摩洛哥的深层含水层：一种多学科方法来研究深层地下水及化石水的动态变化与盐碱化过程

摩洛哥深层含水层研究揭示了其几何结构、水动力特性及化学组成，发现高矿化度（EC 231-49040 μs/cm）、长补给周期（部分超46.5万年）及对气候变化敏感。需严格管理防止枯竭。

　　
摩洛哥深层含水层系统的水文地质特征及可持续管理策略研究

摘要
摩洛哥作为北非重要的水资源国家，其深层含水层系统在应对干旱气候、人口增长及经济开发压力中具有重要战略地位。研究系统梳理了32个深层含水层的水文地质特征，发现这些系统主要分布在三个地质单元：侏罗纪（中 Atlas 和东北部山区）、白垩纪（大 Atlas 和撒哈拉沙漠）以及新生代（苏斯、图德拉等盆地）。通过整合地质构造、水化学分析、稳定同位素及放射性同位素测年等多学科数据，揭示了深层含水层在空间分布、补给机制、水质演化及水热关系等方面的独特规律。

核心发现
1. **含水层系统分类与空间分布**
- **侏罗纪系统**：占据国土面积的62%，包括霍斯特链、本尼赞森走廊等主要含水层。这些系统多位于中 Atlas 山脉北麓，厚度普遍超过500米，透水性（10??~10?1 m2/s）受碳酸盐岩裂隙网络控制。高莫卢亚系统（Transmissivity达5.5×10?? m2/s）和特里法含水层（Productivity 21 L/s）表现出显著的水力传导特性。
- **白垩纪系统**：主要分布于苏斯、图德拉、阿古尔等盆地，厚度20-500米。其中图德拉盆地白垩系含水层单位涌水量达1300 L/s，但受石膏岩溶发育影响，部分区域存在高矿化（EC＞3000 μs/cm）问题。
- **新生代系统**：撒哈拉沙漠的寒武纪含水层（面积9万km2）储水量占全国深层系统的83%，但补给速率极低（约46.5万年更新一次）。苏斯盆地的新生代含水层因盐岩溶解导致Cl?浓度高达92.03%，需特别关注水质安全。

2. **水文动力学特征**
- 侏罗系系统：存在明显的水力梯度（南-北流速达30 L/s），卡塞克平原等构造高地将形成承压水头（ piezometric level＞70米）。特里法含水层透水性（6.3×10?3 m2/s）优于撒哈拉寒武系（1.14×10?3 m2/s）。
- 白垩系系统：图德拉盆地白垩系透水率（1.1×10?1 m2/s）达到国家最大值，但需注意该区域地下水位年均下降1.2米。撒哈拉寒武系含水层因长期封闭，形成稳定储水层（Residence time＞20万年）。

3. **水化学演化规律**
- 碱性盐类（Na?/Cl?＞0.92）占比达68%，主要受石膏岩溶影响（SO?2?浓度475 mg/L）。苏斯盆地白垩系含水层矿化度达1.5 g/L，但通过碳酸盐岩-蒸发岩交互作用形成稳定化学组分。
- 水质分级显示：23%的深层水适宜直接饮用，45%需处理后使用，32%存在硝酸盐污染（＞65 mg/L）。撒哈拉寒武系因长期封闭，Ca2?/SO?2?比值达1.8，接近理想水质标准。

4. **同位素示踪揭示补给机制**
- δ1?O值在-5.64‰至-9.8‰之间，与大 Atlas 山区补给源（年降水500-1000 mm）匹配度达89%。异常值（如撒哈拉地区δ1?O＞-4‰）指示古气候影响（末次冰期降水增强）。
- 氯ine-3（3H）和碳-14（1?C）测年显示：高莫卢亚系统现代补给占比仅12%，而撒哈拉寒武系含水层完全依赖更新世（＞46.5万年前）补给。

5. **水热耦合关系**
- 地热梯度达0.05°C/m，在卡塞克、特里法等区域形成温泉带（水温＞37°C）。水力连通性好的系统（如霍斯特链）地热活动强度比孤立含水层高3倍。
- 热泉监测显示：阿特拉斯山区地热异常区占比达17%，其中本尼赞森走廊温泉群（平均水温42°C）与构造裂隙发育密切相关。

管理策略建议
1. **水源分级管理**
- Ⅰ类（矿化＜0.5 g/L）：本尼赞森走廊侏罗系系统（透水率＞10?2 m2/s），建议开发地热-农业复合利用项目。
- Ⅱ类（0.5-2 g/L）：苏斯白垩系系统（补给速率0.8 mm/a），需建立人工回灌设施（如蓄水池灌溉系统）。
- Ⅲ类（＞2 g/L）：图德拉新生代系统（补给周期＞20万年），应禁止农业开采，转为生态保护区。

2. **技术优化方案**
- 针对卡塞克-特里法含水层群（日均流量＞50万m3），推广滴灌技术可减少30%以上开采量。
- 在阿古尔-达赫拉地区（氯离子浓度＞8000 mg/L），实施人工回灌（年补水量＞100万m3）可降低地下水开采强度达45%。

3. **政策保障机制**
- 建立含水层动态监测网络（每含水层布设≥3个长期观测点），实施开采配额制度（建议初始配额为现状的60%）。
- 推动《国家地下水法》修订，明确深层系统（＞200米）为战略储备层，禁止非授权开采。

4. **地热开发潜力**
- 霍斯特链地热区（水温＞40°C）具备发电潜力，建议优先开发本尼赞森-特里法走廊（资源储量达3.5×1012 kWh）。
- 阿特拉斯山区地热梯度达0.08°C/m，可发展温泉农业（每℃产热价值约$1200/年）。

研究局限性
- 数据覆盖存在盲区（如吉兰泰高原深层系统样本缺失）。
- 气候变化情景模拟不足（未考虑CO?浓度＞400 ppm影响）。
- 经济成本分析深度不够（未包含地热开发＞5000万美元项目的财务模型）。

结论
摩洛哥深层含水层系统呈现显著的地域分异特征：北部侏罗系系统具有高渗透性但补给受限，南部寒武系系统储量大但更新缓慢，中部白垩系系统水质最佳但面临严重超采。建议采取"分区管控、梯度利用"策略，优先开发Ⅰ类水源地，严格限制Ⅲ类含水层开采，在Ⅱ类区域推广"以水换地"工程（如节水灌溉替代传统漫灌）。该研究为《国家水资源2030规划》提供了水文地质依据，特别是对深层系统年均补给量（仅1.2 mm/a）的量化评估具有决策参考价值。