その結果、Ｎｏ．１トレンチ、Ｎｏ．４トレンチの各両壁面、計４壁面で断層を確認できた。

トレンチ内の地層構成は大きく分けて６層に区分できた。表土であるＡ層、土石流堆積物であるＢ層、下位のＤ層、Ｅ層を覆い、一部浅いＵ字状をなす腐植質の堆積物であるＣ層、断層の北西側に分布するＤ層、断層の南東側に分布するＥ層、断層帯の中の堆積物であるＦ層と、基盤岩ないし基盤岩の破砕帯である。各層は、礫径、礫の含有量、基質の粘土・シルトの含有量による層相の違いにより、さらに数層に区分できる。

トレンチ底において基盤岩の破砕帯を切る断層は、垂直〜南東へ高角度で傾斜している（Ｎｏ．１トレンチのＦ１断層、Ｎｏ．４トレンチのＦ４断層）。断層はＤ層とＥ層の境界をなしており、断層の北西側にはＤ層が、南東側にはＥ層と基盤岩あるいは基盤岩の破砕帯が分布する。Ｅ層はＤ層に比べて締まっており、上部にはローム質の堆積物が載っていることから、Ｄ層より古く、早い時期に離水したと判断した。断層の南東側にのみ基盤岩、基盤岩の破砕帯が認められることからも、断層の南東側が北西側に対して上がっていると思われる。

さらに、Ｎｏ．４トレンチでは、壁面の途中でＦ４断層から上方へ開くように分岐している断層（Ｆ５断層、Ｆ６断層）が認められた。これらの分岐する断層は緩やかに南東に傾斜しており、Ｆ４断層との間に断層帯であるＦ層を挟んでいた。

Ｃ層下部は、Ｎｏ．１トレンチのＤ層とＥ層の境界を跨ぐように浅いＵ字状に分布している。Ｃ層の最下部層であるＣ−ｄ層は堆積後、落ち込みわん曲した可能性が高い。また、断層近傍ではＤ層、Ｅ層ともに断層にむかって引きずられたように撓んでいるのが両トレンチで認められた。これらの地層の形状や断層の分岐からみて、横ずれ断層に典型的なフラワーストラクチャーと判断した。

牧ヶ洞断層の最終活動時期を決定するために１１試料で^１４Ｃ年代測定を実施した。その結果、Ｃ層は約６，８００年前から堆積し始め、少なくとも１，５００年前ぐらい前までは堆積が継続していたこと、Ｄ層は１８，０００年〜１９，０００年前の堆積物であることが判明した。断層帯をなすＦ層からは、６６０年〜６，４００年前の年代値を得たが、地層のモザイク状の分布を考慮すると、主体は５，４００〜６，４００年前の堆積物と考えられる。

牧ヶ洞断層は、確実にＤ層、Ｅ層、Ｆ層を切っている。したがって、断層は５，４００年前以降活動したことは確実である。今回の調査では、断層を確実に覆い、断層変位を受けていない地層が分布していなかったため、最終活動時期の期間を限定することはできなかった。しかし、Ｃ層内部にも不自然な形状を示す層（Ｃ−ｂ層）が分布することや、断層帯であるＦ層の構造の複雑さからみて、さらに新しい活動があった可能性がある。また、Ｆ層、Ｄ層、Ｅ層の分布からみて、Ｄ層堆積後Ｆ層堆積前に少なくとも１回、Ｅ層堆積後Ｄ層堆積以前にも少なくとも１回は断層活動があったと考えられる。