PSZ 19:16 (Pind. 1/11)

UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA

DECLARATION OF THESIS/UNDERGRADUATE PROJECT PAPER AND COPYRIGHT

Name : AZITA BT YUSOOF

Date of Birth : 18 MAC 1985

Title : PERINCIAN DATA SEISMIK BIASAN DAN RESISTIVITI 2-D

BESERTA KEPUTUSAN LUBANG BOR DI TANJONG TOKONG

PULAU PINANG

Academic Session : 2010/2011

I declare that this thesis is classified as:

I acknowledged that Universiti Teknologi Malaysia reserves the right as follows:

1. The thesis is the property of Universiti Teknologi Malaysia. 2. The Library of Universiti Teknologi Malaysia has the right to make

copies for the purpose of research only. 3. The Library has the right to make copies of the thesis for academic

exchange. Certified by:

SIGNATURE OF AUTHOR SIGNATURE OF SUPERVISOR

850318-07-5434 DR. EDY TONNIZAM B. HJ. MOHAMAD

(NEW IC NO. / PASSPORT NO.) NAME OF SUPERVISOR

Date: 10 MEI 2011 Date: 10 MEI 2011

CONFIDENTIAL (Contains confidential information under the Official Secret Act 1972)*

RESTRICTED (Contains restricted information as specified by

the organization where research was done)* OPEN ACCESS I agree that my thesis to be published as online

open access (full text)

“Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini

dan pada pandangan saya karya ini memadai dari segi skop dan kualiti

sebagai penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam”

Tandatangan :

Nama Penyelia : Dr Edy Tonnizam Bin Hj Mohamad

Tarikh : 10 Mei 2011

PERINCIAN DATA SEISMIK BIASAN DAN RESISTIVITI 2-D BESERTA

KEPUTUSAN LUBANG BOR DI TANJONG TOKONG, PULAU PINANG.

AZITA BINTI YUSOOF

Laporan ini dikemukakan sebagai

memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan

Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam

Fakulti Kejuruteraan Awam

Universiti Teknologi Malaysia

Mei 2011

ii

“Saya akui ini adalah hasil kerja

saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan

yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya”

Tandatangan :

Nama Penulis : Azita Binti Yusoof

Tarikh : 10 Mei 2011

iii

Teristemewa Buat

Ayah Dan Mak

Yusoof Bin Yob & Noor’Ain Bt Mansor

Kakak Dan KakNgah

Azura & Afiza

Adik

Azizan & Azizi

Pak Andak Yang Dikasihi

Nazseri Bin Yob

Buat Insan Tersayang

Mohd NorFitri Ghazali

Jutaan terima kasih yang tak terhingga

diatas sumbangan dan dorongan yang telah diberikan.

Jasa dan pengorbanan kalian yang begitu bernilai tidak terbalas bagiku.

iv

PENGHARGAAN

Alhamdulillah, setinggi-tinggi kesyukuran dipanjatkan kepada Allah SWT

kerana dengan limpah rahmat dan keberkatanNya saya dapat menyiapkan Projek Sarjana

Muda ini dalam masa yang telah ditetapkan.

Terlebih dahulu saya ingin mengambil kesempatan ini untuk mengucapkan

jutaan terima kasih kepada penyelia saya, Dr Edy Tonnizam Bin Hj Mohamad diatas

segala bimbingan, dorongan dan tunjuk ajar yang diberikan sepanjang tempoh

perlaksanaan projek ini. Tidak lupa juga kepada Dr Rosli Saad, pensyarah Universiti

Sains Malaysia yang telah membantu saya dalam mendapatkan maklumat untuk

menjayakan laporan akhir ini.

Ingatan yang tulus ikhlas buat keluarga tersayang terutama ayah dan mak yang

tidak pernah jemu memberi dorongan semangat serta galakan dalam menyiapkan

laporan akhir ini. Sokongan dan nasihat yang diberikan amat dihargai.

Akhir sekali saya juga ingin merakamkan jutaan terima kasih kepada pelajar-

pelajar School Of Physics USM kerana membantu saya dalam menjalankan kerja-kerja

ditapak untuk mendapatkan maklum untuk penyelidikan saya ini. Juga tidak lupa buat

teman-teman seperjuangan di UTM yang telah sama-sama memberi pendapat untuk

menjayakan projek akhir ini. Jasa dan sumbangan kalian akan saya kenang selamanya.

Sekian terima kasih.

v

Abstrak

Kaedah geofizik merupakan kaedah yang dilakukan ditapak dan ianya tidak bersifat

memusnah. Kaedah geofizik dapat membantu dalam menentukan profil tanah dibawah

sub permukaan yang tidak dapat dilihat secara terus. Dalam kajian ini, kaedah geofizik

yang diketengahkan untuk membantu menentukan kedalaman batu hampar serta paras

air bumi ialah kaedah pembiasan seismik yang lebih cenderung menggunakan

gelombang untuk mendapatkan data dan kaedah resisitiviti 2-D yang menggunakan arus

elektrik untuk mendapatkan bacaan. Hasil dari kajian yang telah dijalankan di Tanjong

Tokong mendapati tanah dikawasan tersebut terbahagi kepada dua lapisan dengan

bacaan halajunya antara antara 500 hingga 669 m/s untuk lapisan pertama serta

mempunyai kedalaman bermula pada 7 meter dan terbahagi kepada dua bahagian halaju

iaitu antara 1663 hingga 1837 m/s berada antara jarak 0 hingga 20 meter dan halaju

antara 1489 hingga 1552 m/s berada antara jarak 20 hingga 46 meter. Kaedah resisitiviti

2-D lebih meluas digunakan kerana ianya lebih tepat dalam menentukan keadaan sub

permukaan serta merupakan kaedah yang terbaik dalam menentukan kehadiran serta

kedalaman air bumi. Kaedah resisitiviti 2-D banyak memberi persamaan dengan data

yang diperolehi dari lubang bor. Namun begitu, data dari penyiasatan ini perlu dikorelasi

bersama data lubang bor untuk mengukuhkan keputusan kajian. Kaedah geofizik juga

perlu diketengahkan dalam bidang kejuruteraan awam kerana ianya amat berguna dan

merupakan salah satu alternatif awalan dalam menentukan sub permukaan tanah

sebelum lubang bor dilakukan serta ia dapat memberi gambaran awal tentang sub

permukaan tanah kawasan tersebut.

vi

Abstract

Geophysic methods is a method that is revealed and it is nondestructive. Geophysical

method can be use by determining the soil profile under the sub surface that can not

been seen directly. In this study, the geophysical methods which is seismic refraction

method and resistivity 2-D are highlighted to determine the depth of bedrock and ground

water level and it use waves to get the data where resisitivity 2-D method uses electric

current to get a reading. The results of the decisions of seismic refraction and

resistivity methods will correlate with the borehole report to get the best. Data

of seismic methods can describe the situation as the presence of sub-

surface boulders, the presence of water and the existence of voids in the soil. The

results of a study conducted in the Tanjong Tokong found the subsurface was divided

into two layers by reading the velocity between 500 to 669 m/s for the first layer and

depth of from 7 meters and it is divided into two parts, the velocity between 1663 to

1837 m/s is between 0 and 20 meters distance. The velocity of between 1489 to 1552

m/s was between 20 to 46 meters distance. Resistivity 2-D is

more widely used because it is more accurate in determine the sub-surface and is the

best method to determine the presence and depth of ground water. From the results of

this study, the resistivity method give many similarities from bore hole result where the

presence of boulders can cavity can be determine by resistivity method. Geophysical

method also should be introduced in civil engineering because it is very useful and one

of the leading alternative in determining the subsurface before borehole will conduct.

vii

KANDUNGAN

BAB PERKARA HALAMAN

PENGAKUAN ii

DEDIKASI iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

KANDUNGAN vii

SENARAI JADUAL xi

SENARAI RAJAH xii

BAB 1 PENGENALAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Pernyataan Masalah Kajian 3

1.3 Objektif Kajian 3

1.4 Skop Kajian 4

1.5 Kepentingan kajian 4

1.6 Lokasi Kajian

viii

BAB 2 KAJIAN LITERATUR

2.1 Pengenalan Kaedah Seismik 7

2.1.1 Prinsip Pembiasan Seismik 8

2.1.2 Aplikasi Seismik 10

2.1.3 Sumber Tenaga Kaedah Pembiasan Seismik 11

2.1.3.1 Letupan (Explosive) 12

2.1.3.2 Tukul ( Weight-drop / hammer ) 13

2.1.4 Prosidur Dilapangan 15

2.1.5 Keterbatasan Penyebaran Seismik 16

2.1.5.1 Kelajuan Seismik Pada

Lapisan Tengah Yang Nipis 17

2.1.5.2 Lapisan Tersembunyi Atau

Masalah Pembalikan Kelajuan 18

2.1.5.3 Blind Zone (zon buta) 19

2.1.6 Pemprosesan Data Seismik 20

2.1.7 Gelombang Seismos 21

2.2 Kaedah Keberintangan Elektrik (resistiviti 2-D) 26

2.2.1 Kepentingan Kaedah Resistiviti 2-D 26

2.2.2 Sifat-sifat Keberintangan Batuan 27

2.2.3 Pentafsiran Resistiviti 2-D 28

2.2.4 Jarak Elektrod (electrod spreads) 29

2.2.5 Prinsip Pengukuran Resistiviti 2-D 32

2.2.6 Protokol 33

2.3 Luluhawa

2.3.1 Luluhawa Batuan Granit 36

2.3.2 Luluhawa Mekanikal 36

2.3.3 Luluhawa Kimia 38

2.3.4 Luluhawa Organik ( Biotik/Hayat) 39

ix

BAB 3 KAWASAN KAJIAN DAN PEROLEHAN DATA

3.1 Geologi Pulau Pinang 43

3.2 Kaedah Pembiasan Seismik 44

3.2.1 Perolehan Data Seismik Biasan 46

3.2.2 Pemprosesan Data 47

3.2.3 Ringkasan Prosidur Kerja 50

3.3 Kaedah lubang bor 51

3.3.1 Data Lubang Bor 51

3.4 Kaedah Pengimejahan Resisitiviti 2-D 52

3.4.1 Pemprosessan Data Resistiviti 2-D 52

3.4.2 Prosedur Penghasilan Keratan Pseudo 53

3.4.3 Kelebihan Dan Kekurangan Susunatur

Yang Berbeza 56

3.5 Carta Alir 59

BAB 4 KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

4.1 Pengenalan 60

4.2 Profil Subpermukaan Dikawasan Kajian 60

4.3 Pemerhatian Ditapak 61

4.4 Analisa Lubang Bor 62

4.5 Keratan Rentas Lubang Bor 66

4.6 Analisa Dari Kajian Geofizik 66

4.6.1 Resistiviti 66

4.6.2 Seismik 69

viii

BAB 5 KESIMPULAN DAN CADANGAN

5.1 Pengenalan 73

5.2 Kesimpulan 74

5.3 Cadangan 75

RUJUKAN 76

LAMPIRAN

Lampiran A: Senarai Alatan Yang Digunakan Untuk Kaedah Resistiviti 2-D Dan

Pembisan Seismik

Lampiran B: Rekod Lubang Bor Di Barat Tanjung Tokong, Pulau Pinang

Lampiran C: Keratan Pseudo Resistiviti 2-D (Garis tinjauan K2 hingga K10 di Tanjung

Tokong)

Lampiran D:Foto

viii

SENARAI JADUAL

No.Jadual Tajuk Halaman

Jadual 2.1 Ketebalan yang tidak boleh dikesan mengikut keadaan geologi 18

Jadual 2.2 Halaju gelombang P apabila melalui bahan-bahan tertentu 23

Jadual 2.3 Contoh kawasan yang menggunakan kaedah pembiasan

seismik dan resisitiviti 2-D di Malaysia 34

Jadual 3.1 Klasifikasi jenis jasad granit Pulau Pinang 44

Jadual 4.1 Profil tanah beserta kedalaman lubang bor di Tanjung Tokong 65

x

SENARAI RAJAH

No.Rajah Tajuk Halaman

Rajah 1.1 Lokasi kawasan kajian Tanjung Tokong, Pulau Pinang 5

Rajah 2.1 Gambaran pembiasan gelombang dibawah permukaan tanah 9

Rajah 2.2 Kelajuan gelombang yang boleh dicapai untuk setiap

lapisan tanah 10

Rajah 2.3 Nilai kelajuan longitidinal berdasarkan jenis batuan 11

Rakah 2.4 Gambar explosive menghasilkan gelombang

memasuki permukaan bawah tanah 13

Rajah 2.5 Gambarajah penghasilan gelombang daripada sumber

tukul besi 14

Rajah 2.6 Menunjukkan data penggunaan jenis geofon 14

Rajah 2.7 Geometri seismik refraction 16

Rajah 2.8 Lengkung yang menunjukkan terjadinya blind zone 20

Rajah 2.9 Arah perambatan gelombang P 21

Rajah 2.10 Arah perambatan gelombang S 24

Rajah 2.11 Arah perambatan gelombang Love 25

Rajah 2.12 Arah perambatan gelombang Rayleigh 25

xi

Rajah 2.13 Nilai keberintangan dan kekonduksian bagi kumpulan

batuan tertentu 27

Rajah 2.14 Data yang diperolehi dari ujian resistiviti 2-D 29

Rajah 2.15 Susunatur tinjauan keberintangan dan faktor geometri 30

Rajah 2.16 Tiga model berbeza yang digunakan dalam pengukuran

pentafsiran keberintangan. 31

Rajah 2.17 Lakaran prinsip pengukuran keberintangan dengan arus terus 31

Rajah 2.18 Carta Aliran Proses Keberintangan Elektrik 32

Rajah 2.19 Susunan elektrod untuk tinjauan resistiviti dua dimensi

dengan susunatur Wenner untuk menghasilkan model pseudo 33

Rajah 2.20 Gred 1 ( batuan granit segar) 40

Rajah 2.21 Batuan terluluhawa gred 2 40

Rajah 2.22 Batuan terluluhawa gred 3 41

Rajah 2.23 Batuan terluluhawa gred 4 41

Rajah 2.24 Batuan granit yang terluluhawa 41

Rajah 3.1 Peta geologi Pulau Pinang yang diubahsuai daripada Ong 43

Rajah 3.2 Susunatur alatan kajian seismik biasan. 46

Rajah 3.3 Carta aliran pemprosesan data. 48

Rajah 3.4 Pemilihan masa ketibaan pertama pada gelombang seismic 49

Rajah 3.5 Graf masa ketibaan pertama dan jarak geofon. 49

Rajah 3.6 Contoh penghasilan keratan pseudo 53

Rajah 3.7 Susunan elektrod untuk tinjauan keberintangan 2-D 54

Rajah 3.8 Susunan elektrod bagi kajian keberintangan yang selalu

Digunakan 58

Rajah 4.1 Tanah yang dikorek 62

Rajah 4.2 Batu tongkol yang dijumpai didalam tanah 63

Rajah 4.3 Keratan pseudo bagi garis tinjauan K1 di Tanjong Tokong 67

Rajah 4.4 Keratan rentas seismik bagi garisan tinjauan K9

xii

di Tanjong Tokong 71

Rajah 4.5 Tindihan imej kerintangan (K9) dengan keputusan seismik 72

Rajah 4.6 Peta tapak kajian di Tanjung Tokong beserta garis tinjauan 72

geofizik

BAB 1

PENGENALAN

1.0 Pengenalan

Dewasa kini kerja-kerja penyiasatan tanah amat dititik beratkan oleh kerajaan

Malaysia. Hal ini disebabkan untuk mengelak daripada berlakunya sebarang kecacatan

atau kemalangan yang tidak diingini. Penyiasatan tentang sesuatu kawasan serta profile

tanah perlu dijalankan sebelum kerja-kerja struktur dijalankan. Namun begitu, apa yang

ingin saya ketengahkan dalam tajuk kajian saya bukanlah keadaan tanah seperti yang

saya nyatakan tetapi keadaan batuan asas yang terdapat dibawah tanah yang

sememangnya tidak dapat dilihat oleh mata kasar. Oleh yang demikian ilmu dalam

bidang geologi amat diperlukan untuk mendapatkan maklumat berkaitan batuan asas.

Bedasarkan daripada hasil kajian terdahulu (Yunus, M.Z (2002), Ahmad, F.S

(2005), Mukhlisin, M (2009), Latif, M (2006), Mousavi, S.R (2009) dan Jadda, M

(2009)), kajian geofizik diperkenalkan. Kajian ini dapat menjimatkan kos, masa dan

tidak mencemarkan alam sekitar. Terdapat beberapa kaedah untuk menyemak keadaan

bawah tanah iaitu kedalaman batuan asas, kekuatan batuan asas, paras air bumi dan

2

sebagainya. Antara kaedah yang digunapakai oleh ahli geofizik ialah kaedah pembiasan

seismik,kaedah pengimejahan kerintangan elektrik dua dimensi, kaedah survei graviti,

kaedah survei magnetik, kaedah survei radiomatik dan penderiaan jauh (remote sensing).

Dalam bidang geologi biasanya ahli geofizik akan berkerjasama dengan ahli geologi

untuk mendapatkan maklumat berkaitan batuan asas yang berada dibawah permukaan

tanah. Dalam kajian yang akan saya jalankan ini, saya akan mengetengahkan kaedah

pembiasan seismik dan kaedah pengimejahan kerintangan elektrik dua dimensi.

Menurut Sjogren (1984), kaedah pembiasan seismik digunakan seawal tahun

1910 apabila seorang ahli geofizik German iaitu L.Mintrop telah mencuba kaedah ini

dengan menghantar gelombang seismik kedalam tanah. Berikutan hal itu pada tahun

1919 Mintrop telah mengusulkan bahawa kaedah pembiasan seismik dapat menentukan

kedalaman serta jenis formasi yang terdapat dibawah permukaan. Pada tahun 1925,

kaedah pembiasan seismik telah menjadi salah satu alat untuk bidang geofizik. Pada

peringkat awal pembiasan seismik digunakan untuk ekplorasi minyak. Selain itu,

seismik dikenalpasti dapat membantu dalam menyelesaikan masalah dalam bidang

kejuruteraan awam.

Kaedah pembiasan seismik untuk menentukan kedalaman batuan hampar yang

pertama dilakukan pada tahun 1941. Ianya dilakukan di Sweden untuk membina logi

hidroelektrik. Oleh yang demikian penggunaan kaedah ini digunakan secara meluas di

Scandinavia terutamanya dalam bidang kejuruteraan awam kerana data yang dihasilkan

boleh dipercayai dan kosnya yang murah. Kaedah pembiasan seismik menggunakan

gelombang yang akan dimasukkan kedalam tanah dan gelombang tersebut merujuk

kepada beberapa dasar iaitu gelombang akan desibarkan dengan kelajuan yang berbeza

dalam strata geologi yang berbeza. Selain itu perbezaan antara kelajuan adalah besar dan

kelajuan akan meningkat mengikut kedalaman.

3

1.2 Pernyataan Masalah

Sebelum kerja-kerja pembinaan dijalankan, jurutera tanah akan mengeluarkan

satu laporan yang dinamakan laporan penyiasatan tanah dan data yang diprolehi diambil

daripada ‘borehole test’ yang dilakukan dikawasan tersebut. Bilangan lubang bor yang

dibuat bergantung kepada keluasan kawasan yang ingin dibangunkan. Seraya dengan itu,

untuk memantapkan lagi keputusan yang akan dibuat kelak, data lubang bor akan

digabungkan bersama-sama data yang diperolehi oleh kaedah pembiasan seismik.

Dengan adanya maklumat dari rekod lubang bor dan kaedah pembiasan seismik

dan kaedah pengimejahan kerintangan elektrik dua dimensi, kita dapat melihat

bagaimana data-data ini digabungkan untuk mendapatkan satu keputusan yang

memenuhi kesemua syarat yang ditetapkan serta mengungkap dengan lebih lanjut

tentang faedah-faedah yang boleh diperolehi daripada bidang geofizik kepada bidang

kejuruteraan awam khususnya.

1.3 Objektif Kajian

Secara umumnya, tujuan utama kajian ini dijalankan adalah untuk menentukan

kesesuaian peralatan geofizik untuk menilai keadaan dibawah permuakaan tanah.

Namun objektif utama bagi kajian ini ialah :

i. Menilai kegunaan kaedah pembiasan seismik untuk menentukan profil dibawah

paras tanah

4

ii. mengetahui hubungkait diantara kaedah keberintangan 2-D dan seismik

pembiasan dalam kejuruteraan awam.

iii. Menilai kesahihan alatan geofizik dalam membantu bidang geoteknik untuk

mendapatkan maklumat.

1.4 Skop Kajian

Penyelidikan dilakukan di lokasi sekitar Pulau Pinang. Kawasan kajian banyak

bertumpu kepada untuk mengetahui kedalaman batu hampar (bedrock), ketebalan

lapisan terluluhawa (weathering profile) dan taburan saiz batu bundar (boulders). Selain

daripada mendapat kawasan yang sesuai untuk menjalankan kajian, peralatan dan

perisian yang sesuai perlu digunakan. Kajian melibatkan pengambilan data-data

lapangan dengan menggunakan peralatan ABEM SAS4000 (kaedah keberintangan 2-D)

dan ABEM Terraloc MK6 (kaedah seismik pembiasan). Data-data keberintangan 2-D

diproses dengan menggunakan perisian RES2DINV (Loke,1997) sementara data-data

seismik pembiasan diproses dengan menggunakan perisian FIRSTPIX dan GREMIX15.

Keputusan kajian dikorelasikan dengan data lubang bor yang terdapat di kawasan kajian.

1.5 Kepentingan Kajian

Melihat kepentingan kaedah pembiasan seismik serta ujian geofizik yang lain

yang banyak membantu dalam menyelesaikan masalah dalam bidang kejuruteraan awam

5

serta kesahihan data yang diberi yang turut menghasilkan keputusan yang lebih baik

setelah digabungkan dengan rekod lubang bor

1.6 Lokasi Kajian

Kajian telah dijalankan di Tanjung Tokong, Pulau Pinang. Kawasan ini dipilih

kerana mempunyai geologi yang berbeza dan wujudnya masalah kejuruteraan dan

persekitaran. Tanjung Tokong merupakan kawasan tambakan dengan batuan dasar

adalah granit. Kajian geofizik di kawasan Tanjung Tokong melibatkan kaedah resistiviti

2-D dan seismik biasan. Oleh kerana kawasan kajian merupakan kawasan pembinaan,

terdapat hingar dari mesin penggerudian yang mengganggu pengambilan data seismik.

Jadi pengambilan data dijalankan pada waktu malam selepas kerja-kerja pembinaan

dihentikan.

Rajah 1.1: Lokasi kajian di Tanjung Tokong, Pulau Pinang (Google Earth)

BAB 2

KAJIAN LITERATUR

2.0 Pengenalan

Dalam kajian literatur pengumpulan maklumat yang berkaitan dengan kaedah

pembiasan seismik perlu dilaksanakan. Melalui kajian literatur ini segala hujah yang

dikemukankan akan lebih kukuh serta ia dapat membantu memperjelaskan lagi persolan

dalam kajian yang dilakukan. Maklumat- maklumat berkaitan boleh diperolehi dari

jurnal, abstrak, majalah, kertas kerja persidangan, laporan, buku rujukan dan sebagainya.

Bab ini dibahagikan kepada tiga bahagian besar iaitu kaedah pembiasan seismik,

kaedah resistiviti 2-D dan luluhawa batuan granit. Kaedah resistiviti 2-D dijalankan

untuk mengesan taburan keberintangan subpermukaan bumi. Seismik pembiasan pula

dijalankan untuk mengesan subpermukaan yang cetek bagi mengetahui halaju

gelombang seismos, struktur dan lapisan medium yang berlainan. Bagi membantu

pentafsiran data resisitiviti dan seismik pembiasan, biasanya data lubang bor diperlukan.

7

Kebiasaannya terdapat sekurang-kurangnya satu lubang bor pada sesuatu garis tinjauan

atau yang berdekatan dengan kawasan garis tinjauan di sesuatu kawasan kajian kerana

sekiranya banyak lubang bor di lakukan, maka kos juga akan meningkat

2.1 Pengenalan Kaedah Seismik

Kaedah pembiasan seismik akan menerangkan sumber seismik, faktor-faktor

yang membataskan seismik, tinjauan pembiasan, prosidur, ketepatan data seismik,

prinsip pembiasan dan aplikasi seismik. Menurut Griffiths (1981), apabila kelajuan

meningkat dengan kedalaman, tenaga akan akan dikembalikan ke permukaan melalui

pembiasan dan pengukuran dilakukan dengan mengukur masa perjalanan gelombang

sebagai fungsi untuk menukarkannya kedalam graf.

Kaedah pembiasan seismik digunakan secara meluas untuk menentukan paras air

bumi untuk kegunaan kejuruteraan, lapisan konsolidasi yang lemah berdekatan

permukaan tanah dan digunakan untuk menentukan kelajuan serta kekuatan setiap

lapisan untuk kajian permukaan cetek seperti batu gamping. Namun, melalui kaedah

pembiasan seismik, kedalaman dan kekuatan batu hampar adalah perkara yang paling

penting yang perlu diutamakan kerana ia akan menentukan kaedah penggalian yang akan

digunakan dikawasan tersebut. Selain itu lubang bor juga digunakan untuk

mengenalpasti perubahan terperinci dalam jenis tanah namun data dari laporan lubang

bor tidak dapat mengenalpasti masalah yang dihadapi (Ady Tonizam, 2008).

Lubang bor dilakukan untuk mengetahui profil tanah pada sesuatu kawasan

sebelum bermulanya kerja-kerja pembinaan. Data dari laporan lubang bor tidak

8

mencukupi untuk membuat keputusan akhir. Ciri-ciri kawasan antara lubang hanya

dapat ditentukan oleh kaedah ujian geofizik. Oleh hal yang demikian, kombinasi laporan

lubang bor dan laporan kaedah pembiasan seismik serta laporan pengimejahan

kerintangan elektrik dua dimensi boleh menghasilkan keputusan yang yang baik dan

juga dapat mengurangkan kos. Kaedah pembiasan seismik adalah berdasarkan masa

perjalanan gelombang pembiasan seismik pada permukaan ke lapisan bawah dan

kelajuan gelombang antara lapisan atas dan lapisan bawah adalah berbeza. Kaedah ini

juga merupakan salah satu ujian geofizik dilapangan yang mana ianya boleh membantu

memberikan hasil yang terbaik dalam bidang kejuruteraan geoteknik. Gambaran

pembiasan yang berlaku didalam tanah adalah seperti dalam rajah 2.1

2.1.1 Prinsip Pembiasan Seismik

Prinsip asas kaedah pembiasan seismik ialah penggunaan gelombang yang

terhasil daripada sumber-sumbernya. Pencapaian kelajuan P-gelombang untuk batuan

yang biasa adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah 2.1.2. Namun begitu, sekiranya

terdapat situasi yang melibatkan tiga lapisan ianya akan menjadi sukar untuk ditangani,

biasanya gelombang tidak dapat sampai pada lapisan yang paling bawah. Masalah ini

akan menjadi lebih kritikal apabila lapisan tanah kawasan tersebut melebihi tiga lapisan

dari permukaan.

Kelajuan dalam P-gelombang dipengaruhi oleh keadaan tanah disesuatu kawasan.

Seperti yang telah dinyatakan oleh Milsom (1989), kelajuan gelombang P untuk tanah

kering biasanya dalam lingkungan 350m/saat, kelajuan untuk bunyi di udara pula boleh

mencapai lebih daripada 800m/saat. Namun begitu kelajuan gelombang biasanya akan

dipengaruhi oleh kedalaman strata tanah kawasan tersebut. Untuk batuan asas yang baru

9

terbentuk, kelajuan gelombang melebihi 2500 m/saat dapat dicapai tetapi kadang kala

keadaan bawah permukaan dilitupi oleh lapisan yang telah lapuk dan menyebabkan

kelajuan gelombang kurang daripada 2000 m/saat dan biasanya ia berkadaran dengan

kedalaman serta bersesuaian dengan keadaan cuaca. Rajah 2.2 menunjukkan kelajuan

gelombang yang boleh dicapai untuk setiap kedalaman tanah. Dalam kaedah pembiasan

seismik, selalunya akan wujud sudut kritikal. Sudut kritikal boleh dikira dengan

menggunakan hukum Snell’s. Dalam hukum Snell’s V1 ialah sudut dibagian atas dan V2

adalah sudut dibahagian bawah dan sudut V1 > V2.

Sin i = V1/V2 = sin i (2.1)

Rajah 2.1 Gambaran pembiasan gelombang dibawah permukaan tanah (Blackhawk

GeoServices, Inc.)

10

Rajah 2.2 Kelajuan gelombang yang boleh dicapai untuk setiap lapisan tanah

(Broch,1988)

2.1.2 Aplikasi Seismik

Kaedah pembiasan seismik boleh diaplikasikan dalam banyak bidang

terutamanya dalam bidang kejuruteraan geoteknik. Melalui seismik, kerja-kerja untuk

bidang kejuruteraan geoteknik dapat dipermudahkan dengan maklumat seperti

kedalaman batuan dasar dapat diketahui. Informasi ini adalah penting untuk

mendapatkan anggaran-anggaran untuk kos talian paip, kerja-kerja pemotongan dan

lain-lain kerja kejuruteraan awam. Masalah ketidak stabilan tanah boleh menyebabkan

sesebuah banguan mengalami keretakan, pemendapan dan akhirnya boleh menyebabkan

bangunan tersebut roboh. Oleh hal yang demikian, dengan penggunaan kaedah

pembiasan seismik, zon-zon yang lemah dapat dikenal pasti dengan mudah.

Perkara yang paling utama dalam aplikasi seismik ialah untuk memastikan batuan

yang padat yang terdapat dibawah permukaan tanah tidak dipengaruhi oleh zon ricih

(Sjogren, 1984 ) dan rajah 2.3 menunjukkan nilai kelajuan longitidinal berdasarkan jenis

batuan. Menurut akbar Indonesia yang bertarikh 22 November 2009, aplikasi utama

11

dalam kaedah pembiasan seismik ialah untuk menentukan kedalaman batuan hampar

serta struktur batuan hampar. Manakala kelajuan gelombang pula bergantung kepada

jenis bahan dan ketumpatan bahan yang dilalui oleh gelombang. Melalui servei ini

kekuatan batuan yang diperolehi boleh digunakan untuk membantu dalam menentukan

kaedah rippabiliti yang akan diguna pakai.

Rajah 2.3 Nilai kelajuan longitidinal berdasarkan jenis batuan (Sjogren, 1984)

2.1.3 Sumber Tenaga Kaedah Pembiasan Seismik

Dalam pembiasan seismik, terdapat beberapa sumber tenaga yang boleh diguna

pakai untuk menjayakan ujian ini. Bisanya, sumber tenaga yang dicadangkan dan

digunakan mestilah mempunyai pulsa masa yang tidak lebih dari beberapa milisaat dan

mempunyai amplitut yang besar disamping ianya selamat digunakan yang bermaksud

12

tidak mencederakan, selamat untuk alam sekitar, kos yang murah dan boleh digunakan

berulangkali.

2.1.3.1 Letupan (Explosive)

Pada peringkat awal, letupan kecil yang mengeluarkan api digunakan sebagai

sumber tenaga dan ia ditembak masuk kedalam lubang sehingga mencapai kedalaman

beberapa puluh meter kebawah. Namun kini, pelbagai sumber letupan yang telah

diguanakan untuk memudahkan lagi kerja-kerja seismik. Untuk memudahkan lagi,

sumber tenaga dibahagikan kepada kegunaan darat dan juga kawasan yang dilitupi air.

Sumber-sumber yang dinyatakan adalah selamat dan memenuhi syarat yang telah

ditetapkan (Griffiths, 1981).

Di daratan, punca gelombang seismik menggunakan letupan (explosive) dan

sering digunakan untuk kerja survei pantulan dan survei pembiasan dimana melibatkan

kerja-kerja permukaan yang melebihi 50 meter sehingga 100 meter dan ianya sesuai

digunakan untuk penyiasatan yang kedalaman tanah melebihi 10 meter keatas. Menurut

Griffiths (1981), penggerudian lubang tembakan menjadi tidak praktikal sekiranya

lapisan sukar ditembusi dan masalah ini hanya boleh diselesaikan dengan memelih

bahan letupan yang bersesuaian dengan keadaan tanah dan kawasan ujian dijalankan.

Gambarajah 2.4 menunjukkan bagaimana gelombang terhasil daripada sumber letupan

dan gelombang bergerak melalui lapisan tanah yang berbeza profilnya.

13

Rajah 2.4: Gambar explosive menghasilkan gelombang memasuki permukaan bawah

tanah (Stein, 2003)

2.1.3.2 Tukul ( Weight-drop / hammer )

Selain dari sumber letupan, tukul juga boleh digunakan untuk mendapatkan sumber

tenaga untuk kaedah pembiasan seismik. Tukul yang digunakan diperbuat daripada besi

padat yang mempunyai berat kira-kira 10 kilogram. Untuk mendapatkan sumber tenaga,

tukul besi seberat 10 kilogram di hentakkan pada permukaan kepingan besi dan jarak

antara tukul dan kepingan besi kira-kira 3 hingga 4 meter. Tukul besi dilepaskan dan

pada kepingan besi tersebut dan gelombang akan terhasil dan bacaan dapat diketahui.

Rajah 2.5 menunjukkan skematik bagaimana gelombang terhasil daripada sumber

menggunakan tukul besi. Namun begitu penggunaan tukul hanya terhad kepada

kedalam kurang dari 10 meter sahaja. Penggunaan tukul besi sebagai sumber tenaga

seismik perlu di jalankan dengan mengikut prosidur yang betul supaya dapat

memberikan tenaga yang setanding. (Griffiths,1981).

14

Rajah 2.5 Gambarajah penghasilan gelombang daripada sumber tukul besi

Rajah 2.6: Menunjukkan data penggunaan jenis geofon, punca gelombang dan keadaan

kopling yang berbeza digunakan: (a) 100Hz geofon spike 0.18m dan 0.1m (b) 100Hz (1

impact) geofon,kesan tukul pada plate (c) 100Hz geofon bersama spike 0.18 dan kesan

tukul pada plat (biru) dan couplet menerusi tanahliat pada permukaan serta kesan secara

langsung (hijau) dan pada plat keluli (merah)

15

2.1.4 Prosidur Dilapangan

Prosidur dilapangan amat penting untuk dipatuhi agar data yang diperolehi

adalah logik dan boleh dipercayai. Tafsiran diperingkat awal untuk kaedah pembiasan

seismik adalah sebahagian penting dalam prosidur kerja dilapangan. Kejayaan tinjauan

dan keberkesanannya bergantung kepada parameter-parameter seperti orientasi garisan,

cara pengendalian geofon dan kedudukan tembakan serta panjang penyebarannya.

Parameter-parameter ini boleh berubah-ubah dan mempengaruhi data yang akan

dihasilkan ketika tinjauan (Milsom, 1989). Selain itu, dalam prosidur dilapangan, setiap

pembiasan yang tersebar terdiri daripada 12 atau 24 geofon sepanjang garisan pada jarak

tertentu atau selang setiap geofon. Kebiasaannya jarak antara geofon bergantung kepada

resolusi dan kedalam yang diperlukan dalam sesuatu eksplorasi iaitu antara 10 hingga 50

kaki. Menurut Snell low, panjang penyebaran seismik adalah sekitar 3 sehingga 5 kaki

dalam untuk mengesan batuan hampar (bedrock).

Sebenarnya, prosidur dilapangan tidak sukar untuk diikuti. Tetapi kesabaran serta

ketelitian ketika menjalankan eksplorasi amat penting bagi memastikan semua kerja

yang berjalan mengikut spesifikasi agar data yang diperolehi adalah logik. Menurut

penulis buku “Applied Geophysics for Geologists & Engineers”,Griffiths (1981), untuk

kedalaman 100m dibawah permukaan tanah, sumber tenaga yang lebih kuat diperlukan

untuk pembiasan seismik berlaku dengan berkesan. Biasanya bahan letupan seberat satu

kilogram digunakan dengan kedalaman lubang tembakan sedalam 2 hingga 3 meter untu

mencapai jarak sekitar satu kilometer. Delay time pada masa ke 50-100 m/s dapat

ditentukan dengan persis pada skala yang lebih kecil walaupun tempoh dominan

seismogram mungkin 20ms daripada 10ms. Oleh yang demikian, ia masih lagi perlu

mengambil kira waktu ketibaan dalam satu kitaran untuk jangkaan yang lebih tepat.

Rajah 2.7 menunjukkan geometri seismik.

16

Rajah 2.7 Geometri seismik refraction

2.1.5 Keterbatasan Penyebaran Seismik

Dalam setiap ujikai yang dijalankan pasti mempunyai kelemahan. Begitu juga

dengan kaedah penyebaran seismik yang mempunyai beberapa kelemahan dalam

beberapa aspek tertentu. Menurut Soske (1954) dan Sander (1978), ada dua kes khusus

yang pada akhirnya mempengaruhi kejayaan atau kegagalan penyelidikan seismik

refraksi yang merupakan masalah zon buta seperti kelajuan refraktor tipis antara seismik

dan lapisan yang melambatkan kelajuan seismik yang mendasari lapisan kelajuan tinggi

seismik.

Dalam penyelidikan seismik, nipisnya lapisan tengah merupakan yang

menyebabkan kelajuan seismik adalah terbatas dan yang serius kemungkinan terdapat

lapisan geologi yang tidak dapat dikesan oleh seismik. Penggunaan kaedah pembiasan

seismik yang pada awalnya hanya menggunakan sebahagian kecil maklumat sahaja yang

17

terdapat dalam seismik dan tidak memikirkan batasan yang terdapat dalam seismik.

Menyedari hal itu, para cendikiawan dalam bidang ini mengenalpasti kelemahan yang

terdapat dalam sismik dan seterusnya akan menggunakan pendekatan lain untuk

mendapatkan data untuk kawasan yang terbatas itu ( Milsom, 1989).

2.1.5.1 Kelajuan Seismik Pada Lapisan Tengah Yang Nipis

Masalah seperti ini akan terjadi apabila lapisan diantara bahagian geologi

bertemu dengan kelajuan bunyi yang meningkat berkadaran dengan kedalaman tanah

yang dikaji tetapi kelajuan kontras tidak mencukupi atau ketebalan dalam

mengembalikan tenaga yang dikenakan. Masalah ini biasanya terjadi dalam penyiasatan

punca air kerana lapisan tengah biasanya terdiri daripada tanah yang dikonsolidasi

terletak antara tanah yang tak dikonsolidasi dan batuan dasar. Lapisan seperti ini tidak

tidak dapat ditentukan dengan geofon atau tembakan. Namun begitu, ia boleh

diselesaikan dengan kaedah pengiraan dengan menentukan menganggar ketebalan

minimum dan ketebalan maksimum lapisan tersebut (Mooney, 1984; Redpath,1973 ;

Sander, 1978). Jadual 2.8 menunjukkan ketebalan yang tidak boleh dikesan mengikut

keadaan geologi

18

Jadual 2.1:Ketebalan yang tidak boleh dikesan mengikut keadaan geologi (Soske, 1954)

2.1.5.2 Lapisan Tersembunyi Atau Masalah Pembalikan Kelajuan

Menurut Milsom (1989), sesebuah refractor yang tidak memberi data pada

kehadiran pertama dikatakan tersembunyi (hidden). Lapisan akan menjadi tersembunyi

apabila lapisan atas lebih tebal dari lapisan bawah dan menyebabkan kelajuan seismik

menjadi rendah pada bahagian bawah. Selain itu, keadaan dikatakan tersembunyi apabila

kedudukan geofon tidak diletakkan dengan betul pada permukaan tanah. Pembiasan

seismik menjadi terlalu lemah pada lapisan yang nipis berbanding lapisan yang tebal.

Kelajuan dan kedalaman yang terlibat adalah fakta bahawa lapisan sedimen harus

melebihi 8 km tebal sebelum dikeasan. Ketebalan yang terbesar yang berkemungkinan

tersembunyi boleh dikira dari data dua lapisan jika kelajuan dianggarkan untuk lapisan

menengah (intermediate) ( Green, 1962). Selain itu, lapisan tersembunyi boleh dikesan

19

dengan kedatangan kelajuan kedua pada lapisan intermediate tetapi gelombang

dibiaskan dengan sangat lemah pada lapisan nipis tersebut.

2.1.5.3 Blind Zone (zon buta)

Blind zone boleh ditentukan sekiranya kelajuan gelombang berkurangan pada

permukaan serta pembiasan kritikal tidak dapat sampai atau tiada kuasa refraktor yang

kembali ke permukaan. Keadaan dikatakan blind zone apabila terdapat kelajuan yang

rendah pada lapisan tersebut . Blind zone boleh ditafsirkan dengan rendahnya kelajuan

pada lapisan tersebut. Walaupun jika kelajuan berbeza terus menerus dengan kedalaman

seperti yang dinyatakan di bidang global seismologi dan blind zone akan menyebabkan

adanya 'zon bayangan' dengan wujudnya break point pada lengkung travel-time seperti

yang ditunjukkan dalam rajah 2.8. Seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah, tidak

ada tenaga dikembalikan ke permukaan dari dalam lapisan buta (blind zone) dan

pengedaran kelajuan di dalamnya tidak dapat ditentukan walaupun dikurangkan dari

data (Griffiths, 1981). Selain itu, memurut Sjogren (1984), situasi yang biasa dalam

kerja pembiasan seismik akan muncul satu lapisan yang dikenali sebagai separa

tersembunyi, seperti contoh kehadiran kelajuan gelombang dalam lengkung travel-time

dan terdapat kehilangan lengkung pada graf tersebut.

20

Rajah 2.8: Lengkung yang menunjukkan terjadinya blind zone ( Griffiths, 1981)

2.1.6 Pemprosesan Data Seismik

Setelah selesai kerja ujikaji dilapangan, data haruslah diproses untuk

mendapatkan keputusan berkaitan kawasan yang dikaji. Langkah pertama dalam

pemprosesan data pembiasan seismik ialah membuat penurasan terhadap semua signal

hingar ( seismic noise ). Kemudian ketibaan pertama data akan dipilih dengan

menggunakan perisian Firstpix yang mana akan digunakan bagi memplot lengkung

perjalanan masa.

Permukaan bumi yang tidak sekata juga mempengaruhi masa ketibaan pertama

data yang dipungut dan ini mesti dibetulkan terhadap satu titik rujukan yang sekata.

21

Setelah pembetulan topografi dilakukan, data ketibaab pertama ditafsir dengan

menggunakan kaedah Generalised-reciprocal method (GRM) dengan menggunakan

perisian Grimix15 (Laporan Survei Geofizik USM; Zuhar Zahir, 2000).

2.1.7 Gelombang Seismos

Gelombang seismos terbahagi kepada gelombang jasad dan gelombang

permukaan. Gelombang jasad terdiri daripada gelombang P dan S. Gelombang P adalah

sama dengan gelombang bunyi yang normal dimana ia dinamakan gelombang primer

atau gelombang mampatan. Gelombang ini boleh merambat melalui pepejal, cecair dan

gas. Mod pergerakannya adalah membujur iaitu apabila gelombang merambat melalui

medium ia menyebabkan zarah-zarah medium bergerak sama arah dengan arah

perambatan gelombang (Rajah 2.9)

Rajah 2.9 : Arah perambatan gelombang P

22

Halaju gelombang P (Persamaan 2.16) adalah paling cepat berbanding dengan

gelombang-gelombang lain (S, Love atau Rayleigh). Oleh itu, gelombang P adalah

gelombang pertama direkod oleh seismograf. Jadual 2.2 menunjukkan halaju gelombang

P apabila melalui bahan-bahan tertentu dalam bumi.

( 2.2)

dengan VP = Halaju gelombang P

k = Modulus pukal

μ = Modulus regangan

ρ = Ketumpata

23

Jadual 2.2: Halaju gelombang P apabila melalui bahan-bahan tertentu (Burger, 1992)

Gelombang S menyebabkan pergerakan zarah-zarah medium bergetar

dalamnarah bersudut tegak dengan arah perambatan gelombang. Oleh itu, ia dikenali

sebagai gelombang ricihan atau gelombang melintang. Gelombang ini hanya merambat

melalui medium pepejal dan tidak boleh merambat melalui bendalir seperti air atau

udara kerana bendalir tidak mampu menyokong tekanan ricihan. Dalam seismologi,

gelombang S (Persamaan 2.3) terbahagi kepada dua komponen iaitu komponen

mendatar (SH) dan komponen menegak (SV).

24

(2.3)

dengan Vs = Halaju gelombang S

μ = Modulus regangan

ρ = Ketumpatan

Gelombang permukaan terdiri daripada gelombang Love (L) dan gelombang

Rayleigh (R). Gelombang Love berlaku apabila permukaan bebas dan terdapat

sempadan yang lebih dalam serta halaju gelombang ricihan lebih rendah dalam lapisan

atas. Pergerakan dan halaju gelombang L adalah sama dengan gelombang SH (Rajah

2.11).

Rajah 2.10: Arah perambatan gelombang S

25

Gelombang Rayleigh merambat di sepanjang permukaan bumi dan menyebabkan

pergerakan zarah-zarah medium bergerak dalam bentuk membujur. Amplitudnya

menurun secara eksponen dengan kedalaman (Rajah 2.12). Halaju gelombang ini kurang

sedikit dari halaju gelombang S (0.92 Vs) (Loke, 2006).

Rajah 2.11 : Arah perambatan gelombang Love

Rajah 2.12 : Arah perambatan gelombang Rayleigh

26

2.2 Kaedah Keberintangan Elektrik (resistiviti 2-D)

Dalam kaedah resistiviti 2-D, buatan yang dapat menghasilkan arus elektrik

dikenakan keatas tanah dan beza keupayaan yang dihasilkan diukur pada permukaan.

Penyimpangan yang terhasil daripada potensi pola dianggarkan dari tanah jenis

homogen untuk mendapatkan maklumat tentang bentuk dan sifat kelektrikan dibawah

paras tanah yang tidak homogen (Kearey, 1984). Manakala menurut Griffiths (1981)

pula, kaedah resistiviti 2-D ialah mengenakan kuasa elektrik keatas tanah dengan

menggunakan elektrod sebagai medium penghantaran serta bergantung kepada faktor

keadaan permukaan bawah tanah tersebut. Menurut beliau lagi, ketika kuasa elektrik

melalui tanah terdapat beberapa faktor yang akan mempengaruhi potensi elektrik

antaranya ialah saiz, bentuk, lokasi dan rintangan elektrik keadaan tanah tersebut.

2.2.1 Kepentingan Kaedah Resistiviti 2-D

Kaedah resistiviti 2-D juga boleh digunakan bagi memeta taburan batu bundar di

sesuatu kawasan. Ciri fizikal yang utama yang diukur dalam kaedah ini ialah ciri

keberintangan sesuatu bahan. Pada kebiasaannya bahan yang berketumpatan tinggi akan

mempunyai keberintangan yang lebih berbanding dengan bahan yang berketumpatan

rendah. Kesan peluluhawaan yang tak sekata akan menyebabkan penghasilan batuan

bundar yang mempunyai ketumpatan yang lebih dari bahan terluluhawa disekitarnya.

Bahan yang berketumpatan rendah juga pada amnya mempunyai jumlah kandungan air

yang lebih daripada bahan-bahan yang berketumpatan tinggi. Secara amnya kehadiaran

air akan membenarkan pengaliran arus elektrik dengan lebih mudah. Kandungan air

yang berbeza inilah merupakan ciri utama yang membolehkan menggunakan

pengimejahan 2-dimensi kerintangan elektrik dilakukan (Laporan Survei Geofizik USM;

27

Zuhar Zahir, 2000). Keberintangan tanah berkaitan dengan pelbagai parameter geologi

seperti mineral dan kandungan bendalir, keliangan dan darjah ketepuan air di dalam

batuan. Tinjauan keberintangan 2-D digunakan sejak beberapa dekad lalu dalam bidang

hidrologi, perlombongan dan penyiasatan geoteknik. Terbaru, ia digunakan untuk

tinjauan persekitaran.

2.2.2 Sifat-sifat Keberintangan Batuan

Nilai-nilai keberintangan mempunyai julat yang lebih besar berbanding kuantiti

fizik lain yang dipetakan dengan kaedah geofizik yang lain. Keberintangan batuan dan

tanah di kawasan tinjauan dipelbagaikan bergantung kepada beberapa turutan magnitud.

Rajah 2.13 menunjukkan carta yang diilustrasikan secara umum mengenai nilai

keberintangan kumpulan batuan yang dibandingkan antara satu dengan yang lain.

0.01 0.1 1 10 100 1 000 10 000 100 000

100 000 10 000 1 000 100 10 1 0.1 0.01

KEBERINTANGAN (ohm-m)

KEKONDUKSIAN (mS/m)

BATUAN PERISAITAK TERLULUHAWA

LAPISAN TERLULUHAWA

SEDIMEN GLASIER

BATUAN SEDIMEN

AIR, AKUIFER

MASIF SULFIDA

GRANIT

BATUAN IGNEUS MAFIK FELSIK

BATUAN IGNEUSDAN METAMORFIK

TANIH LIAT GRAVEL DAN PASIR

SYAL BATU PASIR KONGLOMERAT

LIGNIT, ARANG DOLOMIT BATU KAPUR

AIR MASIN AIR TAWAR

LAUT AIS

PERMAFROS

SAPROLIT

(BATUAN METAMORF)

ZONBELAK

KERAK DURUSTIL

SIMEN

28

Rajah 2.13 : Nilai keberintangan dan kekonduksian bagi kumpulan batuan tertentu

(Palacky, 1987).

2.2.3 Pentafsiran Resistiviti 2-D

Kaedah menginterpretasi data resistiviti 2-D ialah dengan menganalisa nilai

kerintangan bagi taburan tompokan-tompokan yang berkerintangan tinggi (merah) dan

tompokan-tompokan yang berkerintangan rendah (biru). Kemudian ianya dikorilasikan

dengan hasil dari pemerhatian ciri-ciri yang nyata yang terdapat di permukaan bumi.

Tompokan berkerintangan tinggi (merah) adalah secara amnya adalah disebabkan oleh

kewujudan bahan-bahan yang lebih kering dan tumpat yang mana bahan tersebut akan

memberi nilai kerintangan yang tinggi terhadap pengaliran arus elektrik yang mengalir

menerusinya. Bahan-bahan yang lembab dan poros pula berkeupayaan menampung dan

memerangkap air dengan lebih banyak berbanding dengan bahan yang lebih kering dan

tumpat. Kandungan air yang banyak ini akan membenarkan pengaliran arus elektrik

dengan lebih senang dan memberikan nilai kerintangan yang rendah (biru).

Bentuk tompokan juga memainkan peranan penting dalam mentafsir data

kerintangan elektrik. Bentuk dan saiz tompokan adalah berkadar terus dengan punca

yang menyebabkannya. Bentuk tompokan berkerintangan tinggi (merah) yang bulat

boleh dikaitkan dengan kehadiran bahan yang berbentuk bulat atau separa bulat seperti

batu bundar. Manakala tompokan merah dikawasan yang lebih dalam pula boleh

dikaitkan dengan kehadiran lapisan batu hampar yang sangat padat atau mempunyai

keliangan yang sangat rendah. Kewujudan kerintangan yang tinggi (merah) dikawasan

yang sangat cetek atau dipermukaan bumi adalah disebabkan oleh permukaan bumi di

29

kawasan tersebut adalah kering, dimana ianya mungkin terdedah kepada cahaya

matahari yang terus (Laporan Survei Geofizik USM; Zuhar Zahir, 2000)

Rajah 2.14 : Data yang diperolehi dari ujian resistiviti 2-D (Laporan Survei Geofizik

USM; Zuhar Zahir, 2000).

2.2.4 Jarak Elektrod (electrod spreads)

Kaedah resistiviti 2-D bermula pada tahun 1920-an, hasil kerja adik beradik

Schlumberger. Hampir 60 tahun kemudian, untuk pentafsiran kuantitatif, tinjauan satu

dimensi (Koefoed, 1979) biasanya digunakan. Menurut Habberjam (1979), terdapat

30

banyak tatarajah yang menunjukkan kedudukan elektrod dalam kaedah kerintangan

elektrik. Dalam kaedah ini, titik tengah susunan elektrod dibiarkan tetap, dan jarak

antara elektrod ditambah supaya lebih maklumat keratan kedalaman subpermukaan

diperolehi. Rajah 2.15 menunjukkan susunatur yang biasa digunakan dalam tinjauan

keberintangan dengan faktor geometrinya.

Rajah 2.15: Susunatur tinjauan keberintangan dan faktor geometri (Griffiths, 1981)

Disebabkan kekurangan yang terdapat pada model satu 1-D maka penggunaan model 2-

D dan 3-D dilakukan bagi mendapatkan lebih banyak data yang intensif. Tinjauan

keberintangan 2-D dan 3-D digunakan dengan meluas bersama peralatan keberintangan

multi-elektrod (Griffiths et al, 1990) dan perisian komputer pembalikan (Loke, 1994).

k = Faktor Geometri

C2

a na C1 P1 P2

Dipole Dipole

k = π n ( n + 1 ) (n + 2) a

a P2

na C1 P1

Pole Dipole

k = 2 π n ( n + 1 ) a

na na a C1 C2 P1 P2

Wenner - Schlumberger

k = π n ( n + 1 ) a

a C1 P1

Pole Pole

k = 2 π a

C2

a a a

Wenner Alpha C1 P1 P2

k = 2 π a

b = n a k = 2 π b L / ( L – b )

L = ( a * a + b * b ) 0.5

31

Rajah 2.16: Tiga model berbeza yang digunakan dalam pengukuran pentafsiran

keberintangan.

Kaedah resistiviti 2-D seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.14 adalah

berdasarkan pengukuran keupayaan antara sepasang elektrod sementara arus terus

mengalir antara sepasang elektrod yang lain. Kedalaman penusukan berkadaran dengan

jarak antara elektrod. Pentafsiran data keberintangan terdiri daripada beberapa langkah

seperti pentafsiran fizikal pada data yang diukur, penghasilan model fizikal dan

pentafsiran geologi pada parameter fizikal yang terhasil.

32

Rajah 2.17: Lakaran prinsip pengukuran keberintangan dengan arus terus (Robinson

and Coruh, 1988).

Rajah 2.18 : Carta Aliran Proses Keberintangan Elektrik ( Laporan Survei Geofizik

USM; Zuhar Zahir, 2000)

33

2.2.5 Prinsip Pengukuran Resistiviti 2-D

Rajah 2.18 menunjukkan pengukuran untuk susunatur Wenner dengan system 20

elektrod. Elektrod-elektrod disusun sepanjang garis tinjauan dengan jarak tetap “a” dan

disambung kepada kabel penyambung multi-elektrod. Kabel pula disambung pada unit

suis elektronik yang dihubung dengan komputer riba. Pengukuran dilakukan dalam

bentuk siri. Pengukuran pertama melibatkan elektrod 1, 2, 3 dan 4 yang diguna dengan

susunan C1, P1, P2 dan C2 serta jarak “1a”. Pengukuran kedua melibatkan elektrod 2, 3,

4 dan 5 yang diguna dengan susunan yang sama. Ini diulangi hingga elektrod terakhir

dengan jarak “1a”. Siri pengukuran kedua menggunakan jarak “2a”. Pengukuran

pertama menggunakan elektrod 1, 3, 5, dan 7. Pengukuran ini diulangi hingga elektrod

14, 16, 18 dan 20 untuk pengukuran terakhir. Proses sama diulang dengan jarak “3a’,

“4a”, “5a” dan “6a’. Apabila jarak elektrod meningkat, bilangan pengukuran menurun

dan ini bergantung pada jenis susunatur. Kedalaman penusukan semakin dalam apabila

jarak antara elektrod semaki meningkat.

34

2.2.6 Protokol

Protokol ialah arahan pengambilan data mengikut susunatur elektrod. Terdapat

pelbagai susunatur yang berbeza telah dicadangkan dan digunakan untuk kaedah

resistiviti. Susunatur yang terbaik dipilih untuk tinjauan resistiviti bergantung kepada

kekuatan isyarat, kepekaannya terhadap perubahan resistiviti subpermukaan secara

menegak dan mendatar, kedalaman siasatan, jenis struktur yang hendak dipetakan dan

paras hingar. Antara susunatur yang kerap digunakan untuk tinjauan resistiviti 2-D ialah

Wenner, Dipole-dipole, Wenner-Schlumberger, Pole-pole dan Pole-dipole. Rajah 2.10

menunjukkan corak kontur untuk fungsi kepekaan bagi susunatur Wenner, Wenner-

Schlumberger, Dipole-dipole dan Pole-pole bagi model bumi yang homogen (Loke,

1999)

Rajah 2.19: Susunan elektrod untuk tinjauan resistiviti dua dimensi dengan susunatur Wenner untuk menghasilkan model pseudo

35

Jadual 2.3 : Contoh kawasan yang menggunakan kaedah pembiasan seismik dan

resisitiviti 2-D di Malaysia

Tahun Kaedah

Ujikaji Kawasan Masalah

2006 2-Dimensi Sungai Kelambu, Banting

Selangor

Memetakan lapisan dan

jenis air yang terdapat

dalam akuifer pasir serta

enapan yang berada

disekitarnya

2009 2-Dimensi

Lembangan Tuba, Langkawi

kedah

Mengkaji struktur

permukaan dan mengesan

sebarang kehadiran

akuifer dan jenisnya.

2007 Pembiasan

Seismik

Kaki Bukit Ke Wang Kelian,

Perlis

Mendapatkan laluan jalan

yang bersesuaian dan

mengurangkan kesan

terhadap alam sekitar

2009 2-Dimensi Runchang, Muadzam Pahang.

Menyelesaikan masalah

kekurangan air dengan

menentukan kawasan

yang lemah, punca air dan

zon retakan.

2000

Pembiasan

Seismik dan

2-Dimensi

Lenggong, Perak

Menentukan kewujudan

boulder untuk pembinaan

jalan raya pada cerun.

36

2.3.1 Luluhawa Batuan Granit

Luluhawa merupakan proses pemecahan batuan dan pereputan batuan secara

semulajadi oleh agen-agen luluhawa seperti air hujan, haba matahari, akar tumbuhan dan

haiwan. Selain itu, proses luluhawa juga boleh didefinisikan sebagai proses pemecahan

batuan yang ada dipermukaan bumi kepada saiz atau zarah yang lebih kecil serta

penukaran batuan kepada tanah. Proses penukaran ini terjadi dengan penukaran yang

amat perlahan dan mengambil masa sehingga beribu tahun. Proses luluhawa berlaku

kerana wujudnya perbezaan persekitaran semasa batuan ini terbentuk iaitu pada suhu >

600 darjah celsius, tekanan tinggi pada kedalaman > 10 km dan ia juga bergantung

kepada faktor fizikal, kimia dan biologi. Proses luluhawa boleh dikelaskan kepada tiga

keadaan iaitu, luluhawa mekanikal, luluhawa kimia dan luluhawa biotik.

2.3.2 Luluhawa Mekanikal

Luluhawa mekanika ialah proses pemecahan dan penguraianabatuan secara

semulajadi dengan mengakibatkan perubahan fizikal batuantanpa mengubah kandungan

mineralnya. Proses pemecahan batuan melalui luluhawa mekanika berlaku akibat

tindakan ais, fros, penghabluran garam, pelepasan tekanan, proses basah-kering dan

perubahan suhu yang ekstrem. Proses tindakan ibun (akibat ais atau fros) berlaku di

kawasan beriklim sejuk, iklim hawa sederhana dan di pergunungan yang tinggi yang

sejuk hingga terdapat ais.

Pada musim panas, air hujan atau ais yang cair akan masuk ke dalamrekahan

batuan. Pada musim dingin, air tersebut akan membeku di dalamrekahan batuan

37

membentuk ibun (ais). Pembekuan air ini akan menyebabkan ais tersebut mengembang

atau menyengkangrekahan batuan sehingga pecah. Proses penghabluran garam berlaku

di kawasan beriklim kering seperti gurun atau hampir gurun. Semasa hujan air akan

melarutkan mineralgaram seperti naterium klorida,kasium sulfat (gypsum) dan

nateriumkarbonat ( batu kapur) membentuk larutan garam di celah rekahan batuan.Haba

matahari akan menyejat larutan garam tersebut membentuk hablurgaram. Proses

penghabluran garam ini akan menyebabkan hablur garam tersebut mengembang dan

memberi tekanan kepada rekahanbatuan.Lama-kelamaan rekahan batuan membesar dan

pecah. ( Proses ini hampir sama dengan tindakan ibun ).

Proses pelepasan tekanan berlaku pada batuan yang terdapat di dalamlapisan

kerak bumi yang terdedah akibat hakisan tanah permukaan bumi.Kegiatan manusia

meratakan tanah atau menarah cerun boleh mendedahkan batuan dalam bumi ke

permukaan. Lapisan tanah atas yang terhakis atau dibuang akan mengurangkan beban

atau tekanan ke atas batuan. Batuan akhirnya boleh mengembang menyebabkan

berlakunya retakan dan kulit luar batuan mengelupas. Batuan yang terkelupas ini

membentuk kubah kelupasan.

Proses basah-kering yang berulang berlaku pada batuan di tepi pantai atau di

tebing sungai atau di pinggir tasik. Proses ini juga berlaku apabila hari hujan silih

berganti dengan hari kering. Apabila air pasang di sungai,laut dan kehadiran ombak atau

hujan turun, batuan akan basah dan akibat dimasukki air. Batuan atau tanih yang basah

akan mengembang. Apabila air surut atau hari kering, batuan tersebut akan menjadi kering

kerana air disejat oleh haba matahari. Batuan yang keringitu akan merekah dan pecah.

Proses perubahan suhu eksrem berlaku di kawasan gurun panas keranaterdapat

perbezaan suhu harian yang besar. Pada waktu siang suhu digurun panas boleh mencapai

sehingga 40-50°C. Keadaan yang kurang hujan dan kering kontang turut menyumbang

38

kepada keberkesanan prosesluluhawa ini. Keadaan ini boleh menyebabkan mineral

batuan mengembang. Pada waktu malam pula, suhu boleh jatuh sehingga takatbeku

(0°C). Keadaan ini menyebabkan batuan tersebut menguncup. Proses kembang-kecut ini

akan menyebabkan batuan retak dan pecah. Melalui proses perubahan suhu ekstrem ini

batuan akan pecah dalam tiga bentukiaitu pemecahan secara bungkah, pemecahan secara

berbutir (relai,hancur) dan pecah terkelupas.

2.3.3 Luluhawa Kimia

Luluhawa kimia ialah proses pemecahan dan penguraian batuanmelalui proses

larutan yang menyebabkan perubahan bentuk dankandungan mineral batuan. Agen

utama pelaku luluhawa kimia ialah air hujan, gas oksigen dan gaskarbon dioksida.

Keadaan hujan yang lebat sangat menggalakkan berlakunya luluhawa kimia terutama di

kawasan tropika lembab. Disamping itu, suhu topika yang tinggi mempercepatkan

proses larutan kerana air yang panas (akibat suhu tinggi) lebih cepat melarutkan mineral

batuan. Terdapat lima cara atau proses larutan yang menyebabkan batuan pecahdan

terurai iaitu prosespengkarbonan, pengoksidaan, hidrolisis, larutan mudah dan

penghidratan.

Proses pengkarbonan berlaku ke atas batu kapur. Air hujan akanbercampur dengan

gas karbn dioksida membentuk asid karbonik lemah. Asid karbonik ini akan melarutkan

karbonat (kapur) di dalam batu kapur. Larutan ini akan menyebabkan batu kapur

berlubang-lubang, berongga atau pecah. Panorama di kawasan bukit batu kapur atau

kawasan karst memperlihatkan bentuk lubang langgah, dolin, gua, stalaktit, stalakmit,

lohong bawah tanah dan sungai bawah tanah.

39

Proses pengoksidaan berlaku apabila air bercampur gas oksigen melarutkan

mineral besi (ferum) dalam batuan membentuk larutan ferikoksida ( ferum dioksida).

Larutan ini akan melemahkan batuan dan akhirnya memecahkan batuan tersebut. Kesan

yang dapat dilihat ialah batuanmenjadi seperti berkarat, kemerahan dan rapuh.

Proses hidrolisis berlaku apabila air bertindak balas dengan batuan yang

mengandungi feldspar atau mika di dalam batuan granit . Akibat larutan tersebut,

feldsfar atau mika akan bertukar menjadi kaolin (sejenis tanahliat yang lembut yang

boleh digunakan untuk membuat tembikar ). Proses larutan mudah berlaku apabila air

melarutkan mineral batuan yang menjadikan batuan tersebut poros dan pecah dengan

mudah. Misalnya batuan di tebing sungai atau di kawasantropika yang menerima hujan

lebat. Proses penghidratan berlaku apabila air melarutkan mineral batuan membentuk

mineral baru dalam batuan tersebut. Misalnya mineral anhidrit larut dengan air

membentuk gypsum yang mudah pecah. Air melarutkan mineral hematit membentuk

limonit.

2.3.4 Luluhawa Organik ( Biotik/Hayat)

Luluhawa organik ialah proses pemecahan, penguraian dan pereputan batuan

oleh agen hidupan seperti akar pokok , bakteria, manusia dan haiwan yang hidup dalam

tanah. Tindakan akar pokok berlaku apabila akar pokok yang semakin membesar

memasukki rekahan batuan. Pembesaran akar ini akan menyebabkan rekahan batuan

dibaji atau disengkang oleh akar pokok. Akhirnya batuan tersebut pecah.

Di kawasan tropika lembab atau khatulistiwa luluhawa organik oleh akar ini amat

berkesan kerana hujan yang lebat menyebabkan pertumbuhan hutan yang padat dan

cepat. Bakteria pula memecahkan dan mereputkan batuan melalui proses pereputan.

40

Kehadiran air ke atas batuan akan mempercepatkan proses pereputan batuan. Manusia

boleh membantu luluhawa melalui kerja-kerja yang boleh mendedahkan batuan kepada

haba matahari serta siraman air hujan.

Kerja membina jalan raya, melombong, pertanian menyebabkan batuan terdedah

kepada tindakan haba panas matahari (proses pengembangandan pengecutan batuan) ,

pelepasan tekanan dan tindakan air hujan (larutan kimia batuan). Haiwan yang hidup

dalam tanah akan membantu kemasukkan air ke dalam tanah. Air tersebut akan terkenan

batuan dalam tanah dan melarutkan mineralnya.

Rajah 2.20: Gred I (batuan granit segar)

Rajah 2.21: Batuan terluluhawa gred II

41

Rajah 2.22 : Batuan terluluhawa gred III

Rajah 2.23: Batuan terluluhawa gred IV

Rajah 2.24: Batuan granit yang terluluhawa

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Geologi Pulau Pinang

Pulau Pinang dilapisi oleh dua granit pluton yang utama, iaitu Pluton Penang

Utara dan Pluton Penang Selatan (Ong, 1993). Pluton Penang Utara terdiri daripada

granit biotit yang mengandungi lebih banyak ortoklas dan lebih rendah mikrolin yang

memenuhi kawasan berbukit di bahagian utara. Pluton ini telah dibahagikan kepada tiga

unit utama yang dikenali sebagai granit Tanjung Bunga, granit Feringgi dan mikrogranit

Muka Head. Manakala Pluton Penang Selatan terdiri daripada granit muskovit-biotit

yang mengandungi lebih banyak mikrolin memenuhi bahagian selatan pulau yang

beralun. Batuan juga terbahagi kepada dua unit iaitu granit batu Maung dan granit

Sungai Ara (Rajah 3.2). Ketak selanjaran (sesar dan kekar) dan rekahan mudah dilihat

pada batuan yang terdedah. Rekahan-rekahan mempunyai telerang kuarza dan aplit.

Terdapat juga rekahan yang tertonjol sebagai daik permukaan. Kebanyakan sesar tidak

menunjukkan peralihan ketara kecuali yang ditunjukkan oleh jasad granit yang

mengalami ricihan besar pada pelbagai sudut..

43

Ketebalan tanah bahagian atas biasanya kurang dari tiga kaki dan lebih banyak lumpur

berpasir dengan humus dan akar pokok. Terdapat tiga jasad granit utama di Pulau

Pinang iaitu Tanjung Bungah, Paya Terubong dan Batu Feringgi (Jadual 3.1) dan

taburannya ditunjukkan dalam Rajah 3.3 (Fauziah et al., 2006). Tanjung Tokong

tergolong dalam kumpulan Tanjung Bungah

Rajah 3.1: Peta geologi Pulau Pinang yang diubahsuai daripada Ong, 1993.

44

Jadual 3.1: Klasifikasi jenis jasad granit Pulau Pinang (Fauziah et al., 2006).

3.2 Kaedah Pembiasan Seismik

Kaedah seismik merupakan satu bahagian dalam eksplorasi seismologi yang

tergolong dalam kaedah geofizik aktif, dimana pengukuran dilakukan dengan

menggunakan gelombang bunyi seperti ketukan, ledakan atau getaran. Setelah usikan

diberikan, berlakunya gerakan gelombang di dalam medium (tanah atau batuan) yang

memenuhi hukum-hukum elastik ke semua arah dan mengalami pemantulan atau

pembiasan. Pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel gelombang tersebut dirakam

sebagai suatu fungsi masa. Daripada rakaman inilah dapat dikenalpasti bentuk lapisan

atau struktur di dalam tanah.

Eksperimen seismik yang pertama dilakukan pada tahun 1845 oleh Robert Mallet,

yang dikenali sebagai bapa seismologi. Mallet mengukur masa penghantaran gelombang

Nama Kumpulan Mineralogi Usia

Tanjung Bungah Butiran granit biotit dari halus

hingga kasar dengan ortoklas hingga

mikroklin pertengahan

Awal usia Jura

Paya Terubong Butiran granit biotit dari sederhana

hingga kasar dengan mikroklin

Awal usia

Perm - lewat

usia Karbon Batu Feringgi Butiran granit biotit dari sederhana

hingga kasar dengan ortoklas hingga

mikroklin pertengahan

Awal usia Jura

45

seismik yang dikenal sebagai gelombang permukaan yang terhasil daripada ledakan.

Mallet meletakkan sebuah botol kecil berisi raksa pada beberapa jarak dari sumber

ledakan dan mencatat masa yang diperlukan oleh raksa untuk beriak. Pada tahun 1909,

Andrija Mohorovicic menggunakan masa jalar dari sumber gempa bumi untuk

eksperimennya dan menentukan bidang batas antara mantel dan kerak bumi yang

sekarang disebut sebagai Moho.

Penggunaan awal pemerhatian seismik bagi eksplorasi minyak dan mineral

dimulai pada tahun 1920an. Teknik seismik biasan digunakan secara intensif di Iran

untuk membatasi struktur yang mengandungi minyak. Pada masa kini, seismik pantulan

merupakan kaedah terbaik yang digunakan dalam eksplorasi minyak bumi. Kaedah ini

pertama kali didemonstrasikan di Oklahoma pada tahun 1921 (Bullen, 1965).

Kajian telah dijalankan di Pulau Pinang dan kawasan Tanjong Tokong telah

dipilih sebagai lokasi kajian. Iklim Pulau Pinang merupakan tropika dengan suhu purata

harian 27 oC. Manakala purata kelembapan harian adalah pelbagai iaitu antara 60.9%

hingga 96.8%. Purata hujan tahunan pula lebih kurang 267 cm tetapi boleh mencapai

sehingga 624 cm (Fauziah et al., 2006).

Seperti yang kita sedia maklum, Tanjong Tokong merupakan kawasan laut yang

dahulunya dan telah menjadi kawasan tambakan dengan batuan dasarnya adalah granit.

Selain itu, kawasan Tanjong Tokong mempunyai geologi yang berbeza dan menyebab

wujudnya masalah kejuruteraan dan persekitaran. Kaedah geofizik yang digunakan

dikawasan ini ialah kaedah resistiviti 2-D dan kaedah seismk pembiasan.

46

3.2.1 Perolehan Data Seismik Biasan

Hanya satu garis tinjauan seismik biasan dijalankan. Garis tinjauan seismik yang

dipilih adalah bertindih dengan garis tinjauan resistiviti, K9 dengan geofon pertama

berada antara elektrod 20 dan elektrod 21 (Lampiran E). Tinjauan ini menggunakan

seismograf ABEM Terraloc Mark 6 bersama 24 geofon 20Hz serta tukul seberat 7.3 kg

sebagai sumber bunyi. Masa sela yang digunakan ialah 100 μs manakala sela sampel

yang digunakan ialah 4096 (409 μs ). Jarak antara geofon ialah 2 meter. Titik tembak

dilakukan pada jarak -90 meter, 1 meter, 11 meter, 25 meter, 35 meter, 45 meter dan 81

meter. Kesemua data direkodkan terus ke dalam seismograf Terraloc MK6.

Rajah 3.2 : Susunatur alatan kajian seismik biasan.

47

3.2.2 Pemprosesan Data

Tujuan utama pemprosesan data seismik menurut (Kruk, 2001) adalah untuk:

a) meningkatkan nisbah isyarat dan hingar.

b) memperoleh resolusi yang lebih tinggi dengan mengadaptasikan

bentuk gelombang isyarat.

c) mengasingkan isyarat-isyarat yang diinginkan (isyarat pantulan

dari ‘multiple’ dan gelombang-gelombang permukaan).

d) memperoleh gambaran yang sebenar dengan koreksi geometri.

e) memperoleh maklumat-maklumat mengenai subpermukaan.

Rajah 3.2 menunjukkan carta aliran bagi pemprosesan data seismik pembiasan.

Data analog yang berkadaran dengan gelombang seismos terhasil terus daripada alatan

pengukuran di lapangan. Unit pemerolehan seismograf memindahkan data analog

kepada data digital. Maklumat terpenting data digital bagi kaedah seismik biasan ialah

maklumat masa ketibaan pertama gelombang P yang berkadaran dengan jarak geofon.

48

Rajah 3.3: Carta aliran pemprosesan data.

Masa ketibaan pertama bagi setiap geofon diplotkan dalam bentuk grafik dengan

hubungan antara masa ketibaan gelombang P dan jarak geofon bagi setiap titik tembak

seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.4. Daripada graf, lengkung masa ketibaan bagi

setiap geofon dipilih untuk membentuk graf masa pintasan seperti yang dipaparkan pada

Rajah 3.5.

Proses penapisan

Mula

Pengukuran lapangan

Rakaman isyarat

Data masa perjalanan

Pilih ketibaan pertama setiap geofon

Semak pemilihan Salah

Betul

Pembinaan graf masa pintasan

Pengiraan halaju

Penentuan kedalaman

Spektrum profil gelombang-P

Tamat

Kaedah GRM

49

Dalam analisis penentuan masa ketibaan pertama, pengetahuan tentang

gelombang seismos diperlukan untuk membezakan gelombang ketibaan pertama

daripada gelombang biasan P dan gelombang seismos yang lain seperti gelombang

Rayleigh dan gelombang S. Proses terakhir ialah pengiraan halaju gelombang P dan

ketebalan bagi setiap lapisan dalam kawasan kajian berdasarkan lakaran grafik masa

pintasan. Akhir sekali kaedah ‘Generalized Reciprocal Method’ (GRM) digunakan bagi

menentukan kadar halaju gelombang dalam medium dan kedalaman subpermukaan.

Rajah 3.4: Pemilihan masa ketibaan pertama pada gelombang seismik

Rajah 3.5: Graf masa ketibaan pertama dan jarak geofon.

50

3.2.3 Ringkasan Prosidur Kerja

Kaedah seismik menggunakan gelombang bunyi iaitu ketukan, ledakan atau

getaran bagi mengesan subpermukaan cetek untuk mengetahui halaju gelombang

seismos, struktur serta lapisan medium yang berlainan. Perambatan gelombang akan

menghentam lapisan-lapisan batuan dan mengalami pemantulan, pembiasan serta

penyerapan. Tindak balas batuan terhadap gelombang yang datang berbeza-beza

bergantung kepada sifat fizik batuan (ketumpatan, keliangan, umur batuan, kepadatan

dan kedalaman batuan).

Gelombang yang dipantulkan akan dikesan oleh geofon yang dipasang di

permukaan dan seterusnya dihantar ke alat perakam isyarat digital untuk dirakam.

Terdapat dua kumpulan gelombang seismos iaitu gelombang jasad (terdiri daripada

gelombang P dan S) dan gelombang permukaan (Rayleigh dan Love). Terdapat dua jenis

tinjauan seismik iaitu tinjauan seismik pembiasan dan pantulan. Kedua-kedua tinjauan

tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Walaubagaimanapun tinjauan

seismik pembiasan digunakan dalam kajian kegagalan cerun. Arah perjalanan bagi

gelombang seismos berubah dari suatu medium ke medium yang lain.

Perubahan arah inilah yang menentukan perbezaan halaju berdasarkan hukum

Snell. Daripada penentuan halaju inilah yang dapat menentukan samada subpermukaan

homogeneous, kes dua lapisan atau tiga lapisan. Pengiraan halaju bagi setiap lapisan

dalam kawasan kajian berdasarkan lakaran grafik masa pintasan. Akhir sekali, kaedah

‘Generalized Reciprocal Method’ (GRM) digunakan bagi menentukan kadar halaju

gelombang dalam medium dan kedalaman subpermukaan.

51

3.3 Kaedah Lubang Bor

Lubang bor di Tanjung Tokong, Pulau Pinang menggunakan kaedah ‘rotary

wash’ dengan ‘Standard Penetration Test’ (SPT). Dalam kaedah ‘rotary wash’, alat

rincisan diputar oleh rig gerudi sementara air atau lumpur gerudi mengepam ruas gerudi

untuk membasuh rincisan tanah ke paras tanah. Kaedah ‘Standard Penetration Test’ pula

dijalankan pada sela 1.5 meter dengan menjatuhkan ‘self-tripping hammer’ yang

mempunyai berat 65 kg (Tanjung Tokong) dari ketinggian tetap iaitu 75 cm. Bilangan

ketukan untuk penusukan permulaan 15 cm direkod sebagai ‘seating drive’. Jika 50

bilangan ketukan diperlukan sebelum penusukan 15 cm dicapai, penusukan direkod dan

‘seating drive’ dihentikan. Kemudian bilangan ketukan untuk penusukan 30 cm

(Tanjung Tokong) selepas ‘seating drive’ dikenali sebagai ‘test drive’. Dalam ‘test

drive’ juga, jika 50 bilangan ketukan diperlukan sebelum penusukan 30 cm atau 45 cm

dicapai, penusukan direkod dan ‘test drive’ dihentikan. Nilai N ialah jumlah bilangan

ketukan untuk setiap 75 mm penusukan ‘test drive’.

3.3.1 Data Lubang Bor

Data lubang bor dikawasan kajian diperolehi dari Soil Centralab Sendirian

Berhad yang telah terlebih dahulu membuat penyiasatan tapak dikawasan tersebut.

52

3.4 Kaedah Pengimejahan Resisitiviti 2-D

Kaedah keberintangan juga dikenali sebagai kaedah pengimejan keelektrikan 2-

D yang dijalankan untuk mengesan taburan keberintangan subpermukaan bumi. Seismik

pembiasan pula dijalankan untuk mengesan subpermukaan yang cetek bagi mengetahui

halaju gelombang seismos, struktur dan lapisan medium yang berlainan. Bagi membantu

pentafsiran data keberintangan dan seismik pembiasan, biasanya data lubang bor

diperlukan. Kebiasaannya terdapat sekurang-kurangnya satu lubang bor pada sesuatu

garis tinjauan atau yang berdekatan dengan kawasan garis tinjauan di sesuatu kawasan

kajian kerana sekiranya banyak lubang bor di lakukan, maka kos juga akan meningkat.

3.4.1 Pemprosessan Data Resistiviti 2-D

Data mentah yang diperolehi dari lapangan akan ditukar ke dalam format .dat

supaya dapat diproses mengunakan perisian RES2DINV. Kedudukan elektrod pertama

akan ditukar terlebih dahulu. Perisian RES2DINV akan menghasilkan tiga keratan

pseudo yang berlainan. Keratan pseudo pertama dihasilkan daripada keputusan data

mentah dari lapangan. Manakala keratan pseudo kedua dihasilkan daripada perkiraan

resistiviti ketara oleh perisian. Keratan pseudo ketiga pula dihasilkan untuk pembinaan

model resistiviti dan mempunyai nilai ralat secara gandaan dua (RMS). Contoh ketiga-

tiga keratan pseudo ini seperti pada Rajah 3.6. Nilai ralat secara gandaan dua berpunca

daripada ralat rawak atau ralat sistematik. Ralat rawak termasuk kesan arus telurik yang

mempengaruhi semua bacaan. Ralat sistematik pula disebabkan beberapa kesilapan

semasa tinjauan diadakan contohnya sentuhan antara elektrod dengan tanah yang tidak

baik dan kerosakan pada kabel. Kontur nilai resistiviti adalah mengikut julat resistiviti

yang terbahagi kepada enam belas selang dengan warna berlainan. Perisian RES2DINV

53

menggunakan proses songsangan untuk mendapatkan nilai resistiviti sebenar

subpermukaan. Nilai RMS dapat dikurangkan dalam histogramnya. Kebiasaannya ia

dikurangkan dengan membuang nilai RMS yang melebihi seratus.

Rajah 3.6: Contoh penghasilan keratan pseudo.

3.4.2 Prosedur Penghasilan Keratan Pseudo

Untuk mendapatkan gambaran subpermukaan 2-D yang baik, pengukuran litupan

mestilah dibuat dalam bentuk 2-D. Rajah 3.5 menunjukkan susunan elektrod bagi

susunatur ‘Wenner’ sistem 20 elektrod dengan jarak antara elektrod ialah “a”. Langkah

pertama adalah dengan membuat semua jarak elektrod pengukuran susunatur ‘Wenner’

bernilai “1a”. Bagi pengukuran pertama, elektrod bernombor 1, 2, 3 dan 4 digunakan.

Elektrod 1 digunakan sebagai arus pertama elektrod (C1), elektrod 2 sebagai elektrod

keupayaan pertama (P1), elektrod 3 sebagai elektrod keupayaan kedua (P2) dan elektrod

54

4 sebagai elektrod arus kedua (C2). Bagi pengukuran kedua, elektrod nombor 2, 3, 4, dan

5 digunakan sebagai C1, P1, P2 dan C2. Ia diulang di sepanjang garis tinjauan sehingga

elektrod 17, 18, 19 dan 20 dengan jarak pengukuran sebanyak “1a”.

Selepas selesai turutan pengukuran dengan jarak “1a”, turutan pengukuran

seterusnya ialah dengan jarak antara elektrod bernilai “2a”. Susunan elektrod pertama 1,

3, 5 dan 7 digunakan sebagai pengukuran pertama. Untuk pengukuran kedua, susunan

elektrod 2, 4, 6 dan 8 digunakan. Proses ini diulang sehingga elektrod 14, 16, 18 dan 20.

Rajah 3.7: Susunan elektrod untuk tinjauan keberintangan 2-D dan turutan pengukuran

untuk membina keratan pseudo

Peringkat Data

Bilangan Elektrod

Meter kerintangan Komputer

Bimbit

Stesen 32

Stesen 18

Stesen 1

55

Proses yang sama diulang dengan pengukuran menggunakan jarak elektrod

bernilai “3a”, “4a”, “5a” dan “6a”. Untuk mendapatkan keputusan yang baik,

pengukuran di tapak tinjauan perlu dilaksanakan dengan cara yang sistematik. Ini boleh

memberi kesan terhadap kualiti penghasilan model yang diperolehi daripada songsangan

pengukuran keberintangan ketara (Dahlin dan Loke, 1998).

Semakin besar jarak elektrod, semakin kurang bilangan pengukuran. Bilangan

pengukuran yang diperolehi untuk setiap jarak elektrod bagi bilangan elektrod sepanjang

garisan tinjauan bergantung pada jenis susunatur yang digunakan. Susunatur Wenner

memberi bilangan pengukuran yang terkecil berbanding susunatur lain yang digunakan

dalam tinjauan 2-D.

Prosedur tinjauan bagi susunatur Pole-pole adalah sama dengan susunatur

Wenner. Bagi sistem 20 elektrod, terdapat 19 pengukuran data dengan menggunakan

jarak elektrod bernilai “1a” dilakukan, diikuti dengan 18 pengukuran data bagi jarak

antara elektrod bernilai “2a”, 17 pengukuran data dengan jarak antara “3a” dan

seterusnya.

Bagi susunatur Dipole-dipole, Wenner-Schlumberger dan Pole-dipole seperti

dalam Rajah 2.2, prosedur tinjauannya agak berbeza. Bagi susunatur Dipole-dipole,

pengukurannya dimulakan dengan jarak antara elektrod bernilai “1a” bagi elekrod C1-C2

(begitu juga P1-P2). Permulaan turutan pengukuran dilakukan dengan nilai 1 untuk faktor

“n” (nisbah jarak antara elektrod C1-P1 hingga jarak dipole C1-C2), diikuti “n”

bersamaan 2 dengan menetapkan jarak pasangan dipole pada “1a”. Apabila “n”

bersamaan 2, jarak elektrod C1 dari elektrod P1 adalah dua kali ganda jarak pasangan

dipole. Bagi pengukuran seterusnya, faktor “n” biasanya meningkat sehingga nilai

maksimum 6, selepas pengukuran keupayaan yang tepat sukar dengan nilai keupayaan

yang sangat rendah. Bagi meningkatkan kedalaman penyiasatan, jarak antara pasangan

56

dipole C1-C2 ditingkatkan sehingga “2a”, dan siri pengukuran lain dengan nilai “n” yang

berbeza dilakukan.

Jika diperlukan, ia boleh diulangi dengan nilai jarak pasangan dipole C1-C2 (dan

P1-P2) yang lebih besar. Teknik tinjauan yang sama boleh digunakan untuk susunatur

Wenner-Schlumberger dan Pole-dipole yang mana gabungan jarak “a” dan faktor “n”

yang berbeza boleh digunakan.

3.4.3 Kelebihan Dan Kekurangan Susunatur Yang Berbeza

Perisian RES2DMOD menunjukkan bentuk kontur yang berbeza dalam keratan

pseudo yang dihasilkan oleh susunatur yang berbeza pada struktur yang sama. Susunatur

yang biasanya digunakan dalam tinjauan keberintangan adalah Wenner, Wenner-

Schlumberger dan Pole-Dipole. Pemilihan susunatur yang terbaik di lapangan

bergantung pada jenis struktur yang di petakan, kepekaan meter dan latar belakang paras

hingar.

Kesemua sifat-sifat susunatur perlu mengambil kira kepekaan susunatur dalam

perubahan menegak dan mendatar keberintangan subpermukaan, kedalaman penyiasatan,

liputan data secara mendatar dan kekuatan isyarat (Dahlin dan Loke, 1998). Susunatur

Wenner-Schlumberger merupakan gabungan antara Wenner dan Schlumberger. Faktor

“n” bagi susunatur ini ialah nisbah jarak antara elektrod C1-P1 (atau P2-C2) dengan

pasangan keupayaan P1-P2. Corak kepekaan bagi susunatur Schlumberger adalah

berbeza dengan susunatur Wenner. Susunatur Wenner lebih peka terhadap perubahan

menegak manakala susunatur Schlumberger lebih peka terhadap perubahan mendatar.

57

Oleh itu, dengan gabungan Wenner dan Schlumberger kepekaannya adalah seragam

untuk struktur yang menegak dan mendatar. Kedalamannya adalah 10% lebih dalam

berbanding susunatur Wenner dengan jarak antara elektrod C1 dan C2 yang sama.

Walaubagaimanapun, kekuatan isyaratnya lebih rendah berbanding susunatur Wenner.

Susunatur Wenner-Schlumberger mempunyai liputan data mendatar yang lebih besar

berbanding susunatur Wenner.

Susunatur Pole-Dipole pula mempunyai liputan mendatar yang baik tetapi ia

mempunyai kekuatan isyarat yang tinggi berbanding susunatur Dipole-Dipole tetapi ia

tidak sepeka susunatur Pole-Pole. Tidak seperti susunatur biasa, susunatur Pole-Dipole

adalah susunatur asimetri dan disepanjang struktur yang simetri, anomali kerintangan

ketara dalam keratan pseudo adalah asimetri. Dalam sesetengah situasi, asimetri dalam

nilai keberintangan ketara yang diukur akan mempengaruhi model yang diperoleh

selepas pembalikan. Satu kaedah untuk membuang kesan asimetri ini ialah dengan

mengulang pengukuran dengan menyusun elektrod dalam keadaan terbalik seperti yang

ditunjukkan dalam Rajah 3.8. Dengan menggabungkan pengukuran susunatur Pole-

Dipole ‘forward’ dan ‘reverse’, sebarang bias dalam model terhadap sifat asimetri boleh

dibuang.

Susunatur Pole-Dipole turut memerlukan elektrod kawalan, C2 yang diletakkan

jauh daripada garis tinjauan. Kesan daripada elektrod C2 ialah berkadaran dengan nisbah

kuasa dua jarak C1-P1 dengan jarak C2-P1. Oleh itu, susunatur Pole-Dipole kurang

memberi kesan terhadap elektrod kawalan C2. Sekiranya jarak elektrod C2 lebih 5 kali

ganda daripada jarak C1-P1 yang digunakan, ralat yang timbul kesan daripada elektrod

C2 adalah kurang daripada 5% (ralat sebenar juga bergantung pada lokasi elektrod P2

untuk pengukuran tertentu dan penyebaran kerintangan subpermukaan). Kekuatan

isyaratnya adalah rendah berbanding susunatur Wenner-Schlumberger dan susunatur ini

digunakan dalam kajian.

58

Rajah 3.8: Susunan elektrod bagi kajian keberintangan yang selalu digunakan

dengan jarak “a” dan faktor “n” untuk setiap susunatur (a) Dipole-Dipole, (b)

Pole-Dipole ‘Forward’ (c) Pole-Dipole ‘Reverse’, (d) Wenner-Schlumberger.

59

3.5 Carta Alir

Kajian Masalah

Kajian Literatur

• Kaedah Seismik biasan

• Kaedah Resisitiviti 2-D

• Luluhawa Batuan Granite

Perolehan Data

• Seismik biasan

• Resisitiviti 2-D

Analisis

• Perbandingan kaedah seismik dan resistiviti 2-D

• Hubugkait kaedah geofizik dalam kejuruteraan awam

Kesimpulan dan cadangan

BAB 4

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

4.4 Pengenalan

Keputusan dan perbincangan akan membincangkan keadaan geologi kawasan

kajian iaitu di Tanjong Tokong, Pulau Pinang serta membincangkan keadaan

profil subpermukaan mengikut perspektif kejuruteraan. Perbincangan dan analisa

ini adalah hasil dari kajian menggunakan kaedah geofizik iaitu seismik biasan

dan resistiviti 2-D.

4.1 Profil Subpermukaan Dikawasan Kajian

Profil tanah dikawasan Tanjong Tokong telah diperolehi melalui kaedah geofizik,

namun keputusan itu dikorelasikan dengan keputusan lubang bor yang telah dilakukan

61

dikawasan berdekatan tapak kajian seperti yang ditunjukkan dalam peta lokasi lubang

bor dan tapak kajian beserta garisan geofizik dalam rajah 4.4. Kerja-kerja lapangan

lubang bor dijalankan pada 28 Julai 2005 hingga 5 Ogos 2005. Kaedah lubang bor telah

mengambil masa lebih kurang sebulan untuk mendapatkan data profil tanah dikawasan

tersebut. Sebanyak empat lubang bor (1B, 2B, 3B dan 4B) telah dilakukan di arah barat

dari kawasan kajian oleh Soil Centralab Sdn. Bhd (Lampiran B). Jadual 4.1

menunjukkan profil tanah serta kedalaman bagi keempat-empat lubang bor tersebut.

4.5 Pemerhatian Di Tapak

Berdasarkan pemerhatian ditapak kajian iaitu di Tanjong Tokong, tanah disekitar

kawasan tersebut adalah berpasir pada permukaan atasnya. Selain itu terdapat juga

batuan granit segar yang menghancur. Dari pemerhatian yang dibuat, kawasan ini sudah

boleh diketahui bahawa ia adalah kawasan tambakan tanah suatu ketika dahulu untuk

tujuan pembinaan kerana terdapat kesan tanah yang sama dari kawasan pembinaan

sekitarnya.

Tanah tersebut dikorek untuk tujuan pembinaan dan didapati tanah adalah

lempung berpasir keras serta bewarna merah kekelabuan beserta dengan kerikir dan

sedikit berlumpur mungkin disebabkan terjahan air masin yang berdekatan. Tanah

kawasan tersebut bukanlah jenis tanah liat tetapi ia adalah tanah berpasir yang telah lama

ditambak dan ikatan zarahnya agak kuat. Namun begitu, kehadiran serpihan batuan

granit setelah dikorek membuktikan lagi bahawa kawasan kajian adalah kawasan batuan

granit sama seperti laporan lubang bor.

62

Hasil pengorekan banyak menjumpai batu tongkol dikawasan tersebut dan sedikit

kehadiran air masin. Tanah yang dikorek pada kedalaman 4meter telah menjumpai tanah

yang bewarna kekelabuan yang berlumpur dan menunjukkan bahawa kawasan ini

dahulunya adalah kawasan laut yang telah ditambak.

Rajah 4.1 Tanah yang dikorek

Rajah 4.2 Batu tongkol yang dijumpai didalam tanah

63

4.4 Analisa Lubang Bor

Melalui keputusan yang diperolehi dari Centralab Sendirian Berhad, sebanyak

empat lubang bor telah dibuat dikawasan berdekatan kawasan kajian untuk mengetahui

srata tanah kawasan tersebut. Sebanyak lima peringkat kedalam dilakukan. Pada

kedalaman 0-10m, pada lubang bor yang pertama (1B), keadaan tanah adalah lempung

berpasir keras serta bewarna perang kekelabuan beserta dengan kerikir, pada lubang bor

(2B) keadaan tanah adalah pasir berlodak longgar dan bewarna kelabu cerah serta

kerikir. Pada lubang bor yang ketiga (3B) profil tanah adalah lempung berlodak lembut

sederhana serta bewarna kelabu gelap keperangan dengan kehadiran pasir kasar

sederhana dan kerikil dan pada lubang bor yang keempat (4B), keadaan tanah adalah

sama seperti lubang bor 1B.

Pada kedalaman 10-20m pula, lodak berlempung keras perang kemerahan serta

berbintik putih dan pasir halus ke sederhana telah dijumpai di 1B manakala di 2B pada

kedalaman yang sama pula lodak berlempung keras bewarna perang kemerahan dan

pasir halus ke sederhana telah diperolehi. Lodak berlempung keras bewarna perang kemerahan berbintik putih dan pasir halus ke sederhana telah diperolehi pada lubang bor 3B dan

pada lubang bor yang terakhir pada kedalam yang sama lodak berlempung keras perang keunguan berbintik putih dan kuning dan pasir halus ke sederhana diperolehi dimana keadaan

profil tanahnya adalah hamper sama seperti 3B.

Berdasarkan kepada laporan lubang bor yang diperolehi, setiap kedalaman mempunyai

jenis tanah yang berbeza-beza. Oleh yang demikian, pada lubang bor 1B tanah lodak berlempung sangat keras dan bewarna perang cerah berbintik putih dan kuning dan pasir halus

ke kasar telah dijumpai pada kedalam 20-30m dari permukaan tanah. Manakala lubang bor 2B

pula telah menjumpai granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan

hitam – Gred II. Pada kedalaman yang sama untuk lubang bor 3B, keadaan tanah yang dijumpai

adalah sama seperti 1B dan akhir sekali tanah lodak berlempung keras perang cerah berbintik

64

putih dan pasir halus pada lubang bor 4B.

Kawasan kajian merupakan kawasan batuan granit. Ini telah dibuktikan dengan

kehadiran granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II

pada kedalaman 30-40m pada lubang bor 1B dan 3B. Lodak berlempung keras perang kekuningan berbintik putih dan hitam dan pasir halus ke kasar didapati pada lubang bor 4B.

akhir sekali pada kedalaman 40-45m, hanya lubang bor 4B sahaja dibuat dan menjumpai granit

kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II. Sehubungan

dengan analisis yang dibuat, jadual 4.1 menunjukkan ringkasan laporan lubang bor yang telah

dijalankan.

65

Jadual 4.1: Profil tanah beserta kedalaman lubang bor di Tanjung Tokong

Kedalaman

(m) 1B 2B 3B 4B

0 -10 Lempung berpasir keras perang kekelabuan dengan kerikil

Pasir berlodak longar kelabu cerah dengan kerikil

Lempung berlodak lembut sederhana kelabu gelap keperangan dengan pasir kasar ke sederhana dan kerikil

Lepung berpasir sederhana keras perang kekelabuan dengan kerikil

10 – 20 Lodak berlempung keras perang kemerahan berbintik putih dan pasir halus ke sederhana

Lodak berlempung keras perang kemerahan dan pasir halus ke sederhana

Lodak berlempung keras perang kemerahan berbintik putih dan pasir halus ke sederhana

Lodak berlempung keras perang keunguan berbintik putih dan kuning dan pasir halus ke sederhana

20 – 30 Lodak berlempung sangat keras perang cerah berbintik putih dan kuning dan pasir halus ke kasar

Granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II

Lodak berlempung sangat keras perang kemerahan berbintik putih dan pasir halus ke kasar

Lodak berlempung keras perang cerah berbintik putih dan pasir halus

30 – 40 Granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II

- Granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II

Lodak berlempung keras perang kekuningan berbintik putih dan hitam dan pasir halus ke kasar

40 – 45 - - - Granit kuat ke sangat kuat dengan sedikit luluhawa berbintik putih dan hitam – Gred II

66

4.5 Keratan Rentas Lubang Bor

Sebanyak empat lubang bor yang telah dibuat oleh Soil Centralab untuk

mendapatkan profil tanah dikawasan kajian tersebut. Lubang bor yang dibuat mencecah

kedalaman sehingga 45m dari permukaan tanah. kedalaman dibahagikan kepada lima

bahagian iaitu dari 0-10m dalam, 10-20m, 20-30m, 30-40m dan akhir sekali 40-45m

dalam. Setiap kedalaman, sebanyak empat lubang bor dibuat disekitar kawasan kajian.

Kaedah ‘rotary wash boring’ dan SPT beserta diameter sebesar 90mm digunakan untuk

kaedah lubang bor di Tanjong Tokong. Selain dari diameter lubang yang digunakan,

‘casing depth’ juga perlu dipertimbangkan. ‘Casing depth’ yang digunakan bersaiz

75mm mengikut kesesuaian saiz diameter lubang bor.

Dalam kaeadah lubang bor, nilai N iaitu nilai hentakan memainkan peranan

penting. Nilai N dipengaruhi oleh profil tanah kawasan tersebut. Nilai N yang banyak

menunujukkan kawasan sub permukaan terdiri daripada batuan keras dan nilai N yang

sedikit menunjukkan tanah tersebut lembut atau longgar. Keratan rentas dan keputusan

lubang bor ditunjukkan dalam lampiran B.

Analisa Dari Kajian Geofizik

4.6.1 Resistiviti

Kajian resistiviti 2-D yang dijalankan dapat menembusi kedalaman

subpermukaan antara 27.8 hingga 39.2 meter (Rajah 4.3 dan lampiran C). Secara

67

keseluruhannya semua keratan pseudo garis tinjauan terbahagi kepada tiga julat

resistiviti utama iaitu resistiviti rendah, sederhana dan tinggi.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah 4.4, sebanyak sepuluh garis tinjauan

resistiviti 2-D (K1-K10) dan hanya satu garis tinjauan seismik biasan yang terlibat

dalam kawasan kajian ini. Berdasarkan kepada semua imej resistiviti yang telah

dijalankan dalam rajah 4.3, kawasan ini boleh dibahagikan kepada dua lapisan tanah

iaitu lapisan pertama merupakan lapisan tanah tambak yang mempunyai ketebalan

antara 5 hingga 7 meter dari permukaan. Lapisan ini mengandungi lempung berpasir

perang kekelabuan dan juga kerikir didalamnya.

Kandungan ini juga dapat dilihat pada lubang bor yang dikorek oleh kontraktor

untuk mengeluarkan batu tongkol ( Lampiran E) dan kandungan ini juga merujuk

kepada profil tanah lubang bor di kawasan berhampiran dengan nilai N antara 1 hingga 8

pada kedalaman sehingga 10 meter. Nilai resistiviti tinggi yang terdapat dalam keratan

pseudo merupakan batu tongkol dengan pelbagai saiz yang bercampur dalam tanah

tambak dan dapat dibuktikan batu tongkol yang telah dikorek oleh kontraktor di

kawasan kajian (Lampiran E). Dengan keputusan itu, kemungkinan besar kawasan

tersebut telah ditambak dengan tanah di kawasan berhampiran yang mempunyai

kandungan hampir sama dengan rekod lubang bor.

Rajah 4.3 : Keratan pseudo bagi garis tinjauan K1 di Tanjong Tokong

68

Lapisan kedua pula merupakan zon tepu yang berada pada kedalaman antara 7

hingga melebihi 30 meter. Kebanyakan zon tepu di semua garis tinjauan mempunyai

nilai resistiviti yang sangat rendah. Ini adalah disebabkan oleh terjahan air masin kerana

kawasan kajian merupakan tanah tambak yang berdekatan dengan laut. Air masin akan

menghasilkan resistiviti yang rendah kerana garam terlarut di dalamnya akan

meningkatkan konduktiviti dan menurunkan resistiviti.

Kebiasaannya batu tongkol dapat dikesan pada kedalaman antara 0.5 hingga 8

meter sahaja manakala kedalaman batuan dasar pula terletak antara 17 hingga 39 meter.

Kedalaman batuan dasar yang dikesan melalui imej resistiviti menunjukkan bahawa

keputusan ini dapat dihubungkaitkan dengan rekod lubang bor kerana rekod lubang bor

menunjukkan batuan dasar terletak antara kedalaman 21 hingga 39 meter dari

permukaan. Kedalaman batuan dasar bagi kedua-dua keputusan tidak berubah dengan

ketara kerana batuan granit berubah secara perlahan-lahan jika dibandingkan dengan

batuan dasar batu kapur. Disebabkan kawasan kajian berhampiran laut, maka proses

luluhawa sering terjadi keatas batuan granit yang terdapat disekitar kawasan tersebut.

Kebiasaannya batuan tongkol dan batuan dasar mempunyai nilai resistiviti yang

tinggi tetapi nilai resistiviti bagi kedua-duanya di kawasan kajian ini jauh lebih rendah.

Ini adalah disebabkan batu-batu ini mungkin mempunyai rekahan yang membenarkan

air tawar atau air masin meresap ke dalamnya. Nilai resistiviti menjadi rendah apabila

rekahan diisi oleh air tawar. Tetapi nilai resistiviti menjadi lebih rendah apabila rekahan

diisi oleh air masin. Keadaan ini menghasilkan luluhawa pada batuan tersebut dan

menurunkan nilai resistivitinya.

Kedalaman paras air bumi merupakan salah satu faktor penting yang perlu

dipertimbangkan untuk sesebuah pembinaan. Paras air bumi perlu diketahui kerana ia

akan mempengaruhi kemantapan bangunan tersebut kelak, maka analisis awal perlu

69

dilakukan supaya sebarang kejadian yang tidak diingini tidak berlaku kelak. Dalam

kaedah geofizik yang mendapat perhatian kini, kaedah resistiviti 2-D merupakan kaedah

yang terbaik dalam menentukan kedalaman paras air bumi. Kaedah menginterpretasi

data resistiviti 2-D ialah dengan menganalisa nilai kerintangan bagi taburan tompokan-

tompokan yang berkerintangan tinggi (merah) dan tompokan-tompokan yang

berkerintangan rendah (biru). Secara amnya, tompokan biru menunjukkan terdapat

kandungan air dalam batuan, tanah atau air keseluruhannya. Resisitiviti 2-D

menggunakan arus elektrik, maka ianya amat sesuai dalam menentukan kedalaman paras

air bumi kerana air merupakan pengalir yang baik dalam elektrik.

Kedalaman batu hampar juga boleh ditentukan dengan kaedah resisitiviti 2-D.

Apabila wujudnya keberintangan yang tinggi itu menunujukkan kehadiaran permukaan

yang keras dan keratan psedo akan menunjukkan warna merah dan data ini akan

dikorelasikan dengan persekitaran untuk menentukan kehadiran batu hampar tersebut.

Namun begitu, daripada pengalaman yang lepas, kaedah resisitiviti telah membantu

dalam menentukan kedalaman batu hampar untuk kegunaan didang kejuruteraan awam.

4.6.2 Seismik Pembiasan

Berdasarkan kajia kaedah geofizik yang telah dijalankan, hanya satu garisan

seismik yang dilakukan dan keratan seismik (Rajah 4.6), kawasan kajian terbahagi

kepada dua lapisan tanah. Lapisan pertama mempunyai halaju antara 500 hingga 669

m/s. Lapisan kedua mempunyai kedalaman bermula pada 7 meter dan terbahagi kepada

dua bahagian halaju iaitu antara 1663 hingga 1837 m/s berada antara jarak 0 hingga 20

meter dan halaju antara 1489 hingga 1552 m/s berada antara jarak 20 hingga 46 meter.

Berdasarkan kaedah seismik yang telah dibuat, halaju yang tinggi telah menunujukkan

70

kehadiran batu tongkol dibawah permukaan tanah.

Rajah 4.6 menunjukkan keratan seismik bagi garisan tinjauan K9 di Tanjong

Tokong. Kawasan kajian terbahagi kepada dua lapisan tanah. Lapisan pertama

mempunyai halaju antara 500 hingga 669 m/s. Lapisan kedua mempunyai kedalaman

bermula pada 7 meter dan terbahagi kepada dua bahagian halaju iaitu antara 1663 hingga

1837 m/s berada antara jarak 0 hingga 20 meter dan halaju antara 1489 hingga 1552 m/s

berada antara jarak 20 hingga 46 meter.

Rajah 4.5 menunjukkan imej resistiviti bagi garis tinjauan K9 yang telah

ditindihkan dengan keputusan seismik di garis tinjauan yang sama dan berdasarkan

gambarajah ini jelas menunjukkan kawasan kajian terbahagi kepada dua lapisan tanah.

Lapisan pertama yang mempunyai halaju antara 500 hingga 669 m/s merupakan batu

tongkol yang bercampur dengan tanah yang menyebabkan nilai halaju menjadi tinggi

akibat kehadiran batu tongkol didalam tanah. Dalam lapisan pertama halaju berubah-

ubah disebabkan kehadiran batu tongkol dengan nilai resistiviti tinggi. Manakala lapisan

kedua memperoleh nilai halaju yang lebih tinggi dari lapisan pertama iaitu antara 1489

hingga 1837 m/s disebabkan batuan dasar granit yang telah dikesan pada kedalaman 17

meter merujuk kepada imej resistiviti.

Kaedah seismik hanya dapat memberi gambaran secara meluas tentang profil

tanah kawasan kajian tetapi tidak mampu memberi penerangan secara terperinci tentang

keadaan tanah kawasan tersebut. Merujuk kepada data yang diperolehi, seismik gagal

mengeskpretasikan kedalaman batu dasar yang sebenar kerana ia hanya memberi nilai

halaju yang tinggi sekiranya menjumpai batuan dan terbatas hanya pada sub permukaan

yang cetek sahaja. Ini dapat dibuktikan dengan keputusan yang diperolehi dimana hanya

batuan sedalam 17 meter sahaja yang mampu ditembusi.

71

Dalam menentukan kedalaman paras air bumi, kaedah seismik juga boleh diguna

pakai namun terdapat banyak faktor yang akan mempengaruhi halaju contohnya

kehadiran air masin yang menyebabkan nilai halaju seismik menjadi lebih tinggi dari

nilai halaju yang sebenar dan ini menyebabkan data yang diperolehi kadang-kala tidak

boleh guna pakai untuk membuat sebarang anggapan awal. Berdasarkan dua kaedah

geofizik yang telah dilakukan dikawasan kajian, kaedah resisitiviti 2-D lebih membantu

dalam membuat sebarang tanggapan awal kerana data yang diperolehi mempunyai

banyak persamaan dengan data lubang bor yang telah diperolehi, manakala data seismik

hanya boleh diguna membantu dalam menyokong keputusan kaedah resisitiviti 2-D

dimana kedua-dua kaedah menyatakan kawasan kajian mempunyai dua lapisan tanah.

berdasarkan penggunaan kaedah seismik yang lepas, kaedah ini kurang berkesan dalam

nenentukan paras air bumi kerana penggunaannya yang sesuai pada kedalaman yang

cetek iaitu kurang dari 10m sahaja. Manakala dalam menentukan jenis tanah yang

terdapat dibawah permukaan, kaedah seismik boleh diguna pakai kerana ia mampu

menentukan jenis bahan yang terdapat dibawah permukaan namun ia juga bergantung

kepada persekitaran kawasan kajian serta faktor-faktor yang akan mempengaruhi bacaan.

Rajah 4.4: Keratan rentas seismik bagi garisan tinjauan K9 di Tanjong Tokong

72

Rajah 4.5 : Tindihan imej kerintangan (k9) dengan keputusan seismik

Rajah 4.6: Peta tapak kajian di Tanjung Tokong beserta garis tinjauan

geofizik.

Luba

ng b

or

BAB 5

KESIMPULAN DAN CADANGAN

5.1 Pengenalan

Explorasi sesebuah kawasan untuk cadangan pembinaan sangat penting

dilakukan sebelum sebarang pembinaan dijalankan. Keadaan persekitaran serta sata

profil tanahnya amat diperlukan untuk memastikan stuktur yang dibina selamat dan

keadaan tanah dan persekitaran yang sesuai untuk tujuan pembinaan tersebut. Oleh yang

demikian kaedah-kaedah geofizik (resistiviti 2-D dan seismik biasan) telah dijalankan di

kawasan pembinaan Tanjung Tokong, Pulau Pinang untuk mendapatkan profil tanah

serta mengenalpasti jenis batuan yang terdapat dikawasan tersebut.

74

5.2 Kesimpulan

Di Tanjung Tokong, Pulau Pinang, hanya satu garis tinjauan seismik biasan

dijalankan untuk dihubungkaitkan dengan keputusan kaedah resistiviti 2-D. Bagi kaedah

resistiviti 2-D, garis tinjauan yang dijalankan menggunakan pelbagai jarak antara

elektrod kerana mengikut keluasan ruang yang diperolehi. Kebanyakan garis tinjauan

dilakukan secara selari dan berdekatan antara satu sama lain untuk mendapatkan

hubungkait yang baik. Berdasarkan hubungkait yang dilakukan, keputusan kaedah

seismik biasan berpadanan dengan keputusan kaedah resistiviti 2-D. Dengan

penggunaan kaedah geofizik ia dapat membantu mengesan kehadiran benda asing

dibawah sub permukaan seperti batu tongkol atau kayu balak yang sering kali menjadi

masalah kegaalan pada penenaman cerucuk, rongga dalam tanah dan keadaan tanah

tersebut.

Selain itu, kaedah geofizik merupakan kaedah yang cepat dan terbaik dalam

menentukan kehadiran atau paras air bumi yang merupakan faktor penting yang perlu

diketahui dalam menjalankan pembinaan. Kaedah ini dapat memberikan keputusan

dalam masa satu hari setelah dikorelasikan. Kaedah resistivity merupakan kaedah

geofizik yang sering digunakan untuk mementukan paras air bumi dalam tanah.

Manakala kaedah seismik biasan lebih sesuai digunakan untuk kedalaman tanah yang

kurang dari 10m dan ia dapat menjimatkan kos dalam menentukan bilangan lapisn tanah

dikawasan kajian.

Semua kaedah geofizik ini dihubungkaitkan antara satu sama lain dan disokong

dengan rekod lubang bor kawasan berhampiran. Berdasarkan kepada kajian yang

dijalankan dan keputusan yang diperolehi, kaedah geofizik merupakan kaedah yang

tidak memusnahkan persekitaran dan dapat mengurangkan bilangan lubang bor

seterusnya menjimatkan kos dan masa.

75

5.3 Cadangan

Kaedah geofizik banyak membantu dalam bidang kejuruteraan awam dalam

mengesan batu tongkol, menentukan kegagalan ceruruk, menentukan keadaan kawasan

sebelum projek dijalankan. Kaedah gefizik dapat memudahkan kerja serta ia

menjimatkan masa serta penggunaan dapat membantu serta mempercepatkan proses

dalam menentukan keputusan yang akan dijalankan seterusnya terutama dalam pada

perkara yang melibatkan subpermukaan tanah. Kaedah geofizik perlu diketengahkan

dalam bidang kejuruteraan awam kerana ianya amat berguna dan merupakan salah satu

alternatif awalan dalam menentukan sub permukaan tanah sebelum lubang bor dilakukan

serta ia dapat memberi ganbaran awal tentang sub permukaan tanah kawasan tersebut.

Kelebihan kaedah geofizik ialah ia dapat memberi gambaran kepada kita tentang

sesuatu yang tidak mampu dilihat secara terus dengan mata. Selain penggunaannya

untuk sub permukaan tanah, ia juga dapat mengesan sekiranya berlaku retakan pada

cerucuk atau cerucuk patah setekah ditanam. Sehubungan itu, jelas menunjukkan

kepentingan bidang geofizik ini dalam bidang kejuruteraan awam yang tidak terhad

hanya untuk kerja-kerja geoteknik. Maka dengan itu, kaedah geofizik serta bidang ini

perlu diketengahkan supaya ia kepentingannya lebih jelas dalam bidang kejuruteraan

awam.

RUJUKAN

Google Earth Win, Versi 4.3.0.0. (2008) Google Inc. http://earth.google.com/int/en/

download-earth.html.

Zuriati Jusoh (2010). Penggunaan Kaedah Pengimejan Resistiviti 2-D Dan Seismik

Biasan Dalam Subpermukaan Untuk Kejuruteraan Awam. Universiti Sains

Malaysia.

Goodman (1993) R.E Engineering Geology. United States of America: John Wiley

& Sons.

Grant, F.S, and West, G.F (1965) Interpretation Theory In Applied Geophysics.

United States of America: McGraw-Hill.

Griffiths D.H., Turnbull J. and Olayinka A.I (1990) Two-Dimensional Resistivity

Mapping With a Computer- Controlled Array. First Break.

Kahar, A.E Penggunaan (2002) Kaedah Resistiviti Pengimejan 2-D Dalam Kajian

Lubang Benam. Tesis M.Sc, Universiti Sains Malaysia (tidak diterbitkan)

Mooney, H.M. (1980) Handbook of Engineering Geophysics Volume 2: Electrical

Resistivity.

.

77

Ong, W.S (1993) The Geology and Engineering Geology of Pulau Pinang.

Geological Survey of Malaysia, Map Report.

Bengt Sjogren (1984). Shallow Refraction Seismics. Chapman and Hall Ltd

Griffiths (1981) Applied Geophysics For Geologists And Engineer 2nd Edition. Oxford,

Pergamon.

Milsom (1989) Field Geophysics. Milton Keynes, England, Open University Press.

Dimitri P.Krynine and William R.Judd. (1957) Principles of Engineering Geology and

Geotechnics. McGraw Hill.

Stein (2003) An Introduction To Seismology, Earthquakes And Earth Structure ; Malden,

MA :Blackwell Publishing.

Loke (2006) Geophysical Prospecting.

Kearey (1984) Introduction To Geophysical Exploration.

Koefoed (1979) Principles Of Applied Geophysics. Elsevier Science Publishers.

Habberjam (1979). Apparent Resistivity Observations And The Use Of Square Array

Techniques. Berlin Gebruder Borntraeger.

Zuhar Zahir (2000) Laporan Survei Geofizik, Universiti Sains Malaysia.

Nawawi, M.N.M. and Rosli, S. (2007) Bedrock Detection Using Geophysical Methods.

In: Proceedings on the Seminar on Introduction of Geophysics for

Engineering Practice – Principle and Challenges, Universiti Teknologi Malaysia,

Skudai, Johor.

78

Rosli, S (2003) Penggunaan Gabungan Kaedah Pembiasan Seismik Dan Pengimejan

Elektrik 2-D Untuk Mengesan Batuan Bundar. Tesis M.Sc, Universiti Sains

Malaysia (tidak diterbitkan)

Rosli, S., Nawawi, M. N. M. and Harith, Z. Z. T. (2003) Using Seismic Refraction And

2-D Electrical Imaging Methods To Detect Boulders In Penang, Malaysia.

Rosli, S., Nawawi, M.N.M. and Edy Tonnizam, M. (2008) Subsidence Prediction

Along the Karak Highway by 2D Electrical Imaging Geophysical Method. In:

Proceedings of International Conference on Geotechnical and Highway

Engineering (GEOTROPIKA 2008), Hotel Best Western Premier Seri Pacific,

Kuala Lumpur, Malaysia.

Yunus, M.Z. (2002). GIS: Solution For Spatial Problems In Civil Engineering. Paper for

CoGRAMM ’02 National Conference On Computer Graphics And Multimedia,

Equatorial Hotel Melaka.

Soske (1954) dan Sander (1978), The Blind-Zone Problem In Engineering Geophysics.

Mooney (1984); Redpath (1973) ; Sander, (1978). Application Of Seismic Refraction

Methods In Groundwater Modeling.

Robinson and Coruh (1988) . Basic Exploration Geophysics.

Fauziah, A., Yahaya, A.S. and Mohd Ahmadullah, F. (2006) Characterization And

Geotechnical Properties Of Penang Residual Soils With Emphasis On

Landslides. American Journal of Environmental Sciences.

LAMPIRAN

LAMPIRAN A

Senarai alatan yang digunakan untuk kaedah resistiviti 2-D dan seismik biasan.

80

81

LAMPIRAN B Rekod lubang bor di barat Tanjung Tokong, Pulau Pinang

.

82

Rekod Lubang Bor 1B

83

Rekod Lubang Bor 1B

84

Rekod Lubang Bor 2B

85

Rekod Lubang Bor 2B

86

Rekod Lubang Bor 3B

87

Rekod Lubang Bor 3B

88

Rekod Lubang Bor 4B

89

Rekod Lubang Bor 4B

90

Rekod Lubang Bor 4B

LAMPIRAN C

Keratan pseudo resistiviti 2-D

(Garis tinjauan K2 hingga K10 di Tanjung Tokong)

92

93

94

95

LAMPIRAN D

Foto

97

Kelengkapan resistiviti 2-D

No Alatan

1

ABEM Kabel Lund Multi Electrode 8 Tukul 0.90718 kg

2 Kabel terpencil 9 Sambungan SAS ke

ES464

3 Bateri 12V 10 Pita pengukur 50m

4 Elektrod keluli 11 Kompas brunton

5 ABEM Kabel penyambung

12 Kabel pindahan

6 ABEM Pemilih elektrod ES10-64C

13 ABEM TERRAMETER SAS4000

7 ABEM sambungan kabel

1 Kabel penyambung

11111

8

10

2

5

3

4

7

9

6 12

1

14111

13111

98

Kelengkapan seismik biasan

NO Alatan 1 Sledgehammer 2 Bateri 12V 3 Parang dan semburan 4 Pita pengukur 50 m meter 5 Kabel pencetus 6 Geofon 7 Kabel kuasa 8 Terraloc MK6 9 walkie-talkie 10 Plat besi 11 Kabel sambungan

1

11

10

7

5

4

3

2

9

6

8

99

Tinjauan resistiviti di Tanjung Tokong

100

Keadaan tanah dikawasan kajian

Batu tongkol yang dijumpai didalam tanah

ype a quote