sifat fisik yang berbeda. Mineral berasal dari batuan beku, yang telah memadat dari magma, dan jenis mineral yang ada tidak hanya bergantung pada komposisi kimia magma asli, tetapi juga pada suhu, tekanan, dan kecepatan pendinginannya. Pada awal abad ke-20, ahli geologi Norman L. Bowen dari Laboratorium Geofisika di Carnegie Institution of Washington, DC melakukan serangkaian eksperimen yang bertujuan untuk menentukan urutan kristalisasi berbagai mineral dari magma. Dia melelehkan sampel bubuk batuan beku, kemudian membiarkannya mendingin hingga suhu yang telah ditentukan sehingga dia bisa mengamati pembentukan kristal mineral dan urutan kemunculannya. Dari hasil tersebut, ia menyusun apa yang kemudian dikenal sebagai deret reaksi Bowen, suatu urutan pembentukan mineral yang banyak digunakan dalam geologi, petrologi, dan vulkanologi.
Ketika batuan cair didinginkan dengan sangat cepat, tidak ada cukup waktu bagi mineral untuk membentuk kristal; hasilnya adalah kaca amorf. Prosedur eksperimental yang digunakan oleh Bowen dirancang untuk memanfaatkan fenomena ini untuk “membekukan” proses kristalisasi pada tahap yang berbeda. Sampel batuan ditempatkan dalam wadah yang sangat kuat yang dikenal sebagai “bom” dan dipanaskan hingga sekitar 2,912 °F (1,600 °C), memastikan bahwa semua material akan meleleh. Sampel dibiarkan mendingin sampai suhu tertentu dan dipertahankan pada suhu tersebut cukup lama untuk memungkinkan terjadinya kristalisasi beberapa mineral, kemudian didinginkan secara tiba-tiba dengan air untuk memberikan “gambaran” proses pada tahap tertentu. Mineral yang telah mengkristal dipertahankan, sedangkan sisa material yang masih cair dipadatkan menjadi kaca.
Dengan mengulangi prosedur ini untuk suhu yang berbeda, deret reaksi Bowen diperluas, memberikan gambaran tentang mineral kristal yang dihasilkan pada suhu mulai dari 2,552 °F (1,400 °C) hingga 1472 °F (800 °C). Bowen mengidentifikasi dua cabang yang berbeda dari seri, dibedakan oleh kimia mineral, yang bersatu pada suhu yang lebih rendah. Satu, yang disebutnya seri kontinu, menggambarkan urutan kristalisasi mineral yang kaya akan natrium, kalsium, aluminium, dan silika, yang secara kolektif dikenal sebagai plagioklas. Yang lainnya, disebut deret diskontinyu, menggambarkan urutan mineral yang kaya akan besi dan magnesium, yang dikenal sebagai mineral mafik.
Disebut deret kontinu karena menunjukkan transisi yang mulus dalam komposisi mineral yang terbentuk seiring dengan penurunan suhu. Hal ini paling baik diilustrasikan oleh proporsi relatif kalsium dan natrium. Ketika kristalisasi berlangsung pada suhu yang sangat tinggi, bahan kristal sangat kaya akan kalsium dan sangat rendah natrium. Dengan penurunan suhu, rasio natrium terhadap kalsium terus meningkat, sampai proporsi ini terbalik. Proporsi silika dalam mineral juga meningkat dengan penurunan suhu.
Dalam cabang terputus dari deret reaksi Bowen, prosesnya lebih kompleks. Seperti halnya deret kontinu, proporsi silika meningkat seiring dengan penurunan suhu; namun, alih-alih peningkatan yang stabil dalam kandungan silika, ada urutan mineral yang cukup berbeda: olivin, piroksen, amfibol, dan biotit. Olivin adalah yang pertama mengkristal — pada sekitar 2,552 °F (1,400 °C), tetapi saat suhu turun, olivin bereaksi dengan bahan yang masih cair, membentuk mineral berikutnya dalam rangkaian tersebut, piroksen. Proses serupa mengubah piroksen menjadi amfibol, dan amfibol menjadi biotit; namun, setiap perubahan dari satu mineral ke mineral berikutnya hanya akan terjadi jika masih ada cukup silika di dalam magma. Urutannya juga dapat berhenti di titik mana pun jika magma didinginkan dengan sangat cepat dengan mencapai permukaan, meninggalkan mineral seperti olivin, piroksen, dan amfibol masih ada di batuan yang memadat, seperti dalam eksperimen Bowen.
Di mana dua cabang bergabung, urutannya berlanjut. Mineral yang tersisa, dalam urutan peningkatan kandungan silika, adalah ortoklas — juga dikenal sebagai kalium feldspar — muskovit dan kuarsa. Secara keseluruhan, rangkaian reaksi Bowen berubah dari batuan yang tinggi kalsium, magnesium, dan besi, dan rendah natrium dan silika — seperti basal — ke batuan yang rendah kalsium, magnesium, dan besi, serta tinggi natrium dan silika — seperti granit. Dalam ruang magma besar, bawah tanah, yang mendingin sangat lambat, plagioklas olivin dan kalsium tinggi akan mengkristal terlebih dahulu dan tenggelam melalui magma cair ke dasar ruang, diikuti oleh mineral lain secara berurutan, meninggalkan granit dan batuan serupa di bagian atas pada saat seluruh massa telah memadat. Contoh bagus dari urutan ini, mulai dari granit di bagian atas hingga gabro — batu kristal kasar dengan komposisi yang sama dengan basal — di bagian bawah dapat ditemukan di sejumlah lokasi di seluruh dunia.