《Journal of African Earth Sciences》：An approach based on Geophysical Vertical Electrical Sounding Resistivity (VESR) and Fuzzy logic modeling to explore a multi-layered system geometry and groundwater prospectivity. Case of the North-eastern Tadla Plain, Morocco
编辑推荐：
本研究在摩洛哥Tadla平原东北部开展地电调查，通过40次Schlumberger线性设备垂直电测深（VES）结合IP2Win软件分析，揭示该区存在4套重要含水层，由Pliocene-Pleistocene和Cretaceous高阻地层与Senonian低阻地层叠置形成。研究证实地层呈NE-SW单斜构造，含水层厚度15-190m，空间展布呈现南厚北薄特征。整合模糊逻辑建模（FLM）与VES数据，划定东南部Fkih Ben Salah区域为高潜力地下水富集区，为干旱区水文地质勘探提供新方法。
萨拉赫丁·迪迪（Salahddine Didi）|阿卜杜萨马德·希拉利（Abdessamad Hilali）|苏菲安·哈贾吉（Soufiane Hajaj）|赛义德·埃尔·布特（Said El Boute）|穆罕默德·阿德拉维（Mohamed Aadraoui）|尤尼斯·坎杜奇（Younes Khandouch）|阿姆鲁穆萨·本穆萨（Amroumoussa Benmoussa）|赛义德·布哈赫姆（Said Bouhachm）|法蒂玛·埃扎赫拉·胡斯尼（Fatima Ezzahra Housni）|阿卜杜萨马德·纳吉纳（Abdessamad Najine）|阿米娜·瓦菲克（Amina Wafik）|塞库·穆罕默德·凯塔（Sekou Mohamed Keita）
摩洛哥苏丹穆莱·斯利曼大学（Sultan Moulay Slimane University）科学与技术学院地球科学系，地理信息、地质资源与环境实验室（Geomatic, Geo-Resources and Environment Laboratory），邮编523，23000贝尼梅拉尔（Beni Mellal）
摘要
在摩洛哥塔德拉平原（Tadla Plain）东北部地区，开展了一项地球物理研究，旨在确定不同地质构造的空间分布、含水层的厚度及其范围，以及这些含水层是否也可用于供应饮用水。研究采用了施伦贝谢（Schlumberger）公司的线性设备进行了40次垂直电测深（Vertical Electrical Soundings，简称VES），最大半长度（AB/2）为1000米。根据地形和遇到的地理障碍，确定了构成四个SEV剖面的测深次数。电测深数据通过IP2Win软件进行分析，并与现有钻孔和井的岩性信息进行了对比。所有测量结果的分析表明，建立的电阻率剖面显示了多个厚度不同（15-190米）且电阻率各异的地质层的叠加。含水层和隔水层的视电阻率变化定量和定性图表明，由于上新世-更新世（Plio-Pleistocene）及白垩纪（Cretaceous）地层的广泛分布，该区域存在四个重要的含水层。地球物理研究表明，这些地形呈现出从东北向西南倾斜的单斜结构，且其厚度从北向南逐渐增加。为了提高地下水的定位精度，将模糊逻辑建模（Fuzzy Logic Modeling，简称FLM）与VES数据相结合。最终的地下水潜力图显示，高潜力区主要位于东南部，特别是在菲克本萨拉赫（Fkih Ben Salah）附近，那里厚厚的电阻性地层与有利的地质结构条件相吻合。标准VES数据采集、钻孔校准以及明确定义的FLM标准的透明整合，为地下水勘探提供了一种可推广的方法论框架。
引言
水是生态系统和人类发展不可或缺的自然资源（Yang等人，2021年；De Carvalho等人，2025年；Loucks等人，2017年）。然而，快速的气候变化和土地利用变化加剧了全球水循环的空间和时间变异性，使水资源相关挑战更加严重，威胁到了水资源安全（Xia等人，2017年；Yang等人，2021年；Stringer等人，2021年）。摩洛哥大部分地区长期面临水资源短缺问题（Mayaux等人，2024年；Alvarez等人，2025年；Belhassan等人，2022年）。水资源短缺导致某些地区过度开采现有水资源，损害了水资源的可持续性，并导致水质和环境恶化（Olley等人，2024年；Makanda等人，2022年；Yasmeen等人，2024年；Javan等人，2024年）。对水资源脆弱性的分析表明，自20世纪80年代以来，气候变化估计导致全国水资源减少了约25%（Qadem等人，2024年；Irani等人，2024年；CDN-Maroc，2021年）。这种不可持续的水资源利用方式已成为阻碍该国可持续发展的因素（Onyena等人，2025年；Alitane等人，2022年）。农业部门将是水资源短缺的首批受害者（Legrouri等人，2012年；El Sabry等人，2023年）。考虑到农业雇佣了该国约40%的劳动力，且农业是摩洛哥最大的水资源消耗者（占可用水量的85%以上），这一情况更加严重（Bennouna，2020年）。
塔德拉盆地（Tadla Basin）是摩洛哥半干旱地区的一个关键水文地质系统，该地区面临人为压力不断增加、地下水需求增长以及由于频繁干旱、集约化农业灌溉和过度抽取地下水导致的水资源有限等问题，从而引发了严重的供水挑战（Ayaou等人，2026年；Hssaisoune等人，2020年；Lionboui等人，2019年；Kuper等人，2012年；Didi等人，2025年）。由于水资源管理不善，污染和地下水过度开采问题日益严重（Dumont等人，2021年）。农业是塔德拉地区的主要经济活动之一（Lionboui等人，2019年；Kuper等人，2016年）。然而，由于水资源短缺，许多农民在灌溉作物时面临困难，这直接影响了农业生产及农民收入（Akhal等人，2022年；Molle等人，2019年；Hejazi等人，2023年）。尽管之前有一些研究探讨了类似环境下的水资源管理和环境脆弱性，但针对该地区的详细地球物理特征的研究仍然有限且不足。以往的研究主要依赖水文数据、局部水位观测和多标准地理空间方法，这些方法往往无法准确描述含水层的内部几何结构或识别控制地下水流动的构造不连续性。对于生活在干旱和半干旱地区的人口而言，水资源问题尤为严重，因为水资源短缺和气候变化加剧了对地下储备的压力（Asfahani，2007年；Asfahani，2011年）。因此，改善对塔德拉盆地水文地质框架的理解对于实现可持续水资源管理至关重要。
为了解决这一问题，本研究采用了基于施伦贝谢线性设备的垂直电测深（VES）技术，该技术非常适合当地的水文地质条件。VES方法具有非破坏性、成本效益高（Oladunjoye等人，2020年），并被广泛认为是描绘含水层几何结构、识别岩性变化和描述地下构造空间分布的有效工具（Gupta等人，2023年；El Makrini等人，2022年；Bouikbane等人，2016年；Saravanan等人，2018年；Bersi和Saibi，2020年；Ihbach等人，2020年；Ait Bahammou等人，2021年；Alezabawy等人，2021年）。基于此，本研究提出了一个综合框架，结合了垂直电测深数据（VES）和钻孔数据以及模糊逻辑建模（FLM），以研究塔德拉平原东北部的地下水分布。该研究有三个核心目标：首先，描述地下电性层位并划分构成多层含水层的地质构造，从而确定其几何结构、空间分布和水文地层特性；其次，识别地质电学不连续性并评估其对地下水流动和排水动态的影响，从而增强对含水层连通性的结构解释；最后，通过基于模糊逻辑的空间建模提高在数据有限条件下的预测可靠性，利用综合地球物理（包括重力测量）信息进行解释。该方法有助于推进干旱和半干旱地区的地下水勘探策略。
地质数据
塔德拉平原面积约为3600平方公里（3600 km2），位于高阿特拉斯山脉（High Atlas Range）以北（Barakat等人，2020年；Didi等人，2025年），经度范围为6°42'21''W至6°16'03''W，纬度范围为32°28'49''N至32°31'10''N。其北部与磷酸盐高原（Phosphate Plateau）接壤，两者之间没有明显的过渡。向东延伸时，平原沿乌姆-埃尔-里比亚河（Oum-er-Rbia River）逐渐变窄，最终过渡到扎扬地区（Za?an Region）的陡峭地形（El Kiram等人，2019年）。
电法原理
土壤电阻率是通过注入电流及表面产生的电位差来测量的。需要四个电极：两个电极A和B用于电流注入，另外两个电极M和N用于电位差测量。仪器测量得到的视电阻率ρ_a是根据电流I和电位差ΔV计算得出的（Chouteau等人，2005年；Ait Bahammou等人，2021年；Ouadif等人，
VES曲线特征
电测深曲线的分析显示，各层之间的层序相似，主要差异在于电阻率值。这种差异可归因于塔德拉地区各含水层从北到南的岩性变化（图5）。根据电导曲线形状和导电层与电阻层的分布，可以区分出四种类型：
类型A： 测量曲线地质构造对含水层结构和地下水分布的影响
将垂直电测深数据与钻孔岩性数据相结合，揭示了塔德拉平原主要由东北-西南（NE–SW）单斜结构控制的水文地质框架。电阻率模型显示，沉积序列向南和西南方向逐渐加深，证实了存在一个不对称的向斜盆地，其中土伦阶（Turonian）基底具有明显的倾斜（图10a）。这种构造-沉积特征对地下水分布具有主导作用
结论
本研究通过描述深层含水层的地质电学特征，利用模糊逻辑建模（FLM）识别高地下水潜力区，展示了集成VES-FLM方法的附加值。VES结果揭示了明确的地下结构，其中表层覆盖层（30–350 Ω·m）、电阻性的始新世（Eocene）地层以及导电性的森诺阶（Senonian）地层之间存在明显的电阻率对比。
作者贡献声明
苏菲安·哈贾吉（Soufiane Hajaj）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，验证，监督，资源协调，项目管理，方法论设计，数据分析，概念构建。赛义德·埃尔·布特（Said El Boute）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，可视化效果优化，验证，监督，软件选型，资源协调，方法论设计，数据分析，概念构建。穆罕默德·阿德拉维（Mohamed Aadraoui）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，验证，软件选型，资源协调，方法论设计，未引用参考文献
Akhal, 2022; Alvarez and Govind, 2025; Archambault, 1971; Barakat, 2020; Bennouna, 2020; Benmoussa et al., 2023; Bourcart, 1942; Chandrasasi et al., 2025; CDN-Maroc, 2021; Chouikri et al., 2016; Chouteau and Giroux, 2005; Didi et al., 2025; étienne and Guessab, 1975; Genedi et al., 2021; Gupta and Maiti, 2023; Jeon and Yoon, 2024; Loke and Barker, 1996; Loucks and van Beek, 2017; Loukili et al., 2000; Mayaux and Fernandez, 2024; Mosaad and Basheer, 2020; Nemer et al., 2023;数据获取声明
如需获取本研究的数据，可向相应作者提出合理请求。
