|
4.1 Pendahuluan
Survei seismos biasan merupakan salah satu teknik geofizik gunaan
atau penjelajahan yang di antaranya bertujuan mengumpul maklumat
struktur geologi di bawah permukaan bumi yang kemudiannya boleh
digunakan dalam bidang-bidang yang lain; misalnya penyiasatan
mekanik tanah (geoteknik), penyiasatan asal usul bumi dan mencari
endapan yang bernilai ekonomi, iaitu daripada bongkah batuan
hinggalah kepada minyak atau gas (Abdul Rahim Samsuddin, 1990).
Teknik seismos biasan mula diperkenalkan oleh L.Mintrop pada tahun
1919 dan kemudiannya beliau mewujudkan syarikat eksplorasi seismik
yang pertama yang dikenali sebagai 'SEISMOS' (Sharma, 1976). Pada
mula-mulanya, teknik seismos biasan digunakan dalam mencari dan
mengenalpasti kawasan yang mengandungi kubah garam; khasnya di
kawasan yang belum diketahui keadaan sub-permukaannya. Dalam
dekad-dekad yang lepas, teknik ini telah diekploitasikan untuk
mengkaji keadaan struktur kerak bumi dan digunakan dalam survei
geoteknik dan kejuruteraan untuk menentukan kedalaman ke batuan
dasar.
Kajian seismos biasan yang dijalankan di cerun potongan kawasan
kajian melibatkan 3 peringkat utama; iaitu survei lapangan,
pemprosesan data dan pentafsiran data.
4.2 Kaedah seismos
4.2.1 Teori asas pergerakan gelombang seismos
Apabila daya bertindak ke atas suatu medium, keterikan dan tegasan
yang dikenakan kepada medium tersebut dihubungkan oleh persamaan
berikut (menurut Hukum Hooke);
di mana S ialah tegasan, E ialah modulus Young dan
 mewakili
keterikan. Modulus Young (E) merupakan modulus elastik yang
ditakrifkan sebagai pemalar yang menghubungkan tegasan dengan
keterikan. Pemalar tersebut bergantung kepada bahan dan ditakrifkan
sebagai daya (F) per unit luas (A), iaitu;
Keterikan,
pula menerangkan hubungan di antara perubahan
pemanjangan sesuatu bahan; misalnya suatu rod dengan panjang, L di
bawah pengaruh daya mampatan atau tensi:
Modulus pukal, K ditakrifkan sebagai nisbah daya per unit luas
kepada perubahan isipadu;
Modulus Young, E serta modulus ricih pula ditunjukkan dalam
persamaan berikut:
n dalam kebanyakkan bahan adalah hanya setengah daripada nilai
modulus Young. Rajah 4.3
Nisbah Poisson pula ditakrifkan sebagai nisbah perubahan diameter
kepada perubahan panjang, iaitu dalam konteks suatu rod dengan
diameter, d dan panjang,l iaitu di mana;
Pada kebiasaannya,
 adalah sekitar 0.25 bagi kebanyakan batuan;
dan 0.5 bagi air. Nilai terendah (0.05) lazimnya merujuk kepada
bahan yang amat keras.
Modulus-modulus kenyal tersebut juga boleh diungkapkan dalam
ungkapan halaju kenyal, iaitu halaju mampatan (Vp) dan halaju ricih
(Vs).
Umumnya, terdapat 2 gelombang kenyal utama, iaitu gelombang jasad
dan gelombang permukaan. Gelombang jasad pula terbahagi kepada
gelombang mampatan (Vp) dan gelombang ricih (Vs); manakala gelombang
permukaan pula terdiri daripada gelombang Rayleigh dan gelombang
Love.
Halaju gelombang sesuatu medium adalah bergantung kepada ketumpatan,
dan sifat-sifat elastik medium tersebut. Halaju tersebut boleh
diungkapkan seperti berikut:-
Bagi gelombang P, zarah dalam medium bergetar
mengikut arah perambatan gelombang dengan melibatkan pengembangan
dan penguncupan medium secara selang-seli seperti dalam gelombang
bunyi. Dalam gelombang ricih atau gelombang S, pergerakan zarah
medium adalah tegak lurus (melintang) kepada arah perambatan
gelombang.
Bagi gelombang Rayleigh pula, zarah bergerak dalam bentuk elips (sepanjang
satah menegak) ke arah perambatan gelombang. Halaju Rayleigh adalah
kira-kira 0.9Vs.
Gelombang permukaan kedua ialah gelombang Love yang hanya wujud jika
lapisan permukaan menindih lapisan yang berhalaju tinggi. Gelombang
ini bergerak secara mengufuk dan melintang di lapisan permukaan.
4.2.2 Teori seismos biasan
Asas kepada kaedah seismos biasan ialah pencirian sifat gelombang
berdasarkan sifat optik fizik yang mematuhi Hukum Snell (Rajah 4.4).
Dalam kajian seismos biasan, gelombang dijanakan oleh tegasan atau
sumber tenaga yang berupa sama ada letupan ataupun hentaman tukul
yang dikenakan ke atas permukaan bumi. Gelombang janaan ini
kemudiannya dikesan oleh satu barisan geofon yang terletak pada
permukaan bumi. Kemudiannya, gelombang yang diterima sebagai isyarat
akan dihantar ke seismograf untuk dipaparkan sebagai isyarat seismik
atau seismic waves (Rajah 4.5).
Pada amnya, geofon-geofon yang berhampiran dengan titik tembak
(shots) akan menerima isyarat gelombang terus terlebih dahulu
berbanding dengan gelombang yang terbias. Keadaan sebaliknya pula
berlaku bagi geofon yang terletak jauh dari titik tembak, di mana
gelombang biasan akan mendahului gelombang terus (Rajah 4.6).
Keterbezaan sifat fizikal tanah dan batuan seperti ketumpatan dan
sifat elastik membolehkan gelombang terbias di sempadan antara 2
atau lebih lapisan. Halaju dan kedalaman ke batuan dasar boleh
dikira berdasarkan masa ketibaan pertama (first arrival time) yang
direkodkan oleh seismograf. Di antara parameter yang ditentukan
dalam teknik seismos ialah jarak punca, halaju dan kemiringan setiap
lapisan yang ada di bawah permukaan bumi (Rajah 4.7).
Halaju setiap lapisan merupakan suatu fungsi yang mewakili pemalar
elastik dinamik yang di antaranya bergantung kepada komposisi,
tekstur dan porositi serta kedalaman. Perkaitan antara halaju
seismos dengan pemalar elastik dinamik batuan syis kuarza-mika akan
dibincangkan dengan lebih lanjut dalam Bab 5.
Di antara kriteria-kriteria yang diperlukan bagi menjayakan kajian
seismos biasan ini ialah keadaan geologi yang hampir homogen;
keadaan lapisan yang dipisahkan oleh satah yang menyempadani suatu
cerun dan halaju seismos yang rata-ratanya meningkat dengan
pertambahan kedalaman (Lim et al., 1982).
4.2.3 Peralatan dan kaedah lapangan
Pengukuran halaju seismos lazimnya melibatkan hubungan kedalaman dan
halaju bahan yang terlibat. Maka, kaedah profil seismos berterusan
dengan teknik tembakan songsang (reverse shooting) dan melibatkan
jarak yang singkat di antara titik tembak dengan seismograf telah
digunakan.
Kelurusan pada teres di muka cerun potongan jalan membolehkan 32
profil seismos gelombang P dan 5 profil seismos gelombang S
dijalankan pada hampir kesemua teres di kawasan kajian (Rajah 4.8). Survei seismos biasan ini telah dilakukan dengan menggunakan alat
24-saluran model ABEM Terraloc Mark 3 dan beberapa geofon
berfrekuensi 14 Hz (Foto 4.1 - 4.3). Sumber tenaga yang digunakan bagi menjanakan
gelombang kenyal ialah hentaman tukul ke atas suatu plat besi yang
ditanam dalam tanah sekitar 3 - 5mm (bagi gelombang P). Tembakan
gelombang telah dilakukan di kedua-dua hujung setiap garis seismos
dengan arah berlawanan (normal dan songsang). Sekurang-kurangnya 2
rekod diambil bagi setiap hentaman dan ianya bertambah sekiranya
data seismik yang direkodkan sebelumnya adalah tidak memuaskan.
Kaedah untuk menjanakan gelombang S pula berlainan dari kaedah
hentaman tukul di mana dalam konteks ini, suatu blok kayu dengan
panjang kira-kira 2m diletakkan mendatar di titik tembak dan
hentaman dibuat di kedua-dua hujung blok kayu tersebut (Rajah 4.9).
Profil seismos yang dijalankan di lapangan melibatkan 7 titik tembak
bagi setiap garisan seismik yang direntangkan (Rajah 4.10).
Seismosgraf yang digunakan boleh merekodkan secara automatik semua
gelombang bias yang dikesan oleh geofon ke dalam disket 3.5" untuk
diproses kemudiannya. Jarak antara geofon yang digunakan adalah 2m
bagi semua profil kecuali di teres 1 yang menggunakan pisahan
sebanyak 5m.
Untuk menyelaraskan hubungan masa di antara 2 garisan seismos pada
datum atau teres yang sama, profil yang dilakukan berikutnya
menindih profil sebelumnya sebanyak 2m dan 5m (hanya di teres 1)
atau 2 geofon.
4.2.4 Pengolahan data
Pengolahan data di makmal
melibatkan data seismos yang direkod di dalam disket 3.5" yang
disebutkan di atas (Rajah 4.11).
Masa ketibaan awal gelombang P ditentukan dengan program FIRSTPIX (Rajah
4.12)
yang dikeluarkan oleh Interpex Co. Ltd.; manakala gelombang S pula
diproses secara manual disebabkan oleh ketidakupayaan program
tersebut untuk menentukan masa ketibaan awal berdasarkan penindihan
2 rekod seismos yang berlawanan polaritinya (Rajah 4.13).
Masa ketibaan yang telah dikumpulkan kemudiannya dimasukkan ke dalam
program BIASAN untuk tujuan pentafsiran. Keputusan ditunjukkan dalam
bentuk jadual (Rajah 4.14) dan keratan rentas kedalaman atau
depth-section (Rajah 4.15).
4.3 Keputusan dan tafsiran
Zon-zon halaju yang berbeza dalam batuan (dan tanah) menunjukkan
sifat fiziknya yang tidak seragam yang disebabkan oleh keterbezaan
pengaruh luluhawa terhadap jasad batuan tersebut. Maka, survei
seismos biasan yang dilakukan adalah bertujuan memetakan zon-zon
halaju tersebut.
Tafsiran yang melibatkan halaju gelombang P akan dibincangkan dengan
lebih mendalam berbanding dengan gelombang S. Tafsiran gelombang S
pula berbeza sedikit kerana tujuan survei seismos bagi gelombang S
ialah untuk mendapatkan nilai nisbah Poisson melalui hubungkaitnya
dengan halaju gelombang P, bagi batuan syis kuarza-mika dengan gred
luluhawa yang berbeza-beza.
Pada amnya, datum terbawah iaitu teres terbawah (pada
paras jalanraya) terdiri daripada batuan segar yang bersempadan
dengan batuan syis kuraza-mika yang berindeks luluhawa 2 (GII).
Batuan segar (GI) hanya meliputi kira-kira 25% daripada keseluruhan
rentasan seismos yang dilakukan; sedangkan batuan yang terluluhawa
sedikit (GII) merangkumi kira-kira 75% daripada keseluruhan rebakan
seismos tersebut (Rajah 4.16-4.18). Halaju gelombang yang tertinggi
yang direkodkan ialah 5285 ms-1 dan kedalaman yang paling tinggi
dicatatkan ialah 3.7m (di bawah permukaan datum). Kedalaman ini
boleh dihubungkaitkan dengan dengan kedudukan offset yang agak lebar,
iaitu 10 m. Julat halaju gelombang P bagi batuan GII pula berkisar
dari 2437 - 3488 ms-1; manakala bagi batuan syis kuarza-mika yang
segar, julat halaju gelombang P pula adalah sekitar 4170 - 5285
ms-1.
Di datum atau teres ke-2 pula, jasad batuan terdiri daripada bahan
terluluhawa berindeks I - IV yang mana rata-ratanya batuan
terluluhawa sedikit meliputi pecahan terbesar daripada keseluruhan 6
profil seismos yang dijalankan di lapangan, iaitu kira-kira 77%. Di
bahagian barat daripada keratan ini (menuju ke Grik), tersingkap
jasad batuan berindeks IV (8%) dan III (9%) yang masing-masingnya
berjulat antara 873 - 965 ms-1 dan 1141 - 1514 ms-1 (Rajah
4.19-4.24). Halaju batuan GII pula berkisar dari 2761 - 3966 ms-1.
Didapati peratus bahan terluluhawa bertambah dari datum terbawah ke
teres 3; dengan mencatatkan kira-kira 18% batuan bergred IV; 0.75%
bergred III dan menjangkau 80% bagi batuan GII daripada keseluruhan
6 profil yang dilakukan. Halaju gelombang P bagi batuan GII berkisar
dari 2060 - 3400 ms-1; dan bagi batuan GIII dan GIV masing-masing
mencatatkan halaju gelombang P sekitar 1330 ms-1 dan 918 ms-1 (Rajah
4.26-4.31).
Trend luluhawa ini berterusan di teres 4 di mana
terdapat peningkatan peratus jasad batuan terluluhawa sederhana;
yang mana batuan GIV mencatatkan kira-kira 29.8% daripada
keseluruhan profil seimos yang terlibat. Batuan hampir segar atau
terluluhawa sedikit masih lagi dominan dengan 52.3% dan diikuti oleh
batuan bergred GIII (17.9%). Kehadiran jasad batuan yang hampir
segar di beberapa lokaliti di teres ini boleh dikaitkan dengan
ketidakhadiran struktur utama pada jasad batuan tersebut di mana
diketahui lazimnya luluhawa berlaku sepanjang satah ketakselanjaran
(struktur) pada sesuatu jasad batuan tersebut. Halaju gelombang P
bagi batuan GII berjulat antara 2222 - 3959 ms-1. Batuan terluluhawa
sederhana iaitu berindeks IV dan III masing-masing berjulat di
antara 655 - 1127 dan 1404 - 1979 ms-1 (Rajah
4.32-4.34a).
Di teres 5, batuan GII masih lagi dominan dengan mencatatkan peratus
tertinggi daripada keseluruhan 4 profil yang dilakukan, iaitu
kira-kira 46%. Ini diikuti oleh bahan GIV (45%) dan batuan GIII
(9%). Halaju gelombang P bagi batuan bergred III dan IV
masing-masing berjulat di antara 1423 - 1959 ms-1 dan 696 - 1039
ms-1 (Rajah 4.35-4.38). Manakala purata halaju gelombang P bagi
batuan GII ialah 3365 ms-1.
Batuan bergred II di teres 6 berjulat di antara 2783 - 3217 ms-1 di
mana ia merangkumi kira-kira 52.8% dari 4 profil seismos yang
dijalankan di teres ini (Rajah 4.39-4.42). Batuan GIII hanya
mencatatkan 2.3% dengan halaju gelombang P purata sekitar 1745 ms-1; manakala bahan batuan bergred IV yang berjulat antara
2783 - 3217 ms-1 menjangkau 44.9%.
Batuan bergred IV di teres 7 menindih batuan bergred II di dasarnya.
Halaju bahan batuan GIV dan GII masing-masing berjulat di antara 702
- 911 ms-1 dan 2063 - 2307 ms-1 (Rajah
4.43). Ketidakhadiran batuan
GIII dalam profil di teres ini mungkin disebabkan oleh lapisan GIII
yang terlalu nips sehingga tidak dapat dikesan atau wujudnya lapisan
terselindung.
Keratan rentas teres 8 (Rajah
4.44) menunjukkan
sekurang-kurangnya terdapat 2 lapisan yang dapat dibezakan
berdasarkan perbezaan halaju yang ketara. Lapisan teratas yang
terdiri daripada top soil berjulat halaju antara 217 - 385 ms-1 yang mana permerhatian di lapangan menunjukkan ia merupakan lapisan tanah
yang telah ditambak dengan agregat (granit). Lapisan kedua pula
terdiri daripada bahan berindeks IV yang berjulat antara 620 - 740
ms-1 dan di bawahnya terdiri daripada batuan GIII dengan julat
halaju P di antara 1240 - 1426 ms-1.
Keratan rentas teres 9 pula menunjukkan sekurang-kurangnya terdapat
3 lapisan yang terdiri daripada bahan terluluhawa berindeks III - VI
(Rajah 4.45). Lapisan teratas atau top soil terdiri daripada tanah
baki yang merupakan bahan terluluhawa lengkap (GVI). Di bawah
lapisan ini terdiri daripada lapisan tanah yang mengandungi campuran
bahan terluluhawa berindeks IV dan V; yang mana halaju gelombang P
berjulat antara 551 - 663 ms-1 bagi bahan berindeks luluhawa IV dan
sekitar 499 ms-1 bagi bahan tanah bergred V. Di bawah lapisan ini
terdiri daripada batuan bergred III di mana halaju gelombang P
berjulat antara 1170 - 1203 ms-1.
Nilai nisbah Poisson yang ditakrifkan dari hubungkait Vp dan Vs dilakukan berdasarkan kriteria di lapangan seperti kedudukan profil
seismos yang dilakukan, kedalaman serta pencirian gred luluhawa bagi
batuan atau tanah yang terlibat.
Kaedah di lapangan menunjukkan bahawa bagi mentakrifkan nilai nisbah
Poisson bagi sesuatu batuan tertentu, profil seismos yang
menggunakan punca gelombang P haruslah setempat dengan profil
seismos yang menggunakan punca gelombang S. Ini dapat memelihara
kehomogenan batuan yang dikaji seperti sifat-sifat elastik dan
dinamik batuan tersebut. Maka, dengan ini hanya 1 gabungan profil
seismos sahaja yang menggunakan punca gelombang P (Daline 2z) dan
punca gelombang S (Dalis 2-1) telah dilakukan pada kedudukan yang
sama untuk mendapatkan perwakilan nisbah Poisson bagi mencirikan
batuan dalam profil seismos tersebut. Didapati gelombang P berjulat
antara 1494 - 1707 ms-1 (Rajah 4.25) manakala halaju gelombang S
yang dicatatkan ialah 875 ms-1. Justeru, nilai nisbah Poisson bagi
batuan bergred III berkisar dari 0.24 hingga 0.32.
Profil seismos
Dalis 7-1 &
8-1
Sila lihat Rajah
4.49
4.4 Kesimpulan
Hubungan di antara halaju gelombang P dengan indeks
bahan terluluhawa (batuan dan tanah) menunjukkan satu korelasi yang
baik. Ketebalan profil luluhawa pada hampir setiap teres dapat
ditentukan dengan kajian seismos biasan yang telah dilakukan di
cerun potongan di kawasan kajian. Dapat disimpulkan rata-ratanya
nilai indeks luluhawa menyusut dengan pertambahan kedalaman, iaitu
dari permukaan atas cerun di teres 9 hingga teres 1 di datum
terbawah (paras jalanraya). Iaitu dalam ertikata yang lain, batuan
bertambah keras dengan kedalaman.
Kajian ini berjaya memetakan sempadan jasad batuan segar yang rata-ratanya
berada di tengah dan di bawah cerun potongan di kawasan kajian;
serta profil luluhawa yang menebal di bahagian atas dan di tepi
cerun potongan. Sebagai kesimpulannya, Jadual 4.2 menunjukkan
pembahagian halaju seismos dengan korelasinya dengan pemberian gred
luluhawa berdasarkan pengelasan bahan terluluhawa yang telah
diterangkan sebelumnya dalam Bab 3.
Walaubagaimanapun, terdapat beberapa limitasi dalam kajian seismos
biasan yang dijalankan, di antaranya ialah:-
- tidak sesuai untuk mentafsirkan struktur yang rencam; hanya boleh
menunjukkan perlapisan yang mudah sahaja
- jika terdapat lapisan yang terlalu nipis dibandingkan dengan
kedalamannya, gelombang terbias dalam lapisan tersebut tidak akan
sampai ke permukaan sebagai ketibaan awal.
|
...