将遥感技术与二维磁反演相结合，以揭示摩洛哥中部褶皱地带上新世-更新世火山活动分布的构造控制因素

《Journal of African Earth Sciences》：Integrating Remote Sensing and 2D Magnetic Inversion to Decipher the Tectonic controls of Plio-Pleistocene Volcanism Emplacement in the Folded Middle Atlas, Morocco

本研究通过整合GIS分析、航空磁测与地面磁测数据，揭示摩洛哥中阿特拉斯山脉构造控制火山中心定位机制。结果显示火山多分布于断裂交汇处，深度达4公里，支持左旋走滑构造体制，为区域火山活动研究提供新约束。

　　

作者：Haidatte | Ibtissam Rezouki | Oualid El Amraoui | El Houcine El Haous | El Mehdi Irzan | Mustapha Boujamaoui | Mustapha Bouiflane | Hind El Hachimi | Ahmed Manar | Abdelilah Fekkak

摩洛哥Chouaib Doukkali大学理学院地质系，邮政信箱20号，24000 El Jadida

摘要

从中新世到更新世-冰河世，大规模的玄武岩火山活动影响了中阿特拉斯山脉，形成了摩洛哥最大、最年轻的火山场之一，本文将其称为中阿特拉斯火山省（MAVP）。该火山省的特点是存在单成火山以及在不同构造环境中发育出的多样化的喷发地貌。在这项研究中，我们通过结合基于GIS的分析和区域及局部的地球物理数据，探讨了这些火山中心形成的构造控制因素。我们的方法结合了遥感数据、数字高程模型以及航空和高分辨率地面磁数据，来分析火山活动与构造框架之间的关系。通过磁导率导数分析、欧拉反卷积和二维磁反演技术，我们描绘了地下结构，并估算了火山中心的深度和几何形态。研究结果表明，该区域主要由NE-SW至E-W方向的构造脊控制，同时存在次要的N-S和NW-SE方向结构，这与左旋走滑构造机制一致。火山中心多位于主要和次要断层的交汇处，这些断层在局部延伸至约4公里的深度。这些发现为火山中心的几何形态和深度提供了新的约束，并表明断层交汇点可能在控制更新世-冰河世中阿特拉斯山脉的火山活动过程中发挥了关键作用。

引言

中阿特拉斯山脉被认为是一个由多个拉伸和压缩作用形成的盆地，这些作用主要发生在三叠纪-利阿斯纪时期，并在上白垩纪发生了反转，直到渐新世-中新世期间持续存在（Fedan等人，1989；Laville和Fedan，1989；Frizon de Lamotte等人，2008）。该地区拥有摩洛哥最大、最年轻的火山场。火山活动主要集中在Azrou-Timahdite带，这里的喷发活动以水热岩浆作用为主，形成了玛珥湖和凝灰锥，同时伴有熔岩流，覆盖面积超过500平方公里（El Messbahi等人，2020）。在褶皱中阿特拉斯山脉（FMA），火山活动以斯特龙博利式和夏威夷式喷发为主，熔岩流出量相对较少。这一火山带位于由主要断层（如北中阿特拉斯断层和南中阿特拉斯断层）界定的区域内，包括斯特龙博利式火山渣锥和部分保存完好的玛珥湖。这些喷发特征鲜明，与山脉中的断层密切相关。

对这些火山活动进行了详细的地球化学和火山学研究。其岩浆来源主要来自深部地幔，与次岩石圈地幔有关，且地壳污染程度较低（Bosh等人，2014；Benamrane等人，2023；Haidatte等人，2025a；Haidatte等人，2026）。然而，控制这些岩浆形成的详细机制仍不完整。特别是在褶皱中阿特拉斯山脉，构造活动与火山中心位置之间的联系尚未得到充分理解。其他研究表明，这些岩浆脉冲可能是由断层重新激活引起的（例如Hinaje等人，2019）。但这些研究主要是定性的，尚未详细探讨局部结构在这些火山中心形成和分布中的作用。为此，我们采用了航空磁法和遥感技术的组合。这种综合方法能够有效描绘地表和基底构造趋势及深层结构。通过形态结构遥感地图（Li等人，2002；Emmanuel等人，2022）定义的地表构造线以及航空磁数据检测到的地下结构，有助于可视化这些系统的构造特征（Rasolomanana等人，2010；Ferreira等人，2011；Hamimi等人，2021；El Amraoui等人，2025）。这些技术提供的线状构造分析结果（如数字高程模型DEM）和应用于地球物理数据的滤波方法，有助于直观解读地质情况。这些数据有助于识别地表和埋藏结构，揭示这些结构在重新激活过程中对后续构造样式的影响，以及对后期火山活动的影响。本研究采用的方法可以连续绘制和评估构造趋势，并将其与火山构造关联起来，尤其是在像中阿特拉斯山脉这样复杂的地区（Collina-Girard，1989；Cassidy等人，2007；Luthfian等人，2023）。

通过本研究，我们有两个主要目标：（i）利用航空磁数据和遥感数据的优势，更好地理解FMA的构造特征；（ii）分析FMA中的火山中心系统，特别是其内部结构（地下岩浆体的深度和几何形态）以及断层在岩浆上升中的作用。为此，我们使用了沿火山中心和周围断层剖面获取的地面数据进行了磁反演建模。

地质背景

古生代构造事件显著影响了摩洛哥中生代盆地的形成和位置，尤其是在三叠纪-下白垩纪期间（Fedan，1988；El Arabi等人，2001；Frizon de Lamotte等人，2009；Ellero等人，2020；Escosa等人，2023；Bouzekraoui等人，2024）。在中阿特拉斯山脉，赫尔辛尼亚纪地层以孤岛状出露的形式存在（Lepretre等人，2024），并形成了主要的NE-SW方向构造趋势。

遥感数据

为了识别研究区域内的主要构造线，我们分析了来自Terra卫星（NASA/METI）ASTER数据的数字高程模型（DEM）。使用PCI Geomatica软件的LINE模块，通过不同的太阳方位角（0°、45°、90°和315°）对DEM进行了追踪，空间分辨率为30米。提取过程包括两个主要步骤：

形态构造分析

基于ASTER卫星图像生成的DEM地图的构造解释突出了研究区域的形态构造特征。DEM地图清晰显示了主要走向NE-SW至E-W的构造脊，这些构造脊与走向N-S至NW-SE的横向构造脊相连（图6）。这些构造脊表现为狭窄的背斜，其悬壁可能受到晚赫尔辛尼亚纪断裂网络的影响。

对火山锥构造控制的新认识

结果分析揭示了FMA地质框架和火山活动的一些重要特征。特别是形态结构和航空磁数据提供了重要信息，有助于绘制FMA的地下构造特征（图15）。此外，二维磁反演结果进一步加深了我们对火山喷发、断层系统及内部组织之间关系的理解。

结论

通过整合遥感图像、航空磁测和地面磁测量数据，我们成功绘制了中阿特拉斯山脉（MA）的构造特征及其地表和地下属性。这种方法极大地提高了我们对构造事件的理解，尤其是更新世-冰河世期间FMA的火山活动。航空磁数据和磁数据经过多种处理技术处理，包括RTP、TAD、THDR、ED和二维磁反演等。

作者贡献声明

Oualid El Amraoui：撰写、审稿与编辑、软件应用、方法论构建、概念化。 El Houcine El Haous：撰写、审稿与编辑、软件应用、方法论构建、概念化。 El Mehdi Irzan：撰写、审稿与编辑、软件应用、方法论构建。 Mustapha Boujamaoui：数据验证、监督、方法论指导、调查实施、数据整理。 Mustapha Bouiflane：撰写、审稿与编辑、数据验证、监督、方法论指导、数据整理、概念化。 Hind El Hachimi：撰写、审稿与... <未引用参考文献>

Ait Brahim和Chotin，1989；Akasbi等人，2023；Arboleya等人，2004；Ayarza等人，2005；Baptiste等人，2016；Baranov，1957；Nait Bba等人，2019；Bernini等人，2000；Bouiflane等人，2017；Bracene和Mercier，2000；Charroud等人，1993；Clark，1999；Colletta和Rampnoux，1977；Colo，1964；De Lamotte等人，2009；Du Dresnay，1988；El Arabi等人，2003；El Arabi等人，1999；El Fertati等人，2019；El Hammichi等人，2007；Ferreira等人，2023；Gabtni等人，2013；Gomez等人...

<数据可用性> <数据将按需提供。> <利益冲突声明> <作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。> <致谢> <本项工作是第一作者博士论文的成果。作者衷心感谢主编damien delvaux博士以及匿名审稿人和mohamed gharbi博士提供的宝贵时间、建设性评论和建议，这些帮助显著提升了手稿的质量。>