Kegunaan Kaedah-Kaedah Geofizik Dalam Mengesan Lowong Subpermukaan

Oleh: Nik Adib Yaaziz & Dr. Mohd Hariri Arifin
Jabatan Sains Bumi dan Alam Sekitar, Universiti Kebangsaan Malaysia

Pengenalan

Lowong subpermukaan (sama ada ia semula jadi ataupun buatan manusia) dan kawasan yang dikaitkan dengan tanah lembut, mendatangkan risiko yang ketara kepada infrastruktur dan bangunan-bangunan sedia ada mahupun di masa akan datang. Lowong yang tidak diketahui boleh ditemui ketika pembinaan dan ini boleh menyebabkan mudarat dan melambatkan serta meningkatkan kos sesuatu projek pembinaan. Teknik-teknik geofizik menyediakan sebilangan alat survei yang membolehkan pencirian sesuatu kawasan lapangan dilakukan serta ianya meliputi kawasan secara menyeluruh. Kegunaan geofizik mengurangkan risiko-risiko yang berkaitan lantas menjimatkan masa dan kos bagi pihak pembangun semasa projek berlangsung.

Di sini diterangkan sedikit-sebanyak mengenai alat-alat geofizik serta konsep bagaimana ianya berfungsi:

1) Radar Penembusan Tanah (Ground Penetrating Radar)

Di dalam survei Radar Penembusan Tanah, gelombang elektromagnet dengan frekuensi antara 50 MHz dan 2.5 GHz dipancarkan ke dalam tanah atau sesebuah struktur. Tenaga ini dipantulkan semula ke permukaan apabila ia menemukan kontras yang ketara di dalam sifat dielekrik.

Pemancar gelombang radio yang berada di permukaan tanah digunakan untuk menghasilkan gelombang radio berdenyutan pendek yang mana ia menembusi ke dalam permukaan tanah. Sejumlah dari tenaga yang dibawa oleh gelombang ini dipancarkan ke kedalaman yang lebih dalam dan pada masa yang sama ia turut dipantulkan kembali ke alat penerima di permukaan, bilamana kontras pada sifat dielektrik ditemui. Jumlah tenaga yang dipantulkan bergantung kepada kontras sifat elektrik yang ditemui oleh gelombang radio. Alat penerima mengukur kepelbagaian kekuatan isyarat yang dipantul dengan masa.

Di tempat kambus balik kurang mampat, atau di mana ada lowong, isyarat Radar Penembusan Tanah akan bergema dan menjana pantulan dengan amplitud yang besar di dalam radargram

2) Elektromagnet (Electromagnet)

Keberkonduksian elektrik bagi tanah diukur sebagai fungsi kepada kedalaman dan/atau jarak mendatar. Batuan berlainan (struktur/objek yang tertimbus) mempamerkan nilai keberkonduksian elektrik yang berlainan. Pemetaan kepelbagaian keberkonduksian elektrik membolehkan untuk mengenalpasti kawasan anomali yang dirasakan wajar untuk disiasat dengan lebih lanjut dari segi geofizik atau kaedah rejahan.

Kaedah elektromagnet ialah berdasarkan aruhan arus elektrik di dalam tanah yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnet komponen magnet yang dijana di permukaan.

Arus ulang-alik dengan pelbagai frekuensi disalurkan menerusi lingkaran wayar (lingkaran pemancar). Proses ini menjana medan magnet ulang-alik primer yang mana, secara bergilir-gilir, mengaruh arus pusar yang sangat kecil di dalam bumi yang mana ianya berkadaran langsung dengan keberkonduksian tanah di sekelilingnya. Arus pusar ini kemudiannya menjana medan magnet sekunder yang mana sebahagian darinya dipintas oleh lingkaran penerima. Interaksi antara fluks magnet primer dan sekunder dan juga lingkaran penerima, menjana voltan yang berhubung dengan keberkonduksian elektrik subpermukaan yang mana dizahirkan dalam ukuran miliSiemen/meter (mS/m).

3) Pengimejan Keberintangan Geoelektrik (Electrical Resistivity Imaging)

Ciri-ciri elektrik bawah tanah berbeza-beza mengikut bahan dalam tanah, kehadiran dan tahap ketepuan cecair serta kehadiran objek yang tertimbus. Teknik geoelektrik bertujuan untuk memerihalkan taburan ciri-ciri ini sebagai fungsi kedalaman dan jarak mendatar.

Ukuran rintangan tanah dibuat dengan mengalirkan arus elektrik ke dalam subpermukaan melalui dua pancang besi (elektrod arus) yang dicucuk ke dalam tanah. Arus yang mengalir ke dalam tanah mewujudkan taburan keupayaan elektrik di bawah permukaan tanah. Perbezaan keupayaan elektrik di antara dua elektrod tambahan (elektrod keupayaan) diukur sebagai voltan. Berdasarkan hukum Ohm, voltan ini boleh ditukarkan kepada bacaan rintangan tanah di antara dua elektrod keupayaan.

Nilai rintangan yang diukur ditukar kepada nilai keberintangan ketara, (dalam unit ohm-meter) yang kemudiannya digunakan untuk membuat model taburan keberintangan bawah tanah yang sebenar.

4) Pengimejan Pengutuban Teraruh (Induced Polarization Imaging)

Pengimejan Pengutuban Teraruh ialah teknik pelengkap kepada Pengimejan Keberintangan Geoelektrik yang mana ianya mengambil kira kemuatan subpermukaan. Subpermukaan mempunyai sifat yang boleh melesapkan (rintangan) dan juga menyimpan (kemuatan) tenaga yang berkait dengan arus elektrik yang mengalir menerusinya. Pengimejan Keberintangan Geoelektrik mengukur berapa banyak tenaga yang dilesapkan oleh subpermukaan, manakala Pengimejan Pengutuban Teraruh menyukat berapa banyak tenaga yang disimpan.

Tindakan bermuatan subpermukaan dinilai dengan menentukan kadar pengecasannya. Apabila arus mengalir menerusi subpermukaan, cas yang kecil tersimpan dan menyebabkan subpermukaan dicas. Apabila arus diputuskan, cas ini mereput mengikut masa dan reputan ini dapat dilihat dalam nilai keupayaan yang direkodkan. Dengan mengukur kadar reputan ini, ia membolehkan untuk mengira pengecasan subpermukaan.

Dua bahan yang punyai keberintangan yang sama berkemungkinan punyai pengecasan yang berkontras. Oleh yang demikian, Pengimejan Pengutuban Teraruh boleh memberikan perbezaan lanjut berkenaan bahan-bahan subpermukaan.

5) Mikrograviti (Microgravity)

Bahan-bahan subpermukaan yang berlainan mempunyai ketumpatan pukal yang berlainan. Survei mikrograviti bertujuan untuk mengesan kawasan yang berkontras atau ada anomali ketumpatan dengan cara mengumpul ukuran permukaan medan graviti Bumi.

Meter graviti ialah alat yang sangat sensitif yang mengukur pecutan disebabkan oleh graviti. Apabila diletakkan di atas bahan yang tumpat, ia mengukur pecutan (g) itu sebagai tinggi yang relatif (anomali graviti yang positif). Apabila diletakkan di atas bahan yang kurang tumpat (contoh- rongga yang berisi udara) graviti yang secara relatifnya rendah (atau anomali graviti yang negatif) akan direkodkan.

Untuk mendapatkan survei yang berjaya, adalah sangat penting untuk memastikan hanya data yang berkualiti tinggi yang dikumpul. Survei mikrograviti adalah sensitif terutama sekali kepada kaedah pengumpulan data yang mana ianya mesti mengikut kesesuaian di kawasan lapangan dan keadaan persekitaran serta perlu bersesuaian dengan matlamat survei.

6) Pembiasan Seismos (Seismic Refraction)

Teknik Pembiasan Seismos adalah berdasarkan pembiasan tenaga seismos antara muka di antara subpermukaan/lapisan geologi yang berlainan halaju.

Sebahagian daripada tenaga seismos bergerak sepanjang permukaan dalam bentuk gelombang langsung. Namun begitu, apabila gelombang seismos bertemu dengan sesuatu antara muka di antara dua tanih yang berlainan ataupun lapisan batuan, sebahagian daripada tenaga tersebut dipantulkan dan selebihnya akan merambat menerusi sempadan lapisan pada sudut yang terbias.

Pada sudut tuju genting, gelombang ini dibiaskan secara genting dan akan bergerak selari dengan antara muka pada kelajuan sama dengan lapisan-lapisan bawahan. Tenaga dari gelombang yang dibiaskan secara genting ini akan kembali ke permukaan dalam bentuk gelombang turus, yang mana ia mungkin akan tiba di geofon jarak jauh sebelum daripada gelombang langsung.

Dengan memilih masa ketibaan pertama tenaga seismos di setiap geofon, sebuah plot masa perjalanan dengan jarak antara garisan survei boleh dijana. Gradien garisan-garisan dalam plot sebegini adalah berkaitan dengan halaju seismos lapisan subpermukaan.

Kesimpulan

Kaedah yang disenaraikan di atas boleh digunakan untuk memastikan lokasi lowong subpermukaan yang tidak diketahui. Servis kajian geofizik ini boleh didapati di mana-mana syarikat penyedia servis kajian geofizik yang berdaftar dan diiktiraf oleh Lembaga Ahli Geologi Malaysia (BOG) selaku satu-satunya badan pengawal (regulator) servis geologi profesional yang diiktiraf oleh kerajaan Malaysia. Adalah amat penting untuk menentukan lokasi lowong subpermukaan sebelum permulaan sesuatu projek pembinaan untuk mengelakkan dari berlaku sebarang perkara yang tidak diingini. Untuk melaksanakan survei geofizik, ia mungkin memerlukan kos tambahan. Namun begitu, kos ini dikira sangat minima berbanding membayar kos seperti baik pulih kerosakan binaan, kos saman jika berlaku kemalangan dan juga kos ganti rugi jika berlaku kehilangan nyawa di tapak pembinaan pada kemudian hari.

Kredit Foto : wikipedia