大陸から分離した東北日本の元となる部分はその後、沈降しながら浅い海を形成し、そこに土砂などが堆積していきました。

約1500万〜1100万年前にかけて、活発な海底火山活動が起こりました。東北地方の日本海側から奥羽山脈にかけて厚く堆積している地層は、この時代の火山噴出物です。

約300万年前になると、東北日本では太平洋プレートの沈み込みにより、激しい隆起が始まりました。これにより、白神山地や奥羽（おうう）山脈など、内陸の山地がより高くなりました。

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