LM-DK Dominerende kornstørrelse er en klassedelt variabel for å beskrive den størrelsen på partiklene i løsmasser og andre sedimenter, på land og i vann.
LM-DK Dominerende kornstørrelse er en miljøfaktor som kan benyttes for å angi medianen i fordelingen av partikkelstørrelser i løsmasser (sedimenter). LM.DK måles som D50, det vil si medianen i fordelingen av kornstørrelse for et tilfeldig utvalg av "korn" eller partikler. Utvalget gjøres slik at sannsynligheten for å velge en partikkel er proporsjonal med arealet av partikkelen, sett ovenfra. Kornstørrelsen til hver enkelt partikkel måles som lengden av den midtre av dens tre akser, lengde, bredde og dybde. Kornstørrelsen i sedimentene varierer fra leir (med dominerende kornstørrelse under 2 μm) avsatt i en beskyttet vik eller en dyp fjord, til kjempeblokker med diameter på flere meter nederst i ei fjellskredur. Det er naturlig å tenke på dominerende kornstørrelse som et typisk eksempel på gradvis variasjon, altså en gradient. Likevel er variabelen LM-DK Dominerende kornstørrelse implementert i NiN 3 som en kompleks faktorvariabel (klassedelt variabel) og ikke som en kompleks gradient. Grunnen til det er at variabelen benyttes til å beskrive hvordan steder dominert av ulike kornstørrelsesklasser er som levested for organismer, som i sin tur er et resultat av hvordan de ulike sedimentklassene oppfører seg når de utsettes for erosjon fra bølger, strøm, vind og rennende vann. Og substratets eroderbarhet er ikke lineært relatert til kornstørrelsen.
Fin sand er den kornstørrelsen som lettest eroderes. Det skyldes at dette er den fineste kornstørrelsesfraksjonen der partiklene ikke holdes sammen av adhesjons- eller kohesjonskrefter (se utfyllende informasjon for forklaring av disse begrepene). I sedimenter med finere dominerende kornstørrelse enn sand øker disse kreftene når kornstørrelsen avtar. Dermed øker også substratets motstand mot å bli erodert. Sedimenter med større partikler enn sand har større erosjonsmotstanden på grunn av at partiklene er tyngre. Sammenhengen mellom dominerende kornstørrelse og substratets motstand mot erosjon er derfor en J-formet kurve, kjent som 'Hjulström-kurven' (Bilde 1) etter den svenske hydrologen Filip Hjulström som publiserte den først (Hjulström 1935).
Den lokale kompleks miljøfaktoren LM-DK har en "søstervariabel", den enkle miljøgradienten LM-DW Dominerende kornstørrelse (Wentworths skala), som inneholder 25 trinn fra LM-DK_01 fin leire (1/4 – 1/2 μm) til LM-DK_25 kjempeblokker (> 4 m): Denne enkle variabelen åpner for detaljert beskrivelse av kornstørrelsesfordelingen i sedimenter.
Inndeling
Variabelspesifikk, ikke-ordnet faktorverdi DK-SI Variabelspesifikk trinndeling, ikke-ordnet faktorvariabel
Metodehåndboka for limnisk kartlegging etter NiN versjon 2.3 (Dervo et al. 2022: 37) forklarer hvordan dominerende kornstørrelse måles, og gir et eksempel.
LM-DK Dominerende kornstørrelse er delt inn i åtte basisklasser pluss en basisklasse (LM-DK_0 jord eller blandet sediment) for substrater der variabelen er mindre relevant.
I NiN 2.3 inngår variabelen som en miljøgradient med samme navn, trinndelt på grunnlag av Wentworth's skala. Den variablen er videreført i NiN 3 som den enkle miljøgradienten LM-DW Dominerende partikkelstørrelse. I NiN versjon 2.2 og tidligere var tilsvarende variabel del av den mangedimensjonale komplekse miljøvariabelen S3 Sedimentsortering, der den ble betegnet S1 Dominerende kornstørrelsesklasse. S1 var også en kompleks miljøfaktor, men med en annen klasseinndeling i NiN 3.
- Hjulström-kurven og sedimentenes eroderbarhet Nøkkelen til å forstå hvordan sedimenter (løsmasser) med ulike kornstørrelser fordeler seg, på land, i ferskvann og i havet, er kunnskap om hvordan ulike sedimenter påvirkes av vann i bevegelse. Et nøkkelbegrep er erosjonsmotstand, ‘et sediments evne til å motstå vannerosjon, målt som kritisk skjærstyrke, samt sedimentets evne til å motstå andre ytre påvirkninger slik det kommer til uttrykk gjennom sedimentets kornstørrelsesfordeling’. Begrepet kritisk skjærstyrke (critical shear strength) defineres i NiN som ’kraften som må utøves for å gi begynnende oppvirvling, enten for enkeltkorn for grovere sedimenter (sand og grovere) eller for sedimentet som helhet for såkalt kohesive sedimenter som har betydelig innslag av silt og leire’.
Kritisk skjærstyrke (og erosjonsmotstand) følger en J-formet kurve som funksjon av dominerende kornstørrelse. Denne såkalte ‘Hjulström-figuren’ (Bilde 1) har en form som gjør at det innenfor hvert nivå av eroderbarhet finnes sedimenter med svært ulike dominerende kornstørrelser. Det gjelder ikke bare innenfor relativt lave eroderbarheter, slik figuren antyder, men kurven fortsetter egentlig ut av figuren og oppover mot venstre for leirdominerte sedimenter med finere og finere kornstørrelse. Kurvens vinkel med x-aksen er imidlertid ikke bare avhengig av sedimentets kornstørrelsesfordeling, men også av sedimentenes opprinnelse og hvor godt sammenpakket sedimentene er. Til venstre for intervallet langs x-aksen som er vist i figuren vil derfor kurven kunne anta ulike forløp innenfor ei brei vifte av mulige former, i spennet av variasjon mellom leirsedimenter og leirstein (forsteinet leire). Istidsavsetninger av fast blåleire (’moreneleire’) kan være nesten like faste som (løse) bergarter som f.eks. sandsteiner. Leirrike sedimenters erosjonsmotstand er også avhengig av sedimentenes vanninnhold, og vanninnholdet er indirekte og direkte viktig for sedimentenes funksjon som livsmedium, både for planter og for dyr.
Begreper som brukes for å beskrive hvordan partikler ’oppfører seg’ i vann er koagulering (’aggregering av partikler i vann forårsaket av kohesjon’) og flokkulering (’aggregering av partikler i vann forårsaket av adhesjon’). Lavest erosjonsmotstand finner vi i sedimenter dominert av silt og leire med svært høyt vanninnhold (løst ’mudder’), som eroderes svært lett. Når vanninnholdet avtar, øker mudderets erosjonsmotstand inntil den blir sammenliknbar med erosjonsmotstanden i de mest eroderbare finmaterialfattige sedimentene, som er dominert av middels–fin sand (ca. 0,25–0,5 mm dominerende kornstørrelse) . Mot økende erosjonsmotstand finner vi parallelle serier av finmaterialfattige og finmaterialrike kornstørrerelsesintervaller; i den finmaterialfattige serien øker erosjonsmotstanden når den dominerende kornstørrelsen øker, i den finmaterialrike serien øker først erosjonsmotstanden når den dominerende kornstørrelsen avtar og med økende grad av konsolidering. Generelt stabiliseres sedimentene når innholdet av svært fine kornstørrelser øker. Dette skjer dels ved kohesjon, ’tiltrekning mellom kjemisk likartete partikler’, som i sedimenter typisk innebærer elektrokjemisk tiltrekning mellom leirpartikler og kolloider (van der Waalskrefter og elektrostatisk tiltrekning), dels ved adhesjon, ’tiltrekning mellom ulike partikler’, i sedimenter f.eks. ved at bakterier fester seg til mineralkorn eller ved at sedimentpartikler bindes sammen av en ytre agens som f.eks. en organisk polymer, jernoksid eller en annen kjemisk forbindelse. Leire har en sterkere stabiliserende effekt enn silt. Det forklarer hvorfor vi finner stor erosjonsmotstand både i faste leirsedimenter og steindominerte sedimenter.
Variabelen er en nøkkelvariabel i grunntypeinndelingen av alle de fem normale hovedtypene på sedimentbunn i marine og limniske systemer. Der deles den i tre eller fire hovedtypetilpassete klasser. Den benyttes også i grunntypeinndelingen av åtte hovedtyper av løsmassedominerte fastmarkssystemer, for eksempel NA-TC03 Løsmasse-strand, NA-TD01 Rasmark, NA-TE03 Åpen flomfastmark, NA-TF02 Flomskogsmark og NA-TG01 Nakne løsmasser.
Dervo BK, Brabrand Å, Erikstad L, Halvorsen R, Mjelde M, Schartau AK & Zinke P (2022) Metodehåndbok. Kartleggingsmetodikk for NiN limnisk med vekt på natursystemet. Norsk Institutt for Naturforskning Temahefte 84: 1-79.
Hjulström F (1935) Studies on the morphological activity of rivers as illustrated by the River Fyris. Bulletin of the geological Institution University of Uppsala 25: 221-527.