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판에 축적된 압력 이상으로 에너지를 방출하는 오버슈트 현상이 거대한 쓰나미를 만들게 된 원인으로 추측되며, 1896년 메이지 산리쿠 해역 지진에서 일어난 쓰나미도 해구 측 얉은 쪽 지점이 과도하게 미끄러지면서 거대한 규모로 에너지를 방출한 것이라고 여겨지고 있다.<ref name="Ide2">{{웹 인용 |url = http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2011/12.html |제목 = 東北沖地震の二面性 -浅部のすべり過ぎと深部の高周波震動- |출판사 = 도쿄 대학 대학원 이학계 연구과|언어 = 일본어 |날짜 = 2011년 12월 |확인날짜 = 2017년 6월 17일 |보존url = https://web.archive.org/web/20170531195920/http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2011/12.html |보존날짜 = 2017년 5월 31일 |깨진링크 = 아니오 }}</ref>
 
여기에 [[해저 활단층]]과, 약 백만년 전 일본 해구에서 북미 판 아래로 침강해버린 [[해저 화산]]이 동일본대지진의 발생의 원인 중 하나였을 것이라는 설도 나오고 있다.<ref>{{뉴스 인용 |url = http://www.saga-s.co.jp/news/global/corenews.0.2051558.article.html |제목 = 海底活断層が起こした可能性も 東日本大震災 |출판사 = 佐賀新聞 |언어 = 일본어 |날짜 = 2011년 10월 8일 |확인날짜 = 2017년 6월 17일 |보존url = https://web.archive.org/web/20110924080435/http://www.saga-s.co.jp/news/global/corenews.0.2051558.article.html |보존날짜 = 2011년 9월 24일 |깨진링크 = 예 }}</ref><ref>{{뉴스 인용 |url = http://www.iza.ne.jp/news/newsarticle/event/disaster/531018/ |제목 = 壊れた「留め金」…海底の山の破壊が大震災誘発か |출판사 = 산케이 신문 |언어 = 일본어 |날짜 = 2011년 10월 8일 |확인날짜 = 2017년 6월 17일 }}{{깨진 링크|url보존url = https://web.archive.org/web/20130509081838/http://www.iza.ne.jp/news/newsarticle/event/disaster/531018/ |보존날짜 = 2013년 5월 9일 |깨진링크 = 예 }}</ref> 이 지역의 판 경계는 마찰이 거의 적고 끌리기 어렵기 때문에, 규모 M9 이상의 초거대지진이 발생한 원인은 미궁 속이었으나 최근에는 이 해저화산이 갈고리로 작용하여 판을 잡아서 끌고 있었을 가능성에 대해서도 논의하고 있다.<ref group="내용주">동일본대지진이 일어나기 6년 전인 2005년부터 미야기현 앞바다 150km 지점 아래에 해저 화산으로 추정되는 지하구조가 있었다는 것 자체는 이미 알려져 있었다. 또한 1994년 일어난 해저 화산이 원인이었던 인도네시아의 대지진과 이 동일본대지진의 지각 변동이 유사한 형태이다.</ref>
 
2013년, [[홋카이도 대학]] 고야마 준지 등의 연구 팀은 비교적 단층각도가 높은 일본 해구의 섭입대에 연동형 지진이 일어나긴 어렵다고 알려져 있었으나, 산리쿠 중부 이바라키현 앞바다 육지 쪽 진원역의 연동형 지진 외에도 해구 쪽 지진역도 있는 등 진원역이 2개의 영역(이중 진원역)이었다는 점에서 1960년 칠레 지진, 1707년 [[1707년 호에이 지진|호에이 지진]]의 단일 진원역과는 다른 특성을 보인다고 밝혔다. 단층 각도가 낮은, 흔히 "칠레형 섭입대"라고 부르는 난카이 주상해분이나 [[페루-칠레 해구]] 남쪽은 지진이 일어나기 전에 뚜렷한 [[지진 공백 지역]]이 있었지만 동일본대지진이 일어난 일본 해구에는 뚜렷하게 공백이었던 영역을 볼 수 없었다. 여기에 같은 이중 진원역 지진이라고 꼽히는 [[1964년 알래스카 지진]]은 좁은 범위에서 대규모로 단층이 미끄러진 영역이 있었다는 것 등으로, 초거대지진도 종류가 있다는 사실을 밝혀냈다.<ref name="Koyama2013">{{저널 인용 |url = http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/handle/2115/52306 |제목 = 2011 年東北沖超巨大地震が明らかにした超巨大地震の多様性 |저자1 = 小山順二 |저자2 = 都筑基博 |저자3 = 蓬田清 |저자4 = 吉澤和範 |출판사 = 홋카이도 대학 대학원 이학연구원 |저널 = 北海道大学地球物理学研究報告 |volume = 76 |쪽 = 129-146 |날짜 = 2013년 |doi = 10.14943/gbhu.76.129 |확인날짜 = 2013년 6월 28일 |보존url = https://web.archive.org/web/20140714195721/http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/handle/2115/52306 |보존날짜 = 2014년 7월 14일 |깨진링크 = 아니오 }}</ref>
이 중 [[미야기현 해역 지진]]은 30년 이내 M7.4급의 지진이 일어날 확률이 99%라는 가정이 나온 이후 [[2005년 미야기현 해역 지진|2005년 M7.2 지진]]으로 [[돌기 (재료과학)|판의 돌기]] 3부분 중 1부분만이 파괴되었다. 즉 2005년의 지진은 일부분만 온 것이라고 추측하고 있었고, 나중에 돌기 남은 2부분도 파괴되어 본진이 올 것이라 추측했다.<ref name="nf-vol53">{{저널 인용 |url = http://zisin.jah.jp/pdf/nf-vol53.pdf |제목 = 2005年8月16日の地震は想定「宮城県沖地震」か? |저널 = なゐふる |출판사 = 일본 지진학회 |호 = 53 |날짜 = 2006년 1월 |언어 = 일본어 |확인날짜 = 2017년 6월 30일 |보존url = https://web.archive.org/web/20160305065051/http://zisin.jah.jp/pdf/nf-vol53.pdf |보존날짜 = 2016년 3월 5일}}</ref><ref group="내용주">미야기현 해역 지진은 1930년대 지진 무리처럼 돌기가 몇 년에 걸쳐 연속적으로 파괴되는 지진들이 오는 것과, 1978년 지진처럼 돌기들 여러개가 한꺼번에 파괴되는 지진 2가지로 나누어져 있다.</ref> 2007년에는 30년 내에 M<sub>w</sub>8.1-8.3급의 지진이 올 확률이 99%가 넘을 것이라고 예측했다.<ref>{{저널 인용 |url = http://adsabs.harvard.edu/abs/2007AGUFM.T31G..03S |제목 = Tsunami source of the unusual AD 869 earthquake off Miyagi, Japan, inferred from tsunami deposits and numerical simulation of inundation |저자1 = Satake, K. |저자2 = Sawai, Y. |저자3 = Shishikura, M. |저자4 = Okamura, Y. |저자5 = Namegaya, Y. |저자6 = Yamaki, S. |저널 = Fall Meeting 2007 |출판사 = American Geophysical Union |날짜 = 2007년 12월 |확인날짜 = 2017년 8월 20일 |bibcode = 2007AGUFM.T31G..03S}}</ref>
 
단층 파괴가 처음으로 시작된 진원지인 산리쿠 남부 해구면 지역과 산리쿠에서 보소 연안까지 해구 쪽 지역의 중부 지역에서는 20m 이상의 매우 큰 단층 운동이 일어났으며, 동일본대지진의 진원역인 남북 500km 길이, 동서 200km 넓이의 지역은 산리쿠 중부, 미야기현 앞바다, 후쿠시마현 앞바다, 이바라키현 앞바다 등 6개 지역 안에 있다. 단층 파괴는 오시카 반도 앞바다서부터 남북으로 쭈욱 이어졌으나, 북아메리카 판 아래로 침강해 있는 필리핀해 판 북동쪽이 지각 파괴가 남쪽으로 내려가는 것을 막아서 보소 연안 북부의 이바라키현 앞바다에서 지각 변동이 멈췄다.<ref>{{뉴스 인용 |url = http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20110324-OYT1T00611.htm |제목 = 地殻の破壊、茨城県沖で止まった…その理由は? |출판사 = 요미우리 신문사 |언어 = 일본어 |date = 2011년 3월 24일 |확인날짜 = 2017년 7월 1일 }}{{깨진 링크|url보존url = https://web.archive.org/web/20130510184501/http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20110324-OYT1T00611.htm |보존날짜 = 2013년 5월 10일 |깨진링크 = 예 }}</ref> 북쪽으로는 진원역이 [[1994년 산리쿠 먼바다 지진]] 또는 [[1968년 산리쿠 북부 지진]]의 진원역 남부에서 멈췄다.<ref>{{웹 인용 |url = http://www.seis.nagoya-u.ac.jp/sanchu/Seismo_Note/2011/NGY36n.html |제목 = NGY地震学ノート No.36改訂版 |언어 = 일본어 |날짜 = 2011년 4월 3일 |확인날짜 = 2017년 7월 1일 |보존url = https://web.archive.org/web/20160512050425/http://www.seis.nagoya-u.ac.jp/sanchu/Seismo_Note/2011/NGY36n.html |보존날짜 = 2016년 5월 12일 |깨진링크 = 아니오 }}</ref> 이 정도로 진원역이 넓은 규모 M9급 지진은 지진조사위원회에서도 가정하지 못한 초거대지진이었다.
 
=== 과거에 있었던 초거대지진 ===

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