2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi (Japonca: 東北地方太平洋沖地震 Tōhoku Chihō Taiheiyō-oki Jishin), 11 Mart 2011 tarihinde, merkez üssü Japonya'nın Tōhoku bölgesindeki Oshika Yarımadası'nın 72 km (45 mil) doğusunda, Pasifik Okyanusu'nda 9,1 Mw büyüklüğünde meydana gelen deprem. Yaklaşık 6 dakika süren deprem bazı bölgelerde 40.5 metreye kadar ulaşan tsunamiye neden oldu. Tsunami dalgaları saatte 500 km hızla 6.372 km uzaklıktaki Amerika Birleşik Devletleri'nin Hawaii adalarını vurdu. Yerin 29 km derinliğinde olan deprem, yerel saatte 14.46'da gerçekleşti. Japonya hükûmeti, felaketi resmi olarak Büyük Doğu Japonya depremi (東日本大震災, Higaşi Nihon Daishinsai) olarak adlandırdı.
Deprem ve tsunami sonucunda 19.759 kişi hayatını kaybetti, 6.242 kişi yaralandı ve 2.553 kişi kayboldu. Afet ülkede çok büyük maddi zarara yol açtı. Kara ve demiryolları ağır hasar gördü, çeşitli yerlerde yangınlar çıktı ve bir baraj yıkılarak bölgenin sular altında kalmasına neden oldu. Kuzeydoğu Japonya'da 4,4 milyon ev elektriksiz, 1,5 milyon ev ise susuz kaldı ve deprem sonucu gıda sıkıntısı da meydana geldi. Dünya Bankası'nın tahminine göre depremin ekonomik maliyeti 235 milyar Amerikan doları oldu.
Tsunami sonucu Fukuşima I ve Fukuşima II Nükleer Santrali'nde meydana gelen, özellikle üç reaktörünün erimesine ve Fukuşima'daki radyoaktif suyun boşalmasına neden olan nükleer kazalar nedeniyle yüzbinlerce kişi bölgeden tahliye edilmek zorunda kaldı. 9,1 büyüklüğündeki deprem Japonya'da bugüne kadar gerçekleşen en büyük deprem olarak kayıtlara geçti. Ayrıca 2011 Tōhoku depreminin yeryüzündeki en büyük ilk beş depremin arasında olduğu açıklandı.

Deprem

9,0 Mw büyüklüğündeki bir denizaltı ters fay depremi olan deprem, 11 Mart 2011 tarihinde Japonya saati ile (JSİ) saat 14.46'da (05.46 UTC) batı Pasifik Okyanusu'nda ve nispeten sığ olan 32 km'lik bir derinlikte meydana geldi. Merkezi Japonya'nın Tōhoku bölgesindeki Oshika Yarımadası'nın 72 km doğusunda olan deprem, yaklaşık altı dakika sürdü. Depreme en yakın büyük şehir, Honshū adasındaki 130 km uzaklıkta bulunan Sendai'ydi. Deprem Tokyo'dan 373 km uzaklıkta meydana geldi. Depremden önce büyük sayıda öncü deprem ve depremden sonra yüzlerce artçı deprem meydana geldi. İlk öncü deprem 9 Mart günü 7,2 Mw  büyüklüğünde, ana depremin meydana geldiği yerden 40 km uzakta meydana geldi. 6,0 büyüklüğünü geçen üç öncü deprem daha 11 Mart günü oldu. Depremden sonra; JSİ saati ile 15.06'da 7,0 Mw , JSİ 15:15'te 7,4 ve JSİ 15.26'da 7,2 büyüklüğünde artçı şoklar meydana geldi. Ana depremden beridir büyüklüğü 4,5'in üzerinde olan 800'den fazla artçı şok meydana geldi. Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırmaları Kurumu (USGS) müdürü Marcia McNutt, artçı şokların Omori kanununu izlediğini ve yıllarca devam edip zaman içinde durulacaklarını belirtti. Depremden bir dakika önce Japonya çapında binden fazla sismometre içeren Deprem Erken Uyarı Sistemi milyonlarca kişiyi şiddetli bir deprem olacağı yönünde uyardı. Japonya Meteoroloji Ajansı, bu erken uyarının pek çok hayat kurtardığına inandığını açıkladı.
En başta USGS tarafından 7,9 Mw  olarak duyurulan depremin büyüklüğü, kısa bir süre sonra 8,8'e, daha sonra 8,9'a ve en sonunda 9,0'a yükseltildi. Pasifik Tsunami Uyarı Merkezi'nden Gerard Fryer depremden hemen sonra büyüklüğü 9,1 olarak tahmin etse de, bu görüş geniş bir katılım bulmamış, özellikle USGS tarafından kabul edilmemiştir.

Jeoloji

Deprem Pasifik levhasının Honşu'nun altındaki tartışma konusu olan bir levhanın altına battığı yerde meydana geldi. Yılda 8-9 santimetrelik bir hızla hareket eden Pasifik levhası, Honşu'nun altındaki levhanın altına inmekte ve büyük miktarda enerji üretmektedir. Bu hareket bir sismik olaya yol açacak kadar bir gerginlik birikene kadar üstteki levhayı da aşağıya doğru iter. Deprem deniz tabanının birkaç metre yükselmesine neden oldu. Bu büyüklükteki bir deprem genelde 480 km'den büyük bir kırık uzunluğuna sahiptir, bu da uzun ve nispeten düz bir fay yüzeyi gerektirir. Bu bölgedeki levha sınırı ve batma bölgesi pek düz olmadığından depremin büyüklüğünün 8,5'ten büyük olması alışılmışın dışındadır, bu nedenle depremin büyüklüğü bazı sismologları şaşırtmıştır. Depremin merkezi Iwate ili açıklarından Ibaraki ili açıklarına kadar uzanıyordu. Japonya Meteoroloji Ajansı depremin Iwate'den Ibaraki'ye kadar 500 km uzunluğunda ve 200 km genişliğinde bir fay bölgesini kırmış olabileceğini belirtti. Yapılan analizler depremin üç olaydan oluştuğunu gösterdi. Depremin büyük bir tsunami yaratan bir başka deprem olan ve 8,6 büyüklüğünde yüzey dalgası magnitüdü olan 896 Sanriku depremi ve tsunamisi ile aynı işleyiş biçimine sahip olabileceği belirtiliyor.