Partikelstorlek (kornstorlek) – definition och klassificering
Partikelstorlek (kornstorlek) – definition, klassificering och storleksgränser för sand, grus och sten. Exempel, tabeller och tillämpningar inom geologi.
Partikelstorlek, även kallad kornstorlek, är diametern på enskilda korn av sediment eller de litifierade partiklarna i klastiska bergarter. Termen kan också användas för andra granulära material.
Partikelstorlek beskriver bara storleken på kornen och säger inget om form (t.ex. rundhet eller platthet) eller kemisk sammansättning. Storleken påverkar dock många egenskaper hos materialet, till exempel porositet, permeabilitet, mekaniskt beteende vid belastning, transport i vatten eller vind, samt hur lätt materialet kan sägas av eller sorterats.
Klassificeringsskalor och vanliga gränser
Det finns flera olika klassificeringssystem. Ett av de mest använda i sedimentologi är Udden–Wentworth-skalan (ofta kallad bara Wentworth-skalan). De vanligaste storleksintervallen (i millimeter och motsvarande φ-värden) är:
- Clay (lera): < 0,0039 mm (φ > 8)
- Silt (slam): 0,0039–0,0625 mm (φ 4–8)
- Sand: 0,0625–2,0 mm (φ -1–4)
- Granulat (granule): 2,0–4,0 mm (φ -2–-1)
- Grus / Pebble: 4,0–64,0 mm (φ -6–-2)
- Block / Cobbles: 64–256 mm (φ -8–-6)
- Sten / Boulder: > 256 mm (φ < -8)
I vissa system och fackområden används andra gränser. Till exempel använder många geotekniker 2,0 mm som gräns mellan sand och grus, och 0,063 mm (63 µm) som gräns mellan sand och silt. I texten ovan nämndes: ”I vissa system är 'grus' allt som är större än sand (> 2,0 mm) och inkluderar 'granulat', 'sten', 'kuller', 'kullersten' och 'stenblock'... I detta system omfattar 'sten' storleksintervallet 4–64 mm (-2–6 φ).” Detta visar att terminologin kan variera mellan discipliner och standardsystem.
Phi-skalan (φ)
Phi-skalan är en logaritmisk omvandling som ofta används för att uttrycka partikelstorlek: φ = −log2(D), där D är partikelns diameter i millimeter. Omvänt är D = 2^(−φ) mm. Exempel:
- D = 1 mm → φ = 0
- D = 2 mm → φ = −1
- D = 0,125 mm → φ = 3
Mätmetoder
Val av metod beror på kornenas storlek och vilken noggrannhet som krävs:
- Siktning/siling (sieving): vanlig för sand och grövre fraktioner (typiskt > 0,063–0,1 mm upp till stora block). Olika siktstorlekar används för att bestämma procentuell fördelning per fraktionsstorlek.
- Laserpartikelsize-analys (laser diffraktion): snabb metod för fina fraktioner (silt och lera) och för kontinuerlig kornfördelning.
- Hydrometer- och pipettmetoder: sedimentationsbaserade metoder för finare partiklar där partikelns fallhastighet i vätska används för att beräkna storlek.
- Bildenanalys och mikroskopi: digital bildbehandling ger storlek och formdata, användbart för både sedimentologiska och industriella applikationer.
Statistiska mått och kurvor
Vid klassificering och jämförelse av material används ofta partikelstorleksfördelningskurvor och statistiska mått:
- D50 (median): partikelstorlek där 50 % av provet är finare (kallas också "medianstorlek").
- D10, D90: storlekar där 10 % respektive 90 % är finare — används för att beskriva spridning och utgör grund för mått på sortering.
- Sortering (sorting): beskriver hur jämna storlekarna är i ett prov. Väl-sorterat = smalt storleksintervall; dåligt sorterat = bred fördelning.
Tillämpningar och betydelse
Partikelstorlek är viktig inom många områden:
- Geologi och sedimentologi: för att tolka transportprocesser, avlagringsmiljöer och diagenes.
- Geoteknik och byggnadsingenjörskap: påverkar bärighet, komprimerbarhet och dräneringsegenskaper hos mark.
- Hydraulik och flodprocesser: storleken avgör om partiklar transporteras som slam, saltation eller som bottenlast.
- Industri och tillverkning: i pulverhantering, läkemedel och livsmedel påverkar partikelstorlek flöde, löslighet och blandbarhet.
- Miljövetenskap: partiklar av olika storlek bär olika mängder föroreningar och beter sig olika i vattenmiljöer.
Sammanfattningsvis är partikelstorlek en grundläggande parameter för att beskriva granulära material. Valet av klassificeringssystem och mätmetod påverkar hur storlekar redovisas och tolkas, så det är viktigt att ange vilken skala eller standard som använts när data presenteras.
Sök