２０日に青森県で震度５強を観測した三陸沖の地震は、太平洋プレートが陸側のプレートの下に沈み込み、ひずみが蓄積されやすい海域で発生した。過去にも規模の大きな地震が続発した領域で、昨年１１月には、やや南側でマグニチュード（Ｍ）６・９の地震が発生し津波を観測した。政府の地震調査委員会の長期評価では、超巨大地震の発生も懸念されている。
気象庁によると、２０日の地震はプレートの境界で発生したとみられ、押し合う力がかかり、断層が上下方向にずれる「逆断層型」だった。プレート同士が押し合う力に伴って発生したと考えられる。
周辺では、大きな地震発生後に規模の近い地震が発生している。２０１５年には、Ｍ６・９の地震の３日後にＭ６・５、さらに翌日にＭ６・４の地震が起きた。１８９６年の明治三陸沖地震（Ｍ８・２）、１９９４年の三陸はるか沖地震（Ｍ７・６）のように、今回よりも大きな規模の地震も起きている。
東京大の佐竹健治名誉教授は「三陸沖はＭ７級の地震が起きやすい地域だ。昨年の地震と影響し合っている可能性がある」と話す。
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