Grosseur de grains

Taille des particules

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Table de classification de Wentworth d'après l'United States Geological Survey. Notons la présence de deux fautes de frappe : 33,1 mm au lieu de 38,1 mm et 0,545 mm au lieu de 0,594 mm.

Plage de cailloux (en l'occurrence des galets) à Nash Point, dans le sud du Pays de Galles.

La taille ou grosseur des grains ou de particules (ou granulométrie) est le diamètre des grains individuels de sédiment ou des particules lithifiées dans les roches clastiques. Le terme peut également être appliqué à d'autres matériaux granulaires. Un seul grain peut être composé de plusieurs cristaux. Le matériau granulaire peut aller des très petites particules colloïdales, aux plus grosses en passant par l'argile, le limon, le sable, les graves, les cailloux ou les blocs.

Échelle de Krumbein Phi

Les plages de taille définissent les limites des classes qui reçoivent des noms dans l'échelle de Wentworth (ou échelle Udden-Wentworth) utilisée aux États-Unis. L'échelle de Krumbein phi (φ), une modification de l'échelle de Wentworth créée par W.C. Krumbein [1] en 1934, est une échelle logarithmique calculée par l'équation :

${\displaystyle \varphi =-\log _{2}{\frac {D}{D_{0}}},}$

où

${\displaystyle \varphi }$ est l'échelle de Krumbein phi,

${\displaystyle D}$ est le diamètre de la particule ou du grain en millimètres (équation de Krumbein et Monk) [2] et

${\displaystyle D_{0}}$ est un diamètre de référence, égal à 1 mm (pour rendre l'équation cohérente dimensionnellement ).

Cette équation peut être réorganisée pour trouver le diamètre à partir de φ :

${\displaystyle D=D_{0}\cdot 2^{-\varphi }\,}$

Échelle de dénomination granulométrique

Échelle φ	Taille	Nom de l’agrégat (Wentworth class)	Autre nom	Correspondance norme française[3] (Afnor)
<−8	>256 mm	Boulder		Bloc
−6 à −8	64–256 mm	Cobble		Gros caillou
−5 à −6	32–64 mm	Very coarse gravel	Pebble	Petits cailloux
−4 à −5	16–32 mm	Coarse gravel	Pebble
−3 à −4	8–16 mm	Medium gravel	Pebble
−2 à −3	4–8 mm	Fine gravel	Pebble
−1 à −2	2–4 mm	Very fine gravel	Granule	Granules
0 à −1	1–2 mm	Very coarse sand		Sable très grossier
1 à 0	0,5–1 mm	Coarse sand		Sable grossier
2 à 1	0,25–0,5 mm	Medium sand		Sable moyen
3 à 2	125–250 μm	Fine sand		Sable fin
4 à 3	62,5–125 μm	Very fine sand		Sable très fin
8 à 4	3,9–62,5 μm	Silt	Mud	Silt
10 à 8	0,98–3,9 μm	Clay	Mud	Argile
20 à 10	0,95–977 nm	Colloid	Mud	Colloïde

Dans certaines classifications, gravel consiste en toutes choses plus grande que sand (sable, compris granule, pebble, cobble, and boulder dans le tableau ci-dessus).

Échelle internationale

L'ISO 14688-1 établit les principes de base pour l'identification et la classification des sols sur la base des caractéristiques de matériau et de masse les plus couramment utilisées pour les sols à des fins d'ingénierie. L'ISO 14688-1 est applicable aux sols naturels in situ, aux matériaux artificiels similaires in situ et aux sols redéposés par des personnes[4]. Elle correspond à une progression géométrique de raison ${\displaystyle {\sqrt {10}}}$ (ainsi, ${\displaystyle 2\times {\sqrt {10}}\approx 6,3}$).

ISO 14688-1:2017

Nom et symbole				Taille (mm)
Sol très grossier		Gros blocs	lBo	> 630
		Blocs	Bo	200–630
		Cailloux	Co	63–200
Sol grossier	Grave (Gr)	Grave grossière	cGr	20–63
		Grave moyenne	mGr	6,3–20
		Grave fine	fGr	2,0–6,3
	Sable (Sa)	Sable grossier	cSa	0,63–2,0
		Sable moyen	mSa	0,2–0,63
		Sable fin	fSa	0,063–0,2
Sol fin	Limon (Si)	Limon grossier	cSi	0,02–0,063
		Limon moyen	mSi	0,0063–0,02
		Limon fin	fSi	0,002–0,0063
	Argile		Cl	≤ 0,002

Classement granulométrique

Une accumulation de sédiments peut également être caractérisée par la distribution granulométrique. Un dépôt de sédiments peut subir un triage lorsqu'une gamme de tailles de particules est éliminée par un agent telle qu'une rivière ou le vent. Le tri peut être quantifié à l'aide de l'Inclusive Graphic Standard Deviation (écart-type graphique inclusif) [5]:

${\displaystyle \sigma _{I}={\frac {\phi 84-\phi 16}{4}}+{\frac {\phi 95-\phi 5}{6,6}}}$

où

${\displaystyle \sigma _{I}}$ est l'écart type du graphique inclusif en unités phi

${\displaystyle \phi 84}$ est le 84e centile de la distribution granulométrique en unités phi, etc.

Le résultat peut être décrit en utilisant les termes suivants de très bien trié à extrêmement mal trié :

Diamètre (en unités phi)	Description
${\displaystyle \sigma _{I}}$ < 0,35	très bien trié
0,35 < ${\displaystyle \sigma _{I}}$ < 0,50	bien trié
0,50 < ${\displaystyle \sigma _{I}}$ < 1,00	modérément trié
1,00 < ${\displaystyle \sigma _{I}}$ < 2,00	mal trié
2,00 < ${\displaystyle \sigma _{I}}$ < 4,00	très mal trié
4,00 < ${\displaystyle \sigma _{I}}$	extrêmement mal trié

Références

1. (en) Krumbein, « Size frequency distributions of sediments », Journal of Sedimentary Petrology, vol. 2, n^o 4,‎ 1934 (DOI 10.1306/D4268EB9-2B26-11D7-8648000102C1865D)
2. PetroWiki: Estimating permeability based on grain size
3. Jean-François Deconinck, Benjamin Brigaud et Pierre Pellenard, Pétrographie et environnements sédimentaires: Cours et exercices corrigés, Dunod, 13 septembre 2019 (ISBN 978-2-10-080657-7, lire en ligne)
4. « ISO 14688-1:2017 – Reconnaissance et essais géotechniques — Identification et classification des sols — Partie 1: Identification et description », International Organization for Standardization (ISO)
5. (en) Robert L. Folk et William C. Ward, « Brazos River bar: a study in the significance of grain-size parameters », Journal of Sedimentary Petrology, vol. 27, n^o 1,‎ 1957, p. 3–26 (DOI 10.1306/74d70646-2b21-11d7-8648000102c1865d, Bibcode 1957JSedR..27....3F, lire en ligne [archive du 12 mai 2014], consulté le 11 mai 2014)

Voir aussi

Articles connexes

• Diamètre de Féret
• Martin diameter (en)
• Ordres de grandeur (volume)
• Texture du sol
• Substrat (biologie) (en)
• Unified Soil Classification System (en) (USCS)
• Matériau granulaire

Liens externes

• RD Dean & RA Dalrymple, Processus côtiers avec applications d'ingénierie (Cambridge University Press, 2002)
• WC Krumbein & LL Sloss, Stratigraphy and Sedimentation, 2e édition (Freeman, San Francisco, 1963).
• J. A. Udden, « Mechanical composition of clastic sediments », Geological Society of America Bulletin, vol. 25, n^o 1,‎ 1914, p. 655–744 (DOI 10.1130/GSAB-25-655, Bibcode 1914GSAB...25..655U)
• (en) C. K. Wentworth, « A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments », The Journal of Geology, vol. 30, n^o 5,‎ 1922, p. 377–392 (DOI 10.1086/622910, JSTOR 30063207, Bibcode 1922JG.....30..377W, lire en ligne)