지진
지진은 지구 내부의 에너지가 축적되어 암석의 파열이 일어나는 한계를 넘어설 때 일어나는데, 그 발생 장소를 진원역(震源域)이라 한다. 대규모의 지진일수록 진원역이 확대되어 수백 km에 이르는 경우도 있다. 진원역에서의 파괴는 한순간에 전체가 파괴되는 것이 아니라 한 점에서 시작되어 일정한 속도로 퍼져 나가는데, 파괴가 최초로 시작된 점이 진원(震源, focus)이며 대개 진원역 가장자리에 있다.
도호쿠 지방 태평양 해역 지진과 쓰나미의 발생 구조
두 번째 단층파괴에서 왜 수십 미터에 달하는 거대한 파괴가 일어났는지에 대해서는 여러 가설이 존재한다. 우선 큰 미끄러짐이 발생한 곳은 마찰력이 매우 큰 돌기가 있었으며 수백년에 한번 그 돌기가 손상될 때 주변 지역이 넓게 침몰되어 초거대지진을 일으킨다는 설이 있다. 또한 도호쿠 지방 태평양 해역 지역은 평소에는 돌기가 없으나 특정 조건이 갖추어지면 지형이 돌기처럼 작용하는 곳이 있으며 이 지형 안에 작고 마찰력이 강한 돌기들이 있어 보통은 이 돌기가 규모 M7급의 지진을 일으키나 특정 조건에서 이 돌기들이 한꺼번에 전부 손상돼 초거대지진을 일으킨다는, 복합 계층형 돌기설도 있다. 도호쿠 지방 태평양 해역 지진은 미끄럼 마찰열로 판 사이 물이 팽창하여 간극 압력이 발생에 평소보다 큰 미끄러짐이 일어났다는 설도 있다. 이 외에 미끄러진 면의 윗쪽 면이 부드러워 지하 매우 얉은 곳까지 단층이 파괴되어 일본 해구까지 뚫고 가 제동하는 마찰력 없이 단층이 미끄러져 오버슈트 현상이 일어났다는 설도 있다.