انواع الصخور و مظاهرها في الطبيعة

انواع الصخور و مظاهرها في الطبيعة

 

 

انواع الصخور و مظاهرها في الطبيعة
القشرة الأرضية
ذلك الجزء من الأرض، الذي يغلف كتلتها الصلبة ويمتد لعمق عدة أميال من سطحها، والذي يرتفع في بعض المناطق بانيا جبالا شاهقة، أو ينخفض في مناطق أخرى ليكون الأغوار وأعمق البحار ... القشرة الأرضية تتكون من الصخور النارية والتي ينتج عن تعرضها لعوامل مختلفة تكون الصخور الرسوبية والمتحولة.

والمعدن هو الوحدة الأساسية البانية لصخور القشرة الأرضية، وأن أكثر الصخور عبارة عن تجمعات معدنية.

ومن ذلك يمكن أن نعرف الصخر بأنه: كل مادة صلبة تكون جزءا من القشرة الأرضية وتتكون من معدن أو عدة معادن أو من مادة عضوية.

ويمكن تقسيم الصخور حسب نشأتها إلى ثلاثة أقسام هي:
أولا - الصخور النارية

وهي الصخور التي تكونت من تجمد وتبلر المادة المصهورة سواء أكان تجمدها في باطن الكتلة الصلبة للأرض (ماجما)، أم بعد خروجها إلى سطح الكتلة الصلبة على شكل حمم (لافا).

وتعتبر هذه الصخور الأساس الذي تكونت منه جميع أنواع الصخور.

ومن أنواعها الشائعة: صخر الجرانيت وصخر البازلت.

ثانيا - الصخور الرسوبية
وهي الصخور التي تكونت نتيجة تك*ير وتفتيت صخور قديمة (نارية أو رسوبية أو متحولة) بفعل النشاط الميكانيكي لعوامل التعرية والتجوية ثم ترسيبها وتماسكها كما في الصخور الرملية والطينية.

وتوجد أنواع أخرة من الصخور الرسوبية تتكون بعمليات كيميائية وبالنشاط العضوي للكائنات الحية.

ثالثا - الصخور المتحولة Metamorphic Rocks

وهي صخور كانت في الأصل نارية ورسوبية، ثم تأثرت بالحرارة الشديدة أو بضغط كبير وحرارة معاًَ مما حولها إلى صخور ذات صفات جديدة ليست لأي نوع من أنواع الصخور الأصلية أي أنها تحولت من الحالة الأصلية (نارية أو رسوبية) إلى حالة جديدة (متحولة).

ومن أمثلة الصخور المتحولة: صخر الرخام، والاردواز، والكوارتزيت.

دورة الصخر في الطبيعة The Rock cycle in Nature

بالنظر الى الشكل، نلاحظ أنه بمرور الزمن، ويتغير الظروف المحيطة بأنواع الصخور المختلفة، فإن هذه الأنواع تتغير باستمرار من نوع لآخر، وهذا التغير يتم ضمن حلقة مقفلة تعرف بدورة الصخر في الطبيعة.

ويتضح من دورة الصخر هذه أن سطح الكتلة الصلبة للأرض في تغير مستمر وأن التغير يحدث نتيجة التفاعل المستمر بين أقسام الأرض الثلاثة وهي الغلاف الجوي والغلاف المائي والكتلة الصلبة.

تابع الصخور الرسوبية

كيف تتحول الرواسب المفككة إلى صخور رسوبية:

مما سبق لاحظنا أن الصخور الرسوبية في بداية تكوينها، تكون على هيئة رواسب مفككة غير متماسكة، وهذا يظهر واضحا في الرواسب الحديثة التي تغطي سطح الأرض، أو منتشرة على قاع البحر، ولكن من دراسة الصخور الرسوبية التي تكونت قديما - وهي عادة مدفونة تحت الرواسب السطحية - نجد أن هذه الصخور متماسكة الحبيبات صلبة إلى حد كبير.

أن العوامل التي ساعدة على تماسك هذه الرواسب المفككة لتصبح صخورا رسوبية:

أ- ترسيب مواد لاحمة بين الحبيبات

تتماسك الرواسب كبيرة الحجم أو الخشنة كـ الرمل والحصى وتتحول إلى صخور نتيجة لترسيب مادة لاحمة بين حبيباتها. ويقوم الماء الجوفي الذي يمر في المسامات الموجودة بين الحبيبات بدور كبير في ترسيب المادة اللاحمة.

ومن المعادن الشائعة التي تعمل كـ مادة لاحمة في الصخور الرسوبية: معدن الكالسيت (كربونات الكالسيوم)، والدولوميت (كربونات الكالسيوم والمغنسيوم)، والكوارتز (السيليكا)، وأكاسيد الحديد.

فرواسب الرمال الخشنة مثلا تتماسك حبيباتها لتكون الحجر الرملي Sandstone، ويختلف لون هذه الصخر باختلاف المادة الاحمة. فيكون لونه أبيضاً مصفرا إذا كانت المادة اللاحمة عبارة عن كربونات الكالسيوم، ويعرف في هذه الحالة بالحجر الرملي أو الجيري Calcareous Sandstone.

أما الحجر الرملي الأحمر اللون، فإن المادة اللاحمة فيه عبارة عن أكاسيد للحديد، ويعرف بالحجر الرملي الحديدي Ferrugeneus Sandstone.

وإذا كانت السيليكا هي المادة اللاحمة فإن الحجر الرملي يعرف بالحجر الرملي السليسي Sandstone Silicous، وعندما تتماسك حبيبات الحصى نتيجة لترسيب مادة لاحمة بينها، يتكون الصخر المعروف باسم كونجلوميرات أو بريشيا.

ب- الضغط والتجفيف

تتماسك الرواسب الدقيقة الحبيبات كالرواسب الطينية والجيرية بفعل الضغط الواقع عليها نتيجة لتراكم الرواسب بعضها فوق بعض، أو بفعل الضغط الناتج عن الحركات الأرضية فإن هذا الضغط يعمل على تقارب حبيبات الرواسب نتيجة لخروج أكبر كمية من الماء الذي كان يملأ الماسافات بين هذه الحبيبات أثناء ترسيبها.

ونتيجة لخروج الماء تقل الماسافات بين هذه الحبيبات فتتماسك، وتصبح على هيئة صخور صلبة.

ومما هو جدير بالذكر أن مثل هذه الرواسب يقل حجمها بشكل واضح نتيجة الضغط، فقد وجد أن الصخور الطينية المدفونة على عمق يقارب 1000 متر من سطح الأرض يقل حجمها نتيجة للضغط الواقع عليها من ثقل الرواسب التي تعلوها بنسبة 60% من حجمها الأصلي تقريبا.

لون الصخور الرسوبية

تختلف الصخور الرسوبية في ألوانها، ويظهر هذه الأختلاف واضحا في الطبقات الرسوبية، إذ تبدو بعض الطبقات بلون أبيض أو رمادي في حين تظهر طبقات أخرى بلون أحمر أو أصفر أو بني.

ومن عوامل التي تؤثر في لون الصخور الرسوبية:

1- أكاسيد الحديد:
وهي أهم المواد الملونة للصخور الرسوبية. فالصخور الرسوبية الحاوية لمعدن الليمونيت عادة ما تكون ذات لون أصفر أو بني، في حين أنا الصخور الحاوية لمعدن الهيماتيت تبدو بلون أحمر. كما أن الصخور الرسوبية يتراوح لونها بين الأخضر والأرجواني والأسود لاحتوائها على أنواع مختلفة من أكاسيد الحديد

وتكفي كميات قليلة جداً من أكاسيد الحديد لكي تعطي الصخور الرسوبية ألوانها المختلفة.

ومم هو جدير بالذكر أن نسبة أكاسيد الحديد في الصخور الرسوبية لا تزيد عن 6% إلا غالبية هذه الصخور يحتوي على أقل بكثير من هذه النسبة.

2- بقايا مواد عضوية متحلله (دبال):
هناك بعض الصخور الرسوبية مثل الصخور الطينية اكتسبت ألوانها من احتوائها على هذه البقايا، ويتراوح لونها ما بين الرمادي والأسود.

3- حجم الحبيبات:
الصخور ذات الحبيبات الدقيقة تكون عادة ذات ألوان أكثر قتامة من الصخور ذات الحبيبات الكبيرة أو الخشنة، مع انها تتشابه في تركيبها المعدني
الصخور الرسوبية

بعض المظاهر المميزة للصخور الرسوبية

تتميز الصخور الرسوبية عن غيرها من الصخور ببعض الصفات أو المظاهر مثل:

1- التغير الجانبي في الطبقات Lateral Variation:

قد نجد في الطبيعة طبقة يغلب عليها التركيب الرملي في أحد أجزائها، وإذا تتبعنا هذه الطبقة مع امتدادها الأفقي نلاحظ أنها تتغير في تركيبها المعدني والكيميائي لتصبح طينية أو جيرية مثلا، أو قد تحافظ على تركيبها المعدني والكيميائي ولكن تتغير في حجم الحبيبات والمسامية والنفاذية.

المعروف أن البحر هو بيئة الترسيب الرئيسية حيث يستقبل الرواسب التي تحملها الأنهار، ونظرا لأن سرعة النهر تقل إلى حد كبير عند مصبه، فإن عوامل أخرى تعمل على توزيع الرواسب حسب حجم الحبيبات. وعلى هذ يبدأ النهر بتفريغ حمولته بحيث تتراكم الرواسب الخشنة أولا، بينما تبقى حبيبات الطين الدقيقة عالقة، وتترسب على عمق أكبر بعيدا عن الشاطئ. أما في المناطق الأكثر عمقا من البحار حيث لا تصل كل رواسب اليابسة، فإن طبيعة الرواسب تقتر على الغبار والرماد البركاني المحمولين بالرياح، وهياكل وأصداف الحيوانات البحرية الدقيقة التي تتراكم مكونة فيما بعد حجرا جيريا.

وينشأ نتيجة لذلك تكون طبقة يختلف تركيبها في الاتجاه الجانبي، وتسمى هذه الحالة بالتغير الجانبي في الطبقات. والتغير في مسامية ونفاذية الطبقة جانبيا قد يؤدي إلى تجمع النفط في الجزء المسامي المنفذ من الطبقة مكونة محبسا بتروليا يعرف بالمحبس الترسيبي.

2- التخطي Overlap:
يحدث أحيانا أنا يغطي البحر على اليابسة نتيجة لهبوطها مما يؤدي إلى تكون رواسب رملية في منطقة متقدمة عن الرواسب الرملية السابقة، حيث أن المياه قد غمرت جزءا جديدا من اليابسة. أما الرواسب الطينية والجيرية فإنها تتقدم نحو الشاطئ لتغطي الرواسب الرملية التي ترسبت قبل هبوط اليابسة وتسمى هذه الظاهرة التخطي Overlap.

وتنشأ هذه الظاهرة أيضا إذا ما حدث انحسار لمياه البحر لارتفاع نسبي في اليابسة، مما ينشأ عن تكون رواسب رملية فوق الرواسب الطينية المتكونة سابقا، ورواسب طينية فوق الرواسب الجيرية السابقة.

ونستطيع من خلال مشاهدتنا لتتابع الطبقات في القطاع الرأسي أن نقرر ما إذا كان قد حدث طغيان البحر أثناء الترسيب أو حدث انحسار له.

فإن كان تتابع الرواسب يبدأ من أعلى بالرواسب الدقيقة وينتهي بالخشنة كان التخطي نتيجة لطغيان البحر، واذا كان العك* ((من الخشن الى الدقيق)) كان التخطي نتيجة لانحسار البحر.

3- التطبق Bedding:

ينتج التطبق نتيجة لعملية التخطي ولذلك توجد الصخور الرسوبية في الطبيعة في هيئة طبقات متتابعة، وتختلف هذه الطبقات عن بعضها البعض في السمك واللون والتركيب المعدني درجة المسامية وغيرها من الصفات ويفصل بين كل طبقة وأخرى حدود فاصلة تعرف بـ مستويات التطبق.

وتأخذ الطبقات الرسوبية أثناء ترسيبها وضعا أفقيا، وفي حالات كثيرة تتعرض لقوى مختلفة تعمل على تغيير الوضع، وينشأ عن ذلك تراكيب صخرية مختلفة. بينما نجد بعض الطبقات تبلغ سمكا يزيد عن عدة أمتار نجد طبقاته أخرى لا يتجاوز سمكها سنتيمترا واحدا وتسمى هذه الحالة بـ الرقائق Laminae.

4- التطبق المتقاطع Cross Bedding:

في بعض الحالات تبدو الطبقات على شكل رقائق مائلة بالنسبة لمستويات التطبق الرئيسية، ويعرف مثل هذا التركيب بالتطبق المتقاطع أو الكاذب، وتعرف هذه الرقائق بـ الطبقات الكاذبة.

وينشأ مثل هذا التركيب بفعل التيارات المائية أو الهوائية. ففي الرواسب الشاطئية تكون التيارات المائية متغيرة الاتجاه، ومتغيرة السرعة. وتزداد أو تقل تبعا لذلك كمية الرواسب التي تحملها المياه. كما يتغير وضع الطبقات بتغير اتجاه التيار. وتوجد الطبقات المتقاطعة أيضا في رواسب دلتات الأنهار حيث توجد الطبقات في أوضاع مختلفة وهي طبقات القمة وطبقات الواجهة وطبقات القاع.

5- التطبق المتدرج Graded Bedding:Cross Bedding:
يمثل نوعا من التطبق وفيه يتغير حجم الحبيبات في الطبقة الواحدة تدريجيا من حبيبات خشنة ((عند السطح السفلي للطبقة)) إلى حبيبات دقيقة ((عند السطح العلوي للطبقة)) وهي خاصية تمثل الترسيب السريع من ماء يحتوي على قطع فتاتية من الصخور مختلفة الحجم بفعل التيارات المائية. فعندما تفقد هذه التيارات طاقتها فجأة ترسب الحبيبات الكبيرة أولا ثم يتبعها الحبيبات الأقل حجما وهكذا.

6- الطبقات العدسية Lenticular Strata:

قد تمتلئ القنوات المائية وأودية الأنهار أو البحيرات برواسب رملية كما قد تدفن الكثبان الرملية الطويلة برواسب أخرى بحيث تبدو الرواسب الرملية في القطاع الرأسي.

حيث يتضائل سمك طبقة الرمل تدريجيا في اتجاه معين حتى تتلاشى تماما في هذا الاتجاه. وفي كثير من الحالات يقل سمك هذه الطبقة تدريجيا من جميع الاتجاهات مما يجعل الطبقة عدسية الشكل وتتلاقي الطبقتان الواقعتان فوق وتحت الطبقة المتلاشية. وتعتبر الطبقات العدسية المحصورة بين طبقات غير منفذه من الطين من المصائد أو المحابس البترولية ذات القيمة الاقتصادية.

7- التشققات الطينية Mud Cracks:

عندما تجف الواسب الطينية تتشقق بطريقة يظهر معها سطح الطبقة الطينية على هيئة خلية نحل

وعندما تمتلئ هذه الشقوق برواسب جديدة غير الطين نتيجة طبقات جديدة فوقها، فإنها تحافظ على هذا الشكل.

ووجود مثل هذه الشقوق في الصخور الطينية القديمة يدل على أن المنطقة التي وجدت بها مثل هذه الصخورقد تعاقب عليها الفيضان والجفاف خلال العصور القديمة.

8- علامات النيم (التموجات الرملية) RippleMarks:

يوجد هذا التركيب على شكل تموجات صغيرة على أسطح التطبق.

ويتشأ نتيجة الرياح أو التيارات الشاطئية أو الموج، ويلاحظ أن تموجات الرياح والتيارات تتشابه في عدم انتظام شكلها حيث يبدو كل تموج على جناحين غير متماثلين أحدهما قصير وشديد الانحدار ويكون معاك*ا لاتجاه التيار أو الرياح، أما الجناح الآخر فيكون طويلا ولطيف الانحدار وهو الجانب المقابل لاتجاه التيار أو الرياح، ويمكن ملاحظة هذه العلامات على الشواطئ أو في الماساحات الصحراوية الرملية، أما علامات النيم الناتجة من فعل الموج فغالبا ما تكون مماثلة الشكل وتتميز بقممها الحادة</SPAN>
9- الشعاب أو الحواجز المرجانية Coral Reefs:

هناك وضع أو صورة أخرى للصخور الرسوبية نجدها في الطبيعة، هي عبارة عن رواسب بحرية على هيئة حواجز أو هضاب صغيرة تتكون بصفة رئيسية من كربونات الكاليسوم الذي سبق وأن أفرزته الكائنات الحية وبخاصة حيوان المرجان لتكون هياكلها الصلبة. وتسمى هذه الرواسب بالحواجز أو الشعاب المرجانية.

وتتكون هذه الشعاب عادة في المياه الضحلة لبحار المناطق الاستوائية حيث المياه دافئة وصافية. ويكون السطح العلوي لهذه الشعاب أثناء تكونها في مستوى سطح البحر.

وتعود أهمية الشعاب المرجانية إلى أن بعضها يكون محابس بترولية نظرا لمساميتها العالية التي تساعد على تجمع النفط فيها.

10- العقد الصخرية Nodules:

كثير من الطبقات الرسوبية تحتوي على درنات أو تكتلات صخرية تختلف كثيرا في تركيبها الكيميائي عن الصخر الأصلي المحيط بها. وأوضح مثال على هذه التكتلات ما نشاهده بكثرة في الطبقات الجيرية، اذ يوجد بها درنات من الصوان SiO2 قد يصل قطر الواحدة منها إلى حوالي 30 سنتيمترا.

11- الجيود Geodes:

وهي فجوات صخرية مبطنة بالبلورات وتوجد على هيئة كتل صخرية تشبه ثمرة جوز الهند.

نجد أنها مملؤة ببلورات كبيرة الحجم من معدن الكوارتز أو الكالسيت، وقد ترسبت هذه المعادن أثناء مرور المياه الجوفية المذيبة للسيليكا SiO2 أو كربونات الكالسيوم.

12- الأحافير Fossils:

غالبا ما تحتوي الصخور الرسوبية على بقايا أو آثار لكائنات حية، كانت تعيش في الأزمنة الجيولوجية القديمة، ثم ماتت ودفنت بقاياها في الصخور الرسوبية، وحافظت على تركيبها العضوي الذي يدل على نوع الكائن الحي الذي خلفها.

ومثل هذه الأحافير لا توجد إلا في الصخور الرسوبية، وأحيانا الصخور المتحولة عن أصل رسوبي، لكنها في هذه الحالة تكون مشوعة إلى حد كبير.

الصخور المتحولة

يعرف التحول بأنه التغير الذي يطرأ على صخور سابقة التكوين (نارية أو رسوبية)، نتيجة تغير الظروف الطبيعية المحيطة بالصخر من درجة الحرارة أو ضغط أو كليهما معاً ويساعد وجود الماء أو المحاليل المائية بصفة عامة على اتمام عملية التحول.

ولو رجعت إلى دورة الصخر في الطبيعة لاتضح لك أن أي صخر رسوبي أو ناري يمكن أن يتغير ليصبح صخراً متحولاً.

لذا يمكن القول أن هناك أنواعاً كثيرة جداً من الصخور المتحولة، تساوي في عددها مجموع أنواع الصخور النارية والرسوبية بل أكثر.

ويسبب التنوع الواسع في الصخور المتحولة واختلاف هذه الأنواع في معظم خواصها، صعوبات تواجه الدارسين لهذه الصخور. كما أن عدم مشاهدتنا المباشرة للطريقة التي تكونت بها هذه الصخور، قد أضافت مشكلة جديدة في وجه دراسة المختصين في علم الصخور، بعك* الصخور النارية والرسوبية التي عرفنا الكثير عن كيفية تكونها من خلال الفحص والمشاهدة المباشرة للحمم المنبثقة من فوهات البراكين، ومن دراسة الرواسب التي تجمعها الرياح أو المياه الجارية وغيرها من عوامل النقل والترسيب.

ولهذا فإن كل ما عرفناه عن الصخور المتحولة من معلومات خاصة بكيفية تكونها، قد جاء إما من دراسة تركيب هذه الصخور وبناء مكوناتها، عن طريق تكوين صخور شبيهة لهذه الصخور في المختبرات، بالاستعانة بأفران خاصة تتوفر فيها ظروف الضغط العالي والحرارة الشديدة.

وتقسم الصخور المتحولة إلى قسمين رئيسين حسب تشأتها:

أ- صخور نشأت نتيجة تداخل جسم ناري ويعرف هذا النوع من التحول بالتحول التماسي Metamorphism Contact.

ب- صخور نشأت نتيجة تعرض الصخور الأصلية لعوامل الضغط والحرارة معاً ويعرف هذا النوع من التحول باسم التحول الاقليمي Regional Metamorphism.

أنــــواع التحـــــول:

أولا: التحول بفعل الحرارة (التحول التماسي) Contact Metamorphism:

ويعرف هذا التحول أحيانا باسم التحول الحراري Thermal Metamorphism، يحدث هذا النوع من التحول في الصخور التي تتداخل فيها مادة الصهير. وعادة ما تكون مادة الصهير مصحوبة بأبخرة ومحاليل شديدة الحرارة. ويكون التأثير الحراري لهذه المواد المتداخلة على أشده في المناطق المجاورة لها، ويقل تدريجيا بعيداً عن منطقة تماس المادة المصهورة مع الصخر الأصلي، والتي يتراوح اتساعها بين عدة أمتار ومئات الأمتار.

ويتوقف هذه التأثر على كتلة مادة الصهير، ودرجة حرارتها، وكذلك على نوع الصخور المحيطة بها، فإذا كانت المادة المصهورة المتداخلة على شكل سدود صغيرة فإن التحول الناشيء عنها يكون طفيفا، أما السدود الكبيرة وكتل اللاكوليث فإنها تؤدي إلى تحول قوي واضح يمتد أثره إلى مسافات بعيدة في الصخور المحيطة بها.

ونتيجة لتأثير الحرارة وبمساعدة السوائل الموجودة في الصخور أحيانا فإن البلورات الصغيرة الموجودة في الصخر الأصلي قبل التحول تكون بلورات كبيرة متساوية ومتراصة باحكام مكونة نسيجا يعرف بـ النسيج الحبيبي Granular SheSaMonaSheSaMonaSheSaMonaSheSaMonaure وكلما زادت درجة التحول زاد حجم بلوراته وتعرف هذه العملية باسم إعادة التبلر Recrystallization.

ومن أهم الصخور المتحولة بالحرارة:

1- صخر هورنفلس Hornfels:

وهو صخر ناتج عن التحول الحراري للصخور الطينية، ويتميز بنسيج حبيبي دقيق الحبيبات.

2- الرخام Marble:

الرخام صخر متحول عن صخر جيري، وهو صخر متبلر، ونسيجة حبيبي يتكون من حبيبات الكالسيت. وقد تكون الحبيبات صغيرة جداً لدرجة لا يمكن تمييزها بالعين المجردة، وقد تكون كبيرة خشنة. وصلادة الرخام منخفضة، ولونه أبيض إذا كان نقيا، ولكنه قد يبدو في ألوان مختلفة ((الرصاصي - الأخضر - الأحمر - الأسود)) لاحتوائه على شوائب مختلفة.

3- صخر الكوارتزايت Quartzite:

يتكون هذه الصخر من تحول معدن الكوارتز في الصخور الرملية تحولا حراريا بالانصهار الجزئي لحبيبات الكوارتز وصخر الكوارتزايت شديد الصلادة، ولونه أبيض مصفر إذا كان نقيا ونسيجة حبيبي، وحبيباته متوسط الحجم ومتراصة باحكام بواسطة مادة لاحمة بينها.

ثانيا - التحول بفعل الضغط والحرارة معا (تحول اقليمي) Regional Metamorphism:

ينشأ هذا التحول تغير صخور سابقة التكوين في مناطق شاسعة تحت تأثير الضغط العالي المصحوب بارتفاع درجة الحرارة، والناتج من حركات القشرة الأرضية البانية للجبال والقارات. ويكون ترتيب المعادن المكونة للصخر بفعل الضغط والحرارة معا في نظام يناسب الظروف الجديدة وقد يكون التحول من الشدة والعنف بدرجة تؤدي إلى زوال معالم الصخر الأصلي تماما فقد تتفتت أو تتك*ر بعض المكونات المعدنية وأحيانا قد يعاد تبلرها من جديد ويكون تبلرها الجديد بحيث تشغل البلورات أقل حيز ممكن بتأثير الضغط الواقع عليها وينتج عن هذا الترتيب تجمع المعادن للصخر على هيئة طبقات رقيقة أو شرائط أو على شكل ورقات أو رقائق متوازية ومتعامدة مع اتجاه الضغط حيث تظهر بلورات المعدن الواحد مرتبة في صفوف أو صفائح متوازية متصلة أو متقطعة ومتبادلة مع صفائح بلورات المعادن الأخرى ويعرف هذا النسيج باسم التورق Foliation.

ومن الصخور المتحولة التي تكونت بهذه الطريقة:

1- الاردواز Slate:

وهو صخر متحول عن صخور الطفل، نتيجة ضغط مرتفع وحرارة منخفضة نسبيا، ويعرف التورق في هذه الحالة باسم التشقق Cleavage ويتميز بأنه يمكن فصله إلى ألواحرقيقة تتكون من حبيبات دقيقة من مواد طينية، أي أنه يتشقق بسهولة، وينتج عن هذا التشقق صفائح وألواح رقيقة وكبيرة المساحة.
ويختلف لون الاردواز من الأسود إلى الرمادي والأحمر والأخضر نتيجة لاحتوائه على شوائب كربونية أو حديدية.
وصخر الاردواز من الصخور الشائعة في القشرة الأرضية، ويستعمل في أعمال البناء كألواح كبيرة في السقوف.

2- صخر الشيست Schist:

صخر متحول عن صخور نارية أو رسوبية بفعل الضغط والحرارة ويتميز بحجم متوسط الحبيبات ويتكون من صفائح رقيقة متشابهة في تركيبها المعدني، ومتصله وغير متقطعة. وتتكون هذه الصفائح من معادن قشرية مثل الميكا والتالك، أو منشورية مثل الهورنبلند، وتحصر هذه الصفائح فيما بينها حبيبات دقيقة متبلرة من معادن أخرى مثل الكوارتز. ويعرف التورق في هذه الصخور باسم النسيج الشستي

 

منقول للافادة 

محمد حسان  

انفجار رائع للنجوم

انفجار رائع للنجوم

في كل ظاهرة كونية هناك معجزة تشهد على دقة صنع الله، وعظمة خلقه، وتشهد أيضاً على إعجاز هذا الكتاب الكريم.

تمكن فريق من علماء الفلك من تصوير وتسجيل اللحظات الأولى لقيام نجم عملاق في الفضاء بتفجير نفسه والتشرذم إلى أشلاء. وبعد عشرات السنين من المحاولة استطاع هؤلاء استخدام منظار متطور لمراقبة ذلك الحدث المثير. ولم يكن بإمكان العلماء في السابق دراسة هذه النجوم المتفجرة والتي يطلق عليها اسم "سوبر نوفا" إلا بعد أيام من انفجارها.
وتظهر نتائج البحث التي نشرت في مجلة الطبيعة Nature أنه في خلال ساعتين من حدوث الانفجار كانت كرة عملاقة ملتهبة تقذف بالركام المشع في أنحاء الفضاء. والنجوم المتفجرة أو "السوبرنوفا" هي من أبدع الأحداث التي يمكن أن تحدث في الفضاء، وتعادل الطاقة التي يولدها النجم المنفجر إنتاج تريليونات من القنابل النووية تم تفجيرها في نفس اللحظة.
وتتكون هذه النجوم حين تنفق الطاقة لدى أحد النجوم العملاقة ـ وتفوق كتلته ثمانية أضعاف كتلة الشمس فيتهاوى ليشكل كتلة ساخنة يطلق عليها اسم النجم النيوتروني. ويمكن بسبب الضوء الباهر الذي تشعه رؤية هذه النجوم من أكوان بعيدة.
إلا أنه لا يمكن رؤية هذه الإشعاعات إلا بعد ساعات أو أيام من الانفجار، وبالتالي لا يعرف الكثير عن اللحظات الأولى للسوبرنوفا. ويقول علماء الفلك إن دراسة هذه النجوم جزء من معرفة كيفية نشوئنا، لأن هذه الانفجارات الضخمة أنتجت العديد من المعادن الثقيلة التي تتكون منها الكواكب.


يقول فريق العلماء الذي سجل هذه الحادثة الفريدة إنها ستساعد في سد الثغرات في المعلومات المتوفرة عن خصائص النجوم الضخمة ومولد نجوم النيوترون والثقوب السوداء وتأثير النجوم على البيئة.


صورة لانفجار نجم عرضته وكالة الفضاء الأمريكية ناسا، وهذه الصورة استخدم فيها العلماء الأجهزة التي تعمل بالأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء، لالتقاط إشارات الانفجار والأمواج الناتجة عنه.
وبعد هذه الدراسة نقول إن الله تعالى جعل الكون مليئاً بالحركة والمشاهد المثيرة والانفجارات ليدلنا على عظمة الخالق تبارك وتعالى، ولندرك أن الكون ليس أبدياً كما كان الاعتقاد السائد، إنما كل شيء له بداية ونهاية.
فانفجار النجوم حدثنا عنه القرآن في آية عظيمة قال فيها رب العزة جل جلاله: (وَالنَّجْمِ إِذَا هَوَى * مَا ضَلَّ صَاحِبُكُمْ وَمَا غَوَى * وَمَا يَنْطِقُ عَنِ الْهَوَى * إِنْ هُوَ إِلَّا وَحْيٌ يُوحَى) [النجم: 1-4]. وكأن الله عز وجل يريد أن يقول لكل ملحد: كما أنك ترى انفجار النجوم وانتهاء حياتها، ومن ثم ولادة حياة جديدة لنجوم أخرى (مثل الثقوب السوداء).. لابد أن تدرك أن لكل شيء نهاية، وأن الله قادر على إعادة الخلق، وأن الله هو من حدثكم عن هذه الظاهرة –انفجار النجوم – بل وأقسم بها فقال: (وَالنَّجْمِ إِذَا هَوَى)، وهذا يثبت أن النبي على حق!
ويقول العلماء إن هذه الانفجارات ساعدت على تشكل الحديد الذي تم قذفه على شكل نيازك اصطدمت بالأرض واستقرت في باطنها، ولذلك فإن الحديد جاء من مسافات بعيدة من السماء، وهنا نتذكر آية كريمة تؤكد هذه الحقيقة – حقيقة إنزال الحديد من السماء- يقول تعالى: (وَأَنْزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأْسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ وَلِيَعْلَمَ اللَّهُ مَنْ يَنْصُرُهُ وَرُسُلَهُ بِالْغَيْبِ إِنَّ اللَّهَ قَوِيٌّ عَزِيزٌ) [الحديد: 25]، وعلى الرغم من انتقادات الملحدين، ستبقى هذه الآية من آيات الإعجاز العلمي.
وذلك لسبب بسيط: لو كان النبي صلى الله عليه وسلم هو من ألَّف القرآن، إذاً من أين جاء بهذا العلم؟ ومَن الذي علَّمه هذه الحقائق العلمية قبل أن يكتشفها العلماء بأربعة عشر قرناً؟ إنه الله تعالى الذي وصف نبيَّه بأنه: (وَمَا يَنْطِقُ عَنِ الْهَوَى).

 

منقول للافادة 

محمد حسان

ظاهرة الشفق و سرعة الضوء ( الاعجاز العلمى فى القران )

ظاهرة الشفق و سرعة الضوء

الشفق فى القرآن الكريم

جاء فى تفسير القرطبى فى تفسير الايه " فلا أقسم بالشفق " سورة الإنشقاق 16
أي بالحمرة التي تكون عند مغيب الشمس حتى تأتي صلاة العشاء الآخرة. قال أشهب وعبدالله بن الحكم ويحيى بن يحيى وغيرهم, كثير عددهم عن مالك: الشفق الحمرة التي في المغرب, فإذا ذهبت الحمرة فقد خرجت من وقت المغرب ووجبت صلاة العشاء. وروى بن وهب قال: أخبرني غير واحد عن علي ابن أبي طالب ومعاذ بن جبل وعبادة بن الصامت وشداد بن أوس وأبي هريرة: أن الشفق الحمرة, وبه قال مالك بن أنس. وذكر غير ابن وهب من الصحابة: عمر وابن عمر وابن مسعود وابن عباس وأنسا وأبا قتادة وجابر بن عبدالله وابن الزبير, ومن التابعين: سعيد بن جبير, وابن المسيب وطاوس, وعبدالله بن دينار, والزهري, وقال به من الفقهاء الأوزاعي ومالك والشافعي وأبو يوسف وأبو ثور وأبو عبيدة وأحمد وإسحاق وقيل: هو البياض; روي ذلك عن ابن عباس وأبي هريرة أيضا وعمر بن عبدالعزيز والأوزاعي وأبي حنيفة في إحدى الروايتين عنه. وروى أسد بن عمرو أنه رجع عنه. وروي عن ابن عمر أيضا أنه البياض والاختيار الأول; لأن أكثر الصحابة والتابعين والفقهاء عليه, ولأن شواهد كلام العرب والاشتقاق والسنة تشهد له. قال الفراء: سمعت بعض العرب يقول لثوب عليه مصبوغ: كأنه الشفق وكان أحمر, فهذا شاهد للحمرة; وقال الشاعر:
وأحمر اللون كمحمر الشفق
وقال آخر:

قم يا غلام أعني غير مرتبك * على الزمان بكأس حشوها شفق

ويقال للمغرة الشفق. وفي الصحاح: الشفق بقية ضوء الشمس وحمرتها في أول الليل إلى قريب من العتمة. قال الخليل: الشفق: الحمرة, من غروب الشمس إلى وقت العشاء الآخرة, إذا ذهب قيل: غاب الشفق. ثم قيل: أصل الكلمة من رقة الشيء; يقال: شيء شفق أي لا تماسك له لرقته. واشفق عليه. أي رق قلبه عليه, والشفقة: الأسم من الإشفاق, وهو رقة القلب, وكذلك الشفق; قال الشاعر:

تهوى حياتي وأهوى موتها شفقا * والموت أكرم نزال على الحرم

فالشفق: بقية ضوء الشمس وحمرتها فكأن تلك الرقة عن ضوء الشمس. وزعم الحكماء أن البياض لا يغيب أصلا. وقال الخليل: صعدت منارة الإسكندرية فرمقت البياض, فرأيته يتردد من أفق إلى أفق ولم أره يغيب. وقال ابن أبي أويس: رأيته يتمادى إلى طلوع الفجر قال علماؤنا: فلما لم يتحدد وقته سقط اعتباره. وفي سنن أبي داود عن النعمان بن بشير قال: أنا أعلمكم بوقت صلاة العشاء الآخرة; كان النبي صلى الله عليه وسلم يصليها لسقوط القمر الثالثة. وهذا تحديد, ثم الحكم معلق بأول الأسم. لا يقال: فينقض عليكم بالفجر الأول, فإنا نقول الفجر الأول لا يتعلق به حكم من صلاة ولا إمساك; لأن النبي صلى الله عليه وسلم بين الفجر بقوله وفعله فقال: "وليس الفجر أن تقول هكذا - فرفع يده إلى فوق - ولكن الفجر أن تقول هكذا وبسطها" وقد مضى بيانه في آية الصيام من سورة "البقرة", فلا معنى للإعادة.
وقال مجاهد: الشفق: النهار كله ألا تراه قال "والليل وما وسق" وقال عكرمة: ما بقي من النهار. والشفق أيضا: الرديء من الأشياء; يقال: عطاء مشفق أي مقلل قال الكميت:

ملك أغر من الملوك تحلبت * للسائلين يداه غير مشفق

وجاء فى سنن النسائى كتاب المواقيت
أَخْبَرَنَا الْحُسَيْنُ بْنُ حُرَيْثٍ قَالَ أَنْبَأَنَا الْفَضْلُ بْنُ مُوسَى عَنْ مُحَمَّدِ بْنِ عَمْرٍو عَنْ أَبِي سَلَمَةَ عَنْ أَبِي هُرَيْرَةَ قَالَ قَالَ رَسُولُ اللَّهِ صَلَّى اللَّهم عَلَيْهِ وَسَلَّمَ هَذَا جِبْرِيلُ عَلَيْهِ السَّلَام جَاءَكُمْ يُعَلِّمُكُمْ دِينَكُمْ فَصَلَّى الصُّبْحَ حِينَ طَلَعَ الْفَجْرُ وَصَلَّى الظُّهْرَ حِينَ زَاغَتِ الشَّمْسُ ثُمَّ صَلَّى الْعَصْرَ حِينَ رَأَى الظِّلَّ مِثْلَهُ ثُمَّ صَلَّى الْمَغْرِبَ حِينَ غَرَبَتِ الشَّمْسُ وَحَلَّ فِطْرُ الصَّائِمِ ثُمَّ صَلَّى الْعِشَاءَ حِينَ ذَهَبَ شَفَقُ اللَّيْلِ ثُمَّ جَاءَهُ الْغَدَ فَصَلَّى بِهِ الصُّبْحَ حِينَ أَسْفَرَ قَلِيلًا ثُمَّ صَلَّى بِهِ الظُّهْرَ حِينَ كَانَ الظِّلُّ مِثْلَهُ ثُمَّ صَلَّى الْعَصْرَ حِينَ كَانَ الظِّلُّ مِثْلَيْهِ ثُمَّ صَلَّى الْمَغْرِبَ بِوَقْتٍ وَاحِدٍ حِينَ غَرَبَتِ الشَّمْسُ وَحَلَّ فِطْرُ الصَّائِمِ ثُمَّ صَلَّى الْعِشَاءَ حِينَ ذَهَبَ سَاعَةٌ مِنَ اللَّيْلِ ثُمَّ قَالَ الصَّلَاةُ مَا بَيْنَ صَلَاتِكَ أَمْسِ وَصَلَاتِكَ الْيَوْمَ *


وجاء فى صحيح مسلم

حَدَّثَنَا أَبُو غَسَّانَ الْمِسْمَعِيُّ وَمُحَمَّدُ بْنُ الْمُثَنَّى قَالَا حَدَّثَنَا مُعَاذٌ وَهُوَ ابْنُ هِشَامٍ حَدَّثَنِي أَبِي عَنْ قَتَادَةَ عَنْ أَبِي أَيُّوبَ عَنْ عَبْدِ اللَّهِ بْنِ عَمْرٍو أَنَّ نَبِيَّ اللَّهِ صَلَّى اللَّهم عَلَيْهِ وَسَلَّمَ قَالَ إِذَا صَلَّيْتُمُ الْفَجْرَ فَإِنَّهُ وَقْتٌ إِلَى أَنْ يَطْلُعَ قَرْنُ الشَّمْسِ الْأَوَّلُ ثُمَّ إِذَا صَلَّيْتُمُ الظُّهْرَ فَإِنَّهُ وَقْتٌ إِلَى أَنْ يَحْضُرَ الْعَصْرُ فَإِذَا صَلَّيْتُمُ الْعَصْرَ فَإِنَّهُ وَقْتٌ إِلَى أَنْ تَصْفَرَّ الشَّمْسُ فَإِذَا صَلَّيْتُمُ الْمَغْرِبَ فَإِنَّهُ وَقْتٌ إِلَى أَنْ يَسْقُطَ الشَّفَقُ فَإِذَا صَلَّيْتُمُ الْعِشَاءَ فَإِنَّهُ وَقْتٌ إِلَى نِصْفِ اللَّيْلِ *

وجاء أيضاً
و حَدَّثَنِي أَحْمَدُ بْنُ يُوسُفَ الْأَزْدِيُّ حَدَّثَنَا عُمَرُ بْنُ عَبْدِ اللَّهِ بْنِ رَزِينٍ حَدَّثَنَا إِبْرَاهِيمُ يَعْنِي ابْنَ طَهْمَانَ عَنِ الْحَجَّاجِ وَهُوَ ابْنُ حَجَّاجٍ عَنْ قَتَادَةَ عَنْ أَبِي أَيُّوبَ عَنْ عَبْدِ اللَّهِ بْنِ عَمْرِو بْنِ الْعَاصِ أَنَّهُ قَالَ سُئِلَ رَسُولُ اللَّهِ صَلَّى اللَّهم عَلَيْهِ وَسَلَّمَ عَنْ وَقْتِ الصَّلَوَاتِ فَقَالَ وَقْتُ صَلَاةِ الْفَجْرِ مَا لَمْ يَطْلُعْ قَرْنُ الشَّمْسِ الْأَوَّلُ وَوَقْتُ صَلَاةِ الظُّهْرِ إِذَا زَالَتِ الشَّمْسُ عَنْ بَطْنِ السَّمَاءِ مَا لَمْ يَحْضُرِ الْعَصْرُ وَوَقْتُ صَلَاةِ الْعَصْرِ مَا لَمْ تَصْفَرَّ الشَّمْسُ وَيَسْقُطْ قَرْنُهَا الْأَوَّلُ وَوَقْتُ صَلَاةِ الْمَغْرِبِ إِذَا غَابَتِ الشَّمْسُ مَا لَمْ يَسْقُطِ الشَّفَقُ وَوَقْتُ صَلَاةِ الْعِشَاءِ إِلَى نِصْفِ اللَّيْلِ *

قد أقتضت حكمته سبحانه وتعالى أن يكون تحديد مواقيت الصلاة عموماً مرتبطاً بعلامات وظواهر فلكية ومن هذة الظواهر ظاهرة الشفق التى هى اساس تحديد مواقيت الصلاة لكل من العشاء والفجر .
فوقت صلاة العشاء يبدأ من وقت غياب الشفق الأحمر ووقت صلاة الفجر يبدأ من ظهور البياض المنتشر عرضاً فى الأفق وهو الشفق البيض .
فبعد غروب الشمس مباشرة تحت الأفق فإن الأشعة المباشرة لا تصل للراصد ولكنها تمر فى الغلاف الجوى وتنعكس على جزئياته فى جميع الإتجاهات وينتج عن ذلك الضوء المنتشر الذى يصل إلى الراصد طالما أن الضوء المنتشر من أشعة الشمس يمر فى الغلاف الجوى فى منطقة فوق أفق الراصد ويسمى هذا الضوء المنتشر الذى يضىء الأفق الغربى بعد غروب الشمس بالشفق ونتيجة لمرور الضوء المنتشر فى المنطقة الغربية من سطح الأرض والتى تحتوى على نسبة عالية من بخار الماء والشوائب فإن الأشعة الضوئية تتناثر خاصة الأشعة ذات ذات الأطوال القصيرة ولا يصل إلينا إلا الأشعة ذات الأطوال الكبيرة نسبياً ( الأحمر والألوان القريبة منه ) فيظهر الضوء بلون أحمر أو أحمر مصفر ويسمى بالشفق الأحمر وتظل الشمس تنخفض تحت الأفق حتى يأتى الضوء المنتشر من منطقة بعيده عن الطبقة ذات الرطوبة العالية فيصبح الضوء بلون أبيض ويسمى بالشفق البيض وضوء الشفق يقل بالتدريج من لحظة غروب الشمس حتى غياب الشفق الأحمر ثم البيض . ولا نعنى بغياب الشفق إنتهاء الضوء نهائياً بل عدم تمييزه بالنسبة لما حوله أى عدم تمييز حد فاصل بينه وبين الطبقة التى فوقه .
وقبل شروق الشمس تتكرر ظاهرة الشفق ولكن بترتيب عكسى أى يظهر الشفق الأبيض أولاً وهو الضوء الأبيض المنتشر فى الأفق جهة الشرق وهو ما يسمى بالفجر ثم يظهر الشفق الأحمر ثم تشرق الشمس .
ومدة مكث الشفق تختلف حسب خط عرض المكان إذ تزيد مدة الشفق كلما زادت قيمة خط العرض شمالاً أو جنوباً فالمدة أقل ما يمكن على خط الإستواء وتزيد كلما إتجهنا شمالاً أو جنوباً كذلك تختلف مدة الشفق بإختلاف الميل الإستوائى للشمس الذى يتغير على مدار السنة .
ولحساب وقت صلاة العشاء فإنه يلزم تحديد زاوية إنخفاض مركز الشمس تحت الأفق فى لحظة غياب الشفق الأحمر عرباً كما إنه لحساب وقت صلاة الفجر فإنه يلزم تحديد زاوية إنخفاض مركز الشمس تحت الأفق من لحظة ظهور الشفق الأبيض شرقاً .
من موقع : جمعية الفلك بالقطيف

الإعجاز في الكون
القرآن يحدد سرعة الضوء
لقد حدد القرآن الكريم سرعة الضوء قبل العلم بأربعة عشر قرناً! ففي قوله تعالى: (يُدَبِّرُ الْأَمْرَ مِنَ السَّمَاءِ إِلَى الْأَرْضِ ثُمَّ يَعْرُجُ إِلَيْهِ فِي يَوْمٍ كَانَ مِقْدَارُهُ أَلْفَ سَنَةٍ مِمَّا تَعُدُّونَ) [السجدة: 5]. في هذه الآية يكمن سرّ سرعة الضوء، فقد قام الدكتور منصور حسب النبي رحمه الله تعالى وأسكنه فسيح جناته بحساب السنة القمرية الحقيقية وما يقطعه القمر خلال سنة كاملة، ثم قام بحساب ما يقطعه القمر في ألف سنة. ثم قسم هذه المسافة على مدة يوم واحد، فكانت النتيجة هي سرعة الضوء!!

المصدر :موسوعة الإعجاز العلمي في القرآن والسنة

 

منقول للافادة من موقع النخبة  

محمد حسان

التلوث المائى

مقدمة 

الماء مثل الهواء يعتبر أحد المكونات الضرورية للحياة على الكرة الأرضية فهو ضروري للإنسان والحيوان والنبات على حد سواء، ويشكل الماء ما يقارب 80% من مساحة الكرة الأرضية وهو المكون الأساسي للكائنات الحية وقد وصفه سبحانه وتعالى حيث قال : } وجعلنا من الماء كل شيء حي {.

تتنفس الكائنات البحرية الحية الأكسجين الذائب في الماء، لذلك فإنه لابد من المحافظة على تركيزه في الماء. ويتم ذلك عن طريق المحافظة على عدم تلوث مياه المسطحات المائية سواءً مياه الأنهار أو البحيرات أو البحار أو المحيطات لما للملوثات سواء الكيميائية أو الكائنات الحية الدقيقة من أثر فعال في تقليل كمية الأكسجين في هذه المسطحات المائية مما يهدد الحياة البحرية لذلك كان لابد من الاهتمام بدراسة مصادر تلوث المسطحات المائية وطرق مكافحته.

والتلوث من أهم المشكلات والمعوقات التي تواجه الكائنات الحية وفي مقدمتها الإنسان، وغالباً ما يحدث التلوث عن طريق الإنسان ذاته، كيف لا ؟ والإنسان هو السبب المباشر في الدخان والغازات التي تطلقها المصانع إلى الهواء الجوي، وهو الذي يقوم برمي نفايات المصانع والمعامل التي يستخدمها للشرب. لذلك فإن الإنسان يهدد حياته وحياة الكائنات الحية التي تعيش معه في نفس البيئة، فيجب على الإنسان أن يتنبه إلى أنه بسبب هذه الملوثات التي يطلقها ولا يلقي لها بالاً قد يتسبب في حدوث كوارث له أو للكائنات الحية من حوله – لا سمح الله – فمما سبق يمكن أن نستشف تعريفاً عاماً للتلوث على أنه (عبارة عن دخول كميات كبيرة من عناصر غريبة للبيئة المحلية).

والتلوث كلمة جامعة لأنواع عدة (أنواع التلوث) ولكننا في هذا البحث سوف نقتصر على نوع واحد فقط، ألا وهو التلوث المائي، حيث هو من الأهمية بمكان فإن الماء هو سر الحياة وصدق الله حينما قال في محكم التنزيل : } وجعلنا من الماء كل شيء حي {.

وسوف نطرق هذا الموضوع في بضع صفحات سائلاً المولى عز وجل أن ينفع بهذا البحث كاتبه وقارئه وأن ينال استحسان الجميع وعلى الله وحده اعتمادي وإليه وجهتي واستنادي.

التلوث المائي

تلوث الماء ( هو كل تغير في الصفات الطبيعية والكيماوية، والبيولوجية للماء، مما يجعله عائقاً للاستخدامات المشروعة منه).

وعندما يطلق تلوث الماء يجب التنبه إلى أن الماء لا يمكن أن يكون في صورة نقية تماماً، لكن المقصود من تلوث الماء مدى خطورته على الغرض من استخدامه، فالماء الذي يستخدم للشرب قد يعتبر ملوثاً لكنه عند استخدامه للأغراض الأخرى كالمصانع فنعتبره غير ملوث، كذلك الماء الصالح للشرب يعتبر ملوثاً عند استخدامه لبعض الصناعات الكهربائية إذاً فمفهوم تلوث الماء مفهوم نسبي يخلف باختلاف الاستخدامات المناطة منه.

مصادر تلوث الماء :

لعل أهم مصادر تلوث الماء هو تدفق مياه المجاري والمخلفات والمياه الصناعية والبترول إلى المسطحات المائية كما أن المبيدات الكيميائية ونفايات المصانع وملوثات الهواء تصل إلى المسطحات المائية عن طريق مياه الأمطار أو الرياح عند ملامستها لسطح الماء. ولعل القاسم المشترك بين هذه الملوثات هو تأثيرها على تركيز الأكسجين في الماء ويتم ذلك عن طريق نمو الكائنات المائية الدقيقة مثل البكتريا في المياه الملوثة بمياه المجاري حيث تستهلك هذه الكائنات الأكسجين المذاب في الماء لتكسير المواد الكيميائية العضوية الملوثة للماء مما يؤثر على تركيز الأكسجين في الماء ويهدد الحياة البحرية. كما أن الملوثات الكيميائية السامة مثل العناصر الثقيلة والمبيدات وغيرها تصل إلى الكائنات الحية مثل الأسماك والنبات مما يؤثر على نموها وتكاثرها وكذلك تؤثر على الإنسان المستهلك النهائي لهذه الكائنات، هذا بالإضافة إلى الأخطار المباشرة على الإنسان من تعرض مياه الشرب للتلوث سواء بالكائنات الحية الدقيقة أو بالكيميائيات السامة.

وفيما يلي أهم مصادر تلوث المياه :

1 – البترول (النفط) :

مع زيادة إنتاج البترول وتصديره فإن المسطحات المائية التي تمر من خلالها ناقلات البترول تؤدي إلى تلوثها إما عن طريق الحوادث التي تتعرض لها تلك الناقلات مما يؤدي إلى تسرب البترول أو إلى إلقاء الماء الموجود في مستودعات الاستقرار للناقلات والذي يحمل كميات من البترول. وبذلك تعتبر ناقلات البترول من أخطر مسببات تلوث البحار والمحيطات حيث أنه بعد إفراغ حمولتها من البترول ومنتجاته فإنها تملأ خزاناتها بماء البحر لتستعمله كثقل لحفظ توازنها، وعند مغادرتها الميناء، تفرغ حمولتها من هذا الماء الملوث بالبترول في البحر، وتدل الدراسات على أن ناقلات البترول تلقي بحوالي 1% من حمولتها من البترول ومنتجاته في البحر. وبذلك فإن ما يلقى في البحار يومياً يقارب عشرين ألف طن من البترول ومنتجاته، بالإضافة إلى ذلك فإن مصافي البترول تلقي المياه المستهلكة في عمليات التكرير في المسطحات المائية، كما أن التنقيب وإنتاج البترول في عرض البحر يعتبر أحد مصادر التلوث، كما حدث من تسرب البترول من آبار النوروز التي سببت بقع زيت كبيرة في مياه الخليج العربي عام 1403هـ وذلك أثناء الحرب العراقية الإيرانية.

يشكل البترول المتسرب إلى المسطحات المائية طبقة رقيقة. حيث تدل الدراسات بأن الطن الواحد من البترول يغطي مساحة قدرها 12 كيلو متر مربع، وهذا يؤدي إلى تسمم بعض الطيور البحرية مباشرة، كما تتعرض الكائنات البحرية الأخرى إلى أخطار جسيمة سببها قلة تركيز الأكسجين في الماء. حيث أن هذه الطبقة البترولية تمنع الأكسجين الجوي من الوصول إلى الماء، مما يقلل نسبة الأكسجين في الماء، كما أن جزءاً من الأكسجين، المذاب فيه يستهلك في أكسدة هذه الطبقة البترولية، وهذا يؤثر على الحياة البحرية.

2 – مياه المجاري :

إن قذف مياه المجاري في المسطحات المائية يعتبر ولا شك من أكبر مصادر تلوث الماء وذلك لما تحمله هذه المياه من مواد عضوية تساعد على نمو الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتريا المسببة للأمراض، كما أن وجود هذه المواد العضوية يستهلك جزءاً من الأكسجين المذاب في الماء عن طريق أكسدة هذه المواد في وجود البكتريا التي تساعد على حدوث الأكسدة. وهذا يؤثر على الكائنات المائية الحية من أسماك ونبات، ومن المعروف أن الحد الأدنى لبقاء الكائنات المائية حية إذا كان الماء يحتوي على 3 إلى 4 أجزاء في المليون من الأكسجين المذاب، لذلك إذا استطعنا أن نحافظ على هذه النسبة من الأكسجين فإنه لا خوف من تلوث الماء. الجدير بالذكر أن المسطحات المائية تستطيع تعويض الأكسجين من الغلاف الجوي، بفعل الرياح والأمواج، ولكن إذا كان وصول مياه المجاري إلى المسطحات المائية يفوق قدرة الماء على الحصول على الأكسجين فإنه يحــدث نقص في تركيز الأكسجين ومن ثم حــدوث التلوث وتعرض الكائنات المائية الحية للخطر.

وحيث أن الكائنات المائية الدقيقة مثل البكتريا المؤكسدة تستخدم الأكسجين المذاب في الماء لتكسير المواد العضوية وتحليلها، فإنه إذا قلت كمية الأكسجين المذاب في الماء إلى درجة كبيرة يؤدي إلى ضعف الكائنات الدقيقة المسئولة عن تحلل المواد العضوية الموجودة في مياه المجاري مما يؤدي إلى فقد قدرتها على التكسير السليم مما يؤدي إلى تكسير هذه المواد إلى نواتج ضارة وبالتالي يتعفن الماء وينبعث منه روائح كريهة تشتمل على غاز كبريتيد الهيدروجين.

بالإضافة إلى ذلك فإن مياه المجاري تحتوي على كثير من المخلفات الكيميائية مثل المنظفات والصابون وغيرها، وقد اتضح أن بعض المنظفات يحدث رغاوي في مياه المجاري والأنهار يصعب تحللها بيولوجياً الأمر الذي يؤدي إلى تلوث المسطحات المائية بشكل واضح بالإضافة إلى ذلك فهي سامة للكائنات البحرية الحية.

هذا ويجري الاتجاه حالياً للتخلص من مشكلة مياه المجاري نهائياً وذلك بتنقيتها ومعالجتها مما يؤدي إلى الاستفادة من مياهها المعالجة في ري المزارع وكذلك يستفاد من السماد المتخلف أيضاً في الزراعة.

3 – المبيدات :

للمبيدات أهمية كبيرة في زيادة كفاءة الإنتاج الزراعي وتتمثل في القضاء على الحشرات والفطريات والأعشاب الضارة، كما أن لهذه المبيدات آثاراً سيئة على تلوث البيئة سواء الهواء أو الماء. فبعد رش النباتات بهذه المبيدات فإنها تصل إلى المسطحات المائية عن طريق مياه الأمطار ومجاري الصرف، بالإضافة إلى ذلك فإن هذه المبيدات وخاصة المبيدات الحشرية تصل إلى المسطحات المائية مباشرة عند رش البحيرات أو الأنهار للقضاء على الحشرات، كما تصل إلى المسطحات المائية عن طريق الأمطار أو الرياح بعد رش الهواء للقضاء على الحشرات.

عند وصول هذه المبيدات إلى المسطحات المائية فإن ذلك يؤثر على الكائنات البحرية الحية سواءً الحيوانية أو النباتية كما يؤثر على الطيور المائية، وقد أثبتت الدراسات وجود هذه المبيدات في خلايا الكائنات البحرية الحية مما يؤدي في بعض الأحيان إلى موت هذه الكائنات. ولقد امتد أثرها إلى الإنسان الذي يتناول هذه الكائنات وخاصة الأسماك، كما أن هذه المبيدات قد تسبب ضرراً مباشراً للإنسان من جراء تناول المواد الغذائية (النباتات) التي رشت بهذه المبيدات.

4 – الأمطار الحمضية :

إن المكونين الرئيسيين للأمطار الحمضية هما حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وهما يتكونان من أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين في وجود الماء، وتتكون هذه الأكاسيد على شكل غازات تصدر من المخلفات الصناعية ومن احتراق الوقود احتراقاً غير كامل كما يحدث في عوادم السيارات والمصانع ومحطات الكهرباء.

هذا وقد تسبب الأمطار الحمضية تغير الرقم الهيدروجيني _ph (يعبر عن تركيز البروتون أو الحمض) في المسطحات المائية مما يؤثر على الكائنات المائية الحية حيث يؤدي في بعض الأحيان إلى موت هذه الكائنــات، إضافـة إلى الأضـرار التي تسببها الأمطـار الحمضـية على النبــاتات البــرية وفي تآكل مـواد البناء والمعادن.

5 - المياه الصناعية :

يقصد بالمياه الصناعية، المياه التي تستخدم للتبريد في المصانع ومحطات توليد الطاقة الكهربية والمحطات النووية، ولا شك بأن تسرب مياه مرتفعة الحرارة إلى الأنهار أو البحار سوف يؤثر على الكائنات البحرية الحية وذلك لأن الماء الساخن يحتوي على كمية أقل من الأكسجين، كما أن ارتفاع درجة حرارة الماء يؤثر تأثيراً مباشراً على الكائنات البحرية حيث أن بعضها لا يلائمها المياه الدافئة. هذا بالإضافة إلى ما قد تحتويه المياه الصناعية من مواد كيمائية كمخلفات صناعية ملوثة للبيئة. لذلك فلابد من تحويل المياه الصناعية إلى حلقات مغلقة لا تصب في المسطحات المائية وتلوثها.

6 – المعادن الثقيلة :

تصل مركبات المعادن الثقيلة إلى المسطحات المائية عن طريق المبيدات المحتوية على المعادن الثقيلة وكذلك عن طريق المخلفات الصناعية ومخلفات الوقود الناتجة من المصانع أو وسائل النقل، بالإضافة إلى ما يصل إلى المسطحات المائية من معادن ثقيلة مصدرها طبيعي وذلك من البراكين، كما أن الصخور والتربة يحتويان على أملاح المعادن الثقيلة، وعند تعرضها للظروف الجوية المختلفة ونزول المطر فإن كاتيونات هذه المعادن تتحرر وتلوث المسطحات المائية، ومن أخطر مركبات المعادن الثقيلة والتي تنتشر بشكل واسع هي كل من مركبات الزئبق والرصاص والكادميوم والنحاس والكروم والكوبلت والنيكل والزنك والزرنيخ والبيريليوم.

وتختلف العناصر الثقيلة عن غيرها من الملوثات بأن معظمها له الصفة التراكمية. حيث يتراكم في أجسام الحيوانات المائية مثل الأسماك والطيور المائية وفي أجزاء النباتات المختلفة حتى يصل إلى تراكيز عالية، عندها تبدأ آثار التسمم بالمعادن الثقيلة في الظهور مما يهدد بقاء هذه الكائنات، كما أن مركبات هذه المعادن الثقيلة تصل إلى الإنسان عن طريق تناوله الأسماك التي تحتوي خلاياها على مركبات هذه المعادن.

أنواع الملوثات المائية :

هناك ثلاث أنواع من الملوثات المائية هي الملوثات الفيزيائية، الكيميائية، البيولوجية.

1 – الملوثات الفيزيائية (الطبيعية) : هي كل ما يضاف إلى الماء من الطبيعة ويمكن إزالته بطرق معالجة الصفات الطبيعية للماء المذكورة سابقاً، وتسبب هذه الملوثات في تغيير طعم ولون ورائحة الماء، وتتكون هذه الملوثات من تخلف وترسب المواد العالقة في الماء.

2 – الملوثات الكيميائية : فإما أن تكون عضوية الأصل أو غير عضوية، ومن أمثلة الملوثات غير العضوية : الحديد والمنجنيز والخارصين والنحاس والكالسيوم والمغنسيوم، ويجب أن يكون تركيز هذه المواد عند حد معين يعتمد على حسب نوعية استعمال الماء للأغراض المختلفة، وللملوثات الكيميائية العضوية أنواع مختلفة أهمها الفينولات ومشتقاتها ومخلفات المبيدات الحشرية، والمنظفات الصناعية والمركبات العضوية الأخرى القابلة للتكسر البيولوجي.

3 – الملوثات البيولوجية : وتعتبر البكتيريا والفيروسات وإفرازات الكائنات الدقيقة الحيوانية أو النباتية هي أهم أنواع الملوثات البيولوجية، وتسبب هذه الملوثات الأمراض والتسمم في بعض الأحيان.

مراحل تحلل الملوثات :

عادة ما يمر الملوث في الوسط المائي بثلاث مراحل لتحلله :

أ – منطقة التحلل :

هي المنطقة التي تبدأ فيها عملية التحلل للملوث : حيث تتجمع الملوثات – عادة – في القاع في الطبقة الطينية؛ إذ تترسب المواد الصلبة وتزداد فيها نسبة التعكر وأعداد البكتريا، وتختفي بعض أنوع الفطريات لعدم قدرتها على تحمل الظروف البيئية الجديدة، وقد تنقرض تماماً بعض الكائنات، بينما تسود كائنات أخرى.

وعند فحص قاع المجرى المائي – عند هذه النقطة – تتواجد كثير من الكائنات الحية الكبيرة مثل الديدان الحلقية والاسطوانية، ويرقات الحشرات والأكاروسات، وتنخفض أعداد الطحالب لقلة الضوء، وتنشط أنواع عديدة من الكائنات الحية الصغيرة، مثل البكتريا والبروتوزوا، وخاصة الهدبيات، والخيطيات.

ب – منطقة التحلل النشط :

وفيها تقل درجة التعكر وتزداد أعداد البكتريا بدرجة كبيرة، وكذلك الفطريات، وذلك في الرواسب التي تجمعت في القاع قرب نهاية المنطقة، ونلاحظ زيادة في نشاط الهائمات الحيوانية التي تقوم بالتهام الأوليات النباتية، وتخرج نواتج تحلل هذه الكائنات في صورة نترات وفوسفات، وتظهر أنواع من الطحالب.

جـ – منطقة الانتعاش :

وهي منطقة تالية تتميز باستعادة المجرى المائي لحالته الأولى، من حيث محتواه من الأكسجين وبقية خواصه الطبيعية، وتبدأ الصورة البيولوجية في التحول لصالح النشاط النباتي فيتوفر الضوء، وتزداد أعداد الطحالب، ويبدأ نمو الأعشاب المائية، مثل عدس الماء، والألوديا، والأزولا ورد النيل وغيرها من النباتات التي تنافس الطحالب في كمية الضوء المتاح.

مكافحة تلوث الماء :

1-     التخلص السليم من النفايات الكيميائية وعدم وضعها في مياه المجاري بل يتم التخلص منها بالحرق إذا كانت نواتج الاحتراق غير ضارة أو تحويلها إلى مركبات غير ضارة مثل تحويل الأحماض إلى أملاح وذلك بمعادلتها بالقواعد.

2-     المحافظة على عدم تلوث البحار والأنهار بالبترول والمخلفات الصناعية ومحاولة التخلص من أي تسربات تقع بقدر الإمكان وبأسرع وقت ممكن.

3-     محاولة جمع مياه المجاري وإعادة استخدامها مرة أخرى في ري المزارع والحدائق بعد معالجتها كيميائياً وبيولوجياً كما يتم استخدام الأسمدة الناتجة عن هذه المعالجة في الزراعة.

4-     المحافظة على عدم تلوث الهواء بالمواد الكيميائية حيث أن مياه الأمطار والرياح تحول ملوثات الهواء إلى ملوثات للتربة والمسطحات المائية.

5-          عدم استخدام المبيدات الثابتة وغير القابلة للتفكك مثل د. د. ت. والكيلات الزئبق.

التأثير الصحي للمياه الملوثة :

إن الماء يعمل كناقل فعال للأمراض والطفيليات، حيث تعتمد هذه الكائنات على الماء في حياتها.

يمكن تقسيم الأمراض والطفيليات بالماء كالتالي :

أ / أمراض متولدة من الماء :

هذا النوع من الأمراض تسببه بعض الميكروبات التي تعيش في الماء الملوث ومن أهم هذه الأمراض التيفوئيد والكوليرا.

ب / أمراض ناتجة عن الغسيل بالماء :

أهم هذه الأمراض أمراض الإسهال وأمراض الجلد وأمراض العيون وتنتشر هذه الأمراض في الأماكن التي لا تتوفر بها كمية المياه اللازمة للنظافة الشخصية.

جـ / أمراض مسئول عنها الماء :

وهي الأمراض التي تعتمد على الماء لتكملة دورة حياتها، وأهم الطفيليات التي تسبب هذه الأمراض البلهارسيا ودودة الجوانيا، ودودة الاسكارس والدودة الكبدية وغيرها.

المراجـــــــع

+      تلوث المياه العذبة.

د / أحمد عبد الوهاب عبد الجواد.

+      ملوثات البيئة أضرارها، مصادرها، طرق مكافحتها.

د / محمد الحسن.

د / إبراهيم المعتاز.

+      تلوث المياه العذبة.

د / أحمد عبد الوهاب عبد الجواد.

+      ملوثات البيئة أضرارها، مصادرها، طرق مكافحتها.

د / محمد الحسن.

د / إبراهيم المعتاز.

المصدر 

اعضاء هيئة التدريس قسم الأحياء » فيصل عبدالقادر عبدالوهاب بغدادي » Environment » التلوث المائي »

 بجامعة ام القرى 

كاتب المقدمة :

علي بن حامد العمري

مع اطيب التمنيات بالتوفيق للجميع 

محمد حسان

الميكروسكوب الالكتروني النافذ Transmission electron microscopy (TEM)

الميكروسكوب الالكتروني النافذ Transmission electron microscopy (TEM) مع تطور أجهزة التكبير أصبح بالإمكان رؤية المواد على المستوى الذري مما فتح المجال لتكنولوجيا النانو لتتطور وتنتشر. جهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ والذي يعرف بالاسم Transmission electron microscopy ويختصر في (TEM) هو أحد أهم أجهزة التكبير. من خلال اسمه يمكننا التنبؤ بالتقنية التي يعمل بها الميكروسكوب الالكتروني حيث ينفذ شعاع من الالكترونات من عينة رقيقة جدا، ويتفاعل معها. تتكون الصورة من تفاعل الالكترونات النافذة من العينة حيث يمكن أن تكبر الصورة وتركز على شاشة فلوريسنت أو على طبقة من فيلم فوتوجرافي، أو أن ترصد بواسطة كاميرا فيديو CCD. يستطيع الميكروسكوب الالكتروني النافذ أن يكون صور بدقة تحليلية عالية جدا اكبر بكثير من تلك التي يمكن أن نحصل عليها من الميكروسوب الضوئي التقليدي والسبب في ذلك يعود إلى الطول الموجي القصير المصاحب للالكترونات (موجة دبرولي de Broglie). وهذا يجعلنا نستخدم هذه الأداة لرؤية تفاصيل دقيقة تصل في دقتها إلى رؤية صف من الذرات. هذه الدقة جعلت جهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ أداة تحليلية هامة تستخدم في العديد من المجالات العلمية في الفيزياء والبيولوجي بالإضافة إلى تطبيقاتها في أبحاث السرطان وعلم الفيروسات وفي علوم المواد materials science مثل بحوث أشباه الموصلات والنانوتكنولوجي. كما يمكن استخدام أنماط تشغيل مختلفة في جهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM للتعرف على التراكيب الكيميائية للعينة والتركيب البلوري والالكتروني أيضا. في هذا المقال من كيف تعمل الأشياء سوف نتعرف على الاجزاء الرئيسية لجهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ الذي لا يستغني عنه كل من يعمل في مجال تكنولوجيا النانو وعلم المواد والاغشية الرقيقة ونوضح ايضا انماط التشغيل المخلفة للحصول على معلومات متنوعة عن العينة بتفاصيل دقيقة. صورة توضح فيروس بوليو polio virus المسبب لشلل الأطفال حجمه 30nm نبذة تاريخية عن جهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM أول ميكروسكوب الكتروني نافذ TEM تم تركيبه في I. G Farben-Werke والآن هو في متحف في مدينة ميونخ بألمانيا مخطط لأول ميكروسكوب الكتروني تم الحصول عليه من دفتر العالم Ruska في العام 1931 كان قادرا على التكبير 16 مرة فقط البداية: افترض العالم Ernst Abbe إن القدرة التحليلية لأي ميكروسكوب تعتمد على الطول الموجي للضوء المستخدم وبالتالي فان الميكروسكوبات التقليدية المعتمدة على الضوء المرئي سوف يكون لها حد أقصى للقدرة التحليلية لا يمكن أن تتجاوزه بأي حال من الأحوال ولهذا طور العالم Koehler جهاز ميكروسكوب يعمل بالأشعة الفوق بنفسجية وبالرغم من أن ذلك زاد القدرة التحليلية إلا أن اعتماد هذا الميكروسكوب على استخدام بصريات مصنعة من الكوارتز ،لان الزجاج العادي يمتص الأشعة فوق البنفسجية، جعل سعره مرتفعا جدا. عند هذه المرحلة أصبح واضحا لدى العلماء أن الحصول على صور دقيقة بحجم أجزاء من الميكرون مستحيلا نظرا لقيود الطول الموجي للضوء المستخدم. مع المزيد من الاكتشافات التي بدأت في العام 1858 بواسطة العالم Plücker الذي استطاع التحكم في أشعة الكاثود (وهي حزمة من الالكترونات ولكن لم يكن ذلك معروفا إلا بعد تجارب العالم ج ج طومسون) بواسطة المجالات المغناطيسية. تمكن العالم Riecke في العام 1891 من تبئير أشعة الكاثود بواسطة المجالات المغناطيسية مما يعني انه استطاع تصميم عدسة مغناطيسية بسيطة. في العام 1928 في الجامعة التكنولوجية في برلين قام العالم Max Knoll برئاسة فريق بحثي بتطوير عدسات للتحكم في أشعة الكاثود لاستخدامها في الحصول على صور مكبرة. وبعد ثلاثة أعوام من الأبحاث والتجارب تمكن العالم Max Knoll وفريقه من الحصول على أول صورة مكبرة لشبكة وضعت فوق فتحة الانود وكان هذا في العام 1931. في نفس العام تمكن العالم Reinhold Rudenberg في شركة سيمينز Siemens company من الحصول على براءة اختراع للعدسة الكهروستاتيكية في الميكروسكوب الالكتروني. التطور: في ذلك الوقت كان السلوك المزدوج للالكترونات معروفا من خلال الفرضية التي وضعها العالم دي برولي De Broglie hypothesis وهي أن كل جسيم له سلوك موجي وبالتالي وجد أن الإلكترون يسلك سلوك موجي بالإضافة إلى سلوكه الجسيمي مثله مثل الضوء تماما وبالرغم من أن فرضية دبرولي وضعت في العام 1927 إلا أن الفريق البحثي المكلف بتطوير قدرة الميكروسكوب لم يكن يعلم بهذه الفرضية حتى العام 1932 (لم يكن لديهم شبكة انترنت في ذلك الوقت) وبمجرد أن وصلتهم تلك الفرضية والتجارب التي أكدت صحتها لاحظ العلماء انه بالإمكان استخدام الموجة المصاحبة للإلكترون في عملية التكبير في الميكروسكوبات لان هذه الموجة اصغر كثيرا من الطول الموجي للضوء المرئي (الطول الموجي المتوسط للضوء 5000 انجستروم في حين إن الطول الموجي المصاحب للإلكترون في حدود 1 انجستروم) وبالتالي يمكن تطوير أجهزة تكبر الأشياء على المستوى الذري. في العام 1933 تم الحصول على أول نجاح للحصول على صور مكبرة لعينة من ألياف القطن قبل أن تصاب العينة بالضرر نتيجة لاصطدام الالكترونات بها. بعد هذا النجاح ازداد الاهتمام بالميكروسكوب الالكتروني من قبل العديد من المجموعات البحثية لتطويره واستمر التطوير ايضا في شركة سيمينز للحصول على صور لعينات بيولوجية وفي العام 1938 تم بناء أول جهاز TEM. مزيدا من التطورات: بعد الحرب العالمية الثانية استمر العالم Ruska في شركة سيمينز بتطوير الميكروسكوب الالكتروني ليحصل على تكبير وصل إلى 100,000 مرة. وللعلم فان تصميمه هذا لازال مستخدما في الاجهزة الحديثة حالياً. وقد عقدت العديد من المؤتمرات العلمية المتخصصة حول هذا الجهاز تحت اسم مؤتمر الميكروسكوب الالكتروني بدأت في العام 1942 والثاني في 1950 وبعدها في العام 1954. بتطوير جهاز TEM تم تطوير تقنيات أخرى منها الميكروسكوب الالكتروني الماسح النافذ والذي يعرف باسم scanning transmission electron microscopy والذي يختصر بـ (STEM) وتم تطوير هذا الجهاز في السبعينات من القرن الماضي بواسطة العالم Albert Crewe في جامعة شيكاغو بعد تصميم المدفع الالكتروني الذي يعمل بالمجال الكهربي field emission gun وتحسين العدسات المغناطيسية. وهذا الجهاز استخدم لرؤية ذرات الكربون في غشاء رقيق مرسب على شريحة. الأجزاء الأساسية في الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM يتكون جهاز TEM من أجزاء رئيسية عديدة تشمل نظام مفرغة الهواء vacuum system والذي يوفر الفراغ في داخل الجهاز ليسهل على الالكترونات الوصول إلى العينة بدون أن تصطدم في الغازات داخله، وكذلك يوجد العديد من العدسات الكهرومغناطيسية، وألواح التوجيه الكهروستاتيكية، وهذه تمكن المستخدم من التحكم في الشعاع الالكتروني. كما يوجد أيضا غرفة العينة التي يمكن التحكم بموضعها في الجهاز لتحريك العينة داخل الجهاز تحت الشعاع الالكتروني. كما توجد أجهزة عرض الصورة المتكونة من الالكترونات التي نفذت من العينة. ولمزيد من التفصيل سوف نشرح هذه الأجزاء الأساسية بمزيد من التفصيل. مخطط يوضح الأجزاء الأساسية في جهاز TEM مصدر الالكترونات في أعلى الجهاز حيث تعمل العدسات (4 و7 و 8) على تركيز الشعاع الالكتروني على العينة وتنفذ من العينة على شاشة العرض (10). وأزرار التحكم بالشعاع الالكتروني على اليمين (13 و14). مصدر الالكترونات المدفع الالكتروني Electron Gun الجزء الأساسي في الجهاز هو مصدر الالكترونات والذي يعرف باسم المدفع الالكتروني والذي يكون في أعلى الجهاز ويتكون من فتيلة من التنجسيتن في شكل فتيلة ذات طرف حاد او من عنصر lanthanum hexaboride (LaB6) في صورة بلورة مفردة. يتم توصيل الفتيلة في مصدر فرق جهد عالي يتراوح بين 100 الى 300 الف فولت يولد تيار كافي ليعطي انبعاث الكتروني اما بطريقة الانبعاث الحراري thermionic او بطريقة الانبعاث بواسطة المجال الكهربي field electron emission. فتيلة بلورة LaB6 فتيلة التنجستن شكل يوضح المدفع الالكتروني العدسات Lenses مثل الميكروسكوب الضوئي فان جهاز TEM يستخدم عدسات لإظهار صور دقيقة ومفصلة. والعدسات في هذه الأجهزة تعمل بشكل مختلف تماما. فهي ليست مصنوعة من الزجاج بل هي عدسات مصنوعة من مغناطيسات قادرة على توجيه مسار الالكترونات. وبفعل ذلك تقوم هذه العدسات بتوجيه الالكترونات والتحكم في مسارها، مما يضمن أن تصل الالكترونات إلى المكان المطلوب بدقة. نظام العدسات المستخدم يتكون من ثلاثة مراحل وهي العدسات المجمعة condensor lenses والعدسات الشيئية objective lenses وعدسات الإسقاط projector lenses. ووظيفة العدسات المجمعة هو التحكم في شكل الشعاع الالكتروني في حين أن وظيفة العدسات الشيئية هو تركيز الشعاع الالكتروني على العينة. اما عدسات الإسقاط فهي التي تستخدم لتوسعة الشعاع وعرضه على كامل شاشة العرض الفلوريسنت لإظهار الصورة. وهذه العدسات هي المسؤلة عن التكبير حيث ان التكبير يعتمد على النسبة بين المسافات بين العدسة العينة والعدسة الشيئية ومستوى الصورة المتكونة. كما قد توجد أيضا عدسات إضافية تقوم بتحسين جودة الصورة وتصحيح الزيغ الذي قد ينتج بسبب عدم التماثل في الشعاع الالكتروني والذي يعرف باسم (astigmatism). موجهات الشعاع الالكتروني Electron Beam Manipulation يتم التحكم في الشعاع الالكتروني من خلال تفاعل الالكترونات مع المجال المغناطيسي حيث يؤثر المجال المغناطيسي على الالكترونات المتحركة بسرعة معينة بقوة مغناطيسية يمكن من خلالها توجه الشعاع الالكتروني داخل الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM. كذلك يستخدم المجال الكهربي الاستاتيكي لتوجيه مسار الشعاع الالكتروني بزاوية معينة. وباستخدام هذين المجالين معا يتم تشغيل الجهاز بنظام STEM. شاشة العرض Display Screen يتكون نظام العرض في جهاز TEM من شاشة فسفورية، مصنوعة من كبريتيد الزنك لتمكن المستخدم من الحصول على صور مباشرة. كما يمكن أن يحتوي الجهاز على شاشة متصلة بشريحة الكترونية تعرف CCD وهي التي تستخدم في الكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو للحصول على صور رقمية. مفرغة الهواء Vacuum system لكي تنطلق الالكترونات من الفتيلة وتصل الى العينة فان جهاز TEM يعمل عند ضغط منخفض يصل الى 10-4Pa وذلك من خلال سحب الهواء بواسطة مفرغة الهواء فنحصل على وسط تتحرك فيه الالكترونات بحرية بدون تصادمات مع ذرات الهواء تعيق وصولها للعينة وكذلك لمنع حدوث أي تفريغ كهربي عند تطبيق فرق جهد عالي لتعجيل الالكترونات داخل الجهاز. يتكون نظام تفريغ الهواء في الجهاز من عدة مراحل المرحلة الاولى تبدأ باستخدام مضخة هواء دورانية تعرف باسم rotary pump لتصل بالضغط في داخل الجهاز إلى قيمة معينة لتبدأ بعدها المضخة الثانية في العمل وهي مضخة الانتشار والتي تعرف بالاسم diffusion pump كما يمكن استخدام مضخة التيربوا turbomolecular pumps للحصول على ضغط منخفض في حدود 10−7 - 10−9 Pa يسمح بتشغيل الجهاز عند فرق جهد عالي بدون حدوث تفريغ كهربي. وهذه المضخات متصلة بالجهاز ويمكن التحكم بها من خلال الصمامات المتوفرة لفصل وتوصيل المضخات في الجهاز. حامل العينة Specimen stage يجب أن يسمح تصميم حامل العينة بان يوضع في داخل الجهاز بدون إحداث زيادة في الضغط. وحامل العينة يتكون من شبكة دائرية بقطر 3 سم وهو الحجم القياسي ويمكن أن يوجد في حالات نادرة حامل بقطر 2.3 سم وذلك في حالة الحاجة إلى إمالة العينة أثناء الفحص مثل فحص شيء معدني حيث يتطلب فحص العينة من عدة زوايا حيث تخترق الالكترونات عينة بسمك 100nm ويمكن التحكم بسمك الاختراق من خلال فرق جهد تعجيل الالكترونات. كما يسمح تصميم حامل العينة بتحريك العينة وهي داخل الجهاز وذلك لفحص مناطق محددة من العينة وعملية التحكم بالعينة تحت الفحص عملية معقدة وقد مرت بالكثير من التطويرات والتحديثات، وحاليا استخدم فيها الكمبيوتر مع الموتور الناقل ليعطيه التعليمات الدقيقة لتحديد مكان العينة بالنسبة للشعاع الالكتروني وكذلك تحريك العينة بسرعة قد تصل إلى بضع نانومترات لكل دقيقة. حامل العينة وهي عبارة عن شبكة طرق تكوين الصورة Imaging methods طرق تكوين الصورة في جهاز TEM تستخدم المعلومات التي تكون في الأمواج المصاحبة للالكترونات والناتجة من تفاعلها مع العينة. وتسمح عدسات الإسقاط بتوجيه أمواج الالكترونات وتوزيعها على شاشة العرض. وتعبر شدة الإضاءة التي تظهر على شاشة العرض عن متوسط سعة الدوال الموجية للالكترونات النافذة من العينة. وبالتالي تم استخدام عدة طرق للحصول على الصورة لتحسين امواج الالكترونات التي تنفذ من العينة والحصول منها على معلومات مفيدة. تعتمد الصور المتكونة على سعة الشعاع الالكتروني وكذلك على طور هذه الالكترونات التي تستخدم في حالة التكبير لدرجات عالية. التحليل العالي للعينة يتطلب ان تكون العينة رقيقة للغاية لتنفذ منها الالكترونات بطاقة عالية، وعندها لا تمتص العينية أية الكترونات تذكر وبالتالي لن تغير من سعة الموجة الالكترونية ولكن تعدل من طورها. ومن هنا نستنتج ان الصور تتكون اما من خلال التغير الناتج على سعة موجة الالكترونات عند نفاذها من العينة او من التغير في طور هذه الامواج. إظهار التباين Contrast formation إظهار التبيان في جهاز TEM يعتمد بشكل اساسي على نمط تشغيل الجهاز. تقنيات معقدة لاظهار الصورة تعتمد على تغير قوة العدسة وكل نمط تشغيل له اعدادات خاصة بقوة العدسات المستخدمة. انماط التشغيل المختلفة هذه تستخدم في تميز المعلومات التي نحصل عليها من الفحص وهذا يعتمد على اهتمام الباحث والنتائج التي يرغب في الحصول عليها. نمط التشغيل الـ Bright field يعتبر هذا النمط الاكثر استخداما في جهاز TEM وهو نمط صور المجال الساطع. في هذا النمط تتكون الصورة من خلال امتصاص الالكترونات في العينة. المناطق السميكة من العينة او المناطق التي تحتوي على عدد ذري كبير تظهر معتمة في حين المناطق الاقل سمكا او التي تحتوي على عدد ذري قليل تظهر مضئية، ومن هنا جاء اسم هذا النمط. نمط التشغيل Diffraction contrast صور TEM لعيب في الشبكة البلورية على المستوى الذري تظهر العينات حيود في التباين حيث يتعرض شعاع الالكترونات إلى تشتت براج Bragg scattering، وفي هذه الحالة فان العينة البلورية تشتت الالكترونات في مواقع منفصلة في مستوى البؤرة الخلفي. وبوضع فتحة aperture في مستوى البؤرة الخلفي يمكن اختيار تشتت براج المطلوب وهذا يعني ان اجزاء محددة من العينة هي المسؤلة عن تشتت الالكترونات وهي التي يتم رصدها لتكوين الصورة. اذا كانت الانعكاسات التي تم اختيارها بواسطة الفتحة لا تحتوي على شعاع متشتت فان الصورة سوف تظهر معتمة حيث لا يوجد تشتت من العينة عند هذا الموضع اجهزة TEM الحديثة تكون مجهزة بحامل للعينة يمكن امالته بزاوية معينة للحصول على شروط حيود معينة والفتحة المثبتة على العينة تسمح للمستخدم باختيار الالكترونات التي تحيد في اتجاه معين بعد ان تنفذ من العينة. يستخدم هذا النمط من التشغيل في التعرف على عيوب الشبكة البلورية lattice defects في البلورات. وبالتحكم الدقيق في اتجاه العينة فانه يمكن تحديد مكان العيوب بدقة وكذلك نوعها. وذلك من خلال توجيه العينة ومراقبة حيود براج والتغير في تباين شدته يمكن تحديد المستوى البلوري الذي حدثت فيه العيوب في الشبكة البلورية. أنماط تشتت بلوري في الحديد من النوع FCC كما انه يمكن الحصول على صور لانماط الحيود الذي من خلاله يمكن التعرف على التركيب البلوري للعينة فاذا كانت انماط الحيود عبارة عن نقاط تكون العينة عبارة عن بلورة مفردة single crystal واذا كانت سلسلة من الحلقات تكون العينة متعددة التبلور polycrystalline او امورفية غير متبلورة amorphous. وفي حالة البلورة المفردة فان انماط الحيود تعتمد على اتجاه العينة وتركيبها. وهذه الصور تفيد الباحث في معرفة التماثل وزاوية البلورة بالنسبة للشعاع الالكتروني. وفي العادة يتم الحصول على نتائج الحيود هذه على شريحة فيلم. نمط التشغيل Electron energy loss يعتبر هذا نمط تشغيل متطور وحديث فأجهزة TEM الحديثة تكون مزودة بمرشح مغناطيسي ومطياف طاقة لاختيار قيم طاقة معينة مرتبطة مع الالكترونات المتفاعلة مع العينة. فعلى سبيل المثال العناصر المختلفة في العينة تغير من طاقة الالكترونات بعد خروجها من العينة وهذا يسبب في العادة حدوث زيغ في الصورة ولكن التغير في طاقة الالكترونات بعد تفاعلها مع العناصر المختلفة في العينة يمكن الاستفادة منه في الحصول على معلومات عن تركيب العناصر الموجودة في العينة. ويمكن تشغيل مطياف الطاقة ايضا للحصول على صورة نمط التشغيل Phase contrast يمكن الحصول على التركيب البلوري للعينة باستخدام نمط التشغيل phase contrast وهذا النمط من التشغيل يعرف ايضا بالميكروسكوب الالكتروني النافذ ذو القدرة التحليلية العالية High Resolution Transmission Electron Microscopy والذي يختصر بـ HRTEM. فعند استخدام مصدر الكتروني بعمل بمجال كهربي بدلا من الانبعاث الحراري تتكون الصورة نتيجة الاختلاف في طور امواج الالكترونات، والذي نتج عن تفاعلها مع العينة. وهنا تكون الصور يتم بطرق معقدة لان الصورة لا تتكون بالاعتماد على شدة الشعاع الالكتروني النافذ (عدد الالكترونات) التي تصطدم بالشاشة وإنما على تفسير التغير في الطور وهذا يتطلب نماذج رياضية يستخدمها الكمبيوتر لتكوين الصورة. الصور ثلاثية الأبعاد Three dimensional imaging صورة ثلاثية الأبعاد لفيروس parapoxa حيث أن حامل العينة يسمح بدوران العينة بزوايا محددة يمكن الحصول على صور للعينة عند زوايا مختلفة على المحور العمودي على الشعاع الالكتروني. وبأخذ عدة صور لعينة عند زوايا مختلفة بمقدار درجة واحدة لكل صورة يتم تجميع مجموعة من الصور يمكن منها تكوين صور ثلاثية الإبعاد تمثل العينة. تحول مجموعة الصور إلى صور ثلاثية الأبعاد هي عملية معقدة وتتم من خلال مرحلتين المرحلة الأولى هي تحليل الصور للتخلص من الأخطاء والمرحلة الثانية تستخدم تقنية تسمى filtered back projection لتكوين الصور الثلاثية الأبعاد وفي كلا المرحلتين يستخدم برامج كمبيوتر لوغارثميات خاصة لتحليل وبناء الصور. تجهيز العينة Sample preparation تعتبر عملية تجهيز العينة معقدة بعض الشيء. فالعينات التي ستفحص بجهاز TEM تتطلب أن تكون بسمك لا يتجاوز بضعة مئات النانومترات، فالجهاز يعتمد على تكوين الصورة بواسطة الالكترونات والتي ليس قدرة كبيرة على الاختراق كأشعة اكس. والعينات ذات الجودة العالية تكون بسمك يساوي مقدار اختراق الالكترونات لها وهذا في حدود بضعة عشرات النانومترات. تحضير العينة يعتمد على نوعها وكذلك على نوع المعلومات المطلوب الحصول عليها من فحصها في الجهاز ولهذا يوجد العديد من طرق التحضير المستخدمة. المواد التي لها ابعاد صغيرةبحيث ينفذ عبرها الشعاع الالكتروني مثل البودرة والانابيب النانوية يمكن ان تحضر بشكل سريع من خلال تصنيعها على شكل غشاء رقيق. وفي البحوث البيولوجية فان العينة يجب ان تحضر بشكل يجعلها تتحمل الضغط المنخفض والتحكم فيها داخل الجهاز يتم تثبيتها باستخدام مواد تعرف باسم negative staining مثل مادة uranyl acetate او بتغطيتها بطبقة بلاستيكية. كما يمكن ايضا تبريد العينة عند درجة حرارة النيتروجين السائل بعد ان تغطى بغشاء زجاجي. وفي بحوث علوم المواد material science وعلم المعادن فهي عادة ما تتحمل الضغط المنخفض ولكن يجب ان تحضر في صورة اغشية رقيقة او ان توضع بالترسيب على اسطح يمكن للشعاع الالكتروني من اختراقها. وهناك الكثير من الطرق المستخدمة لتجهيز العينات قبل وضعها في الجهاز وهذه الطرق متنوعة حسب نوع العينة والهدف من فحصها ومن هذه الطرق فصل الأغشية Tissue sectioning تلطيخ العينة Sample staining التحفيف الميكانيكي Mechanical milling الانتزاع الكيميائي Chemical etching الانتزاع الأيوني Ion etching صورة SEM لعينة تم تجهيزها للفحص بجهاز TEM عيوب جهاز TEM كأي جهاز تقني له الكثير من الفوائد يصاحبه بعض العيوب ومن هذه العيوب التي تصاحب جهاز TEM هو طرق تحضير العينة والتي تكون في بعض الأحيان عملية معقدة وصعبة وتستغرق الكثير من الوقت قبل إجراء الفحص. حيث أن العينة يجب أن تكون شفافة أمام شعاع الالكترونات. كما انه من المحتمل أن يحدث بعض التغيرات في العينة أثناء التحضير والإعداد. هذا اضافة الى أن نطاق الفحص في جهاز TEM ضيق بما لا يسمح بفحص كامل العينة. كما أن العينة قد تتعرض للضرر باصطدام الالكترونات بها وخصوصا عن فحص المواد البيولوجية. نلاحظ ان جهاز TEM جهاز مهم للباحثين والمطورين يسمح برؤية المواد على المستوى الذري ويعتبر هذا الجهاز من الاجهزة التي ساهمت في انتشار علم النانو وتقنية النانوتكنولوجي. وفي النهاية ارجو ان اكون وفقت في شرح فكرة عمل جهاز الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM وقد سبق وان قدمت شرحا مفصلا للميكروسكوب الالكتروني الماسح SEM وكلا هذين الجهازين هما تقنيات تشغيل مختلفة لجهاز الميكروسكوب الالكتروني ويمكن الحصول على جهاز واحد يدمج كلا من SEM و TEM في جهاز واحد وحسب طريقة التشغيل وإعداد العينية يمكنك الحصول على النتائج المطلوبة. دكتور حازم فلاح سكيك موقع الفيزياء التعليمى  قراءة ممتعة  محمد حسان