2016年4月16日在日本的九州地區發生了7.3級的熊本大地震，其造成了50多人死亡和強烈的地表破壞。熊本大地震震源深度12km，發生在Futagaw-Hinagu斷層帶上，且伴隨兩個大的前震發生。熊本大地震的成因受到了廣泛的關注，而應力場狀況是研究其發震機制的重要參數之一。震源區密集的臺網分布（Hi-net）提供了研究震源機制解和應力場時空演化的絕佳機會（圖1）。在之前的應力場研究中，都只使用一維速度模型進行反演，而震源區地殼和地幔強烈的不均一性是否會影響到應力場參數的求解是亟待解決的問題之一。
圖1（a）研究區位置圖和本研究所使用的地震分布情況；（b）地震臺站及火山分布情況
圖2 三維速度模型求得的震源機制解的分布情況。紅色為熊本大地震和兩個前震。
自然資源部第二海洋研究所丁巍偉課題組的於志騰博士利用層析成像獲得的高精度的三維速度模型，求得震源區的349個地震的震源機制解（圖2），並反演應力場的時空演化，將其與一維速度模型獲得的結果比較後發現：當大量地震參與應力反演時，三維速度模型可以顯著提高震源機制解和應力場張量的解。獲得的主要成果如下：
（1）震源機制解指示出，T軸呈NNW-SSE向或N-S向，P軸為WSW-ENE向或E-W向，與衝繩海槽的擴張方向一致。2016年熊本大地震的應力場狀況受到了菲律賓板塊的俯衝作用和衝繩海槽向北擴張的影響（圖3）；
圖3 不同速度模型求得的P軸和T軸的分布情況
（2）應力反演獲得的最小應力軸σ3的分布較為集中，而最大應力軸σ1和中間應力軸σ2的分布範圍較大。最小應力軸σ3在6.5級前震發生後發生了逆時針旋轉，而在主震發生後又發生順時針旋轉（圖4）。通過計算應力軸的旋轉量，推斷震源區的應力較小，斷層的摩擦係數較小；
圖4 應力反演獲得的最小應力軸σ3和R值隨時間變化圖
（3）應力反演同時求得斷層的平均摩擦係數是0.4，指示出震源區的斷層作用弱。推斷弱斷層可能是由於菲律賓板塊脫水導致的從地幔楔上升的巖漿和流體侵入有關，其也導致了熊本大地震的發生。
以上研究成果發表在國際知名地學期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。該研究得到了國家重點研發計劃（2016YFC0600402）、全球變化和海氣相互作用項目（GASI-GEOGE）和國家自然科學基金（91828214，41860811，41706044）的聯合資助。
文章信息：
Yu, Z.,Zhao, D., Li, J., Huang, Z., Nishizono, Y., Inakura, H. (2019). Stressfield in the 2016 Kumamoto earthquake (M 7.3) area. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124, 2638-2652.
論文連結：
https://doi.org/10.1029/2018JB017079.