日本海が形成されるよりも前の地層は，主として玄武岩，安山岩，流紋岩などの火山岩からなり一部に淡水の環境で堆積した地層が見られます．大佐渡地域の外海府にある関では，保存の良い植物化石が多産します．ニレ，シナノキ，カエデ，ツガなどからなる植物化石のほかには，昆虫や魚の化石が産出しています．当時の佐渡地域はアジア大陸の東縁にあり，火山活動が休止する時期には湖の環境が広がって，水辺には樹木が生い茂り，虫たちが飛びまわっていたようです．これは2000万年ほど前の状況です．

　2000万年前の佐渡：関　|　1500万年前の佐渡：平根崎　|　80万年前の佐渡：沢根