本本州部份地方因同震地表变形作用而发生沉降，使海水于海啸后未有退去。义大利的地球物理与火山研究所得到的结论：这场地震使地轴移动了10厘米。加拿大多伦多大学的地质学家安德鲁·迈阿尔（Andrew Miall）表示，地轴因地震移动了25厘米。美国太空总署的地球物理学家理查·葛罗斯（Richard Gross）计算，这地震使地球自转快了1.6微秒。日本东北大学地震和喷火预知研究观测中心发现宫城县牡鹿半岛以外约175公里的深约3200公尺海床在地震后向东南方向移动了约30公尺，海上保安厅则发现牡鹿半岛外侧约130公