东非裂谷系统（EARS）（图1a）是地球上最长的大陆离散板块边界，形成了一系列盆地和受断层控制的火山系统，对区域水文地质有重要影响（Ring, 2014）。在该系统中，埃塞俄比亚裂谷包含了主裂谷（MER），进一步划分为北部主裂谷（NMER）、中部主裂谷（CMER）和南部主裂谷（SMER）三个部分（图1b, 1c）。这些区域具有广泛的断层活动、火山复合体以及复杂的构造异质性，对地下水的存在和流动有着重要影响（Abebe et al., 2010; Balestrieri et al., 2016; Bonini et al., 2005; Woldegabriel et al., 1990）。
Wonji断层带（WFB）（图1c）是CMER中的一个主要构造走廊，由NNE-SSW和NE-SW走向的断层组成，对裂谷形态和地下水资源有显著影响（Keir et al., 2006）。它控制着裂谷火山复合体的分布，包括Aluto-Langano火山，促进了岩浆运动和流体循环。Aluto火山复合体（Teklemariam et al., 1996）位于WFB沿线，属于第四纪火山。
先前的研究（Ayenew et al., 2008; Bonini et al., 2005; Corti, 2009; Corti et al., 2020; Ebinger, 2005; Stamps et al., 2008）表明，MER以其复杂的地质和构造历史、高度断层的裂谷底部以及地热活动而闻名。该区域还具有三种主要的地貌类型：裂谷底部、两侧的陡坡和周围的高原。
本研究重点关注Ziway-Abijata和Langano湖泊走廊内的Aluto-Langano地区（图2），该地区以活跃的火山活动、构造运动、热液系统和地下水动态为特征（Biggs et al., 2011; Darling et al., 1996; Gizaw, 1993; Hutchison, 2015; Hutchison et al., 2016a; Hutchison et al., 2016b; Moges et al., 2024）。
这种构造和水文地质条件使得该地区非常适合应用结合VES数据的2D/3D重力和磁力建模来解释地下岩性单元和含水层系统。
先前在MER进行的地质和地球物理研究提高了对地壳结构、火山储层和地下水系统的理解。利用地震和重力数据分析发现，该地区存在与岩浆上升和裂谷过程相关的基性侵入体和高速带（Dugda et al., 2005; Keranen et al., 2004; Mahatsente et al., 1999; Mahatsente et al., 2000）。地热勘探工作（Dambly et al., 2024; Dambly et al., 2023; Hübert et al., 2018; Mulugeta et al., 2021）证实了Aluto-Langano和Corbetti火山下方存在地热储层，以及促进流体运动的断层网络和潜在的浅层含水层连接。
水文地质研究表明，Ziway-Shala盆地的厚沉积层和断层岩基强烈控制着地下水流动，重力和磁力数据揭示了潜在的流动路径（Kebede et al., 2021b; Le Turdu et al., 1999）。Kebede（2023）和Balasubramanian（2017）的地震和电阻率研究发现了多深度的岩基异质性和含水层。
Cherkose和Mizunaga（2018）的磁测深研究表明，在低电阻率黏土层中存在浅层地下水，这些黏土层作为盖层，3D结构显示了通往更深储层的通道。Hochstein（2017）证实了在低电阻率区域存在地下水，这些区域与热变质岩石相关，存在浅层-深层流体混合和温度升高的现象。
Saibi（2011）的重力研究表明，主要断层深度在1.5至6公里范围内监测到了地下水流动。Wilks（2017）的微地震研究在0至2公里深度发现了高地震活动，表明存在活跃的流体循环路径，对含水层补给具有重要意义。Mulugeta（2021）的集成3D重力反演识别出低密度的火山-沉积带和断裂的破火山口，这些特征增强了地下水的储存和流动能力。Aluto-Langano地热场的主要含水层位于1400米以下的第三纪火山碎屑岩中，另一个次要含水层位于700米深度（Gizaw, 1993）。Moges（2024）的集成重力和磁力研究确认了NNE-SSW、NE-SW和NNW-SSE方向的断层控制着地下水流动，以及2公里深度的第三纪火山碎屑岩含水层。
研究区域的地貌（图2）由裂谷底部和周围的高原组成，这些地形控制着地表水和地下水的流动模式（Ayenew, 2006）。Ziway-Abijata和Langano湖泊走廊内的主要湖泊包括Ziway、Abijata和Langano（图2）。它们是更新世-全新世湖泊系统的遗留物，通过地表水通道相互连接，影响当地的地下水补给和排放（Legesse et al., 2004）。
Ketar河发源于东部陡坡，Meki河发源于西部陡坡，共同流入Ziway湖（图2），然后通过Bulbula河将部分地表水输送到Abijata湖。Langano湖从南部和东南部边缘接收五条主要河流的水，仅通过Horakallo河向Abijata湖排放少量地表水。作为系统的终端湖泊，Abijata湖的水位随时间发生了显著波动（Ayenew, 2002），最近的观测表明水位下降速度加快，这突显了进行科学水文地质评估的必要性。
地下水等高线图（图2）显示了地下水高程（海拔米）以及从东部和西部陡坡（补给区）向裂谷底部和Ziway、Langano、Abijata湖泊（排放区）的流动情况，反映了地表水与地下水之间的强烈相互作用（Legesse et al., 2004）。这些地形和水文条件控制着地下水流动动态和含水层形成，为解释结合VES数据的2D/3D重力和磁力反演结果提供了重要背景。
尽管在Aluto–Langano地区进行了多种地质和地球物理研究，但大多数先前研究仅依赖于单一方法或部分整合的数据集，限制了对含水层几何形状和受构造控制的地下水流动系统的全面描述。特别是，尚未系统地应用结合VES数据的2D和3D重力和磁力反演方法来划分地下岩性变化、断层控制的渗透路径和含水层分布。这种方法上的不足限制了对CMER复杂构造-火山框架内地下水-地热相互作用的统一理解。因此，采用综合地球物理方法是揭示地下结构和水资源潜力的关键。
因此，本研究的目标是：
利用结合VES数据的2D/3D重力和磁力建模来划分地下岩性单元和含水层几何形状。识别与研究区域内主要断层系统相关的受构造控制的地下水流动路径。评估地下结构配置对研究区域内水资源开发和地热系统的影响。
