《Journal of African Earth Sciences》：Geothermal potential of the Middle Atlas and the Sa?ss Basin using remote sensing: An approach based on hydrothermal alteration and land surface temperature
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地熱潛力遙感評估：基于地表溫度與礦物指數分析中阿特拉斯和塞伊斯盆地熱液蝕變區及成因探討。
Fatima-Ezzahrae Lahrach | Lalla Amina Ouzzaouit | Nour Eddine Berkat | Loubna Ait Jana | Abdelmounim Qarbous | Mohammed Boumehdi | Larbi Boudad
摩洛哥拉巴特穆罕默德五世大學理學院地質系
摘要
本研究利用遙感技術探討了中部阿特拉斯山脈和賽斯盆地的地熱潛力。研究方法結合了來自Landsat 8–9和MODIS圖像的地表溫度（LST）分析，以及基于ASTER光譜波段提取的礦物指數對熱液變化的制圖。結果確定了研究區域內的三個主要關注點。在褶皺型中部阿特拉斯山脈，碳酸鹽指數、方解石脈以及Skhounate-Marmoucha溫泉周圍升高的地表溫度表明存在活躍的熱液循環。板狀中部阿特拉斯山脈在Khenifra和Azrou以南以及Sefrou西北部地區表現出熱異常，這些異常與以硅酸鹽、黏土和碳酸鹽為主的礦物組合相關。這些礦物組合可能是由三疊紀和李亞紀地層的風化作用或與上新世-第四紀玄武巖火山活動相關的熱液作用形成的。在賽斯盆地，檢測到的異常主要受巖石類型和氣候因素控制，而非深層地熱過程。盡管這些結果僅為初步指示，但它們證明了遙感技術在識別潛在地熱區方面具有重要作用。然而，要確認異常的性質并確定儲層深度，還需要進一步的研究，包括薄片巖相分析、礦物學研究、地球化學數據和地球物理調查。
引言
遙感是地球科學中的重要工具，廣泛應用于礦產勘探、水資源管理和自然災害評估（Sabins, 1999; Tomás et al., 2017; Shirmard et al., 2021; Abd-AlHai et al., 2022; Giordan et al., 2022）。近年來，遙感技術已成功應用于地熱勘探，能夠在世界多個地區檢測到地表溫度（LST）異常（Coolbaugh et al., 2007; Watson et al., 2008; Chan et al., 2018; Romaguera et al., 2018; Darge et al., 2019; Gemitzi et al., 2021; Li et al., 2023）。地表溫度的估算基于兩種方法：（i）僅依賴熱紅外（TIR）波段的直接方法（Donglian, 2007; Freitas et al., 2013）；（ii）需要NDVI計算的間接方法（Gemitzi et al., 2021）。除了熱異常外，地表的地熱現象還與熱液過程密切相關，這些過程可以通過其礦物特征來檢測和表征。
熱液作用包括控制地下水循環和巖石圈內部加熱的過程。盡管不同學科對熱液作用的定義有所不同，但它被廣泛認為是一個整合了三個關鍵領域的領域：巖漿作用、地熱能和熱現象。這些過程反映了地質動力學、巖石學和流體循環之間的復雜相互作用，其地表表現形式包括溫泉、礦床和特征性的熱液蝕變組合。在全球范圍內，熱液蝕變被認為是地熱活動的重要指標，多項研究結合了巖相學、地球化學、地球物理學和遙感方法來表征蝕變區及其與流體動力學的關系（Calvin et al., 2015; Revil et al., 2021; Ishitsuka et al., 2022; Weydt et al., 2022; Kraal and Schwering, 2024; Betancourt et al., 2025）。
在摩洛哥，關于熱液蝕變及其與地熱潛力關聯的研究仍然有限。然而，最近在東北部（Berkane-Ahfir）的研究（El Morabit et al., 2021）展示了將遙感技術與多標準分析相結合的價值，證明了熱異常、熱液蝕變區和構造結構之間的相關性，這一點通過溫泉的存在得到了驗證。從全國范圍來看，獨特的地質動力學環境和豐富的水資源為地熱潛力開發提供了有利條件，這一點已有多項研究證實（Rimi, 1987, 1990），隨后在摩洛哥西北部（Benaabidate, 1994）、塔德拉盆地（Boukdir, 1994）、摩洛哥東部（Lahrach, 1994, Rimi et al., 2012）、里夫地區（Rimi et al., 1998）和阿加迪爾盆地（Zarhloule et al., 1998）進行了區域研究。最近，創新方法（Ouzzaouit et al. 2023; Haffou et al. 2025）結合了機器學習技術來模擬摩洛哥北部省份的地熱熱流并預測溫度。然而，中部阿特拉斯山脈的研究相對較少。考慮到該地區豐富的水補給（使其被譽為“摩洛哥的水塔”）以及最近的新上世-第四紀火山活動（El Azzouzi et al., 2010; Bosch et al., 2014），這一現象令人驚訝，因為這些火山活動可能成為潛在的熱源。
本研究旨在提供關于中部阿特拉斯山脈和賽斯盆地地熱潛力的新信息。為此，本研究基于以下方面突出了地表溫度異常區：（i）通過衛星圖像分析推斷出的熱液蝕變分布，并通過實地觀察驗證；（ii）礦物指數；（iii）溫泉分布。最后，我們在摩洛哥這一地區的構造背景下討論了這些異常。
章節摘錄
1.1. 中部阿特拉斯山脈
中部阿特拉斯山脈是一條呈東北-西南走向的洲內山脈，延伸近400公里，構成了北部里夫山脈和南部高阿特拉斯山脈之間的結構樞紐（圖1A）。它北接賽斯盆地，西鄰西部梅塞塔高原，東靠東部梅塞塔高原，南臨Upper Moulouya山脈。該山脈由古生代基底構成，其上覆蓋著中新生代地層，主要為三疊紀和侏羅紀沉積物（圖1B和2）。
數據與方法
本研究采用的方法結合了基于Landsat-8/9和MODIS數據的地表溫度（LST）估算與利用ASTER圖像提取的礦物指數進行的熱液蝕變制圖。需要注意的是，來自熱紅外數據的LST僅表示地表溫度，并不能直接提供關于地下或深層地熱過程的信息，因為熱傳感器僅對地表溫度敏感。
1.1. 地表溫度（LST）異常
Landsat-8/9和MODIS數據的聯合分析顯示，賽斯盆地與中部阿特拉斯山脈的板狀和褶皺區域之間存在顯著的熱差異（圖4）。在板狀中部阿特拉斯山脈，熱異常出現在Azrou以南的新上世-第四紀火山構造附近，而在Sefrou西北部和Khenifra南部也觀察到了額外的異常。在褶皺型中部阿特拉斯山脈，觀察到兩種類型的異常：東北部的擴散異常和局部的異常。
LST異常
本研究假設具有較高熱流的地熱區域可能通過地表溫度（LST）異常表現出來，因此高LST值區域通常被視為地熱活動的潛在指標（Arrofi and Abu-Mahfouz, 2023; Redouane et al., 2023）。
板狀中部阿特拉斯山脈的熱異常分布在Azrou以南、Sefrou西北部和Khenifra附近，其中一些異常與上新世-第四紀火山活動相關。
結論
通過對熱數據（Landsat-8/9和MODIS）和光譜數據（ASTER）的聯合分析，成功檢測到了地表溫度（LST）異常并繪制了熱液蝕變區。結果確定了三個主要關注區域：賽斯盆地、褶皺型中部阿特拉斯山脈和板狀中部阿特拉斯山脈。在賽斯盆地，熱異常似乎更多地與巖石類型（第三紀泥灰巖）和氣候條件相關，而非深層熱液過程。
CRediT作者貢獻聲明
Fatima-Ezzahrae Lahrach：撰寫——原始草稿、可視化、軟件開發、方法論、調查、概念化。
Lalla Amina Ouzzaouit：撰寫——審稿與編輯、驗證、監督、方法論、調查。
Nour Eddine Berkat：資源支持、調查。
Loubna Ait Jana：資源支持。
Abdelmounim Qarbous：撰寫——審稿與編輯。
Mohammed Boumehdi：資源支持、調查。
Larbi Boudad：撰寫——審稿與編輯。
未引用參考文獻
A?t Brahim and Chotin, 1983; A?t Brahim and Chotin, 1984; Benaabidate, 1994; Boukdir, 1994; Hollard, 1985; Marzoli et al., 2018; Rimstidt and Cole, 1983; Tomás and Li, 2017.
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
致謝
本研究得到了摩洛哥國家科學技術研究中心（CNRST）提供的PhD獎學金（PASS項目）的支持。
