地震是断层上应力积累到一定程度，最终释放的结果，但是一次大地震往往是不能把断层调整到“最佳状态”的。主震时岩石发生破裂与位移，造成新的不平衡，余震是主断面邻近区域小断层在新的应力场作用下发生局部破裂与位移造成的。余震是重新夯实因主震造成源区岩石破碎松散的地质过程。地震时候造成的破裂、物质重新流动分配等也会造成余震[2]。
就好像将黄豆倒进一个玻璃瓶里，好像装满了，但摇晃几下之后却总会有一些空间，填满之后再摇晃，又会出现新的空间，虽然往往比上次更少。我们不妨把豆粒之间发生的位移看作是一次次小的地震；而在摇晃的作用下，豆粒逐渐地堆积得越来越紧密，这正是地震的诱因；要达到最终的平衡，也就是类似于结构化学上的“最紧密堆积”，往往不是摇晃一次就能做到的。
其实主震和余震并没有一个非常明确的界限，一种定义是余震在大地震之后，在主震破裂范围内发生的震级小于主震一级以上的地震。不过，主震和余震的关系并非截然。举个例子，某地发生一次6.5级地震，之后4个小时发生了一系列震级小于5.3级的地震，人们就把那次6.5级地震称之为主震，之后发生的小震叫余震。结果6.5级地震过后5小时又发生一次8.0级地震，那么后来这个8.0级地震就是主震，它之前的所有地震包括那次6.5级地震就是前震了。如果6.5级地震过后5小时发生的地震不是8.0级，而是6.7级，人们又会称之为双震，即6.5和6.7级两次地震都是主震[1]。
但是，也有研究者从地震机制方面认定余震。主震和余震的地震机制是一致的，都是正断层环境下的地震或者都是逆断层环境下的地震，而且应力状态受到主震的影响，可以视为余震[2]。余震的发生区域未必要限定在主震破裂区域内，也未必在发震断层上。只要是明显受到该次大震的影响而发生的小震，都可以叫余震。例如这次的雅安地震，有学者就认为是余震。因为在汶川地震后，破裂只向东北方向发展，而西南北段破裂很短，而且余震也很少。但是，受汶川地震的影响，西南段的断层发生了应力加载，也就是说西南段的断层受到的力更大，更容易发生地震。
余震可以持续多长时间呢？2009年，《自然》杂志上发表了一篇文章，研究了不同地质背景下的余震持续的时间。他们认为在大陆板块内部（如我国的四川、华北等地）的位移速率比较低（比如4毫米/年），因而地震后需要的调整时间也比较长，余震可能持续上百年。而板块边界位移速率比较大（比如40毫米/年），调整时间比较短，余震可能在短期内衰减完成[3]。但同样也有人对这种说法持强烈反对态度，认为地下的应力非常大（15千米处约400兆帕），会很快使断层调整完成，余震持续时间一般不过10年[1]。
a图显示的是美国加州洛马普列塔地区1989年发生的6.9级地震及余震；b图显示的是内华达迪克西山谷1954年发生的震级分别为7.1和6.9的两次地震以及随后的余震；c图显示的是密苏里州纽马德里于 1811-1812年间发生的三次7.0—7.4级地震，以及它们的余震。其中a、b是北美板块和太平洋板块之间的板块边界地震，而c则是北美版块的板块内部地震。纽马德里地震已经过去了200年小震依然很活跃，研究人员认为这是大地震的余震[3]。
在这些问题上，学术界内的争议非常大，不论是去年在唐山地区发生的小震，还是刚发生的芦山地震，各个学者见解不一。不过，这些都在学术争议的范畴内。
参考文献：
- 嵇少丞：余震的成因及其持续时间
- 王卫民、郝金来、姚振兴：2013年4月20日四川雅安芦山6.7级地震震源破裂过程反演初步结果
- Stein S et Liu M. Long aftershock sequences within continents and implications for earthquake hazard assessment.(2009) Nature 462:87-89 doi:10.1038/nature08502
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