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出羽丘陵は1500万年ほど前にはまだ海の底にありました。そのときに海の底で火山が噴火し、その噴火の時の溶岩が海の底の地層に流れ込んでゆっくり冷えて固まった玄武岩でできているのが玉簾の滝の崖です。この崖をよく見るときれいな縦の割れ目が入っている部分がありますが、柱状節理です。実はこの柱状節理を飛島でも見ることができるのです。同じころに飛島も海の底にあって海底火山が噴火していたのです。
今から300万年ほど前になると地殻変動で東西から押されて、出羽丘陵が海の中から盛り上がってきます。そのせいで海の底にあった岩が目の前の滝になっています。