综合重力和地震分析揭示复杂构造区的水文-地质结构特征：加富尔（Gaafour）和埃尔阿鲁萨（El Aroussa）平原（突尼斯北部阿特拉斯山脉）

《Journal of African Earth Sciences》：Integrated Gravity and Seismic analysis to highlight the hydro-structural configuration of a complex tectonic province: the Gaafour and El Aroussa plains (Northern Tunisian Atlas)

地下水勘探与地质结构分析在干旱区水资源管理中的应用研究。摘要：本研究通过整合重力滤波与地震数据解析技术，系统揭示了突尼斯北部Gaafour和El Aroussa平原的深部构造特征，确认了由NW-SE走向断层控制的埋藏高地结构"Oued Mihoub High"的存在，该构造显著影响地下水流向和补给机制。重力建模与地震反演相结合的方法，不仅明确了Oligocene-Eocene层系的含水层分布，还揭示了NE-SW与NW-SE复合断裂系统对渗透性和孔隙率的调控作用。研究证实深部Eocene aquifer可作为战略储备水源，为干旱区水文地质勘探提供了创新方法。

　　在北非地区，水资源的紧张状况已成为全球最为严峻的挑战之一。特别是对于像突尼斯这样的国家，由于其地理位置和气候条件，水资源短缺问题尤为突出。突尼斯西北部的Gaafour和El Aroussa平原作为该国重要的农业区域，正面临着日益严重的水资源危机。这一地区由于长期干旱和浅层含水层的过度开采，导致地下水供应受到严重影响。然而，研究发现该地区地下存在潜力巨大的深层含水层，这些含水层可能在极端气候条件下成为关键的水源储备。因此，对这些区域的水文地质潜力进行评估，以及对其深层未开发的始新世含水层的地下结构进行解析，对于未来水资源的可持续管理具有重要意义。

Gaafour和El Aroussa平原位于突尼斯北部的阿特拉斯山脉地区，其地质构造复杂，具有独特的地层分布和断裂系统。这些区域在地质历史上经历了多次构造运动，包括伸展、挤压和转换应力事件，这些运动塑造了其复杂的地壳结构。这种构造背景对地下水的流动路径和含水层的分布产生了深远的影响。研究显示，该地区的水文地质系统受到一系列重要的断裂带控制，这些断裂带包括东北-西南向和西北-东南向的结构，它们不仅影响了沉积物的填充方式，还决定了含水层的几何形态。通过综合运用重力数据和地震数据，研究人员成功识别出了一条位于东北-西南向的“Oued Mihoub高地”，该高地将Gaafour平原与El Aroussa平原分隔开来。这一发现对于理解地下水的流动方向和含水层的结构至关重要，因为它揭示了高地如何影响水的流向，使得地下水在两侧被引导。

为了深入分析这些地质特征，研究采用了先进的重力滤波技术和地震数据解析方法。重力数据的分析结果显示，研究区域内的重力异常呈现出明显的正负交替模式，这反映了地下结构的复杂性。东北部地区，包括Oued Siliana背斜、Ain Tounga向斜和Rihane向斜，显示出较强的西北-东南向正异常，而El Aroussa盆地则呈现出明显的西北-东南向负异常。这些异常的分布不仅揭示了地下结构的特征，还为识别潜在的含水层提供了依据。同时，地震数据的分析进一步验证了重力异常所暗示的地质结构，通过对比地震剖面中的反射层位偏移情况，研究人员能够更准确地确定断裂带的几何形态和分布规律。

研究区域的水文地质特征受到多种因素的共同影响，包括地质构造、气候条件和人类活动。由于该地区处于干旱至半干旱气候带，降水稀少，地表径流难以补充地下水，因此地下水的补给主要依赖于地表渗透和地下水流的循环。然而，随着农业发展和灌溉面积的扩大，地下水的过度开采已经导致水资源的严重枯竭。此外，该地区的构造活动使得地下水的流动路径更加复杂，增加了水资源管理的难度。因此，有必要通过综合地质和地球物理方法，深入理解地下含水层的结构和分布，以便制定更为科学的水资源管理策略。

为了实现这一目标，研究团队采用了一种集成的地球物理方法，结合重力数据和地震反射数据，进行二维和三维重力反演建模，并利用二维重力正演模型对地下结构进行详细解析。这些方法的应用不仅有助于识别隐藏的地质构造，还能够揭示含水层的几何形态和空间分布。通过这些分析，研究人员能够更清晰地描绘出Gaafour和El Aroussa平原的地下结构，从而为未来的地下水勘探和资源管理提供科学依据。例如，研究发现Oued Mihoub高地不仅起到了分隔两个盆地的作用，还对地下水的流动方向产生了重要影响，使得水流在高地两侧发生偏转。这种结构特征对于理解地下水的补给和流动机制具有重要意义。

此外，研究还强调了断裂系统在提高含水层水文地质潜力方面的作用。东北-西南向和西北-东南向的断裂带不仅影响了沉积物的填充方式，还通过增加孔隙度和渗透性，改善了地下水的流动条件。这些断裂带的存在使得地下水能够在更广泛的区域内流动，从而提高了水资源的可利用性。同时，断裂带还可能成为地下水补给的重要通道，通过促进地表水的渗透和地下水流的循环，增强了含水层的自我更新能力。因此，了解这些断裂带的分布和特征，对于优化地下水管理策略至关重要。

研究还指出，该地区的水文地质系统具有高度的异质性，这种异质性主要来源于水-岩相互作用、逆向离子交换以及断裂带控制的上升流等过程。这些过程不仅影响了地下水的质量，还对水资源的可持续利用提出了挑战。例如，水-岩相互作用可能导致地下水的化学成分发生变化，从而影响其适宜性。逆向离子交换则可能改变地下水的离子平衡，导致水质恶化。而断裂带控制的上升流可能将深层地下水带至地表，使得地下水的补给和循环过程更加复杂。因此，研究团队在分析过程中特别关注了这些地质和水文因素，以期更全面地理解地下水的动态变化。

通过本次研究，研究人员不仅揭示了Gaafour和El Aroussa平原的地下结构，还构建了一个水文地质概念模型，以综合展示该地区的地质特征和含水层系统的整体情况。这一模型对于未来的地下水勘探和资源管理具有重要的指导意义。例如，模型可以帮助识别潜在的含水层区域，评估地下水的补给能力和流动路径，从而为水资源的合理开发和利用提供科学支持。此外，模型还能够揭示不同地质结构对地下水流动和补给的影响，为制定针对性的水资源管理措施提供依据。

研究团队还强调了重力和地震数据在水文地质调查中的重要性。这些地球物理方法能够有效揭示地下结构的特征，为地下水的勘探和管理提供关键信息。例如，重力数据能够反映地下密度的变化，从而帮助识别潜在的含水层和地质构造。而地震数据则能够提供更详细的地下结构信息，包括断裂带的分布、沉积层的厚度和岩性变化等。通过综合分析这些数据，研究人员能够更准确地描绘出地下含水层的几何形态和空间分布，从而为水资源的可持续管理提供科学支持。

总体而言，本次研究通过对Gaafour和El Aroussa平原的水文地质潜力进行评估，揭示了该地区地下结构的复杂性，并提出了有效的水资源管理策略。研究结果不仅有助于提高对该地区地下水流动和补给机制的理解，还为未来的水资源勘探和开发提供了科学依据。通过综合运用重力和地震数据，研究团队成功识别出了一系列重要的地质构造，包括“Oued Mihoub高地”和多个断裂带，这些构造对地下水的流动和分布具有显著影响。因此，本次研究为突尼斯西北部地区的水资源管理提供了重要的参考，有助于实现水资源的可持续利用和保护。