航空磁法和重力测量方法在Kert盆地（摩洛哥东部Rif地区）研究中的应用：对构造与水文地质的启示——以Chaabi含水层为例

《Journal of African Earth Sciences》：Aeromagnetic and gravimetric contributions to the study of the Kert basin (Eastern Rif region, Morocco): Structural and hydrogeological implications-Case of the Chaabi aquifer

　　

摘要

本研究基于对航空磁力、重力和测压数据的处理，分析了东部里夫地区的线性构造特征，旨在识别可能控制研究区域地下水循环和流出的断层。为此，应用了多种过滤技术，包括水平梯度法、向上延拓法和欧拉反卷积法。研究结果确定了四个主要的结构趋势：南北向至东北-西南向、西北-东南向、东南-西南向至东西向以及西北-东南向至西北- southeast向。主要断层的走向为南北向至东北-西南向和西北-东南向。此外，还发现了之前未识别的断层，它们在东南-西南向至东西向以及西北-东南向至西北- southeast向方向上有明显的集中现象。通过欧拉反卷积法得到的断层深度估计值最大达到了4194米。残差异常图与测压图的叠加表明，地下水从Tafersite、BenTieb和Dar El Kebdani的补给区流向Deriouch和Kert河流。

这些结果表明，识别出的断层网络与地下水排放或汇聚区域之间存在密切关联。

引言

Kert盆地位于摩洛哥东北部的东部里夫地区，属于Rifain山脉的一部分，该山脉拥有超过50%的温泉（Taybi等人，2019年）。这种分布主要由区域构造活动和沉降过程控制。特别是那些沉降速率较高且富含中新世-第四纪沉积物的盆地，其温泉出露量通常较少（Benmakhlouf，2001年）。这些矿泉水部分被用于商业用途或治疗某些皮肤疾病（Hakam等人，2000年）。因此，由于该地区的地热潜力和众多温泉的存在，其在地球物理和水文地质方面具有重要意义。

本研究旨在解决有关东部里夫地区温泉循环的构造控制机制的重要问题。尽管已有研究探讨了该地区的构造框架（Azdimousa等人，2007年；Benmakhlouf，2001年）和水文地质特征（Carlier，1971年），但深部构造对热液循环的控制机制仍不清楚。特别是，此前没有研究将重力和航空磁力数据结合起来，用来 delineate 地下断层系统、估算其深度几何形状并评估其在热液循环中的作用。这两种地球物理方法的结合提供了关于地下结构的互补信息：重力数据可以揭示与主要构造不连续性相关的密度差异，而航空磁力数据则有助于探测埋藏的断层和与磁化率变化相关的岩性边界。

为了克服这些局限性，本研究首次在该地区采用了多尺度地球物理方法，结合了水平梯度分析、向上延拓法和欧拉反卷积技术。本研究的工作假设是，预先存在的深部断层系统可能通过增加地壳的渗透性并引导热液向地表流动，在地下水循环中起主导作用。这种综合方法为了解盆地的构造特征和影响温泉分布的构造机制提供了新的见解。在世界许多构造活跃地区都发现了类似的关系，例如意大利那不勒斯的Phlegraean Fields（Nunziata和Rapolla，1981年）；美国内华达州的Truckee Meadows（Skalbeck等人，2005年）；巴西的Caldas Novas（Rosa等人，2021年）；坦桑尼亚的Monchique（Neres等人，2024年）。

本研究的目标是绘制和描述东部里夫地区的活跃断层，识别新的断层并估算其深度，以及评估它们在地下水和温泉循环中的作用。同时，还希望通过综合地球物理方法提高对该地区的地质动力学理解。

章节片段

地质背景

包含Chaabi温泉的研究区域属于Temsamane山脉（图3），这是一个走向东南-西南的山脉

构造背景

摩洛哥北部的大多数温泉都位于热构造带内，这些带由Nekor断层和Melilia断层界定，它们的走向主要是东北-西南至东南-西南（Benmakhlouf，2001年）。

最显著的压缩变形发生在下中新世至中中新世期间，并从中新世晚期向南和西南方向扩展至第四纪。在新近纪时期，沿东北-西南至东西方向的活左旋走滑断层发展起来，而右旋走滑断层则

航空磁力数据

本研究使用的航空磁力数据来自1969年由非洲地球物理公司在摩洛哥矿业和地质部的支持下进行航空磁力勘测的档案。勘测范围涵盖里夫地区、Pre-Rif地区及其周边区域。研究区域在2600米的恒定高度进行勘测，数据采用最小曲率法网格化，网格间距为750米。这种分辨率的网格被认为适合区域分析

方法论

对航空磁力和重力数据的过滤提供了关于地下结构的互补信息（El Gout等人，2010年）。通过水平梯度和在不同高度的向上延拓法分离了地表和深层异常。同时，应用欧拉反卷积法来约束解释出的源的几何形状和深度。首先使用极简化（RTP）技术对航空磁力数据进行处理，以补偿地球磁场的影响

极简化磁异常图

极简化磁异常图（图7）的分析显示，在Nador地区存在一个强烈的正异常，最大值超过400纳特。明显的梯度和线性异常边界反映了断层和地质接触等构造不连续性，这些特征通过过滤技术得到了进一步增强。

这种异常与Gourougou地区的shoshonitic火山活动有关（El Azzouzi等人，1999年），并归因于安山岩的形成

利用航空磁力数据进行断层检测

极简化磁异常突出了主要的构造趋势，并确认了主要断层的存在。主要断层的走向为南北向至东北-西南向，与中生代露头大体一致，这些结构与NEKor断层（N45°）相吻合，该断层将东部的Temsamane山脉与西部的Ketama单元分隔开，并与Melilia断层平行，后者延伸至Mesorif地区黏土-泥质覆盖层之下

结论

本研究表明，结合航空磁力和重力数据可以更准确地描述中部Kert地区的地下结构。水平梯度分析和欧拉反卷积法有助于提取线性构造特征并估算其深度。

解释出的断层网络主要表现为南北向至东北-西南向、西北-东南向、东南-西南向至东西向以及西北-东南向至西北- southeast向的走向，浅层断层的深度大约在1000米至4000米之间。

CRediT作者贡献声明

Jamila Abderbi：资源管理、数据整理、概念构思。Kaoutar Benaissa：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法论研究、概念构思。Nordine Nouayti：监督、资源管理、方法论研究、数据整理、概念构思

未引用参考文献

Agence du Bassin Hydraulique de la Moulouya, d’Acremont等人，2014年。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

Kaoutar Benaissa|Nordine Nouayti|Jamila Abderbi

摩洛哥阿尔霍塞马应用科学学院水与环境工程实验室