Stijene koje čine Zemljinu koru sastoje se od raznih minerala s različitim kemijskim sastavom i fizičkim svojstvima. Minerali potječu od magmatskih stijena, koje su se skrućivale iz magme, a vrste prisutnih minerala ne ovise samo o kemijskom sastavu izvorne magme, već i o njezinoj temperaturi, tlaku i brzini hlađenja. Početkom 20. stoljeća, geolog Norman L. Bowen iz Geofizičkog laboratorija na Carnegie institutu u Washingtonu, DC proveo je niz eksperimenata usmjerenih na određivanje slijeda kristalizacije različitih minerala iz magme. Otopio je praškaste uzorke magmatske stijene, a zatim ih pustio da se ohlade na unaprijed određene temperature kako bi mogao promatrati stvaranje mineralnih kristala i slijed u kojem su se pojavili. Iz ovih rezultata sastavio je ono što je postalo poznato kao Bowenov niz reakcija, slijed formiranja minerala koji se široko koristi u geologiji, petrologiji i vulkanologiji.
Kada se rastaljena stijena ohladi vrlo brzo, nema dovoljno vremena da minerali formiraju kristale; rezultat je umjesto toga amorfno staklo. Eksperimentalni postupak koji je koristio Bowen osmišljen je kako bi se iskoristio ovaj fenomen za “zamrzavanje” procesa kristalizacije u različitim fazama. Uzorci stijena stavljeni su u iznimno robustan spremnik poznat kao “bomba” i zagrijani na oko 2,912 °F (1,600 °C), osiguravajući da se sav materijal otopi. Uzorak je ostavljen da se ohladi na određenu temperaturu i održavan na toj temperaturi dovoljno dugo da se omogući kristalizacija nekih minerala, a zatim je naglo ohlađen vodom kako bi se dobio “snimak” procesa u toj određenoj fazi. Minerali koji su već kristalizirali su sačuvani, dok se ostatak materijala, koji je još bio otopljen, skrućivao u staklo.
Ponavljanjem ovog postupka za različite temperature, Bowenov niz reakcija je proširen, dajući sliku kristalnih minerala proizvedenih na temperaturama u rasponu od 2,552 °F (1,400 °C) do 1472 °F (800 °C). Bowen je identificirao dvije različite grane serije, koje se razlikuju po kemiji minerala, koji su se sjedinjavali na nižim temperaturama. Jedan, koji je nazvao kontinuiranim nizom, opisuje slijed kristalizacije minerala bogatih natrijem, kalcijem, aluminijem i silicijevim dioksidom, zajednički poznatih kao plagioklasi. Drugi, nazvan diskontinuirani niz, opisuje slijed za minerale bogate željezom i magnezijem, poznate kao mafični minerali.
Neprekidni niz je takozvani jer pokazuje glatki prijelaz u sastavu minerala koji nastaju snižavanjem temperature. To najbolje ilustriraju relativni udjeli kalcija i natrija. Kada se kristalizacija odvija na vrlo visokim temperaturama, kristalni materijal je vrlo bogat kalcijem i vrlo malo natrija. S padom temperature, omjer natrija i kalcija stalno raste, sve dok se ti omjeri ne obrnu. Udio silicijevog dioksida u mineralima također raste s padom temperature.
U diskontinuiranoj grani Bowenovog niza reakcija procesi su složeniji. Kao i kod kontinuiranog niza, udio silicijevog dioksida raste kako temperatura pada; međutim, umjesto stalnog povećanja udjela silicijevog dioksida dolazi do slijeda sasvim različitih minerala: olivina, piroksena, amfibola i biotita. Olivin je prvi koji kristalizira – na oko 2,552 °F (1,400 °C), ali kako temperatura pada, reagira s još otopljenim materijalom, tvoreći sljedeći mineral u nizu, piroksen. Slični procesi pretvaraju piroksen u amfibol, a amfibol u biotit; međutim, svaka promjena od jednog minerala do drugog dogodit će se samo ako u magmi još uvijek ima dovoljno silicija. Slijed se također može zaustaviti u bilo kojem trenutku ako se magma ohladi vrlo brzo dolaskom do površine, ostavljajući minerale kao što su olivin, piroksen i amfibol i dalje prisutni u skrutnutom kamenu, baš kao u Bowenovim eksperimentima.
Tamo gdje se dvije grane spajaju, slijed se nastavlja. Preostali minerali, u rastućem redoslijedu sadržaja silicijevog dioksida, su ortoklas – također poznat kao kalijev feldspat – muskovit i kvarc. Općenito, Bowenov niz reakcija ide od stijena koje su bogate kalcijem, magnezijem i željezom, te niske u natriju i silicijumu – kao što je bazalt – do stijena koje imaju malo kalcija, magnezija i željeza, te visoke u natriju i silicijumu – kao što su granit. U velikoj, podzemnoj komori magme koja se vrlo sporo hladi, prvo će kristalizirati olivin i plagioklas s visokim sadržajem kalcija i potonuti kroz tekuću magmu na dno komore, a zatim i drugi minerali u nizu, ostavljajući granit i slične stijene na vrh do trenutka kada se cijela masa učvrsti. Dobri primjeri ove sekvence, od granita na vrhu do gabra – grube kristalne stijene istog sastava kao bazalt – na dnu mogu se naći na brojnim lokacijama diljem svijeta.