美国地质调查局（USGS）认为，2010年3月11日发生在日本东海岸的东北—关东大地震由太平洋板块和北美板块的运动所致。太平洋板块在日本海沟俯冲入日本下方，以83 mm/a的速度向西侵入北美板块。太平洋板块每年相对于北美板块向西运动数厘米，正是运动过程中的能量释放导致此次大地震。美国地质调查局的地球物理学家Ross S. Stein表示，两块板块之间的活动由于摩擦力而受阻，导致应力集聚，在某个点，聚集的应力超过了摩擦力，因而导致板块断裂。此次日本地震属于海沟地震，导致部分断层上升，而其他断层下降——就好像找一块布，在这块布上稍微弹一下，就会看到它以弹动的点为中心，呈波纹状起伏（如图1所示）。在海底地震中（如本次日本海沟地震），板块的上下错动会掀开大量海水，因而激发了海啸。

　　韩国延世大学的宏泰坤（音译）教授表示，实际上日本此次地震发生的地方，并不是太平洋板块与北美板块挤压的地方，而是在北美板块内部。此次大地震是由日本列岛东部太平洋板块向西移动引起的，有四块板块挤在一起，分别是西部的欧亚大陆板块、东部的太平洋板块、北部的北美板块和南部的菲律宾板块。太平洋板块在向下下沉的时候发生了撞击，产生了大量能量，这些能量震动了北美板块内部的脆弱区域，于是发生了地震和断裂。地震引起断裂的原因，是因为地壳已经有一些区域是非常脆弱的，在地壳运动的时候，地层发生割裂，产生断面。在这种巨大的压力下，断层会撕裂，产生地震。

　　根据日本筑波大学副教授八木勇治解析的结果显示，本次大地震是因为从岩手县近海到茨城县近海的大范围板块交界处整体发生了大位移，许多地震学家都没预见到会发生此种情况——地震发生处并不是太平洋板块和菲律宾板块交界的地方。八木勇治的意见与美国、韩国的专家意见相同，即本次特大地震是太平洋板块和北美板块相互作用的结果。

　　日本气象厅表示，此次大地震是日本地震记录史上震级最高的一次（震级Mw9.0级），为在板块交界处发生的逆断层型地震。此次地震发生在距离日本仙台海岸以东130 km的太平洋板块俯冲带上，日本东京大学地震研究所的反演结果表明，这次强震很不一般，太平洋板块在长约450 km、宽约150 km的断裂带上，以每秒2 km的破裂速率低角度俯冲至日本列岛以下地壳深处，整个破裂过程长达150 s，断层中间最大相对滑动距离达18 m。

　　日本地震学界的研究表明，日本东北海域通常发生六七级强度地震，最高的一次震级为8.3级。几个地震易发区从北到南分别是宫城冲、福岛冲以及靠近东京以北的茨城冲，历史上这些地震易发区往往单独发生地震，每次破坏区域在100 km左右。但是，这次强震则是3个危险区连成一片，在地下深处同时发生连续的破坏过程。2010年入选“千人计划”的中国科学院研究生院教授孙文科（此前10年他一直在日本东京大学地震研究所从事研究工作）表示，9.0级强震能量之大的原因也就在这里，但为何同时连片破裂，现在还无法解释。加拿大蒙特利尔大学工学院教授嵇少丞据美国地质调查局的资料分析认为，此次地震发震断裂为向西缓倾的逆断层，其倾角不到15度，就是这样的断裂才有能力积蓄足以爆发9.0级地震的能量。

　　图1 日本地震原因示意图

　　图片来源：http://www.lc115.com/guoji/guoji_03116295.html

　　除上述一些较为一致的观点之外，也有一些不一样的看法。中国科学院广州地球化学研究所的朱炳泉研究员认为，日本近期大地震与上地幔物质的东南向迁移有关。

　　日本的地震带一般被认为与太平洋板块的北西向俯冲有关。这一类地震发生在俯冲板片上，因此震源深度是随离俯冲海沟的距离增加而增加。日本地震带的观察记录表明约有2/3的地震属此类，但震级一般小于6.0级。而>6.0级的强震主要为发生于壳层的浅源地震，震源深度与距俯冲海沟的距离无关。3月11日发生的9.0级地震及其余震均为发生于壳层的浅源地震，因此难以用太平洋板块俯冲来直接解释这些地震的机制。

　　图2显示的是东亚边沿海同位素体系填图，朱炳泉研究员表示，其一直难以解释小笠原弧以东本州东海岸带太平洋型地幔的明显后退，而非太平洋型的地幔物质明显向东偏南太平洋方向强烈位移。如果是单一太平洋板块俯冲，则应是使太平洋型地幔物质向西北向位移。而观察事实与推测相反，因此应存在另一种驱动力使局部区域的上地幔物质向东偏南方向迁移。这种上地幔物质的东南向迁移将在壳层中水平方向产生强的剪切应力，成为产生地震的原因，并也将导致本州岛向东偏南方向位移。美国地质调查局和德国地震学家都证实了此次日本大地震使本州岛向东位移了2.4 m。

　　图2 3.11日本大地震及余震分布和日本弧东段铅同位素Delta8/4地幔等值线图

　  图片来源：http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=478652&do=blog&id=423507

　　日本弧位于太平洋、菲律宾海、东亚大陆三板块的三叉缝合带，结合点在东京一带。从地质演化历史看，三叉缝合带必有一臂再裂开；三叉裂谷必有二臂再缝合。是否是这种三叉缝合导致了东臂的再裂开？上地幔物质的东南向迁移可能是日本弧东段从俯冲环境向地幔柱或裂谷环境转化的前兆。