地表沉积地震放大效应是指近地表地质构造与物性参数对特定频率地震波的振幅放大作用。不同的近地表沉积,放大效应也不同。1985年墨西哥大地震和2002年台湾大地震等一些破坏性地震也验证了地表沉积是影响地震震动的主要因素之一。中国是一个地震灾害频发、伤亡严重的国家。从防震减灾与震后重建角度出发,地震活动带及其影响区地表沉积与地震放大效应之间定量关系的研究尤为重要。本论文在四川省科技厅科技支撑项目“龙门山山前带表层沉积地震放大效应试验”与“汶川地震对龙门山山前断裂构造带影响研究”支持下完成。论文以地表地质结构——地层物性参数——余震放大效应为突破口,采用综合工程物探——地质结构建模——地震放大效应正演模拟——天然地震观测获取地震放大效应为技术路线,开展地表沉积地震放大效应(频率、振幅等)研究,探索研究方法和技术流程,分析区域危险程度。为防震减灾、震后重建计划等提供参考依据。(1)设计了一套适用于本研究区地质、沉积特点的高精确度综合工程物探组合模式,并选取了一个高信噪比观测系统和一组高分辨率勘探参数,为建立地表参数模型提供了准确的参数信息。根据研究区地质、沉积特点,通过减小反射地震勘探道间距,来增加横向分辨率；采用中间放炮、六次覆盖、12道接收的小排列观测系统,来减小最大炮检距和地震波旅行程,从而减小了干扰,提高了信噪比；通过折射地震勘探获得各沉积层纵波速度为反射地震勘探波速拾取提供参考。通过折射地震勘探和高密度电阻率法勘探获得卵砾石层和基岩面埋深,用来校正、验证反射地震勘探剖面,并排除反射地震勘探中由卵砾石层层内反射产生同相轴的误判断。综合解释得到地表各沉积层厚度参数。并进行速度测定和密度测量获得各沉积层横波速度参数、密度参数。根据上述参数建立地表参数模型。(2)采用一种新的递推算法模拟SH型地震波在地表参数模型中的传播过程,研究地表沉积地震放大效应特征。第一,分析了地表各沉积层位(表土层、卵砾石层、强风化基岩层、中风化基岩层、弱风化基岩层)不同参数(密度、横波速度、层厚度)对地震放大效应影响规律。得出无论薄层模型还是厚层模型,密度参数对地震放大效应的影响都较小。厚度参数对地震放大效应的影响较大,且对厚层模型和薄层模型的影响不同。横波速度参数对地震放大效应的影响较大,且对薄层模型的影响远大于厚层模型；第二,概括了每条测线最大地震放大倍数和地震放大效应的变化规律。得出冲积扇扇根位置地表沉积地震放大效应变化剧烈,扇中、扇缘位置地表沉积地震放大效应变化较小,但出现了多个放大频率段。第三,总结了类似本研究区沉积相(陆相冲积扇)的最大地震放大倍数分布特点。发现河床区域的最大地震放大倍数最小,河床两岸河道沉积区的最大地震放大倍数居中,未遭受河流剥蚀作用的冲积扇扇根、扇中区域的最大地震放大倍数最大。(3)设计了一套天然地震数据处理方法,并用此方法研究地表沉积地震放大效应。在前期地质调查和综合工程物探基础上,分别在基岩露头与第四纪沉积层上选点布置天然地震观测台站,观测天然地震数据。确认地震波记录的参数(震源经纬度、深度、震级、发震时间、地名),进行0.1Hz高通滤波,确定P、S波分离情况,裁出S波记录,做FFT变化取得Fourier振幅谱,进行三角平滑,计算各观测点EW与NS分量的Fourier振幅谱相对参考点对应分量的Fourier振幅谱的振幅放大情况。处理分析沉积层厚度具有显著差异的两个观测点的天然地震数据,发现沉积层较厚观测点的地震放大主频和放大频率段都较低。此外,每个观测点(第四纪沉积层上)的NS分量放大倍数都比EW分量大,而放大频率段重合度较高,放大主频基本一致,这种现象反映出研究区内的地震波可能存在方向性极化现象。(4)对比天然地震数据处理结果与递推算法模拟结果,总结分析地震放大效应特征。结果表明在S01观测点的正演模拟结果主要反映出NS分量的地震放大特征,过高估计了EW分量的振幅放大情况。而在S06观测点的模拟结果介于实测的NS分量与EW分量之间,较好地反映了这个观测点实际地震振幅的放大程度。要使得模拟结果更加接近真实情况,需要减小模型的不确定性。从而得出,用递推算法模拟SH型地震波在地表沉积层中的传播过程是可行的,只要提供的地表参数模型确定性较好,就可以准确反映出观测点的地震放大效应。