北部北上帯は、ジュラ紀付加体と考えられています。
時代は岩手町葛巻町の石炭紀から、岩泉町安家のP/T境界、竜泉洞などの三畳紀からジュラ紀の海底に堆積した石灰岩類です。
ジュラ紀付加体には、日本有数の層状マンガン鉱床が分布しています。
白亜紀初期に大規模な火山活動が有り、その後、北上山地全体と奥羽山脈のあちこちに花崗岩体が併入しました。この花崗岩体はばらばらだった付加体の底付けをするとともに、釜石鉱山などあちこちにスカルン鉱床を作りました。
宮古から田野畑には白亜紀の地層が露出し、日本有数の白亜紀層となっています。日本で最初に恐竜：モシリュウが発見されたのもここです。
白亜紀後期から古第三紀にかけての地層は久慈地方と岩泉町の内陸部に分布しており、久慈地方はその時代の南洋杉などの樹脂が化石化した琥珀の産地です。また、竜脚類を始めとする恐竜や翼竜・鳥類などの化石も多数発見されています。
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